公路橋梁板式橡膠支座的性能缺損類型及評定

鄒向韶

（湖南省婁底市婁星區(qū)交通運輸局，湖南 婁底 417000）

1 引言

板式橡膠支座是由多層天然橡膠與薄鋼板鑲嵌、粘合、硫化而成的一種橋梁支座產(chǎn)品。該種類型的橡膠支座有足夠的豎向剛度以承受垂直荷載，且能將上部構(gòu)造的壓力可靠地傳遞給墩臺；有良好的彈性以適應(yīng)梁端的豎向轉(zhuǎn)動；有較大的剪切變形以滿足上部構(gòu)造的水平位移。但是隨著使用時間的延長，板式橡膠支座在各種因素作用下天然橡膠、薄鋼板等組件存在缺損的問題，因此橋梁養(yǎng)護中需要對支座進行定期檢查，確定板式橡膠支座的缺損類型并進行技術(shù)狀況的量化評定，以便確定對支座的養(yǎng)護及維修措施。

2 板式橡膠支座的性能缺損類型

2.1 裂縫

裂縫是指板式橡膠支座在使用一定年限后表面形成的龜裂裂紋。板式橡膠支座在受氧、臭氧、紫外線及外力影響會逐漸老化，均會出現(xiàn)表面的裂紋。在實際養(yǎng)護工作中，可以發(fā)現(xiàn)氯丁橡膠的耐老化性能較好，而天然膠的耐老化性能較差，且更易出現(xiàn)這類病害情況。

2.2 支座加勁鋼板外露

加勁鋼板外露是指板式橡膠支座內(nèi)部的加勁鋼板裸露，與周圍空氣接觸，造成加勁鋼板銹蝕，影響支座的耐久性及承載力。其產(chǎn)生的原因包括橡膠老化龜裂或支座制作期間鋼板定位不準(zhǔn)確等。

2.3 支座不均勻鼓凸與脫膠

板式橡膠支座是由多層加勁鋼板及多層橡膠片經(jīng)涂膠粘劑加壓硫化牢固地粘結(jié)成一體。通常橡膠支座在荷載作用之下，鋼板之間的橡膠向外發(fā)生均勻的凸起屬于正常現(xiàn)象。當(dāng)橡膠片與加勁鋼板粘結(jié)不良，或者支座墊石、梁體安裝偏位時，在外界荷載作用下，橡膠與鋼板粘結(jié)破壞，引起不均勻的鼓凸，見圖1。

圖1 支座不均勻鼓凸

2.4 支座脫空

梁體的轉(zhuǎn)動是靠板式橡膠支座橡膠片的不均勻壓縮來實現(xiàn)的，脫空是指板式橡膠支座由于壓縮不均勻而與梁端底面及支承墊石之間出現(xiàn)的空隙，且空隙長度大于相應(yīng)邊長的 25%。 (圖 2)。

圖2 支座底部脫空

局部脫空一方面會造成支座局部承壓，支座壓應(yīng)力增大，導(dǎo)致支座發(fā)生破壞；另一方面支座承壓面局部脫空后，將與外界空氣接觸，增大了支座與外界空氣的接觸面積，容易形成橡膠老化，影響支座的使用壽命。為防止出現(xiàn)脫空現(xiàn)象，通常在選用板式橡膠支座時應(yīng)進行支座的偏轉(zhuǎn)驗算，并且使支座頂面與梁底全面積接觸。支座脫空使同排支座支反力重新分布，但是邊支座脫空是相對于中支座脫空比較危險的。因此，應(yīng)盡量避免邊支座的脫空。

2.5 支座剪切超限

板式橡膠支座的水平位移是靠橡膠片的剪切變形來實現(xiàn)的，剪切變形過大會造成支座發(fā)生剪切破壞。剪切超限是指板式橡膠支座在不同溫度條件、不同荷載作用下產(chǎn)生的剪切角a正切值超過規(guī)定限值(圖3)，當(dāng)不計車輛制動力時tan a不大于0.5，計入車輛制動力時tan a不大于0.7。

圖3 支座剪切變形量過大

2.6 支座位置串動

支座位置串動是由于支承墊石安裝時表面不平整，或者橋墩施工時高程控制不當(dāng)從而造成支座局部承壓，從而引起支座位置串動(圖4)，影響梁體的受力，嚴重時可能會造成梁體破損及支座脫落。

圖4 偏壓造成支座位置串動

2.7 聚四氟乙烯板磨損或不銹鋼板缺失

聚四氟乙烯滑板式橡膠支座由聚四氟乙烯板和不銹鋼板組成，聚四氟乙烯板和不銹鋼板之間的滑動實現(xiàn)梁體的水平位移，在涂抹5201-2硅脂潤滑油的情況下兩者之間的摩擦系數(shù)較小，所以水平位移量較大。隨著使用年限的增長，聚四氟乙烯板磨損情況嚴重，會造成兩者之間的摩擦系數(shù)增大，限制梁體的水平位移，從而影響梁體受力。在公路橋梁聚四氟乙烯滑板式橡膠支座安裝施工過程中，由于支座墊石高度過高、橋墩高程控制不好等各種因素作用下，支座上部不銹鋼板缺失。從而使得聚四氟乙烯板無法發(fā)揮其相應(yīng)的作用，影響梁體受力。

2.8 橡膠支座內(nèi)在質(zhì)量問題

板式橡膠支座由多層天然橡膠與薄鋼板鑲嵌、粘合、硫化而成的一種橋梁支座產(chǎn)品。市場上氯丁橡膠的耐老化性能較好，使用溫度為-25℃～60℃。而天然膠耐老化性能較差，但使用溫度為-40℃～60℃，有一定的耐寒性。加勁鋼板的質(zhì)量也參次不齊，厚度不均，影響支座運營時的受力。近年來，低價競銷搶占市場的惡性價格競爭，極大地降低了產(chǎn)品質(zhì)量，嚴重地干擾了市場營銷秩序。因此必須強化質(zhì)量意識，在生產(chǎn)中不得使用天然橡膠代替氯丁橡膠，也不允許在氯丁橡膠中摻入天然橡膠，狠抓質(zhì)量關(guān)，用設(shè)計創(chuàng)新和工藝創(chuàng)新來提高橡膠支座的質(zhì)量和信譽度。

3 板式橡膠支座的技術(shù)狀況等級評定

支座是橋梁結(jié)構(gòu)的重要部件，其作用主要有兩個方面：傳遞上部結(jié)構(gòu)的支承反力；保證結(jié)構(gòu)在荷載、溫度變化、混凝土收縮及徐變等因素作用下自由變形，使上、下部結(jié)構(gòu)的實際受力情況符合結(jié)構(gòu)的靜力圖式。支座的性能發(fā)生缺損必然會影響這兩個方面的功能，因此在橋梁養(yǎng)護中需要對板式橡膠支座進行經(jīng)常檢查和定期檢查，以便根據(jù)檢查資料確定支座的技術(shù)狀況等級，提出支座的養(yǎng)護及維修措施。板式橡膠支座的技術(shù)狀況等級評定可根據(jù)支座的缺損狀況做出等級評定，也可對照板式橡膠支座評定標(biāo)準(zhǔn)來進行評定。

3.1 板式橡膠支座缺損狀況評定方法

根據(jù)板式橡膠支座的缺損程度(大小、多少或輕重)、缺損時對結(jié)構(gòu)使用功能的影響程度(無、小、大)和缺損發(fā)展變化情況(趨向穩(wěn)定、發(fā)展緩慢、發(fā)展較快)等三個方面，以累加評分方式對板式橡膠支座的缺損狀況作出等級評定(見表1)。評定等級分為一類、二類、三類、四類、五類。在養(yǎng)護過程中需對支座的缺損狀況進行評定，制定相應(yīng)的養(yǎng)護措施。

表1 板式橡膠支座缺損評定方法

3.2 板式橡膠支座技術(shù)狀況評定標(biāo)準(zhǔn)

一類：板式橡膠支座工作狀態(tài)正常；各部分清潔完好，位置正確；

二類：板式橡膠支座上有塵土堆積，略有腐蝕；聚四氟乙烯滑板式支座滑動面干澀；

三類：板式橡膠支座開始老化；

四類：板式橡膠支座老化開裂，活動支座壞死，不能活動；

五類：板式橡膠支座錯位、變形、破損嚴重，失去正常使用功能，使上下部結(jié)構(gòu)受到異常約束，造成支承部位的缺損和橋面的不平順。

3.3 板式橡膠支座技術(shù)狀況評定標(biāo)準(zhǔn)對應(yīng)的養(yǎng)護措施

一類：不需要養(yǎng)護；

二類：定期清理塵土雜物，四氟板式橡膠涂抹硅脂潤滑油；

三類：板式橡膠支座開始老化，應(yīng)進行重點觀察；

四類：考慮更換支座，使活動支座盡量保證能自由轉(zhuǎn)動，重點監(jiān)測支座處梁體的受力情況；

五類：及時更換支座，檢查梁體質(zhì)量問題，確保通車安全。

結(jié)語

為保證公路暢通，盡量保持現(xiàn)有橋涵構(gòu)造物的技術(shù)狀態(tài)和使用年限，對橋涵構(gòu)造物進行定期的養(yǎng)護維修是必要的。而支座是橋梁結(jié)構(gòu)的重要傳力及受力部件，因此在橋梁養(yǎng)護中要重視對板式橡膠支座的定期檢查，及時查清支座的性能缺損情況，根據(jù)支座技術(shù)狀況等級采取相應(yīng)的養(yǎng)護維修措施，以確保支座的正常使用。

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