基于公路橋梁橡膠支座的應用研究

王亮 李彩平 文石命

1鄭州市工程質量監督站（450052）2新密市建筑工程質量監督站（452370）3河南省基本建設科學實驗研究院有限公司（450016）

基于公路橋梁橡膠支座的應用研究

王亮1李彩平2文石命3

1鄭州市工程質量監督站（450052）2新密市建筑工程質量監督站（452370）3河南省基本建設科學實驗研究院有限公司（450016）

隨著國家城市框架的加大，大跨度、大噸位的橋梁施工工藝也在各個項目中應運而生，這也標志著橋梁工程建設進入了巔峰時期。支座是橋梁結構的重要組成之一,對橋梁上部結構與下部結構起著承上啟下的作用,且有效地將上部所承載的力傳至下部結構，又由于其自身的性質原因,所以支座還可以滿足橋梁上部結構有關強大荷載、溫差變化或來自混凝土自身的徐變與收縮等因素引起的變形需求，從而有效地保證了橋梁的局部損傷，起到了很大的保護作用。文章通過對公路橋梁橡膠支座的分類、測試參數、測試時方法以及結果評價等進行了總結歸納，對橡膠支座的選用、使用及檢驗起到了指導作用。

公路橋梁；橡膠支座；應用；研究

根據國家綜合交通網中長期發展規劃，公路網總規模達到300萬公里以上（不含村道），其中二級以上高等級公路65萬公里，高速公路10萬公里左右。鐵路網總規模達到12萬公里以上，復線率和電氣化率分別達到50%和60%，其中鐵路客運專線和城際軌道交通線路1.5萬公里以上。城市軌道交通線路250公里。隨之而來的橋梁工程建設被提到了重要位置，那么如何保證橋梁的結構安全，如何確保其上、下部結構之間力的有效傳遞是人們一直關注的問題，也是當下迫切需要解決的問題之一。

1 橋梁橡膠支座分類

常見的橡膠支座有板式支座、盆式支座和球形支座三種。

1）板式橡膠支座

其由多層天然橡膠與至少兩層以上相同厚度的薄鋼板鑲嵌、粘合、硫化而成一種橋梁支座產品。該種類型的橡膠支座有足夠的豎向剛度以承受垂直荷載，且能將上部構造的壓力可靠地傳遞給墩臺；有良好的彈性以適應梁端地轉動；有較大地剪切變形以滿足上部構造的水平位移。板式支座按形狀劃分為矩形、圓形兩種產品，按是否能夠提供水平位移，劃分為聚四氟乙烯滑板支座和普通橡膠支座。

2）盆式橡膠支座

盆式橡膠支座根據應用范圍可以分為三大類：公路橋梁盆式橡膠支座、鐵路橋梁盆式橡膠支座及盆式橡膠支座的衍生品。常用的公路盆式橡膠支座型號有：GPZ盆式橡膠支座、GPZ（Ⅱ）盆式橡膠支座(依據GT 391—1999)和GPZ(KZ)盆式橡膠支座等幾個系列。常用的鐵路盆式橡膠支座有TPZ-I鐵路盆式橡膠支座、TPZ標鐵路盆式橡膠支座、專橋8156鐵路橋梁支座。盆式橡膠支座的衍生品種類很多，比如QPZ盆式橡膠支座、KPZ系列盆式橡膠支座、彈性減震球型鋼支座、自調高盆式橡膠支座等。

3）球型支座

球型支座是由上支座板、下支座板、球形板、聚四氟乙烯滑板（F4、球面四氟板）及橡膠擋圈組成的一種特殊盆式橡膠支座產品。它將盆式支座中的橡膠板改為球面四氟板因而得名,由于QZ球型支座中間鋼板及底盆亦相應地改成球面，減小了摩擦系數。其位移由上支座板與平面四氟板之間的滑動來實現。在上支座板上設置導向槽或導向環來約束支座的單向或多向位移，可以制成球形單向活動支座和固定支座。通過球形板和球面四氟板之間的滑動來滿足支座轉角的需要。

2 制作過程

1）需要提供圖紙，因為圖紙是最為準確的制作步驟的體現，如果沒有除非常見型號板式支座問清長寬高或者半徑且高度計算時注意單位的換算，盆式支座注意位移量是固定的還是活動的，計算的時候記得地腳螺栓重量。

2）注意客戶需求，客戶是要國標的還是要一般的。需求不同報價不同制作流程也就不同。

3）盡量給客戶提供些安裝建議，如果安裝不正確肯定會出現支座浮空或者擠壓影響支座正常荷載的問題，那么整個橋的質量和使用壽命也就令人擔憂了。

3 計算方法

板式橡膠支座是使用最多的一種支座，當然也是最為簡單的一種。板式橡膠支座分為矩形和圓形，也有其他形狀。支座都是按體積進行計算價格的，矩形的就是長乘寬乘高再乘以單價也就是這個產品的價格了。板式橡膠支座的常用代號GYZ、GJZ、GYZF4、GJZF4。盆式橡膠支座就比較簡單了，它是按重量進行收費的，我們有詳細的規格重量介紹跟查字典差不多，這里的重量不要忘記加上螺栓的重量。

4 支座布置

橋梁支座的布置主要和橋梁的結構形式有關。通常在布置支座時需要考慮以下基本原則：1）上部結構是空間結構時，支座應能同時適應橋梁順橋向（X方向）和橫橋向（Y方向）的變形；2）支座必須能可靠的傳遞垂直和水平反力；3）支座應使由于梁體變形所產生的縱向位移、橫向位移和縱、橫向轉角應盡可能不受約束；4）鐵路橋梁通常必須在每聯梁體上設置一個固定支座；5）當橋梁位于坡道上,固定支座一般應設在下坡方向的橋臺上；6）當橋梁位于平坡上，固定支座宜設在主要行車方向的前端橋臺上；7）固定支座宜設置在具有較大支座反力的地方；8）在同一橋墩上的幾個支座應具有相近的轉動剛度；9）連續梁可能發生支座沉陷時，應考慮制作高度調整的可能性。總之，橋梁支座的布置原則是既要便于傳遞支座反力，又要使支座能充分適應梁體的自由變形。

5 檢測參數

1）抗壓彈性模量：檢測產品設計的彈性大小。2）抗剪彈性模量：檢測產品水平變形應力大小（關鍵項目）。3）極限抗壓強度：檢測產品承載力儲存模量（關鍵項）。4）抗剪粘接性能：檢測產品內部鋼板與橡膠粘接的是否存在缺陷，（關鍵項目）。5）抗剪老化性能：檢測產品耐老化性能，目前該標準因試驗標準較低，意義不大。6）容許轉角性能：檢測梁體轉動過程中不出現脫空容許的最大轉動量。7）摩擦系數：檢測四氟滑板和不銹鋼板在有硅脂潤滑條件下的摩擦力最大值。

6 測試儀器

壓力試驗機及工裝。橡膠支座應具有檢測鑄鋼件的無損探傷設備。有一定數量的工卡、量具球型支座單元,機械加工設備及工裝,聚四氟乙烯板物理機械性能檢測設備包括拉力試驗機、分析天秤。橡膠支座成品力學性能檢測設備；包括：壓力試驗機和工裝。橡膠支座應具有檢測鑄鋼件的無損探傷設備。有一定數量的工卡、量具，如圖1所示。

圖1 工卡量具圖

7 抽檢要求

橡膠支座抽樣規則及抽樣單、抽樣方法，按企業申報產品的單元分別進行隨機抽樣。

1）板式橡膠支座進行檢測

抽樣基數：抽取不同規格、不同形狀系數的三種支座，每種不少于48塊；外觀、幾何尺寸檢驗：每種抽取12塊；成品解剖檢驗：抽取形狀不同，橡膠層大于等于3層的兩塊支座；按不同膠種，抽取全項橡膠物理機械性能的試樣。成品力學性能：申（換）證審查按JT/T 4—2004標準中6.2.3表12所規定的頒發許可證時要求檢驗。除抽檢樣品外，還需備份封存同樣數量的樣品以備必要時復檢。備份樣品在企業獲得檢驗結果后，方可開封使用。

2）盆式橡膠支座抽樣檢測

3 座（2.5 MN或3 MN的支座）；外觀及支座各部位幾何尺寸檢驗：抽取一座；按不同膠種，抽取全項橡膠物理機械性能的試樣。板式橡膠支座已檢測的膠種，不再重復檢測。成品力學性能：抽取一座承載力等級為2.5MN或3MN的支座；除抽檢樣品外，其余二座為備份樣品以備必要時復檢。備份樣品在企業獲得檢驗結果后，方可開封使用。

3）球型支座抽樣檢測

3 座（2.5 MN或3 MN的支座）；外觀及支座各部位幾何尺寸檢驗：抽取一座；成品力學性能：抽取一座承載力等級為2.5 MN或3 MN的支座；除抽檢樣品外，其余二座為備份樣品以備必要時復檢。備份樣品在企業獲得檢驗結果后，方可開封使用。

8 取樣要求

極限抗壓強度、抗壓彈性模量檢測每檢驗批抽取橡膠支座成品三塊；抗剪彈性模量檢測每檢驗批抽取橡膠支座成品三對（6塊）；支座解剖檢測按每檢驗批抽取成品橡膠支座一塊，將其沿垂直方向鋸開，進行規定項目檢驗；摩擦系數的檢測每檢驗批抽取橡膠支座成品三對（6塊）。

9 結果判定

支座檢驗時，若有一項不合格，則應從該批產品中隨機再抽取2倍支座，對不合格項目進行復檢，若仍有一項不合格，則判定為該批產品不合格。支座力學性能試驗時,隨機抽取三塊（或三對）支座，若有兩塊（或者兩對）不能滿足要求，則認為該批產品不合格；若有一塊（或一對）支座不能滿足要求，則應從該批產品中隨機再抽取兩倍支座，對不合格項目進行復檢，若仍有一項不合格，則判定為該批產品不合格。

10 結語

在橋梁施工過程中應嚴格按照規范規定選取與橋梁等級要求相匹配的橡膠支座，并進行嚴格的檢驗程序，確保支座的各項性能指標符合相關規定。對于檢測存在爭議時，應以試驗室的試驗結果為準,兩臺壓力試驗機測試結果有爭議時，應以試驗設備滿足規范JT/T 4—2004要求試驗機的試驗結果為準，兩臺試驗機功能相同時，可請國家批準的第三方智聯監督機構進行仲裁。

[1]JT/T 4—93,公路橋梁板式橡膠支座成品力學性能檢驗規則[S].

[2]JT/T 4—2004,公路橋梁板式橡膠支座[S].

[3]GB 20688—2006,橡膠支座第2部分：橋梁隔震橡膠支座[S].

[4]JT/T 663—2006,公路橋梁板式橡膠支座規格系列[S].