新型橋梁板式橡膠降噪減振伸縮裝置試驗研究

甘 露

[上海市城市建設設計研究總院（集團）有限公司，上海市200125]

0 引 言

橋梁伸縮裝置是公路及城市橋梁的重要組成部分，主要用于適應橋梁的溫度伸縮、混凝土及預應力混凝土橋梁的收縮和徐變以及橋梁上部結構在荷載作用下所引起的橋梁伸縮位移，從而保證車輛通行的安全性和舒適性。

目前國內橋梁伸縮裝置主要有模數型、異型鋼單縫型、梳齒板型、板式橡膠型等幾種類型，都有各自的優點和不足之處[1-4]。總體來講，在公路、城市高架橋梁中，各類伸縮裝置的降噪功能和效果或多或少有所欠缺，因此，有必要研發一種性能優良的降噪減振伸縮裝置以減少橋梁噪聲對環境的污染。

隨著我國公路、城市高架道路建設的發展，國家對防治交通干線環境噪聲污染、降低橋梁伸縮裝置噪聲也愈加重視，大力倡導綠色交通。在此背景下，研發了一種新型、安全有效的橋梁降噪減振橡膠伸縮裝置應用于公路、城市高架橋梁。伸縮裝置在上海嘉閔高架、上海中環線浦東段高架道路等工程建設中均有應用，使用期間伸縮裝置功能正常，具有明顯的降噪作用，且并未發現任何質量問題。

橋梁降噪減振橡膠伸縮裝置的研究成果經由中國公路學會組織專家委員會進行科技成果鑒定，并由上海市建科委建設科技推廣中心組織專家委員會進行新產品的評估鑒定，均認為該成果總體達到國際先進水平。并且根據研發成果編制的標準《公路橋梁板式橡膠伸縮裝置》（JT/T1269—2019）已經于2019年9月1日頒布實施。

1 伸縮裝置創新設計

（1）裝置由有多個標準節段和非標準節段組成，整體伸縮量分為80/120/160/200（mm）四個種類；

（2）伸縮裝置采用邊鋼梁與支承抗拉鋼板相結合，橡膠伸縮體與邊鋼梁熱硫化形成本體，不用螺栓與鋼構件固定，避免伸縮裝置松動脫落，保障行車安全可靠（見圖1）；

（3）橡膠伸縮體表面采用波形伸縮槽，其表面覆蓋輪胎花紋的高強度橡膠耐磨層，從而提高耐久性，汽車輪胎著地面積始終與波形伸縮槽沿口呈斜交接觸，不僅能充分降低輪胎沖擊伸縮槽時產生的噪聲，而且在伸縮量最大時也能保持伸縮槽變位均勻和伸縮裝置平整（見圖2、圖3）；

（4）在伸縮體支承鋼板下設置高阻尼減振橡膠支座，增加了結構阻尼和吸能效果，有效吸收車輛輪胎的沖擊動能，使梁端振動大幅減小，同時減小了輪胎沖擊伸縮裝置產生的振動噪聲。

圖2 新型橋梁板式橡膠降噪減振伸縮裝置結構效果圖

圖3 新型橋梁板式橡膠降噪減振伸縮裝置結構示意圖（單位：mm）

2 主要技術指標與性能

新型橋梁板式橡膠降噪減振伸縮裝置性能主要技術指標符合企業標準Q31/0108000058C001-2016《橋梁降噪減振橡膠伸縮裝置》的要求，主要技術性能（見表1）包括：

表1 新型橋梁板式橡膠降噪減振伸縮裝置主要技術指標

（1）伸縮裝置具有自由伸縮功能，整體伸縮量分為80/120/160/200（mm）；

（2）滿足橋梁梁端的多向變位能力，縱、橫向位移相等，豎向轉動大于0.03rad；

（3）車輛通行時，能夠充分降低伸縮槽和輪胎接觸而產生的沖擊噪聲和摩擦噪聲，實現降低噪聲值6～8dB，且延長伸縮裝置使用壽命；

（4）車輛通過時，車輛等荷載由減振支座傳遞，具有吸能效果，使梁端振動大幅減小，同時減小了輪胎沖擊伸縮裝置產生的振動噪聲；

（5）防水性能優越，安裝后不滲漏水；

（6）橡膠伸縮體與錨固鋼板不采用螺栓連接，使用過程中不會產生松動現象，保證行車安全。

3 試驗研究

對新型橋梁板式橡膠降噪減振伸縮裝置進行了大量的試驗測試，測試結果顯示，伸縮裝置各項性能良好，滿足要求。

3.1 伸縮裝置常規整體性能檢測

根據Q31/0108000058C001-2016《橋梁降噪減振橡膠伸縮裝置》企業標準，委托交通運輸部公路科學研究所公路工程檢測中心對橋梁降噪減振橡膠伸縮裝置的外觀質量、尺寸偏差、橫向錯位、豎向錯位、縱向錯位、拉伸壓縮時最大水平摩阻力、拉伸壓縮時變位均勻性等進行檢測（見表2），各項性能均符合標準要求。

3.2 伸縮裝置伸縮體橡膠性能測試

伸縮裝置伸縮體采用氯丁橡膠，橡膠材料性能委托上海橡膠制品研究所進行試驗測試（見表3）。測試數據顯示，橡膠體硬度、拉伸強度、伸長率等性能均符合要求。

表2 伸縮裝置外觀質量、尺寸偏差、拉伸、壓縮時變位均勻性等性能檢測結果

表3 伸縮體膠料性能試驗測試結果

3.3 伸縮裝置表面高強度耐磨層橡膠材料性能測試

伸縮裝置表面選用高耐磨性橡膠，以提高伸縮裝置的耐久性。委托上海橡膠制品研究所檢測中心對其表面高強度耐磨層橡膠材料進行性能試驗（見表4）。試驗結果滿足要求。

3.4 伸縮裝置高阻尼橡膠支座性能測試

在伸縮裝置伸縮體支承鋼板下設置的高阻尼減振橡膠支座具有增加結構阻尼、吸收能量、降低梁端振動和噪聲的作用。委托上海橡膠制品研究所檢測中心和同濟大學土木工程實驗室分別對高阻尼橡膠支座材料性能及力學性能進行試驗檢測（見表5）。檢測結果為：高阻尼橡膠支座支承體的膠料性能符合企業標準要求，并且在橋梁降噪減振橡膠伸縮裝置中發揮增加結構阻尼和吸能效果，起到減少梁端振動和降低噪聲的作用[5]。

表4 伸縮體表面高強度耐磨層膠料性能檢測結果

表5 高阻尼減振橡膠支座膠料檢測結果

3.5 伸縮裝置降噪性能檢測

委托上海環境監測中心在橋梁降噪減振橡膠伸縮裝置應用現場，檢測車輛經過該伸縮裝置處的噪聲值（見圖4）。并且與無伸縮裝置的瀝青路面和有齒板伸縮裝置位置進行噪聲對比（見表6）。測試結果顯示橡膠伸縮裝置處噪聲接近瀝青路面，比的齒板伸縮縫降低噪聲值約8dB，達到研發目標。

3.6 伸縮裝置減振性能檢測

圖4 新型橋梁板式橡膠降噪減振伸縮裝置噪音檢測現場照片

表6 新型橋梁板式橡膠降噪減振伸縮裝置噪音檢測數據表

委托W&T土木與環境顧問公司對傳統的鋼伸縮與新型橋梁板式橡膠降噪減振伸縮裝置進行了振動測試（見圖5）。測試結果顯示“板式橡膠伸縮裝置”振幅低于“鋼伸縮縫”，減振效果明顯。

4 結 論

通過對新型橋梁板式橡膠降噪減振伸縮裝置的試驗測試，表明：

（1）伸縮裝置伸縮橡膠體及高性能耐磨層橡膠性能滿足要求；

（2）伸縮裝置所采用的高阻尼橡膠支座支承體的膠料性能符合企業標準要求，并且具有增加結構阻尼、吸收能量及減少梁端振動和降低噪聲的作用；

圖5 伸縮裝置減振性能測試結果

（3）伸縮裝置的外觀質量、尺寸偏差、橫向錯位、豎向錯位、縱向錯位、拉伸壓縮時最大水平摩阻力、拉伸壓縮時變位均勻性等各項性能符合國家標準要求；

（4）伸縮裝置降噪、減振效果明顯。產生噪音情況與常規瀝青路面相近，比常規齒板伸縮裝置低8dB。減振效果與型鋼伸縮裝置相比有大幅提升。