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桥梁橡胶支座的选用原则

    目前常用的橡胶支座按其作用功能有多种型式可供选用:板式橡胶支座、四氟滑板式橡胶支座、球冠板式橡胶支座、盆式橡胶支座、铅芯橡胶支座、球形支座等。设计者要充分了解各类支座的性能, 根据支座设计参数, 做到合理选用。因选用不当, 出现的事故已不少。

(1)板式橡胶支座。其工作原理是以橡胶的弹性压缩来实现梁的竖向转动, 以橡胶块的剪切变形来实现梁的水平位移。因而板式橡胶支座没有固定支座和活动支座之分。由于容许水平位移量较小 , 仅适用于中小跨径 20 m 以内、支座反力2 000 kN 以下的公路、城市桥梁。板式橡胶支座的型号、规格等应根据设计的位移量及支座反力大小来确定。板式橡胶支座应尽量水平安装 ,当必需倾斜安装时 ,最大纵坡应≤2 %,另外弯桥不宜使用。


(2)四氟滑板式橡胶支座 。其工作原理是在板式橡胶支座的顶面粘贴 1 层平面尺寸与之相等的聚四氟乙烯板,在梁的底面设置 1 块不锈钢板与之做相对的滑移运动。这是利用了聚四氟乙烯和不锈钢之间相对运动时摩擦系数很小的特点, 使之成为活动支座。它除了具有板式橡胶支座的优点外, 还能满足水平位移量较大的要求。因而适用于跨度 30 m 以内的简支梁和桥面连续的桥梁。四氟滑板橡胶支座应尽量水平安装 ,当必需倾斜安装时,最大纵坡应≤2 %。某高速公路桥(8 ~ 11 连跨 , 连续 T 形梁桥),纵坡 3 .8%(>2 %), 其支座纵向位移超出允许范围 ,导致支座错位后受压面积减小、支座丧失承载力而损坏 ,这显然是选用不当造成的。
(3)球冠板式橡胶支座 。该支座是 20 世纪 90 年代中期在板式橡胶支座基础上开发的一种新型支座。其构造特点是板式支座的顶面上加 4 ~ 10 mm 高度不等的橡胶球面, 开发者的本意是使支座受力明确和传力均匀。但根据试验结果和实际工程使用后的情况来看, 随着桥梁坡度的增大(≥1 %以上),对支座产生的偏压和脱空情况较严重, 导致损坏现象增多,而且损坏的时间提前 ,所以使用球冠支座时要特别慎重。

(4)盆式橡胶支座。其工作原理是在一盆形的底座内放置受压橡胶块, 利用橡胶在三向受力状态下具有流体的性质这一特点来实现大的转角, 同时通过放置在中间支承钢板上的聚四氟乙烯板与不锈钢板之间相对运动时的低摩擦系数来实现桥梁的水平位移。盆式橡胶支座能满足大的支座反力和大水平位移、大转角的要求,适用于跨度大和支座反力大的桥梁。建议跨度大于 20 m 和支座反力大于 2 000 kN 的桥梁尽量选用盆式橡胶支座,比较经济安全。

(5)铅芯板式橡胶支座 。其工作原理是在一般板式橡胶支座的基础上, 在支座中心放入铅棒即芯以改善橡胶支座的阻尼性能的一种抗震支座。铅芯橡胶支座在承受桥梁上部结构的荷重和水平力时,金属铅芯在环境温度下处于“热工作”状态 ,当发生塑性变形后能逐渐恢复变形并恢复其原有的力学性能 ,使支座具有良好的抗震阻尼效果 ,是适用于地震区公路、铁路桥梁的理想支座型式。为了保证铅芯橡胶支座的动力特性, 铅芯必须使用高纯度、不含任何杂质的铅。铅芯的直径也有严格要求 , 试验研究认为铅芯的高度 h 与直径 d 之比应满足 :1.25 ≤ h/ d ≤5 .0,其恢复力性能最佳 。h/d >1 .25 ,是为了保证铅芯在较大的剪切变形时, 仍能通过周围的顶面和底面传递剪力。h/d <5 , 是为了便于把铅芯紧紧地压入支座的预留孔内, 使铅芯完全充满预留孔。
(6)球形支座。该支座是在盆式橡胶支座基础上发展起来的一种新型桥梁支座。其基本原理是支座的转角通过球冠衬板与球面四氟板之间的滑动来实现。设计转角远大于盆式支座 , 一般为 0 .01 ~0 .02 rad(上海南浦大桥主桥上 10 000 kN 的球形支座设计转角达到 0 .042 rad)。球形支座适用于城市立交桥和大跨度公路桥 ,尤其是弯桥和宽桥。