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晉中簡(jiǎn)單介紹橡膠支座在橋梁工程中的應(yīng)用
簡(jiǎn)單介紹橡膠支座在橋梁工程中的應(yīng)用
在橋梁工程中使用的橡膠支座，大體上有兩類，即板式橡膠支座和盆式橡膠支座。橡膠支座是連接橋梁上下部結(jié)構(gòu)的一個(gè)重要裝置，其作用是把上部結(jié)構(gòu)的各種作用傳給墩臺(tái)，乃至基礎(chǔ)，并能夠釋放或者約束由溫度變化、活載等因素所產(chǎn)生的位移和轉(zhuǎn)角，使上下部結(jié)構(gòu)的實(shí)際受力情況符合設(shè)計(jì)的計(jì)算圖式。隨著合成橡膠工業(yè)的發(fā)展，橡膠在橋梁工程中上也得到了應(yīng)用。二十世紀(jì)四十年代末，橡膠支座在法國(guó)得到應(yīng)用，由于它的優(yōu)越的性能和價(jià)格優(yōu)勢(shì)，很快得到了普及。六十世紀(jì)我國(guó)開始發(fā)展橡膠支座，并很快得到推廣。
橡膠支座
橡膠支座與鋼支座相比，具有很大的優(yōu)勢(shì)。橡膠支座構(gòu)造簡(jiǎn)單、加工比較方便、價(jià)格低廉，耗材小、結(jié)構(gòu)高度低、安裝方便、易于更換，且能適應(yīng)任意方向的變形，故對(duì)斜橋和寬橋都有很好的適應(yīng)性。此外，橡膠的彈性還能消減橋梁上下部結(jié)構(gòu)的動(dòng)力作用，具有一定的減隔震作用。
2.1材料
制造橡膠支座的材料有天然橡膠和氯丁橡膠，以后者為主。
在常溫下，天然橡膠具有較高的彈性，機(jī)械強(qiáng)度，滯后損失小，耐屈撓性很好，尤其是其優(yōu)良的回彈性、絕緣性、隔水性及可塑性等特性，并且，經(jīng)過適當(dāng)處理后耐熱、耐寒、耐壓、耐磨等寶貴性質(zhì)，所以，較適用于寒冷地區(qū)橋梁支座的材料。天然橡膠的使用溫度不低于-40℃。
氯丁橡膠有良好的物理機(jī)械性能，具有較高的拉伸強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率、粘接性好、耐老化、耐熱、耐化學(xué)腐蝕性優(yōu)異。缺點(diǎn)是耐寒性和貯存穩(wěn)定性較差。氯丁橡膠的使用溫度不低于-25℃。
2.2板式橡膠支座
板式橡膠支座有普通板式支座和四氟板式橡膠支座之分。
普通板式橡膠支座有矩形、圓形、坡形、帶球冠圓形等，適用于中小跨度橋梁。圓形板式橡膠支座和帶球冠圓形橡膠支座具有平面上的各向同性既不具有方向性，圓形板上的球冠可調(diào)節(jié)受力狀況，不僅適用于一般橋梁，也適用于各種變位復(fù)雜的高架橋和立交橋。而坡形板式橡膠支座的頂面具有一定的斜度，適用于縱坡和橫坡都較大的公路橋梁。這類板式橡膠支座的活動(dòng)機(jī)理是通過橡膠的剪切變形來實(shí)現(xiàn)水平位移，利用橡膠的不均勻彈性壓縮來實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)。
四氟板式橡膠支座，是在用作活動(dòng)支座的橡膠頂面貼一張聚四氟乙烯板，然后在聚四氟乙烯板和梁底間墊不銹鋼薄板，以適應(yīng)較大位移的支座型式。可做成圓形、矩形和球冠圓形，適用于水平位移較大的情況。
板式橡膠支座構(gòu)造簡(jiǎn)單、加工制作容易、耗鋼量少、成本低廉、安裝方便，工作性能好、具有良好的彈性阻尼，可有效減緩車輛對(duì)橋梁的沖擊作用，再加上板式橡膠支座的日常養(yǎng)護(hù)工作比較簡(jiǎn)便，因此，在國(guó)內(nèi)橋梁中得到廣泛的應(yīng)用。全國(guó)最早使用板式橡膠支座的是廣東肇慶的公路橋，至今已有25年的使用歷史。由于板式橡膠支座所具有的力學(xué)特性，對(duì)于多跨簡(jiǎn)支連續(xù)橋面結(jié)構(gòu)，采用板式橡膠支座幾乎是唯一的選擇。板式橡膠支座第一次在我國(guó)鐵路橋梁上的試用，是1969年在安徽固鎮(zhèn)大橋邊跨的一孔12m預(yù)應(yīng)力混凝土先張梁上。隨后，因更換舊梁及新建工程的需要，太原、上海、濟(jì)南、沈陽(yáng)等鐵路局也都相繼采用了板式橡膠支座。目前板式橡膠支座已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)公路與城市橋梁廣泛采用和深受歡迎的一種支座型式。
2.3盆式橡膠支座
盆式橡膠支座是在板式橡膠支座的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，由鋼部件和橡膠部件組合而成的一種橡膠支座，部件主要包括上支座板、下支座板、橡膠板、中間襯板、平面摩擦副、鋼箍圈等。盆式橡膠支座按其約束形式有固定支座、單向活動(dòng)支座和雙向活動(dòng)支座三種形式。盆式橡膠支座的水平向位移是通過聚四氟乙烯與不銹鋼滑板組成的平面摩擦副間的相對(duì)滑動(dòng)來實(shí)現(xiàn)的，轉(zhuǎn)角位移則是由橡膠板所產(chǎn)生的不均勻壓縮來實(shí)現(xiàn)。按使用環(huán)境溫度的不同可分為常溫型支座和耐寒性支座，常溫型支座適用溫度-25～60℃，耐寒型支座適用溫度-40～60℃。
盆式橡膠支座的優(yōu)點(diǎn)：水平位移量大、轉(zhuǎn)動(dòng)靈活、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、構(gòu)造簡(jiǎn)單、支座建筑高度低，節(jié)省鋼材、造價(jià)低，且能滿足寬橋?qū)χё鶛M向也要能轉(zhuǎn)動(dòng)及伸縮的要求，因此，在大跨度鐵路橋梁及公路橋上均以得到廣泛應(yīng)用。南京長(zhǎng)江二橋上就采用了盆式橡膠支座。
