公路桥梁板式橡胶支座应用分析与研究

朱泽剑

【摘 要】随着交通网的进一步完善，我国公路桥梁也在快速发展中。在公路桥梁建设中，板式橡胶支座是经常使用的一种支座产品。因为这种产品有很多的优势，比如刚度强，所以有很强的垂直荷载；同时，这样的支座产品弹性非常好，梁端转动时不会受到很大影响，正因为这些优势，板式橡胶支座得到了公路桥梁设计人员的青睐。在大规模应用的同时，橡胶支座由于本身的一些缺点，常常会出现病害，严重的病害还会影响到桥梁结构的安全。基于此，本文主要对相关问题进行分析，以供参考。

【关键词】公路桥梁；板式橡胶支座；分析

一、橡胶支座的运用

在中国早期的桥梁建造中，主要采用钢支座，而对于早期的中小桥梁，采取的主要是像油毛毡等比较简单的支座，并且因为技术低，导致其在实际的桥梁应用中存在很多缺陷。我国橡胶支座引进时间比较早，但由于受到当时经济的影响，橡胶产品在我国使用并不是很多见，直到改革开放以后，我国经济和社会的快速发展，使得橡胶支座得到了大量的使用，其规格和种类也得到了全面的发展。对于现在的橡胶支座，拥有的优点逐步显现，如：具有很强的可靠性、结构相对简单、使用寿命较长、具有减振抗压性能、制作成本相对较低等等，这些都使其在我国的桥梁中得以广泛运用。

二、支座破坏的危害

支座是公路桥梁结构中的重要部件之一，不仅仅起到支撑桥梁重量的作用，而且还能够应对公路桥梁上部变化的影响，因此，支座是桥梁结构中的关键。由于公路桥梁大多是在户外，没有遮挡物，因此，公路桥梁容易受到外界因素的影响而发生变形，这时就需要发挥支座的作用。一旦支座发生破坏，那么公路桥梁立即失去支撑，车辆作用下桥梁桥面会发生一定程度的损坏，严重时桥梁失去功能，寿命减少。

三、公路桥梁板式橡胶支座质量缺陷原因分析

1、内部质量分析

内部质量缺陷主要表现在成品板式橡胶支座解剖后，上下面橡胶与钢板粘接不牢固，出现离层现象，上下面保护层偏厚或偏薄；侧面保护层厚度不均一，钢板偏置；中间部分橡胶与钢板不粘接，橡胶层厚度不均一等。

2、外部质量分析

2.1 起鼓

起鼓主要表现为用钢板尺敲击橡胶支座上下表面发出鼓般声响，本质为橡胶与钢板粘接不合格。

主要原因：①胶片上有杂质；②钢板粘合剂涂刷不均匀；③粘合剂涂刷后没有晾干就直接使用；④硫化时间短；⑤粘合剂性能不达标。

2.2 钢板外露

橡胶支座侧面钢板外露（见图1）或侧面胶厚度不够，用钢板尺敲打有金属与金属撞击的声音。

主要原因：①胶量多，胶料在硫化过程中受压力作用流动造成钢板错位；②模具偏离热板中心较多；③胶料密度不稳定，致使胶量不准确；④称错胶；⑤钢板尺寸不合格；⑥模具尺寸不一致，但胶量相同。

图1 钢板外露

2.3 飞边过厚

支座棱边部分胶边宽、厚，修剪后棱边不规整。

主要原因：①胶量太多；②模具结构不合理，分型面配合不紧密；③模具变形；④硫化机锁模力不够。

2.4 裂纹

板式橡胶支座上下表面及侧面有小裂纹，形状呈波浪或发散状。

主要原因：①缺胶，支座表面形成裂纹缺陷；②胶料在硫化前停放时间过长，且有杂质，致使膠料相容性受到影响；③脱模剂太多且不均匀，影响橡胶分子的化学交联；④胶料流动性不好，相容性受影响；⑤硫化压力不足；⑥配方硫化体系不适宜；⑦机械损伤，见图2。

图2 机械损伤

2.5 侧面凛纹

侧面不平整，胶层突出，手触有起伏波浪凹凸感。

主要原因：①硫化机热板不平，钢板受力不均匀，硫化去压后受力小的一侧胶料膨胀撑起，而受力大的一侧侧面表现为胶料层突出，胶料膨胀受限，无法恢复；②模具没有放到硫化机中心位置；③中间各橡胶层质量不一致；④欠硫，硫化去压后橡胶层膨胀，较钢板层突出；⑤钢板偏置，造成侧保护层偏薄；⑥支座本身较厚，导致中间橡胶层较厚。

2.6 表面气泡

支座上下表面及侧面有大气泡或鼓包，割开后内部呈蜂窝海绵状。

主要原因：①产品规格较大，排气不充分；②橡胶支座硫化程度不够，欠硫；③钢板上的粘合剂没有晾干就进行下步操作，使溶剂未能充分挥发，硫化去压后气体鼓起；④胶料本身存在气泡，或双层叠加胶片没有揭开排尽中间气体，随胶料一起硫化，从而在制品表面出现气泡；⑤表面橡胶与金属粘接局部失效，粘接部位残留大量气体，硫化加压时气体收缩，撤去压力后气体扩散形成气泡；⑥胶料流动性不好，使得气体不易排出。

四、板式支座常见病害治理措施

1、设计方面

根据调查，支座在使用5年后均存在着不同程度的损伤与变形，主要体现在橡胶老化、抗压弹性模量降低和剪切变形等。桥梁使用寿命与支座的使用年限不匹配，严重影响了桥梁的正常使用，也加剧了梁板病害的发展。因此必须对支座进行优化设计：①充分研究和发展支座的材料特性和结构构造，提高支座耐久性；②优化支点位置的构造尺寸，充分考虑支座更换的可操作性；③通过计算分析，当支座和双支座对受弯板梁的应变和变形基本无影响时，支座可采用三支座或双支座方案；④采用混凝土楔形块代替钢板进行调平，预防调平钢板锈蚀；⑤适当增加支座垫石高度，便于后期更换支座。

2、施工方面

施工方面可以从以下几个方面进行：①充分理解设计意图，梁板严格按照图纸预制，确保各细部尺寸准确无误，克服惯性思维；对无设计，或设计不明确的细部尺寸，要积极与设计单位沟通，妥善解决。②认真对待支座下垫层、垫石的施工，不仅要保证其强度符合设计要求，其高程也要准确无误，符合设计要求，控制好支座垫石顶高程。③当地基条件较差时，可作换填处理，改善地基强度和稳定性，必要时进行预压试验，观测沉降量和不均匀沉降，避免支座产生不均匀位移。④上部梁板施工时，确保梁板外形达到标准要求；对斜交预应力梁板及时对梁体进行整体化。⑤吊装梁体时，随时对梁下支座的位置、受力情况进行检查，对于脱空支座，必须进行加垫。对于错位的支座必须将梁重新吊起，重放支座，重新安装，不得用撬棍移动梁板和支座。⑥严禁吊车和载梁车辆，在未经有效连接成整体的梁上行驶、停放、作业。

3.3 养护方面

主要包括：①及时消除桥面病害，控制桥面病害向支座传导。②对支座进行定期养护、保洁、除锈、防尘。③及时对完全脱空和局部支座加垫钢板进行调平，保证梁体正常受力。④对剪切变形或开裂的支座加强经常检查和日常养护，如出现病害超限的情况，应及时采取相应措施进行处理。⑤修补支座垫石破损处，及时更换病害支座。

结束语

综上所述，板式橡胶支座是公路桥梁的重要部件之一，是公路桥梁上、下部结构的连接点，承受和传递着上部结构的反力和变形。橡胶支座一旦安装，更换成本和技术难度相当大，因此必须严格控制产品质量。而支座病害的产生涉及各个环节，各个阶段。所以，必须密切关注其在各个阶段的工作性能，及时发现存在的问题及时解决，合理采取处治措施，不留安全隐患，杜绝病害的传递和发展，危害公路桥梁安全。只要我们做到优化设计、精心施工、定期检查、及时修复就能从各个环节上有效防止病害的产生，极大的保证公路桥梁的安全性、可靠性和耐久性，延长公路桥梁的整体使用寿命。

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