桥梁板式橡胶支座发展现状和破坏的成因

(重庆交通大学 重庆 400074)

一、引言

支座在整个桥梁结构体系中是一个非常重要的部件，所有上部结构传递过来的恒载和活载引起的支承反力通过支座传给下部结构的墩和基础，它可以让整个桥梁的上部结构在活载、收缩徐变等因素作用下能自由转动和水平方向的移动。

板式橡胶支座的结构非常简单，同时成本低，安装起来也很方便，对制造商而言也非常方便。它是将加劲钢板镶嵌在多层橡胶中，让两者充分黏合，竖向刚度大，能够承受足够大的竖向荷载，弹性好、剪切变形也大，能满足整个上部结构的转动和水平移动。钢筋混凝土和预应力混凝土公路桥梁、铁路桥梁中被广泛应用这种类型的支座。

二、研究现状和发展

鉴于橡胶对温度变化非常敏感这一显著特点，对氯丁橡胶支座在不同温度梯度下进行压剪实验，实验结果表明橡胶硬度、定伸应力、环境气温的变化使得橡胶材料的弹性模量E和剪切模量G也随之变化，外界环境温度升高，弹性模量E和剪切模量G的数值减小；反之，外界环境温度降低反而增大。

三、板式橡胶支座病害破坏的成因

在各种已经通行运营的桥梁中支座的破坏形式和原因有很多种，近些年的数据显示其破坏呈逐年增长，其中的原因除了桥梁工程中橡胶支座自身原因外，还与桥梁设计人员对支座的设计计算、生产厂家的选材、施工方人员是否专业、是否按要求安装和施工以及后期保养维护是否到位有着紧密的关系。

(一)板式橡胶支座自身的原因

很多厂家为了获得丰厚的经济利益售卖质量不合格或翻新的支座，使得板式橡胶支座本身可能存在的问题越来越多，例如：橡胶中含有细微的杂质颗粒、细微气孔、含有的橡胶率较低、使用回收后再生的橡胶进行生产；橡胶的胶层厚度不均匀，保护层厚度没有达到规范要求，橡胶的耐疲劳性非常差。

(二)板式支座设计方面的原因

设计人员在进行设计验算时，对橡胶支座的承载能力和抗剪能力验算不准确，致使支座在实际工程中受力与理论设计值相差较大，从而被破坏。由设计方面造成的板式橡胶支座有一下几种情况：1.设计人员对固定在墩台上的支座的位置考虑不全面，使得整个上部结构的水平位移和转角与理论值有差距，支座的抗剪、抗压承载力超出规定值，局部区域受力过高，导致橡胶支座发生破坏。2.设计单一方向的滑动支座时滑动的方向设计错误，例如把横向滑动的支座错误地设计成纵向滑动。

(三)橡胶支座生产制作方面的原因

一些不具备生产资质和检测条件的小的手工作坊，在生产制造的过程中，没有严格的按照工艺流程和生产配比来制作，生产出来的产品质量非常粗糙而且不合格，给桥梁安装和后期运营带来质量隐患。1.生产和制造支座的比例、流程工艺的问题带来最终产品在物理、力学方面的性能无法达到规范的使用要求。2.没有控制好产品的硫化时间，使得使用的橡胶让我们误以为达到了我们所需要的正常的硫化值，最后直接导致生产出来的橡胶支座的使用承载能力达不到最理想状态，同时橡胶层和加劲钢板之间的粘结强度太低。

(四)工程施工安装过程方面的原因

施工安装工艺流程对橡胶支座的受力状态和使用寿命达到最理想水平是非常关键的，支座施工安装的质量的好坏直接决定支座的耐久性和受力情况。主要体现在以下几个方面：1.墩台支座垫石在施工完成后的高程和设计图纸上的要求不一致，致使桥梁的梁底面与垫石正对应的接触面之间的偏差超过允许值，导致有的支座脱空，而有的则承受的压力超过最大承载能力。2.支座垫石在施工的过程中没有达到设计要求，质量不合格，导致板式橡胶支座无法正常安装和受力。3.安装过程中，橡胶支座的中心线与设计时的中心线不一致，使得支座位置偏差过大，导致支座受力状态与设计不相符。4.板式橡胶支座可能会被墩台垫石上的混凝土、泥沙、木屑等杂物污染，从而影响支座发挥正常的受力作用。

5.板式橡胶表面人为的开槽。容易产生应力集中现象，局部应力太大，导致最后支座被破坏。

(五)桥梁运营维护方面的原因

桥梁中板式橡胶支座在运营和维护过程中发生破坏主要有以下一些方面：1.随着我国经济的发展，原来设计的车辆荷载和交通量已经远远不能满足实际交通发展的要求，随着车辆荷载的增加和交通量的增长，还有桥梁超载等问题，使得实际车辆荷载超过最初的设计荷载的很多倍，造成板式橡胶支座疲劳累积，使得支座破坏的可能性增加，支座在很长的时间段内都是超负荷工作，寿命逐渐缩短；2.空气中的氧化物、酸、热、紫外线、粉尘等环境因素会使板式橡胶支座在承受荷载的过程中被破坏并加速老化。3.橡胶支座在桥梁通车运营后破坏程度越来越大，都是因为初期对其养护不够细致，小的损伤没有被及时发现并有效解决。

四、结束语

橡胶支座的技术的发展已经越来越成熟了，各种新的技术和材料也在慢慢使用在现在的工程中，从上面的破坏原因分析可以看出每个环节人的因素还是主要的，橡胶支座在设计、生产制造、施工安装等方面也在逐步完善，而在桥梁的整个造价中，支座仅仅只占极小的一部分费用。在我国，板式橡胶支座市场前景巨大，希望规范市场行为，从支座生产的源头开始，到设计、施工安装、运营维护等各个环节控制支座的质量，保证支座的耐久性和使用寿命达到设计值，同时继续深入关于板式橡胶支座的试验研究，解决目前还存在的许多问题。