中小型公路橋梁需要哪種橡膠支座更為合適?探討了各類型橡膠支座在不同結(jié)構(gòu)形式下的選用和組合問題,作者結(jié)合實(shí)踐,從受力角度對橡膠支座的使用問題發(fā)表了自己的見解。
  [關(guān)鍵詞] 梁式橡膠支座 橡膠支座布設(shè)
  目前,梁式橋的橡膠支座、通常用鋼、橡膠或鋼筋混凝土等材料來制作。從簡易的油毛氈層至結(jié)構(gòu)復(fù)雜的橡膠盒式橡膠支座, 結(jié)構(gòu)類型很多。在一座橋梁上各個位置所需選用的橡膠支座類型主要取決于下列因素:豎向荷載;水平荷載;位移要求;轉(zhuǎn)動要求;橋梁的結(jié)構(gòu)型式;橋梁墩臺和上部構(gòu)造的尺寸;各支點(diǎn)所需橡膠支座個數(shù);地基條件以及基礎(chǔ)沉降的可能性; 橋長。下面列舉出一些橡膠支座的布設(shè)方法,并逐項(xiàng)作以說明。
  簡支梁橋使用的橡膠支座簡介
  對于簡支梁橋,根據(jù)橋?qū)捄涂缍?此類結(jié)構(gòu)可以有各種型式橡膠支座。對于標(biāo)準(zhǔn)跨徑在10m 以內(nèi)的簡支板或簡支梁橋, 為簡單起見,可不設(shè)專門的橡膠支座結(jié)構(gòu),而直接將板或梁安裝在簡易墊層上面,簡易墊層通常由幾層毛氈做成。對于跨度較大(35m 左右) 的預(yù)制梁通常采用橡膠橡膠支座。橋梁支承采用橡膠橡膠支座有以下2 種可能:縱向與橫向水平力由橡膠支座的剪刀剛度承受,這些橡膠支座是共同作用的,這種布設(shè)方法通常稱為浮動結(jié)構(gòu),經(jīng)常被用于地震區(qū),在高烈度地震區(qū)如果采用這種布設(shè)方法,則需要特殊設(shè)計,抗震橡膠橡膠支座一般包含1 個中心,鉛銷阻尼器。這種情況下橋跨均布設(shè)活動橡膠支座橋跨結(jié)構(gòu)一端布置固定橡膠支座,另一端布置活動橡膠支座。固定端的水平力由一銷釘橡膠支座承受,而自由端的水平力由定向滑移橡膠支座承受。雙跨連續(xù)梁橋是最簡單的多跨連續(xù)結(jié)構(gòu)除了長跨或曲線橋之外,其橡膠支座布置與前述單跨簡支結(jié)構(gòu)相似。但應(yīng)當(dāng)注意為保證其與水平力相適應(yīng),當(dāng)使用浮動方式布設(shè)橡膠橡膠支座時,必須考慮中墩的抗彎剛度,以保證水平力正確分配。如果中墩相對較為剛勁,則采用定向或固定橡膠支座較為適宜。固定點(diǎn)可設(shè)在中墩或橋臺上,此時,橡膠橡膠支座或金屬橡膠支座都可以使用,在考慮荷載和位移量后,再確定選用哪1 種。結(jié)果中墩相對較柔,則墩與臺上均布設(shè)活動橡膠橡膠支座。
  單跨或雙跨斜橋的橡膠支座，斜橋的橡膠支座布設(shè)類似于已得到了的單跨或雙跨結(jié)構(gòu),但橡膠支座安裝時橡膠支座位移的方向應(yīng)平行于車道中心線,而不應(yīng)與斜橋的橋墩或橋臺相垂直。對于斜交角較大的斜橋,由于銳角處有上翹的趨勢,應(yīng)考慮設(shè)置拉橡膠支座。多跨連續(xù)直梁橋在多跨結(jié)構(gòu)中,橡膠支座的作用更為重要,因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)的多跨連續(xù)要求較大的伸縮位移量,在這種結(jié)構(gòu)中通常應(yīng)使用金屬橡膠支座,但在年溫差和濕度差很小的情況下,仍可采用橡膠橡膠支座。上部結(jié)構(gòu)跨徑和橋墩數(shù)決定了作用固定橡膠支座的力的大小。通常固定橡膠支座可設(shè)在橋墩或橋臺上,只要它能承受上部結(jié)構(gòu)位移的反作用力,如果能夠在結(jié)構(gòu)的中部選1 個點(diǎn)來固定,那么由內(nèi)部應(yīng)力引起的作用在固定橡膠支座上的合力就為最小。假如固定點(diǎn)兩端的長度相近,則由混凝土徐變,溫度變化引起的橡膠支座摩阻力就可相互抵消。但制動力之類的外力則不能這樣考慮。
  在對橋長的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案作經(jīng)濟(jì)評定時,由橡膠支座累積的摩阻力相當(dāng)重要的。水平力越大,對墩柱及基礎(chǔ)的要求越高,因此橋長結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量選用低摩阻橡膠支座。在地基穩(wěn)定的情況下,可使用低摩阻滾動橡膠支座,這種橡膠支座的摩阻系數(shù)很低,實(shí)際上只有0.15% 左右,在設(shè)計時可偏安全地采用1.15% 的摩阻系數(shù)來計算。傳統(tǒng)的四氟板式滑動橡膠支座的摩阻系數(shù)為3%～6%, 因而采用滾動橡膠支座時固定點(diǎn)的水平力至少可減少到四氟板式滑動橡膠支座的1/ 2 。但滾動橡膠支座只允許單向轉(zhuǎn)動,因此當(dāng)采用這種橡膠支座時,遇上地基沉降就困難。滾動橡膠支座支承可以布設(shè)在橋臺上或中墩上。但應(yīng)注意的是定向橡膠支座應(yīng)與固定橡膠支座排成一行。在一排的橡膠支座中位移可能有差別。因此,應(yīng)合理采用具有全向轉(zhuǎn)動能力的橡膠支座。如盆式橡膠橡膠支座或球面橡膠支座。此外,于橋墩不能橫向彎曲,所以需要一排固定橡膠支座來保證當(dāng)發(fā)生很小的橫向位移時不產(chǎn)生應(yīng)力。在柔性墩結(jié)構(gòu)中,相應(yīng)的橡膠支座按水平荷載的分配來選擇。如可在中墩上設(shè)固定橡膠支座,此時墩上的縱、橫向荷載均由墩柱上橡膠支座來分擔(dān);其余每個墩上都配有定向滑移橡膠支座以便分擔(dān)橫向水平荷載;橋臺的橫向剛度較大,只需在1 個橋臺上設(shè)置定向橡膠支座。
  在曲線橋梁中,由于曲桿的質(zhì)量重心常位于桿軸兩端連線之外,即使在自重作用下,橋跨結(jié)構(gòu)也會產(chǎn)生扭矩,所以曲線梁橋的支承布置,必須能夠承受自重和活載偏載等因素所產(chǎn)生的合扭矩作用。曲線梁橋的支承方式應(yīng)根據(jù)曲率半徑的大小,上、下部結(jié)構(gòu)的總體布置圖式而定。根據(jù)橡膠支座布置的情況以決定全橋的力學(xué)計算圖式,這將會直接影響到全橋內(nèi)力分布。
  因此,曲線梁橋的支承布置是否合理是1 個十分重要問題。曲線梁橋中,板式橡膠支座的型式有抗扭支承與固定式點(diǎn)鉸支承。抗扭支承通常由多個橫橋向的橡膠橡膠支座(板式或盆式) 組成,固定式點(diǎn)鉸支承現(xiàn)多由盆式橡膠橡膠支座或板形橡膠橡膠支座構(gòu)成。當(dāng)連續(xù)曲線梁橋的曲率半徑較大時,每個橋墩上必須布置能承受外扭矩的抗扭橡膠支座。這種受扭情況比較接近多跨直線連續(xù)梁橋的圖式,因?yàn)檩^大的抗扭長度,將會使這種大曲率半徑的連續(xù)彎梁橋的受扭變形顯著增加。有時也可每隔2～3 個支墩交替也采用總鉸支承和抗扭支承。抗扭橡膠支座的布置方式,一般可沿著曲率半徑的徑向布置,并宜采用具有較大橫向剛度的橋墩,對于總鉸支承則可采用獨(dú)柱墩的型式。當(dāng)連續(xù)曲線梁橋的曲率半徑較小,其上部結(jié)構(gòu)采用具有較大抗扭剛度的箱梁結(jié)構(gòu)時,一般可在中墩上布設(shè)點(diǎn)鉸支承。多跨連續(xù)曲線梁橋兩端橋臺的支承方式也可以是多樣的。一般情況下可將抵抗外扭矩的抗扭支