公路桥梁橡胶支座的选用2012.5成都理工大学工程技术学院.doc

桥梁橡胶支座的选用

班级：09土木道桥一班
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桥梁橡胶支座的选用
随着桥梁建设事业的发展，各种桥式大跨径桥梁不断涌现，因而，对桥梁支座承载能力、对桥梁适应位移和转角能力的要求，不断提高，需要开发和研究与之相适应的各种新型桥梁支座。
20世纪60年代起，国际上的桥梁支座技术有了很大的发展，先后在桥梁上应用了板式橡胶支座、盆式橡胶支座和球形支座新型桥梁支座，并取得良好的技术经济效益。本文仅仅对桥梁橡胶支座的选用做一个简单、初步的认识。
一、 橡胶的特性
橡胶材料具有以下特点：
1、 橡胶材料具有良好的弹性，但其体积几乎是不可压缩的。
2、 橡胶材料的抗压缩性能与橡胶层的形状有关，其抗剪性能与形状无关。
3、 橡胶的弹性模量与橡胶的硬度、温度有关。形状系数相同的橡胶，其抗压弹性模量E随橡胶的硬度增加而增加。橡胶的硬度随着温度的降低而增大。
4、 橡胶的徐变。材料最初10天的徐变最大，以后其值大为降低。
5、 橡胶的老化问题。重要的桥梁建议采用氯丁橡胶，对于盆式橡胶支座的承压橡胶板宜采用三元乙丙橡胶，有耐低温耐老化的优点。
根据橡胶的特点，制作的橡胶支座具有构造简单、加工方便、造价低、结构高度小、安装方便和使用性能良好的优点。此外，它能方便地适应任意变形，故特别适应于桥宽、曲线桥和斜交桥。橡胶支座的弹性还能减小上、下部结构所受的动力作用，对抗震十分有利，在当前，橡胶支座已经得到越来越广泛的应用。
三、橡胶支座类型简介
自20世纪70年代中期以来，铁道部科学研究院为适应我国桥梁建设事业的发展，开展了新型桥梁支座系统研究工作。使得以下各种桥梁支座和特殊用途的支座得以研究和推广应用。
1、板式橡胶支座
这种支座是由几层橡胶片与薄钢板组合而成。它能适应预制钢筋混凝土在制作过程中所产生的较大间隙偏差。能适应任何方向的少量移动，包括梁在水平方向的扭转，特别适应于斜桥的设计要求。对合理设计的制动荷载能分布到桥的两端，且受压弹性模量大，剪切模量小，有良好的支承能力。
2、盆式橡胶支座
具有无侧限的圆盘橡胶，在荷载下可以有垂直和水平的变形，如容纳在盆内的橡胶没有凸起或水平变形，它的性能则与粘滞流体类似，而承受荷载的能力很大。这种支座如不超出它所产生的垂直应变的10%，就能适应其转动。通常用聚四氟乙烯和不锈钢制成滑动面。盆体多用钢材制成。支座的转动与移动有下列三种情况：1）允许在所有的方向转动，但应固定，任何方向也不允许移动。2）允许在所有方向转动及在顺桥方向移动，任何方向也不允许移动。 3）允许任何方向转动或移动。
3、四氟板式橡胶支座
这种支座的构造形式与板式橡胶支座相似，但最上面一层为聚四氟乙烯板。因为聚四氟乙烯的滑动摩擦系数μ约为0.06，最大不过0.1，并且随着时间的加长还有所改善，这就对要求适应各个方向移动的桥梁滑动支座，提供了广阔的前途。
4、球冠圆板式支座
随着桥梁技术的发展，大量的弯桥和宽桥的出现，70年代初国外就研制成球型支座，球形橡胶支座是在盆式橡胶支座的基础上发展来的一种新型桥梁支座，它的设计转角可远大于盆式橡胶支座.，一般可为0.01～0.01rad，必要进也可以达到0.05rad设计反力从1MM ～30MN. 目前球型支座已在国内独柱支承连续弯板结构，独柱支承的连续弯箱不梁结构，双柱支承的连续T梁结构及大跨度斜拉桥中广泛应用.当桥跨结构长度小于10m时，允许采用无钢板的橡胶支座，可用邵氏硬度的氯丁橡胶或丁钠橡胶制成。
二、 橡胶支座类型的选用
支座的选择一般为以下的步骤：首先根据公路的等级、桥梁上部结构的形式、桥梁的跨径等通过力学计算得到相应桥梁的支座反力、梁体变形。然后进行支座类型的确定，包括支座的型号、规格等。再通过对已选好的支座进行验算，验算内容包括受力情况、变形、尺寸大小等是否满足验算要求，如不满足，需重新选择支座进行计算。
1、 板式橡胶支座:
适用于跨度小于30m、适合位移量较小的桥梁。在中、小型公路、城市和铁路桥梁中应用非常广泛。支座的最大承载应与桥梁支点反力相吻合，其容许偏差范围宜为10％；不同的平面形状适用于不同的桥跨结构，正交桥梁用矩形支座;曲线桥、斜交桥及圆柱墩桥用圆形支座；当桥面纵坡不大于1％时，支座可直接设置在墩台上，大于1%时应预埋钢板、混凝土垫块或其他措施将梁底调平。
2、 盆式橡胶支座:
铁路桥涵设计规范(TBJ2—85)规定桥梁跨度L>24m采用盆式橡胶支座，盆式橡胶支座作为大跨度桥梁支座有其突出的优越性，承载力高达万吨，水平和转角变形量可适应任何大跨度桥式的需要，且钢\料省，性能好，但是相对于板式橡胶支座而言，构造复杂，部件较多造价较高
3、 四氟板式橡胶支座:
它可作活动支座，用于较大跨径的桥梁，更适合便用在桥面连续的桥梁和连续梁桥，它有摩擦系数小伸缩有受限制等优点，也可以作连续梁顶推用的滑块，该类支座所以能够适应较大的伸缩位移，是因为它不靠橡胶支座的剪切变形来适应.而是靠梁底的一块不锈钢板与四氟析式橡胶支座表面的四氟板作相对滑移来适应，选择该类支座主要是要考虑它的四氟板的摩擦系数数，四氟板磨耗量，特别是四氟板与橡胶的粘结方式，粘合力，润滑脂的品种.
4、 球冠圆板式支座:
球冠圆板橡胶支座是改进后的圆形板式支座。其中间层橡胶和钢板布置与圆形板式橡胶支座完全相同，而在支座顶面用纯橡胶制成球形表面，球面中心橡胶最大厚度为4－13mm，球面边缘15mm，以适应3％到4％纵横坡下，梁与支座接触面的中心趋于圆形板式橡胶支座的中心。梁端反力通过球面表面橡胶逐渐扩散传至下面几层钢板和橡胶层。在橡胶支座底面加一圈直径D＝2.5mm的半圆形橡胶圆环，支座受力时首先由底部圆环变形压密，调节底面受力状况，以改善或避免支座底面脱空现象的产生，使支座底面受力均匀。
橡胶支座已在全国公、铁路桥梁上广泛使用，而且已经成为最主要的桥梁支座之一。近代随着桥梁建设事业的发展，根据工程的需要，
铁道部科学研究院已先后研制了不同类型的橡胶支座。适用于各种环境、工程的建设。

2012.5.22