探究公路橋梁橡膠支座的使用壽命與應(yīng)用對策

文／傅希升 煙臺公路工程質(zhì)量監(jiān)測中心 山東煙臺 264000

引言：

近年來，我國公路橋梁工程數(shù)量日漸增多，促使公路橋梁施工建設(shè)水平不斷提升。為了滿足區(qū)域之間交通運輸需求、促進區(qū)域之間經(jīng)濟交互往來，大跨度、大噸位的橋梁工程數(shù)量增多，這也對公路橋梁建設(shè)工藝帶來了挑戰(zhàn)。公路橋梁橡膠支座是公路橋梁建設(shè)當(dāng)中至關(guān)重要的環(huán)節(jié)，可以有效的將橋梁上的承載力傳輸?shù)较虏拷Y(jié)構(gòu)當(dāng)中。公路橋梁橡膠支座的質(zhì)量直接影響著整個公路橋梁工程質(zhì)量，質(zhì)量過硬的支座可以滿足橋梁上部結(jié)構(gòu)荷載需求，而且還可以結(jié)合外界溫度環(huán)境變化滿足混凝土結(jié)構(gòu)的伸縮形變需求，從而避免公路橋梁出現(xiàn)損傷問題，對整個公路橋梁運行安全、運行質(zhì)量起到了重要作用。在我國公路橋梁施工技術(shù)不斷創(chuàng)新的放下，橋梁支座類型也不斷增多，在很大程度上確保了公路橋梁的安全穩(wěn)定。為了確保公路橋梁橡膠支座質(zhì)量、保障公路橋梁穩(wěn)定安全，本文將針對公路橋梁橡膠支座的使用壽命與應(yīng)用對策進行詳細(xì)分析。

1、公路橋梁橡膠支座常見類型

1.1 板式橡膠支座

板式橡膠支座是公路橋梁橡膠支座當(dāng)中比較常見的類型之一，板式橡膠支座是由多層天然橡膠與至少兩層以上相同厚度的薄鋼板，經(jīng)過鑲嵌、粘合、硫化等一系列工藝制作成的橋梁橡膠支座。板式橡膠支座自身具備一定應(yīng)用優(yōu)勢，具備強大的豎向剛度，可以有效的承受垂直荷載，并且可以將上部的構(gòu)造壓力，可靠的傳遞給橋梁墩臺，這樣便可以實現(xiàn)橋面荷載力向下傳輸，實現(xiàn)了荷載力高效傳遞。此外，板式橡膠支座具備良好彈性，可以適應(yīng)梁端轉(zhuǎn)動，切實有效的將較大的剪切變形力進行水平轉(zhuǎn)移。一般情況下，板式橡膠支座可以按照形狀進行劃分，可以分為矩形、圓形兩種產(chǎn)品。結(jié)合功能性來看，針對是否可以提供水平位移，可以劃分為聚四氟乙烯滑板支座和普通橡膠支座。

1.2 盆式橡膠支座

盆式橡膠支座可以結(jié)合其應(yīng)用范圍來進行劃分，主要可以劃分為三個類別，分別是公路橋梁盆式橡膠支座、鐵路橋梁盆式橡膠支座、盆式橡膠支座衍生品。一般情況下，公路橋梁所使用的盆式橡膠支座型號有GPZ 盆式橡膠支座、GPZ（Ⅱ）盆式橡膠支座、GPZ（KZ）盆式橡膠支座等幾個系列。此外，盆式橡膠支座的衍生品也相對較多，例如QPZ 盆式橡膠支座、KPZ 盆式橡膠支座、彈性減震球星鋼支座、自調(diào)高盆式橡膠支座等內(nèi)容。

圖1 盆式橡膠支座基本結(jié)構(gòu)

1.3 球型橡膠支座

球型橡膠支座的組成比較復(fù)雜，球型橡膠支座一般是由上支座板、下支座板、球型板、聚四氟乙烯滑板、橡膠擋圈等諸多部分組成的橡膠支座。球型橡膠支座是在盆式橡膠支座的基礎(chǔ)上，將盆式橡膠支座當(dāng)中的橡膠板改成了球型。因為球型橡膠支座中間的鋼板以及底盆也相應(yīng)的改成了球面，所以在使用球型橡膠支座的過程中，可以在一定程度上降低摩擦系數(shù)。球型橡膠支座的位移是由上支座板、平面四氟板之間的滑動來實現(xiàn)。在球型橡膠支座上一般會設(shè)置導(dǎo)向槽、導(dǎo)向環(huán)等裝置，以此來約束支座的單向或者多向運動位移。結(jié)合路橋工程的建設(shè)需求，還可以將球型單向活動支座改變成固定支座，通過球型板和球面四氟板之間的滑動，來滿足支座轉(zhuǎn)角需求。

2、公路橋梁橡膠支座使用壽命的影響因素

2.1 橡膠支座質(zhì)量因素

影響公路橋梁橡膠支座使用壽命的主要因素之一，便是橡膠支座自身的質(zhì)量。造成橡膠支座質(zhì)量問題的原因，多數(shù)是因為生產(chǎn)廠家在制作橡膠支座的過程中，工藝不達(dá)標(biāo)或者生產(chǎn)操作不到位、產(chǎn)品檢查不到位等諸多因素影響。一般情況下，公路橋梁橡膠支座質(zhì)量問題主要表現(xiàn)在橡膠支座金屬板、橡膠材質(zhì)本身的質(zhì)量問題。尤其是一些生產(chǎn)規(guī)模相對較小的生產(chǎn)廠家，很容易因為設(shè)備精度較低、工人整體水平較差等諸多問題，造成公路橋梁橡膠支座生產(chǎn)質(zhì)量問題。甚至一些不法生產(chǎn)商，為了實現(xiàn)自身經(jīng)濟效益最大化，會在公路橋梁橡膠支座生產(chǎn)的過程中，摻雜一些再生橡膠來節(jié)約成本，這就會促使橡膠材料的老化速度加快，嚴(yán)重影響了公路橋梁橡膠支座使用壽命。為此，在應(yīng)用公路橋梁橡膠支座之前，必須要對橡膠支座的質(zhì)量進行嚴(yán)格把控，相關(guān)質(zhì)量監(jiān)督管理部門應(yīng)該執(zhí)行自身責(zé)任，嚴(yán)格開展市場監(jiān)督管理檢查，盡可能確保公路橋梁橡膠支座質(zhì)量，強化質(zhì)量檢測，杜絕劣質(zhì)公路橋梁橡膠支座流入到施工現(xiàn)場當(dāng)中。

2.2 橡膠支座安裝工藝影響

公路橋梁橡膠支座安裝是橡膠支座使用當(dāng)中最為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，直接影響著橡膠支座的應(yīng)用效率，對整個橋梁工程都起到了直接影響。安裝工藝技術(shù)水平，對整個路橋工程的安全穩(wěn)定運動都起到了一定作用，所以必須要對公路橋梁橡膠支座安裝環(huán)節(jié)進行嚴(yán)格把控。若安裝技術(shù)質(zhì)量較差、安裝工作無法安裝標(biāo)準(zhǔn)要求實施，即使質(zhì)量再好的橋梁橡膠支座，也會暴殄天物，無法展現(xiàn)出其價值，很難確保橋梁結(jié)構(gòu)的安全穩(wěn)定性。在實際開展公里橋梁施工的過程中，一些安裝施工人員自身的責(zé)任心較弱，并且缺乏一定的專業(yè)安裝知識，很難結(jié)合橋梁工程的實際建設(shè)需求，高質(zhì)量開展橋梁橡膠支座安裝，造成公路橋梁橡膠支座在應(yīng)用過程中出現(xiàn)質(zhì)量問題。針對常見的安裝工藝問題來說，主要有支座位置墊襯不平整、設(shè)計與安裝實際情況不符合、公路橋梁橡膠支座型號和橋墩型號不匹配造成支座位移等諸多問題，這些問題都很容易損耗公路橋梁橡膠支座使用壽命。

2.3 橡膠支座維護工作影響

在公路橋梁竣工完畢之后，橡膠支座還要定期進行檢修維護。專業(yè)技術(shù)人員會結(jié)合公路橋梁運行的實際情況，定期開展橡膠支座維護保養(yǎng)，以便于在展現(xiàn)出橡膠支座應(yīng)用功效的基礎(chǔ)上，強化橡膠支座的使用質(zhì)量和使用壽命。若忽視了橡膠支座后期的養(yǎng)護管理，那么很難達(dá)到橡膠支座的預(yù)期使用效果，也很難延長橡膠支座的使用壽命，長時間不開展維護保養(yǎng)，會促使橡膠支座出現(xiàn)大量積灰情況，長久的灰塵侵蝕，會造成橡膠支座內(nèi)部細(xì)小的結(jié)構(gòu)出現(xiàn)破壞問題，這也會加速橡膠支座的老化程度，甚至?xí)斐上鹉z支座完全破損。為此，公路橋梁橡膠支座定期維護對橡膠支座的使用壽命也具備極大的影響，必須要重視起定期檢修維護工作，杜絕不必要的大修，切實有效確保公路橋梁安全穩(wěn)定運行。

3、公路橋梁橡膠支座的應(yīng)用策略

3.1 做好公路橋梁橡膠支座設(shè)計

在公路橋梁橡膠支座應(yīng)用的過程中，最為首要的環(huán)節(jié)便是做好橡膠支座設(shè)計，應(yīng)該結(jié)合公路橋梁工程的實際情況，按照橡膠支座不同功能，科學(xué)合理的開展橡膠支座設(shè)計。結(jié)合橡膠支座的不同功能，可以將橡膠支座氛圍兩個類別，分別是固定橡膠支座、滑動橡膠支座。針對固定橡膠支座來說，便是可以將橋梁結(jié)構(gòu)穩(wěn)固在墩臺上，這樣不僅可以有效的傳遞水平力，而且還可以傳遞向應(yīng)力，在限制位移的基礎(chǔ)上，還可以實現(xiàn)橋跨轉(zhuǎn)動。針對滑動橡膠支座來說，主要作用和固定橡膠支座存在一定區(qū)別，滑動橡膠支座可以在傳遞向應(yīng)力的過程中，保障一定的作用力，在溫差較為嚴(yán)重的環(huán)境下，在溫差、混凝土收縮等諸多作用下，完成自動移動和平移。為了切實保障橡膠支座滿足公路橋梁工程建設(shè)需求，應(yīng)該對橡膠支座進行科學(xué)合理的設(shè)計，結(jié)合不同結(jié)構(gòu)的橋梁，從支座的承受力情況、位移情況等諸多層次進行分析，明確橡膠支座的性能，確保數(shù)據(jù)合理以及精準(zhǔn)性。切實結(jié)合公路橋梁實際需求，對各項力的作用情況進行分析，詳細(xì)周密計算之下，確保橡膠支座設(shè)計更加合理。此外，還應(yīng)該對橋體本身進行分析考量，對橋身的型號、跨度、寬度、施工材料、尺寸、平衡系統(tǒng)、振動周期等諸多內(nèi)容進行詳細(xì)分析，從而設(shè)計出契合橋梁實際需求的橡膠支座。

3.2 合理選用橡膠支座類型

結(jié)合當(dāng)前公路橋梁建設(shè)的實際情況來看，公路橋梁橡膠支座常見的類型有板式橡膠支座、球型橡膠支座、盆式橡膠支座。不同類型的橡膠支座具備獨特性，并且適用的公路橋梁情況也存在差異，所以在選擇公路橋梁橡膠支座類型的過程中，必須要對常見的橡膠支座類型進行分析，充分了解各類橡膠支座的性能，并且明確出橡膠支座設(shè)計參數(shù)，真正實現(xiàn)合理應(yīng)用。

（1）板式橡膠支座。針對板式橡膠支座來說，因為其應(yīng)用原理是以橡膠的彈性壓縮為核心，以膠塊剪切變形來實現(xiàn)水平位移，促使承載力轉(zhuǎn)移。針對板式橡膠支座來說，一般沒有固定以及移動類型之分，因為容許水平位移量相對較小，所以板式橡膠支座更加適合中小跨度的橋梁。橋梁跨度為20m 以內(nèi)、橡膠支座業(yè)力2000KN 以下的橋梁比較適合板式橡膠支座。在具體進行板式橡膠支座應(yīng)用的過程中，還應(yīng)該結(jié)合橋梁工程實際情況，結(jié)合橋梁位移量、支座業(yè)力大小等因素，設(shè)計板式橡膠支座的型號、規(guī)格、尺寸。板式橡膠支座應(yīng)該盡量保持水平安裝，必要時可以傾斜安裝，安裝的過程中大縱坡應(yīng)該≤2%，彎曲的橋梁工程不應(yīng)用板式橡膠支座。

（2）球型橡膠支座。球型橡膠支座是一種具備創(chuàng)新性的公路橋梁橡膠支座類型，是上世紀(jì)末才研究出來的橡膠支座類型。球型橡膠支座的構(gòu)造特點是在板式橡膠支座的頂面上，增加了4-10mm 高度不等的橡膠球面。最初開發(fā)者的本意，便是促使橡膠支座受力均勻，但是在實際進行應(yīng)用研究的過程中，在試驗過程中發(fā)現(xiàn)隨著橋梁坡度增加，球型橡膠支座會產(chǎn)生偏壓、脫空等諸多問題，促使球型橡膠支座損壞等情況相對較多，所以在使用球型橡膠支座時應(yīng)該慎重。

（3）盆式橡膠支座。針對盆式橡膠支座來說，其主要的工作原理便是在一盆形的底座內(nèi)，放置受壓橡膠塊，借助三向受力狀態(tài)，實現(xiàn)承載力傳輸分散。在引入盆式橡膠支座的過程中，放置在中間支撐鋼板上的聚四氟乙烯板會與不透鋼板之間進行相對運動，在低摩擦系數(shù)的作用下，實現(xiàn)橋梁的水平位移。盆式橡膠支座可以滿足大的支座業(yè)力和大水平位移，可以滿足大轉(zhuǎn)角的需求，非常適用于規(guī)模和跨度先對較大的橋梁。所以針對跨度大于20m、支座業(yè)力大于2000KN 的橋梁，可以使用盆式橡膠支座。此外，盆式橡膠支座自身具備一定的安全性與穩(wěn)定性，經(jīng)濟性也相對較好，可以滿足大型橋梁建設(shè)應(yīng)用。

3.3 做好支座安裝現(xiàn)場質(zhì)量檢驗

公路橋梁橡膠支座在應(yīng)用之前必須要對其質(zhì)量進行嚴(yán)格分析和檢測，只有確保質(zhì)量過關(guān)的公路橋梁橡膠支座，才能夠應(yīng)用到施工建設(shè)過程中。在橡膠支座安裝之前，必須要對其產(chǎn)品質(zhì)量進行分析把控，杜絕三無產(chǎn)品和假冒偽劣產(chǎn)品，進場的橡膠支座必須要具備合格證書和生產(chǎn)廠家標(biāo)識，明確橡膠支座的生產(chǎn)日期。在對其產(chǎn)品基本質(zhì)量標(biāo)識與規(guī)格檢查完畢之后，再對其外觀、規(guī)格、數(shù)量等進行檢查。做好公路橋梁橡膠支座的現(xiàn)場抽樣檢測，針對板式橡膠支座來說，在進行現(xiàn)場抽樣檢測的過程中，應(yīng)該明確板式橡膠支座的抗壓彈模、抗剪力彈模、極限抗壓強度等。此外，還應(yīng)該對四氟板式橡膠支座、球冠板式橡膠支座等進行分別檢測，明確四氟板與不銹鋼板之間的摩擦系數(shù)和允許剪切形變情況。針對盆式橡膠支座檢測的過程中，因為盆式橡膠支座自身具備一定的獨特性，很難對其整體情況進行檢測，那么應(yīng)該選擇具備代表性的能力進行測驗。嚴(yán)格檢測盆式橡膠支座的承載力、豎向壓縮變形能力、鋼盆環(huán)向變形、摩擦系數(shù)等內(nèi)容。切實做好公路橋梁橡膠支座的質(zhì)量檢測，切實確保公路橋梁橡膠支座的質(zhì)量，為后續(xù)橡膠支座高質(zhì)量應(yīng)用奠定良好基礎(chǔ)保障。

3.4 嚴(yán)格把控支座安裝技術(shù)

針對公路橋梁橡膠支座安裝來說，因為不同公路橋梁橡膠支座構(gòu)件的品種、規(guī)格、安裝位置等存在不同差異，所以必須要在安裝之前對各個環(huán)節(jié)開展核對。對固定支座、單向和多活動支座結(jié)合設(shè)計圖紙的內(nèi)容進行規(guī)劃定位，確保其安裝位置精準(zhǔn)性。此外，還應(yīng)該確保支座安裝部位的干凈、平整，埋設(shè)鋼墊板。橋墩頂面支座安裝部位，應(yīng)該使用高標(biāo)號砂漿作為支座的墊石。針對墊石高度來說，應(yīng)該結(jié)合公路橋梁的實際情況，結(jié)合養(yǎng)護和檢查需求，明確墊石高度。在進行公路橋梁橡膠支座安裝時，應(yīng)該結(jié)合不同公路橋梁橡膠支座類型，引入不同的安裝技術(shù)工藝，確保工藝實施質(zhì)量。嚴(yán)格按照《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》的要求，明確公路橋梁橡膠支座安裝技術(shù)。結(jié)合公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》的要求，規(guī)定控制支座安裝誤差，尤其保證支座平面兩個方向的水平是至關(guān)重要的，否則將影響支座的使用性能。對活動支座的相對滑移表面安裝前應(yīng)清洗干凈,在四氟乙烯滑板的儲油坑內(nèi)注滿硅脂潤滑劑,注意不得夾有灰塵和雜質(zhì)。保證滑動面在橋梁位移時自由滑動,以盡量減少由于支座位移所產(chǎn)生的附加約束力。

3.5 定期開展檢修維護

公路橋梁橡膠支座檢修維護的意義重大，不僅可以延長公路橋梁橡膠支座的使用壽命，而且還可以確保這個公路橋梁工程經(jīng)濟效益和運行安全。所以必須要結(jié)合公路橋梁實際情況，定期開展檢修維護工作。制定出完善的檢修維護制度，明確公路橋梁橡膠支座是否出現(xiàn)龜裂、支座位移、灰塵堆積等諸多情況。固定檢查公路橋梁橡膠支座腳螺栓，杜絕松動和銹蝕情況，若出現(xiàn)問題應(yīng)該第一時間進行處理，保障公路橋梁橡膠支座運行質(zhì)量。

結(jié)語：

總而言之，在公路橋梁建設(shè)當(dāng)中，相比其他建設(shè)環(huán)節(jié)來說，雖然公路橋梁橡膠支座施工建設(shè)不起眼，但是對整個橋梁主體的安全穩(wěn)定性，都起到了決定性的作用，并且可以展現(xiàn)出減震的作用。公路橋梁橡膠支座作為公路橋梁建設(shè)當(dāng)中最為主要的環(huán)節(jié)，是橋梁結(jié)構(gòu)當(dāng)中重要組成，對整個橋梁起到了承上啟下的作用。所以，在開展公路橋梁建設(shè)的過程中，必須要重視起公路橋梁橡膠支座的重要性，確保公路橋梁橡膠支座應(yīng)用效率，探尋出延長公路橋梁橡膠支座使用壽命的策略，確保整個公路橋梁工程的安全與穩(wěn)定性。