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福州橡膠支座超轉(zhuǎn)角的原因和控制措施

     橡膠支座是連接橋梁上部結(jié)構(gòu)和下部結(jié)構(gòu)的重要結(jié)構(gòu)部件。它必須具有足夠的承載能力，以保證安全可靠地傳遞支座反力。同時(shí)，橡膠支座對橋梁變形的約束應(yīng)盡可能小，以便能夠讓梁體自由伸縮及轉(zhuǎn)動(dòng)。支座的轉(zhuǎn)動(dòng)必然引起支座的轉(zhuǎn)角，支座的實(shí)際轉(zhuǎn)角有2個(gè)方面，一是上部結(jié)構(gòu)彎曲變形，這只是支座轉(zhuǎn)角的一部分，是臨時(shí)作用在支座上的；二是縱坡、橫坡和施工安裝誤差引起的轉(zhuǎn)角，這一部分的轉(zhuǎn)角長期作用在支座上，所以要加以重視。 
     橡膠支座實(shí)際轉(zhuǎn)角要控制在允許范圍內(nèi)，按支座在使用時(shí)不出現(xiàn)脫空的條件來進(jìn)行控制。因此，在橡膠支座設(shè)計(jì)時(shí)不僅要控制豎向壓應(yīng)力，還必須對其轉(zhuǎn)角加以嚴(yán)格控制。支座在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，鋼板與膠層粘結(jié)的邊緣存在剪應(yīng)變集中現(xiàn)象，引起較大的局部剪應(yīng)變，如果轉(zhuǎn)角不加以嚴(yán)格控制，實(shí)際轉(zhuǎn)角過大，將導(dǎo)致橡膠支座局部脫空，膠層局部變形，引起層開裂，這樣就會(huì)導(dǎo)致橡膠支座過早劣化，降低支座的使用壽命。本文著重探討產(chǎn)生支座超轉(zhuǎn)角的原因和相應(yīng)的控制措施。 
一，橡膠支座轉(zhuǎn)動(dòng)的原因 
（1）梁的彎曲變形； 
（2）橋梁縱橫坡的影響； 
（3）混凝土面的不平整度； 
（4）施工時(shí)的安裝誤差。 
二，橡膠支座自身轉(zhuǎn)動(dòng)性能的影響 
     橡膠支座自身轉(zhuǎn)動(dòng)性能取決于使用時(shí)豎向壓縮的變形量，該變形量的大小取決于支座的設(shè)計(jì)應(yīng)力、膠層總厚度和抗壓彈性模量。根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，橡膠支座的設(shè)計(jì)應(yīng)控制在10MPa左右。凡是影響到支座的膠層總厚度和抗壓彈性模量的因素都會(huì)影響到支座的轉(zhuǎn)動(dòng)性能。其中比較大的因素有： 
（1）溫度的影響 
     常溫下橡膠支座的剪變模量為1.0MPa，其隨橡膠變冷而逐漸增加。而這種增加必然會(huì)引起橡膠支座抗壓彈性模量的增加，從而使豎向壓縮變形減少，按不脫空條件來校核，設(shè)計(jì)允許轉(zhuǎn)角降低。 
（2）形狀系數(shù)的影響 
     同一種規(guī)格的橡膠支座形狀系數(shù)越大，其抗壓彈性模量越大，設(shè)計(jì)允許轉(zhuǎn)角越小，轉(zhuǎn)動(dòng)性能越低。反之橡膠支座形狀系數(shù)越小，抗壓彈性模量越小，設(shè)計(jì)允許轉(zhuǎn)角越大，轉(zhuǎn)動(dòng)性能越高。因此對形狀系數(shù)大的橡膠支座，應(yīng)適當(dāng)增加橡膠層總厚度來提高其轉(zhuǎn)動(dòng)性能。 
（3）抗壓彈性模量不確定的影響 
     當(dāng)抗壓彈性模量以標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算時(shí)，能滿足轉(zhuǎn)角的設(shè)計(jì)要求；以標(biāo)準(zhǔn)值的1.2倍計(jì)算時(shí)，不滿足轉(zhuǎn)角的設(shè)計(jì)要求。因此，在設(shè)計(jì)橡膠支座轉(zhuǎn)角時(shí)必須考慮抗壓彈性模量的變化范圍。 
三，橡膠支座超轉(zhuǎn)角的危害 
     橡膠支座的允許轉(zhuǎn)角大部分是在0.01rad以下，如果超過這個(gè)范圍，橡膠支座就會(huì)處于超轉(zhuǎn)角工作狀態(tài)。這樣就容易造成支座局部脫空，局部剪應(yīng)變總過大，嚴(yán)重的甚至?xí)�造成支座膠層開裂，降低其使用壽命。所以在設(shè)計(jì)和施工中應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： 
（1）在設(shè)計(jì)方面 
①在設(shè)計(jì)橡膠支座時(shí)，要兼顧到豎向承載力，剪切變形，轉(zhuǎn)角三方面的驗(yàn)算，特別要重視轉(zhuǎn)角的驗(yàn)算。 
②對于實(shí)際轉(zhuǎn)角超出允許轉(zhuǎn)角范圍的，要單獨(dú)設(shè)計(jì)，不能直接選用。 
③應(yīng)盡量選用或設(shè)計(jì)矩形支座，因?yàn)榫匦沃ё�沿短邊方向的轉(zhuǎn)動(dòng)性能要優(yōu)于長邊方向；而圓形支座雖然轉(zhuǎn)動(dòng)性能各向相同，但不如矩形支座轉(zhuǎn)動(dòng)性能的效果明顯。 
④設(shè)計(jì)上下承壓鋼板時(shí)，注意消除混凝土的不平整度。 
⑤驗(yàn)算橡膠支座轉(zhuǎn)角時(shí)，必須考慮抗壓彈性模量不確度的影響，取抗壓彈性模量的上限值進(jìn)行計(jì)算。同時(shí)還要考慮溫度因素，以提高橡膠支座自身轉(zhuǎn)動(dòng)性能。 
（2）在施工方面 
     嚴(yán)格按照規(guī)定進(jìn)行施工，上下承壓鋼板必須調(diào)平，若沒有上下承壓鋼板，則墩臺(tái)支承的墊石頂面應(yīng)找平，每塊墊石的相對水平誤差控制在1mm以內(nèi)。 
     橡膠支座轉(zhuǎn)角超限非常重要，在施工時(shí)不能被忽視。因?yàn)檗D(zhuǎn)角超限會(huì)引起較大的局部變形，導(dǎo)致橡膠支座的使用壽命減少。因此在設(shè)計(jì)和施工時(shí)，必須采取正確的設(shè)計(jì)方法和規(guī)范的施工方法，以保證橡膠支座的轉(zhuǎn)角不超出設(shè)計(jì)允許的范圍，保證其處于設(shè)計(jì)允許的受力狀態(tài)。