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(duì)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(jiǎn)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(gè)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(dòng)要求;橋梁的結(jié)構(gòu)型式;橋梁墩臺(tái)和上部構(gòu)造的尺寸;各支點(diǎn)所需橡膠支座個(gè)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(jiǎn)支梁橋使用的橡膠支座簡(jiǎn)介
  對(duì)于簡(jiǎn)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(duì)于標(biāo)準(zhǔn)跨徑在10m 以內(nèi)的簡(jiǎn)支板或簡(jiǎn)支梁橋, 為簡(jiǎn)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(jiǎn)易墊層上面,簡(jiǎn)易墊層通常由幾層毛氈做成。對(duì)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(dòng)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(jì),抗震橡膠橡膠支座一般包含1 個(gè)中心,鉛銷阻尼器。這種情況下橋跨均布設(shè)活動(dòng)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(dòng)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(jiǎn)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(jiǎn)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(dòng)方式布設(shè)橡膠橡膠支座時(shí),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(duì)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(tái)上,此時(shí),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(duì)較柔,則墩與臺(tái)上均布設(shè)活動(dòng)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(shí)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(tái)相垂直。對(duì)于斜交角較大的斜橋,由于銳角處有上翹的趨勢(shì),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(tái)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(gè)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(dòng)力之類的外力則不能這樣考慮。
  在對(duì)橋長的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案作經(jīng)濟(jì)評(píng)定時(shí),由橡膠支座累積的摩阻力相當(dāng)重要的。水平力越大,對(duì)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(dòng)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(jì)時(shí)可偏安全地采用1.15% 的摩阻系數(shù)來計(jì)算。傳統(tǒng)的四氟板式滑動(dòng)橡膠支座的摩阻系數(shù)為3%～6%, 因而采用滾動(dòng)橡膠支座時(shí)固定點(diǎn)的水平力至少可減少到四氟板式滑動(dòng)橡膠支座的1/ 2 。但滾動(dòng)橡膠支座只允許單向轉(zhuǎn)動(dòng),因此當(dāng)采用這種橡膠支座時(shí),遇上地基沉降就困難。滾動(dòng)橡膠支座支承可以布設(shè)在橋臺(tái)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(dòng)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(shí)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(shí)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(gè)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(tái)的橫向剛度較大,只需在1 個(gè)橋臺(tái)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(huì)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(jì)算圖式,這將會(huì)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(gè)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?？古ぶС型ǔＳ啥鄠€(gè)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(shí),每個(gè)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(huì)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(shí)也可每隔2～3 個(gè)支墩交替也采用總鉸支承和抗扭支承?？古は鹉z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(duì)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(shí),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(tái)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