衡阳桥梁橡胶支座各项指标研究分析

　　桥梁橡胶支座是桥梁组成韵重要构件。桥梁支座的损坏会造成梁体损坏,会造成梁体的开裂及损坏,影响使用寿命,造成安全隐患。从而导致重大的交通事故。本文利用PLINT摩擦磨损试验机对1Cr18Ni9Ti/PTFE材料和1Cr18Ni9Ti/UHMW-PE材料进行了摩擦磨损性能试验研究。结合光学显微镜(OM)、激光共聚焦扫描显微镜(LCSM)和扫描电子显微镜(SEM)等对试样进行磨损形貌分析。详细地研究了接触压力、滑移速度、有无润滑介质等试验参数对材料摩擦磨损性能的影响,试验结果表明:小位移情况:正压应力是影响聚四氟乙烯和不锈钢微动摩擦磨损性能的主要因素。有润滑脂条件下,平均滑移速度对摩擦系数影响很大,增加平均滑移速度有利于润滑脂膜形成,从而降低摩擦系数。大位移无润滑条件下:两种材料均是随着压应力的增大,摩擦系数减小。UHMW-PE的摩擦系数比PTFE摩擦系数要高0.03～0.045左右。无润滑条件下,UHMW-PE没有磨损量,PTFE有磨损量。PTFE的磨损量随着压应力增加而增加。无润滑条件下,两种材料的摩擦系数随着平均滑移速度的增大而增大。UHMW-PE的摩擦系数比PTFE摩擦系数要高0.04左右。无润滑条件下,PTFE的磨损量随着平均滑移速度的增加而增加。大位移有润滑条件下:两种材料均是随着压应力的增大,摩擦系数减小。两种材料的摩擦系数相近,UHMW-PE的摩擦系数比PTFE摩擦系数仅高0.005左右。有润滑条件下,两种材料的摩擦系数随着平均滑移速度的增大而减小。UHMW-PE的摩擦系数比PTFE摩擦系数要高0.005～0.012左右,平均滑移速度越大摩擦系数相差越小。

　　随着我国桥梁工程建设取得了快速发展，桥梁最大跨度在不断被刷新，桥梁支座吨位也随之节节攀升。在桥梁结构中，桥梁支座起着重要作用。支座是桥梁上、下部结构的连接点，其作用是将上部结构的荷载舒适、安全地传递到桥梁墩台上去，同时保证上部结构在荷载、温度变化、混凝土收缩徐变等因素作用下的自由变形。因此，做好桥梁支座的设计，仍然具有重要的现实意义。 二、桥梁支座的作用和种类 支座是桥跨结构的支撑部分，其设置在梁板式体系中主梁与墩台之间，作用是将桥跨结构的荷载反力传递到墩台上，并将集中反力扩散到一个足够大的面积上，以保证墩台工作的安全可靠;支座也能保证桥跨结构在荷载、温度变化、混凝土收缩等因素作用下自由地变形，使结构实际受力时情况与结构的受力模型相符;是保证桥跨结构在墩台上的位置充分固定，使其不至滑落。 根据制作桥梁支座所选用的材料进行分类，有橡胶支座、钢支座、铅芯支座。橡胶支座是近年来最常用的桥梁支座，当梁体受到顺桥向或横桥向的水平力时，橡胶支座可以通过剪切形变或者滑板移动实现梁体位移。 根据桥梁支座的结构形式分类，有圆柱面支座、球形支座、板式橡胶支座、辊轴支座、球冠圆板式橡胶支座、盆式橡胶支座以及减震支座等。作为结构部件，支座要承受高压力，在传力时，结构要得当，应力不能过度集中，否则传力会不通畅。 简支梁桥每一跨的两端分别设置活动支座和固定支座;简支梁桥有多个跨时，不能在一个桥墩上布置相邻两跨的固定支座，如果个别桥墩较高，可以将相邻两跨的活动支座都布置在它上面，以降低水平力;对于板式橡胶支座，并不区分支座类型，每一个支座会均分桥跨结构对墩台的水平作用力。 连续桥梁施工时，最好将固定支座设置在靠近中间的桥墩上，对于梁的其他桥墩，则设置活动支座，这样可以保证梁的两端同时分担全梁的纵向变形。对于坡桥，施工时应该在标高比较低的墩台上设置固定支座，而对于悬臂梁桥，其支座的施工方式和简支梁桥是一样的。

　　桥梁橡胶支座的合理布置 桥梁的结构体系不同，桥梁的宽度不同，都将影响桥梁支座的布置情况，桥梁支座的布置应该兼顾沿桥方向与垂直于桥梁方向对变形的要求。 对简支桥梁(装配式空心板或T形梁桥)，通常做成“浮动体系”，可以选用板式橡胶支座来达到这一目的。为了使所有墩台平均分担桥跨结构传来的水平力，需要把固定支座安装在桥台上，每个桥墩上布置一组活动支座，一组固定支座。当遇到高墩时，应尽量减小其所受的水平作用力，而把相邻两跨的活动支座都布置在高墩上。 对连续梁桥，通常情况下是这样的，每一个连续单元中只布置一个固定支座，其他桥墩位置均布置活动支座。有些时候，支座还有可能出现拉力，此时应设置承拉支座。当连续梁与桥墩固定连接时，不需要设置支座，但桥墩的设计要有一定的柔性，以满足桥梁纵向位移的要求。 对悬臂梁桥，锚固孔主座布置要求一侧固定，一侧活动。牛腿处的支座可设置一个固定支座和一个活动支座，也可以都做成固定的。 对于斜桥，布置支座时应尽可能使支座允许的位移方向与行车道中线保持一致，以免支座受到过大侧向剪力而破坏，或者使桥梁产生过大附加内力而威胁桥梁安全。

　　四、桥梁支座的设计原则 对于任何桥梁设计，支座在桥梁部位始终是水平安装的。因此，支座的设计受力在理论上也始终假定是均匀的。所以，设计人员在桥梁设计中，选择支座型号的原则有： 1.能够承担在规定桥上最不利荷载作用下是安全的; 2.在偶然荷载作用下是安全的; 3.有变形能力，有一定的抗老化年限; 4.能在一定范围内考虑施工引起的偏差后，还能正常的工作; 5.滑动支座还要考虑尽可能减小支座与梁板的摩擦系数、最大滑移量等。

　　五、支座设计方法 1.确定支座的尺寸支座尺寸包括支座平面面积与支座高度两部分数据的确定。支座平面面积可以这样计算：其中Nmax为最大的支点反力;A为橡胶支座的平面面积;为支座的平均许用应力。支座高度由橡胶高度与钢板高度两部分构成，橡胶高度由支座所要提供的剪切变形量(它将决定纵向位移量)来确定，而且要符合规范中要求总高度小于等于支座沿桥纵向长度的1/5的规定。钢板高度即为约束橡胶片各层薄钢片的厚度之和。2、验算支座偏转与压缩变形。桥跨结构在支座处会产生转角，支座通过不均匀压缩来提供这种转动能力，同时支座与桥跨结构之间不能有“脱空”现象发生，支座的平均压缩量越大这种转动能力就越强，这就要求在转角一定的条件下，支座要保证一个最小的平均压缩量△s，△s可以这样求得：其中，E为橡胶支座的弹性模量;为橡胶层的总高度。此外，规范还规定了支座平均压缩量的最大值不应超过橡胶总厚的5%。3.验算支座抗滑 支座要想发挥起作用，必须要保证其处于设计的位置，在水平力作用下在支座与桥跨结构的接触面上以及支座与墩台的接触面上不能出现相对滑动，这种保证来自于支座与混凝土之间要有足够的摩擦力，摩擦力的大小可以通过压力与摩擦因数再考虑一定的经验系数来确定。

　　六、减震隔震支座的设计分析 1.减震隔震支座的设计

　　减隔震支座设计的目的是使地震作用下大部分能量集中于减隔震支座，而降低下部结构所承受的惯性力和延性需求。工程结构抗震减震控制的方法按照是否有外部能源输人可分为以下五类;①被动控制(无外部能量输人);②主动控制(有外部能量输人);③半主动控制(有少量能量输人);④混合控制(有部分能量输人);⑤智能控制(有少量能量输人)。多质点体系地震作用下振动方程为：[M]{X″}+[C]{X′}+[K]{X}=-[M]{I}{Xg″} 其中，[M]、[C]、[K]分别为结构的质量、阻尼、刚度矩阵;{X}、{X′}、{X″}分别为结构反应的位移、速度、加速度矩阵; {Xg″}为地面运动的加速度矩阵。可见，桥梁结构的地震反应与地面运动的加速度、结构的质量、阻尼和刚度有关。与传统的依赖加大结构构件截面尺寸，增大配筋率，以提高结构刚度的“硬抗”方法相比，按上述思想与方法进行减震隔震设计，较大的节约了工程量，经济效益显著。

　　2.防震支座与防护设施的施工为使支座及其防护措施能够正常使用，发挥减震隔震的作用，支座的施工质量要求较高。依据抗震支座及其防护措施的施工经验，总结以下施工注意事项:(1)支座顶面要严格保持水平。先对墩台顶面的垫石用砂轮打磨平整，其平整度误差控制在1mm以内。然后，均匀地铺厚度相同的环氧树脂砂浆，放置支座，拧紧螺栓。(2)安装支座后，应在钢盆内的位移槽中填塞泡沫或棉絮，以避免梁体施工时，混凝土及杂物落人支座内，最终影响支座的自由位移。临时支座拆除后，及时将泡沫或棉絮取出。(3)临时固结支座施工与拆除，勿损害永久支座。尤其拆除，若人工拆除，防止混凝土碎碴和切割钢筋时碎片等落人支座滑移槽。可采用微膨胀炸药拆除，方便快捷。

　　七、结束语 综上所述，要想桥梁的使用能达到所预想的效果，与桥梁支座的设计密不可分，设计中要充分的体现出支座的选取是否合适，支座安放位置是否恰当，能否承担的荷载，这些都直接关系到桥梁支座的使用寿命。因此，做好桥梁支座的设计工作，意义重大。