临汾板式橡胶支座及四氟滑板支座特性

近几十年来，为了提高结构的抗震性能，国内外大量研究人员提出了许多新的抗震技术，主要包括减、隔震技术、被动控制技术、主动控制技术及混合控制技术等。减、隔震技术是指通过采用减隔震装置来尽可能地将结构或部件与可能引起破坏的地震地面运动或支座运动分离开来，大大减少传递到上部结构的地震力和能量。在满足正常使用要求的情况下，这种分离或解耦是通过增加系统的柔性和提供适当的阻尼来实现。从性质上说，减、隔震方法也是结构控制方法中的一种，属于被动控制技术。通过这些新技术，尤其是减、隔震技术在实际桥梁结构中的应用，一方面提高了结构的抗震性能，另一方面，通常可以降低整个工程的造价。在一些特殊情况下，入跨越强震区域，采用这些新技术有时是解决实际桥梁结构抗震问题的唯一有效途径。

而本文的研究对象是成都二环路高架桥工程中使用的两种减隔震支座——板式橡胶支座(含四氟滑板支座)和GPZ盆式橡胶支座，研究两种支座的特性和减隔震支座的不足。

 板式橡胶支座及四氟滑板支座特性

板式橡胶支座的主要功能就是将桥梁上部结构的反力可靠地传递给墩台，并同时能适应桥梁上部结构的变形(位移和转角)。根据这些性能要求，不论是公路桥梁板式橡胶支座还是圆形球冠板式橡胶支座在垂直方向应具有足够的刚度，从而保证在最大竖向荷载作用下桥梁支座产生较小的压缩变形，一般要求支座的最大压缩变形不得超过橡胶厚度的15%。橡胶支座在水平方向则应具有一定柔性，以适应车辆制动力、温度、混凝土收缩变化及活载作用下梁体的水平位移。同时，橡胶支座的厚度要能适应梁体转角的需要。

公路桥梁板式橡胶支座可分为非加劲支座和加劲支座两种。非加劲支座只有一层橡胶构成，在水平力的使用下能使橡胶支座能满足水平位移的需要，但在竖向荷载作用下,支座的垂直压缩变形过大，橡胶向侧向膨胀，在四周产生较大的凸突，此处橡胶有较大的拉伸变形，而产生应力老化。这类支座在荷载较大的桥梁上很少采用。

板式支座的设计理念就是为了既可承受较大的垂直荷载，又能满足支座水平位移量的要求，通常可用若千层橡胶片(厚度分别为5、8、11、15mm等)和薄钢板(厚度分别为2、3、5mm等)为刚性加劲物组合而成(加劲物也可用帆布、钢丝网或钢筋)(见图1)。将各层橡胶与钢板之间经涂胶粘剂加压硫化牢固地粘结成为一体。使板式支座在竖直荷载作用下，嵌入橡胶片之间的钢板将约束橡胶的侧向膨胀，从而使垂直变形相应减少，可大大提高支座的竖向刚度。此时橡胶支座的竖向变形。

而四氟滑板式支座则是在板式橡胶支座的表面粘复一层1.5mm-3mm厚的聚四氟乙烯板。四氟滑板式支座除具有板式橡胶支座的所有功能外，由于采用了聚四氟乙烯滑板使梁底不锈钢板之间的摩擦系数变得很低，可以使桥梁上部构造的水平位移，不受桥梁支座本身剪切变形量的限制，能满足一些桥梁的大位移量需要。

板式橡胶支座的支座力学性能要求见下表1。

表1板式橡胶支座的支座力学性能

板式橡胶支座抗压弹性模量E和支座形状系数S应按下列公式计算：

E=5.4G·S2(1)

矩形支座S=l0a·l0b/2t1(l0a+l0b)(2)

圆形支座S=d0/4t1(3)

式中：E——支座抗压弹性模量，MPa;

G——支座抗剪弹性模量，MPa;

S——支座形状系数;

l0a——矩形支座加劲钢板短边尺寸，㎜;

l0b——矩形支座加劲钢板长边尺寸，㎜;

d0——支座中间单层橡胶片厚度，㎜;

4t1——圆形支座加劲钢板直径，㎜。