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双鸭山橡胶支座超转角的原因和控制措施

     橡胶支座是连接桥梁上部结构和下部结构的重要结构部件。它必须具有足够的承载能力，以保证安全可靠地传递支座反力。同时，橡胶支座对桥梁变形的约束应尽可能小，以便能够让梁体自由伸缩及转动。支座的转动必然引起支座的转角，支座的实际转角有2个方面，一是上部结构弯曲变形，这只是支座转角的一部分，是临时作用在支座上的；二是纵坡、横坡和施工安装误差引起的转角，这一部分的转角长期作用在支座上，所以要加以重视。 
     橡胶支座实际转角要控制在允许范围内，按支座在使用时不出现脱空的条件来进行控制。因此，在橡胶支座设计时不仅要控制竖向压应力，还必须对其转角加以严格控制。支座在转动时，钢板与胶层粘结的边缘存在剪应变集中现象，引起较大的局部剪应变，如果转角不加以严格控制，实际转角过大，将导致橡胶支座局部脱空，胶层局部变形，引起层开裂，这样就会导致橡胶支座过早劣化，降低支座的使用寿命。本文着重探讨产生支座超转角的原因和相应的控制措施。 
一，橡胶支座转动的原因 
（1）梁的弯曲变形； 
（2）桥梁纵横坡的影响； 
（3）混凝土面的不平整度； 
（4）施工时的安装误差。 
二，橡胶支座自身转动性能的影响 
     橡胶支座自身转动性能取决于使用时竖向压缩的变形量，该变形量的大小取决于支座的设计应力、胶层总厚度和抗压弹性模量。根据实际经验总结，橡胶支座的设计应控制在10MPa左右。凡是影响到支座的胶层总厚度和抗压弹性模量的因素都会影响到支座的转动性能。其中比较大的因素有： 
（1）温度的影响 
     常温下橡胶支座的剪变模量为1.0MPa，其随橡胶变冷而逐渐增加。而这种增加必然会引起橡胶支座抗压弹性模量的增加，从而使竖向压缩变形减少，按不脱空条件来校核，设计允许转角降低。 
（2）形状系数的影响 
     同一种规格的橡胶支座形状系数越大，其抗压弹性模量越大，设计允许转角越小，转动性能越低。反之橡胶支座形状系数越小，抗压弹性模量越小，设计允许转角越大，转动性能越高。因此对形状系数大的橡胶支座，应适当增加橡胶层总厚度来提高其转动性能。 
（3）抗压弹性模量不确定的影响 
     当抗压弹性模量以标准值计算时，能满足转角的设计要求；以标准值的1.2倍计算时，不满足转角的设计要求。因此，在设计橡胶支座转角时必须考虑抗压弹性模量的变化范围。 
三，橡胶支座超转角的危害 
     橡胶支座的允许转角大部分是在0.01rad以下，如果超过这个范围，橡胶支座就会处于超转角工作状态。这样就容易造成支座局部脱空，局部剪应变总过大，严重的甚至会造成支座胶层开裂，降低其使用寿命。所以在设计和施工中应注意以下几点： 
（1）在设计方面 
①在设计橡胶支座时，要兼顾到竖向承载力，剪切变形，转角三方面的验算，特别要重视转角的验算。 
②对于实际转角超出允许转角范围的，要单独设计，不能直接选用。 
③应尽量选用或设计矩形支座，因为矩形支座沿短边方向的转动性能要优于长边方向；而圆形支座虽然转动性能各向相同，但不如矩形支座转动性能的效果明显。 
④设计上下承压钢板时，注意消除混凝土的不平整度。 
⑤验算橡胶支座转角时，必须考虑抗压弹性模量不确度的影响，取抗压弹性模量的上限值进行计算。同时还要考虑温度因素，以提高橡胶支座自身转动性能。 
（2）在施工方面 
     严格按照规定进行施工，上下承压钢板必须调平，若没有上下承压钢板，则墩台支承的垫石顶面应找平，每块垫石的相对水平误差控制在1mm以内。 
     橡胶支座转角超限非常重要，在施工时不能被忽视。因为转角超限会引起较大的局部变形，导致橡胶支座的使用寿命减少。因此在设计和施工时，必须采取正确的设计方法和规范的施工方法，以保证橡胶支座的转角不超出设计允许的范围，保证其处于设计允许的受力状态。