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板式橡膠支座的發(fā)展歷史

    橋梁支座的主要功能是將上部結(jié)構(gòu)的反力可靠地傳遞給墩臺，并同時完成梁體結(jié)構(gòu)所需要的變形(水平位移及轉(zhuǎn)角)。橋梁支座的結(jié)構(gòu)型式很多，板式橡膠支座是中小跨徑橋梁常用的支座形式，它是以高彈性橡膠為主體材料的新型橋梁支座。

    早在本世紀(jì)30年代，法國已將合成橡膠支座應(yīng)用于小跨徑橋梁，40年代起，許多國家陸續(xù)開始在橋梁中采用橡膠支座，至50年代后期已普遍推廣使用。

    法國布羅東納斜拉橋主塔下采用了加勁板式橡膠支座，它是由沿周邊安置十塊大小不等的板式橡膠支座組成，支座承受的豎向壓力達(dá)9 750 t。50年代末、美國在位于林肯城的Pelham大橋，次使用了板式橡膠橋梁支座。蘇聯(lián)從1959年就開始在公路及鐵路橋梁上使用板式橡膠支座。日本東北干線的鬼怒川鐵路預(yù)應(yīng)力硅連續(xù)梁橋于1961年應(yīng)用了板式橡膠支座，該橋每年通過的列車載重量達(dá)1 000萬t之多，到目前使用情況良好。

    目前，可以說橋梁橡膠支座幾乎已經(jīng)推廣到各國。我國在60年代初開始，又飾試氯丁橡膠支座進(jìn)行了研究和試驗。1965年首先將氯丁橡膠支座應(yīng)用于廣東省肇慶公路橋梁上。70年代起逐步在長江以南的地區(qū)推廣使用板式氯丁橡膠支座。1975年開始以天然橡膠為主體的耐低溫板式橡膠支座應(yīng)用

   板式橡膠支座由多層天然橡膠與薄鋼板鑲嵌、粘合、硫化而成一種橋梁支座產(chǎn)品。該種類型的橡膠支座有足夠的豎向剛度以承受垂直荷載，且能將上部構(gòu)造的壓力可靠地傳遞給墩臺;有良好的彈性以適應(yīng)梁端的轉(zhuǎn)動;有較大的剪切變形以滿足上部構(gòu)造的水平位移;

具有構(gòu)造簡單、安裝方便、節(jié)省鋼材、價格低廉、養(yǎng)護(hù)簡便、易于更換等特點。

在板式支座表面粘復(fù)一層1.5mm-3mm厚的聚四氟乙烯板,就能制作成聚四氟乙烯滑板式橡膠支座它除了豎向鋼度與彈性變形,能承受垂直荷載及適應(yīng)梁端轉(zhuǎn)動外,因聚四氟乙烯板的低摩擦系數(shù),可使梁端在四氟板表面自由滑動,水平位移不受限制,特別適宜中、小荷載,大位移量的橋梁使用。

板式橡膠支座的工作原理和構(gòu)造

板式橡膠支座的主要作用是將橋梁結(jié)構(gòu)上部的恒載與活載傳遞到橋墩上，同時保證橋梁所要求的位移與轉(zhuǎn)動，保證結(jié)構(gòu)在活載、溫度變化、混凝土收縮和徐變等因素作用下的自由變形，以使上下部結(jié)構(gòu)的實際受力情況符合結(jié)構(gòu)的靜力受力狀態(tài)。另外，橡膠支座還能起到一種隔震、防震的作用。橡膠支座必須滿足以下功能要求:首先，橋梁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;其次，支座對橋梁變形(位移和轉(zhuǎn)角)的約束應(yīng)盡可能的小，以適應(yīng)梁體自由伸縮及轉(zhuǎn)動的需要。此外支座應(yīng)便于安裝、養(yǎng)護(hù)和維修，并在必要時進(jìn)行更換。

    要滿足這些要求，板式橡膠支座在豎直方向應(yīng)具有足夠的剛度，從而保證在豎向荷載作用下支座產(chǎn)生較小的壓縮變形。橡膠支座在水平方向則應(yīng)具有一定柔性，以適應(yīng)車輛制動力、溫度、混凝土收縮和徐變及活載作用下梁體的水平位移。同時，支座的厚度要能適應(yīng)梁體轉(zhuǎn)角的需要。

    板式橡膠支座一般分為加勁支座和非加勁支座。在橋梁上多采用加勁式橡膠支座，為了提高橡膠支座的豎向承載能力，通常采用薄鋼板(厚度一般取為2mm, 3mm, 5mm等)和橡膠層(厚度一般取為5mm, 8mm, 11mm等)通過高溫硫化粘結(jié)層疊而成，所采用的橡膠一般有天然橡膠和氯丁橡膠。氯丁橡膠除抗凍和彈性性能外，其他性能(如耐油、耐腐蝕、抗老化和阻尼等)均優(yōu)于天然橡膠，在東北地區(qū)多采用天然橡膠。橡膠板的橫向變形受到約束，從而提高了橡膠支座的豎向剛度。同時，薄鋼板不影響橡膠板的剪切變形，使橡膠板對任何水平方向的運動均呈柔性約束。當(dāng)橡膠支座承受水平荷載時，其橡膠層的相對側(cè)移大大減小，使橡膠支座可達(dá)到很大的整體側(cè)移而不失穩(wěn)，而且保持較小的水平剛度(僅為豎向剛度的1/500-1/1500 )。并且，由于夾層鋼板與橡膠層緊密粘結(jié)，橡膠層在豎向地震作用下還能承受一定的拉力，使該種支座成為一種豎向承載力極大、水平剛度較小、水平側(cè)移容許值很大、又能承受豎向地震作用的理想裝置。