公路桥梁橡胶支座病害原因及养护检查重点

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桥梁支座的常用布置方式 连续梁桥
连续梁桥每联只设一个固定支座。为避免梁的活动端伸缩缝过大，固定支座 宜置于每联的中间支点上。但若该处墩身较高，则应考虑避开或 采取特殊措 施，以避免该墩身承受水平力过大。其支座布置如图所示。
水平力各墩分担
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桥梁支座的常用布置方式
对于考虑地震影响的地区，对跨径小且不够布置抗震支座的简支梁桥，两端均 设置板式橡胶支座；对于跨径较大且有空间布置抗震支座的，两端均可布置减
隔震类 LNR系列水平力分散型橡胶支座(固定型)或HDR系列高阻尼隔震橡胶 支座，支座布置如图所示
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水平力各墩分担
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普通橡胶支座的结构
• 由多层均匀分布的橡胶垫层与钢板粘接叠合而成。 • 橡胶支座的质量优劣直接影响着桥梁及建筑整体结构的安 全。橡胶支座的耐久性关系到道路桥梁的使用寿命。
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支座的结构特征--加劲钢板的作用
JTG D62-04 剪切角正切值限值为<0.5 JTG D62-04转角正切值限值为<0.02 JTT663-2006 转角正切值限值为<0.01-0.16
为使支座具备以上功能，在确实掌握 桥梁的静力特性和动力特性的基础上， 还应掌握支座的结构特征和力学特性， 并正确选择支座形式、设计应力及合理 布置。
LRFD,1994 RA=0.55GS
JTJ023-85 当形状 系数大于8时取值 为10MPa， 当形状系数为5-8 时，取值为79MPa。
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支座允许转角正切值的统计
• 现行规格系列中大部分支座的允许转角都 小于1%！当纵坡为1%且支座直接设于墩帽 上时，支座将在1%的初始永久转角的基础 上承受活载引起的转动，支座内部必将出 现局部损伤，这必将影响支座的耐久性。
• 受压时橡胶材料将产生横向膨胀变形。 • 橡胶支座内部设置加劲板是为了约束橡胶层的横向膨胀变 形。加劲板使得橡胶层在受压时横向变形减少。 • 大大提高了橡胶支座的竖向承载能力和竖向抗压刚度， • 且不影响橡胶层横向的剪切变形能力，可适应上部结构水 平位移。
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支座的结构特征-- 特征值形状系数S
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支座允许转角正切值的统计
统计了板式支座237
>0.010,占7.2% 计17块
>0.012,占4.2% 计10块
<0.010占88.2% ,计209块
>0.015,占0.4% 计 1块
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橡胶支座的病害调查
• 目前橡胶支座的病害相当普遍。 铁路部门对1970～1994年在北京铁路局铺设的板式橡胶支座的使用状况开展 了抽样调查工作。共调查了849 孔,发现有病害的支座112块，占总数1.38%。[李洛
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支座分类
支座通常用钢，橡胶等材料来制造主要类型有： • 简易支座 • 弧形钢板支座 • 橡胶支座 • 减隔振支座
应根据桥梁结构的跨径、支点反力的大小、梁体的变形程度等因素来选取支座类型
采用几层油毛毡或石棉制成，压实后的厚度不小于 1cm，可用于跨径小于10m的板梁桥。 适用范围：跨径1020m。由上下垫板所组成，下 垫板顶面切剥成圆柱体。
• 板式橡胶支座 • 盆式橡胶支座
中小跨度公路桥一般采用板式橡胶支座 大跨度连续梁桥一般采用盆式橡胶支座
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支座功能
基 本 功 能
• 传递上部结构的竖向荷载
JTG D62-04 压应力限值为10.0MPa
• 承载功能 • 适应变形功能
• 传递上部结构的水平荷载 • 水平位移适应 • 转动适应
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普通橡胶(板式)支座结构与关键参数
影响普通橡胶承支座压能力的因素（关键参数） 影响普通橡胶承支座承剪能力橡胶的因素（关键参数） 影响普通橡胶支座承转角适应能力的因素（关键参数）
橡胶材料质量（再生胶等X加剂的使用） 支座形状系数 S 设计应力 组合受力的状态 多支座共同作用时，支座抗压性能的一致性10%-30% 内在质量与内部的应力集中
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桥梁支座选型和布置中的注意事项
桥梁支座既要有利于传递支座反力又能适应梁体的自由变形， 使桥梁受力更加优化 1、简支梁 一端固定、一端活动。 2、对于连续梁桥及桥面连续的简支梁桥 固定支座宜设置在具有较大支座反力的地方 3、曲线梁桥 当桥梁位于坡道上，固定支座一般应设在下坡方向 一个桥墩设置固定支座，其余墩台设活动支 4、对于特别宽的梁桥 在曲线梁桥两端的桥台或盖梁处采用两点或多点支 的桥台上； 座。宜将固定支座设置在靠近桥跨中心。但若中 5、支座一般要求水平放置 应设置沿纵向和横向均能移动的活动支座；对于弯桥，
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• 在地震和风力作用下，具有适用瞬时大变位的作用。 辅 助 • 在车辆行驶时具有缓冲作用，避免产生共振现象。 功 • 支座还应在后期安装、维护和更换时容易实施。 能 • 阻尼减振 • 滞回减振 • 磨擦减振
支座布置的基本原则
桥梁支座的布置主要与桥梁的结构形式及桥梁的宽度有关，布置 的合理与否直接影响桥梁的安全舒适性和使用寿命。
书等．铁路板式橡胶支座使用寿命及失效条件的研究分析[J]．研究与探讨：1996(3)，25—28．] 】．北京：中国铁道出版社，2000．]
另外， 铁路部门也对济南铁路局铺设，主要病害是橡胶不均匀外鼓、局部支座脱 空和水平裂纹。其中，较严重的有64块，占总数的0.8％。[庄军生．桥梁支座【M 2000年,京珠高速公路广东段有几座桥梁，大梁刚吊装上去，大部分橡胶支座就 已经开裂，不得不更换。 2001年,107国道广东省清远县新北河大桥上的橡胶支座刚使用了3年多，就有大 部分支座损坏，而不得不全部更换。 2002年，京沪高速公路江苏宿迁段新沂河大桥发生了严重的橡胶支座质量事故。 该桥1999年初施工安装，2000年上半年通车。2001年12月发现桥面大梁在支座 处下陷，检查发现病害是因橡胶支座的破坏而引起，全面检查后发现全桥橡胶支 座有损坏的占3/4。 2002年3月～6月用了3个月的时间，在不中断交通的情况下 全部更换，耗资100多万元。该桥支座仅用1年半时问，寿命如此短暂，不能不引 起重视。[周明华等．橡胶支座的应用前景与质量忧患 ．公路：2003(4)，5—7] 经调查黑龙江省截止至2003年底拥有桥梁299065m/9347座，其中永久性桥 287287m/8620座，使用橡胶支座所占比重为60％。发现支座病害较多，占橡胶 支座比重的3/5。 从上述情况看，目前我国现有橡胶支座的完好率是很低的，破损程度较严重， 许多橡胶支座已经达到必须重新布置和更换的程度。
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支座设计应力的取值问题
• JT/T 4-2004 《公路桥梁用板式橡胶支座》为现行规范， 取代了JT/T 4- 1993。 • 规范JT/T 4-2004前言中写到 “本标准参照了ISO 6446-1994《橡胶制品一桥梁支座一 橡胶材料规范》、美国AASHTO《美国公路桥梁设计规 范-LRFD》(1994)… • JTG D62-2004条文说明第8.4.1款中写到 “参考了国外一些新的规范、标准，如《美国公路桥梁设 计规范-荷载和抗力系数设计法AASHTO –LRFD,1994》”。 • AASHTO 为美国公路交通协会。
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Hale Waihona Puke Baidu 支座设计应力的取值问题
压应力/MPa JT/T 4-93 圆形 `2.5MPa LRFD,1994 RB=1.66GS JT/T 4-93 矩形10 MPa 2006版 当形状系 数为5-8时，取值 为7-9MPa
JTG D62-04 压应力限值 为10.0MPa
通常在选择和布置支座时应考虑以下基本原则：
(1)支座应使由梁体变形所产生的纵向位移、横向位移和纵横向转角 尽量不受约束； 支座应能顺应桥梁顺桥向和横桥向的变形； (2)支座必须能可靠地传递竖向力和水平力； (3)通常桥梁每联必须设置一个固定支座，并设置在支座反力较大且 梁端的伸缩位移均衡的位置，当水平力相对较大时，应尽量设置多 个水平力分散支座，避免单个制动墩受力过大； (4)墩顶横梁横向刚度较小时，应布置横向易转动的支座，同一个桥 墩上的支座应具有相近的转动刚度； (5)对预应力梁支座不应对横向预应力产生约束，且不应把施加给梁 体的预应力传递给墩台； (6)斜桥和横向易变形的桥梁不宜使用辊轴支座和摇轴支座； (7)对于地震影响地区，在墩台布置空间足够时，应布置可以分散和 缓冲效果好的耗能支座。 5 公路桥梁橡胶支座更换技术规程
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桥梁支座的常用布置方式
桥梁支座的放置主要由桥梁结构形式、桥梁宽度及所处 地区是否考虑地震的影响来确定。
对于考虑地震影响的地区，对于连续梁桥，则可使用LNR系列水平力分散型橡 胶支座或LNR系列水平力分散型橡胶支座(滑动型)与HDR系列高阻尼隔震橡胶 支座配合布置，支座布置如图所示。
水平力各墩分担
承的支座，以提高主梁的横向抗扭性能和横向稳定性。 当桥梁位于平坡上，固定支座宜设在主要行车方向 间支点的桥墩较高或因地基受力等原因，对承受 应考虑活动支座沿弧线方向移动的可能性；对于身处地震 不要人为设置剪力。另外，为了将来更换支座方便，应设置支座 所有中墩支座尽可能采用双支座，尽可能横桥向位移 的前端桥台上； 地区的梁桥，其支座构造还应考虑桥梁防震设施，通常应 水平力十分不利时，可根据具体情况将固定支座 垫石，以方便保持支座底水平放置。 固定。 在同一桥墩上的几个支座应具有相近的转动刚度 考虑时下市场上扁千斤顶的最小厚度，一般支座垫石厚度以不小 确保由多个桥墩分担水平力。 布置在靠边的其他墩台上。连续梁可能发生支座 如中墩必须采用单支座，应合理选择支座的预偏心， 于8cm为宜，太厚了也对梁体稳定不利，一般小于30cm，梁体横 沉陷时，应考虑制作高度调整的可能性 支座预偏心在受力上 , 可以起到内力重分布的作用, 能调 坡不大，一般都是水平放置，除非错台很严重，则倾斜放置，但要 整曲梁扭矩的峰值 ,但绝对不能消除扭矩。 用楔形块调平。
•支座的膨胀效应或加劲板的约束效应由支座的形 状系数（S）确定，形状系数的定义为：
有效承压面积 形状系数（S）＝ 单层橡胶层的侧表面积
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支座的结构特征-- 形状系数S
• 通常S取值范围是5至15。 • 我国S取值范围是5至12。 • S值大,约束效应强,竖向承载能力强，变形适应能 力弱。 • S值小,约束效应弱,竖向承载能力弱，变形适应能 力强。
如规格系列中 D200× 35 S=9.5 允许转角正切值为 0.0051 （约0.50 % ） 100× 150× 28 S=5.48允许转角正切值为 0.0160（约0.16 % ）
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支座的结构特征-- 存在应力集中现象
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桥梁支座的常用布置方式 简支梁桥
桥梁支座的放置主要由桥梁结构形式、桥梁宽度及所处地区是否 考虑地震的影响来确定。
对于不考虑地震影响的地区，简支梁桥一端设固定支座，另一端设活动支 座。公路和市政桥梁由于桥面较宽，因而要考虑支座横桥向移动的可能性、支 座布置如图所示。 即在固定墩上设置一个固定支座，相邻的支座设置为横向 可动、纵向固定的单向活动支座，而在活动墩上设置一个纵向活动支座(与固 定支座相对应)，其余均设置多向活动支座。
公路桥梁橡胶支座
病害原因及养护检查重点
东南大学 黄跃平
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主要内容
• 支座 分类 / 功能 / 支座布置 桥梁支座选型和布置中的注意事项 桥梁支座的常用布置方式 • 普通橡胶支座的结构 支座的结构特征-- 形状系数S 支座设计应力的取值问题 • 养护管理 支座病害检查要点和依据、检查方法与观测记录 • 桥梁支座更换 余弦逐波顶升 支座更换施工安全与监测