盆式橡胶支座的设计方式及盆式支座类型的选择

国家规定对于大中型桥梁都要安装桥梁支座产品,以保证桥梁设施的安全.桥梁橡胶支座由于具有构造简单、结构高度小、安装方便和有利于抗震等一系列优点而得到普遍的应用。但一般的板式橡胶支座处于无侧限受压状态,其抗压强度不高,加之其位移量取决于橡胶的容许剪切变形和支座高度。
经过多年的使用发现,由于板式橡胶支座的承载力和位移值受到一定的限制,盆式橡胶支座的出现就克服了板式橡胶支座的缺点,其主要构造特点有二:一是将橡胶块放置于凹型的钢盆内,使橡胶处于有侧限受压状态,大大提高了支座的承载力;其二是利用嵌放在金属盆顶面的填充聚四氟乙烯板与不锈钢板相对摩擦系数小的特性,保证了活动支座能满足梁水平移动的要求。所以盆式橡胶支座一经问世,就被广泛地应用于大、中型桥梁和城市高架桥中。这里介绍公路和城市道路桥梁中使用的盆式橡胶支座(简称GPZ)的设计与施工。多数桥梁在桥跨结构与墩台之间须设置桥梁支座产品。对于公路,铁路桥梁盆式橡胶支座的设计原则分析:
对于盆式橡胶支座包括固定支座和活动支座两大类
活动支座又区分为单向活动支座和双向活动支座。一般来说,桥梁固定端选用固定支座,活动端选用活动支座。例如:简支梁桥应在每跨的一端设置固定支座,另一端设置活动支座;连续梁桥应在每联中的一个桥墩上设置固定支座,其余墩台上均应设置活动支座。但若桥面较宽,固定端的两个支座间距较大,横桥向伸缩值不容忽视时,固定端就不能使用固定支座,而是使用单向活动支座,将其旋转90度置于梁下,这样既能保证纵桥向的固定作用,又能起到横桥向的活动作用。此外,为了减小墩台的受力,对于简支梁桥,宜将固定支座布置在标高低的墩台上;对于连续梁桥,为使全梁的纵向变形分散在梁的两端,宜将固定支座布置在靠中间的支点处。
对于双向活动盆式橡胶支座能在水平面内向任意方向移动。因此,弯桥的活动墩台上应选择这种支座。至于单向活动支座,可在直桥中使用。但应注意,只有当活动墩上只有一个支座,或者支座间横向温度伸缩量很小的情况下才宜采用。
在设计时一定要明确盆式橡胶支座承载力
对于桥梁盆工支座的承载力是盆式橡胶支座的重要指标。在求得桥梁的恒载和活载支座反力之和后,便可确定所选用的盆式橡胶支座的容许承载力。确定支座容许承载力时,一般应使支座的最大反力不要超过其容许承载力的5%。但需要注意的是,支座的容许承载力并不是选择愈大愈好,这是因为第一:容许承载力大,QPZ盆式橡胶支座尺寸也就较大,这样会加大墩台尺寸,不仅造成浪费,也不美观。第二:更重要的是支座中四氟活板的摩擦系数与支座正压力成反比,如果支座反力比支座容许承载力小得多,则摩擦系数会大大增加,导致墩台和基础所受的水平力大幅度增加,这将极为不利。因此设计时不必担心支座的安全储备。
性能指标
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试验项目 |
《客运专线桥梁盘式橡胶支座暂行技术条件》要求 |
检验结果 |
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2H20型 |
8H20型 |
8H25型 |
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凝结时间(min) |
初凝 |
≥30 |
35 |
50 |
45 |
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|
终凝 |
≤180 |
45 |
70 |
60 |
||||
|
流动度(㎜) |
初始 |
≥320 |
340 |
350 |
350 |
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|
30min |
≥240 |
280 |
320 |
300 |
||||
|
抗压强度(MPa) |
2h |
— |
22.4 |
— |
— |
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|
8h |
≥20 |
/ |
24 |
28 |
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|
12h |
≥25 |
/ |
30 |
/ |
||||
|
24h |
≥40 |
/ |
42 |
/ |
||||
|
28d |
≥50 |
75 |
65 |
70 |
||||
|
56d |
不降低 |
不降低 |
不降低 |
不降低 |
||||
|
90d |
不降低 |
不降低 |
不降低 |
不降低 |
||||
|
抗折强度(MPa) |
24h |
≥6 |
10.5 |
6.4 |
10.3 |
|||
|
28d |
≥8 |
/ |
8.5 |
/ |
||||
|
56d |
≥10 |
/ |
10.4 |
/ |
||||
|
弹性模量(GPa) 28天 |
≥30 |
32 |
||||||
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竖向膨胀率(%) 28天 |
≥0.1 |
0.14 |
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收缩率(%) 28天 |
<2 |
0 |
||||||
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泌水率(%) |
0 |
0 |
||||||
