对桥梁橡胶支座设计要点的分析

【摘要】随着我国经济的蓬勃发展，交通运输量也与日俱增，道路和桥梁由于运量的压力的过大，出现了不同程度的损坏现象，严重影响了桥梁结构的安全性和耐久性。本文针对这一现象，重点探讨桥梁橡胶支座的设计要点问题，做好桥梁橡胶支座的设计，可以有效的保证桥梁支座的设计选型合理及加工质量符合技术标准，在一定程度上大大提高了桥梁的耐久性，降低了桥梁在承担运输工作中的支座维修费用。

【关键词】桥梁；橡胶支座；设计要点；分析

中图分类号：U445 文献标识码：A

一、前言

在桥梁的建设中，桥梁的设计尤为重要，桥梁的橡胶支座的设计有效的缓解了桥梁的运力问题，提高了桥梁的使用寿命。本文通过分析桥梁橡胶支座的构造和作用，结合相关的理论和实践经验，重点介绍了桥梁橡胶支座的设计要点，具有一定的现实理论指导意义。

二、桥梁橡胶支座作用分析 桥梁支座种类以及形式较多，现阶段应用最为广泛的便是板式橡胶支座与盆式橡胶支座，橡胶支座在桥梁结构体系中的作用主要有以下几点：

1.荷载传递作用

利用桥梁橡胶支座可以及时的将桥梁上部结构的自身恒载以及活荷载及时的传递给桥梁下部结构，发挥连接传力的功能。

2.自由变形

桥梁上部结构由于在荷载的作用下会出现水平位移或者是转角等自有变形，而利用桥梁橡胶支座可以适应这些变形，确保桥梁结构的安全可靠。此外，桥梁橡胶支座可以使得桥梁整体能够适应桥梁结构由于环境温度、湿度等原因造成的结构胀缩变形。

3.避免桥梁结构在恶劣环境下的结构损坏

对于风力或者是地震等不可抗拒因素造成的桥梁结构平移，桥梁橡胶支座可以这些情况下的较大变形，确保桥梁结构的安全可靠。

三、橡胶支座的构造 橡胶支座并非完全的橡胶，将橡胶和钢板配合适用。橡胶支座通常采用薄钢板(厚度为2mm、3mm、5mm等)和橡胶垫(厚度为5mm、8mm、11mm等)通过高温硫化粘结，层叠而成。支架竖向受力时钢板由于弹性高变形小，橡胶板在受压变形时受到钢板的约束，整个支架中心在受压下呈三轴状态，具有较高的竖向承载力。当横行作用力大时，支架则成为橡胶片的变形叠加，支座的水平变形较大。橡胶垫对任何水平方向的运动均呈柔性约束。当橡胶支座承受水平荷载时，其橡胶垫的相对侧移大大减小，使橡胶支座可达到很大的整体侧移而不失稳，而且保持较小的水平刚度(仅为竖向刚度的l／500—1／1500)。

四、桥梁橡胶支座的设计要点

1.桥梁支座的布置 支座的布置形式要结合桥梁的结构进行设计，不科学的支座布置会缩短支座的使用时限。所以，在支座布置设计时，一定要按照实际情况进行：当桥梁上部结构为空间结构时，支座除了要稳定的传到水平力和垂直力，还要能够承受桥梁因受力而引发的变形力；支座应能够抵抗在使用过程中因桥梁的变形而导致的各种应力的影响；当桥梁位于坡道上，固定支座一般需安装在下坡道上；路程较长的桥梁，固定支座要安装在桥梁的中间，增强桥梁两边的承受力。对简支桥梁一端设固定支座，另一端设活动支座；如公路T形桥梁，特别是桥面较宽的桥梁，支座设置在可以控制桥梁横面变形的地方。箱形截面的简支梁桥，在桥梁的固定桥墩上设置活动、固定支座各一个，在活动墩上则要设置一个活动支座以及一个多项活动支座。 2.设计计算（1）确定承压面积

Ae=Rck/σe;

式中,Ae为加劲钢板的有效承压面积;Rck为支座压力,汽车何载应计入冲击系数。 式中te为支座橡胶层总厚度,公路规范要求其不能大大于支座短边长度的0.2;l为由上部结构温度变化、混凝土收缩和徐变等作用引起的剪切变形和纵向力(当计入制动力包括制动力)产生的支座剪切变形,以及支座直接设置于不大于1%纵坡的梁底面下,在支座顶面由支座承压力顺纵坡方向分力产生的剪切变形;t为支座在横桥向平行于不大于2%的墩台帽横坡或盖梁横坡上设置,由支座承压力平行于横坡方向分力产生的剪切变形。（2）确定竖向平均压缩变形。

板式橡胶支座主梁受荷载挠曲等因素的影响,表面将产生不均匀压缩变形,则其平均压缩变形。 δE+m=RCK te/teEe+RCK te/teEb 根据下式计算:δE+m=Nmax te/EA 式中:δE+m为支座竖向平均压缩变形;Nmax 为支座的最大设计范例弹模;E为橡胶支座的弹性模量,其值与支座的形状系数有关。（3）确定加劲钢板:ts=Kp RCK(tes,u+tes,l)/Ae σs;式中ts为支座加劲钢板厚度;Kp为应力校正系数,取1.3;tes,u、tes,l为一块加劲钢板上、下橡胶层厚度;σs为加劲钢板轴向拉应里限值。 3.抗滑稳定性的设计橡胶支座一般直接设置在墩台和梁底之间,在其受到梁体传来的水平力后,则支座与下面的垫石及上面的梁底间要有足够大的摩擦力,以保证支座不滑走,即: 无活载作用时,应满足:?滋RGK≥1.4GeAg t/te 有活载作用时,应满足:?滋RCK ≥1.4GeAg t/te+ Fbk 式中,?滋为摩擦系数,橡胶支座与砼表面的摩阻系数取0.3,与钢板的摩阻系数取0.2;RGK为由结构自重引起的支座反力;RCK为由结构自重和汽车活载(计入冲击系数)引起的最小支座反力;GeAg t/te为温度变化等因素因为支座最大剪切变形时的相应水平力;Fbk为由活载引起的制动力分在一个支座上的水平力; Ag为支座平面毛面积。就抗滑而言,橡胶支座与砼表面的摩阻系数大于它与钢板间的摩阻系数,则橡胶支座不设钢板,其抗滑稳定性会更好;就局部抗压而言,梁体混凝土的强度大于橡胶支座的抗压强度,无须再在垫石或梁底面埋设钢板。 5.盆式橡胶支座 ①按竖向何载(汽车应计入冲击系数)标准值组合计算支座承压力②固定支座在各方向和单向活动支座非滑移方向的水平力标准值,不得大于该标准设计承载力的10%。③计算的支座转动角度不得大于0.02 rad。 6.橡胶隔震支座结构设计 （1）隔震结构分布设计 《规范》中采用分部设计方法和水平向减震系数这两个概念来考虑隔震结构。隔震结构分部设计法是将隔震体系分为上部结构、隔震层、下部结构以及基础四个部分[4]。 （2）上部结构设计 上部结构的设计是利用水平向减震系数来实现的。水平向减震系数定义为设防烈度下，结构隔震与非隔震时各层层间剪力比的最大值，它代表了采用隔震设计时的减震效果。 式中ψ为剪力比的最大值；Qgi、Qi分别为设防烈度下结构隔震与非隔震时第i层的层间剪力。 为提高抗震设防目标，设计时水平向减震系数φ取层间剪力比最大值1/0.7倍，且不宜低于0.25。 （3） 隔震层的设计 隔震层的设计应根据预期的水平向减震系数和位移控制要求，选择适当的隔震支座以及为抵抗地震微震动与风荷载提供的部件组成隔震层。隔震层的平面布置应对称，并设置在受力较大的位置。 隔震层的验算包括竖向的承载能力和水平向的位移。《规范》规定：隔震支座永久荷载和可变荷载组合的竖向平均压应力设计值：甲类建筑不应超过10MPa，乙类建筑不应超过12MPa，丙类建筑不应超过15MPa，且支座中不宜出现拉应力。隔震支座在罕遇地震下水平位移，应符合下列要求：结束语

综上所述，桥梁支座作为桥梁结构的一个重要组成部分，它的设计是尤为关键的，做好设计中的各个要点的把控，才能更好的做好桥梁的建设工作，有效的节约的桥梁支座的维修费用，大大提高了桥梁的安全性和耐久性。

参考文献：

[1]王悦春.铁路桥梁抗横移板式橡胶支座的设计[J].铁道建筑,2013,(3):7-9.

[2]李国强,李杰,苏小卒.建筑结构抗震设计[M].北京:中国建筑工业出版社,2011.

[3] JT/T4—2004,公路桥梁板式橡胶支座[S].

[4]淳静.橡胶支座在公路桥梁中的应用[J].黑龙江交通科技,2010,09(9):126-127.