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GJZ矩形板式橡膠支座

發布時間:2013/01/01
GJZ矩形板式橡膠支座

GJZ板式橡膠支座

    我廠是鐵道部、交通部首批認可的生產部標系列產品的專業廠,產品嚴格按中華人民共和國鐵道部TB1893-1987《鐵路橋梁板式橡膠支座》和中華人民共和國交通部標準JT/T4-1993《公路橋梁板式橡膠支座》組織生產。并能提供聚四氟乙烯滑板橡膠支座的全套附件。如果在設計時需用特殊規格和要求,我廠可根據需要提供咨詢服務,或按設計圖紙和要求加工制造。道部科學研究院主持,參加了板式橡膠支座的研制生產,并把我廠小批量試制的產品,進行一系列的試驗和實地試用,為我國鐵路、公路橋梁應用橡膠支座積累了大量科學數據和實踐經驗。

70年代中期,由鐵鐵道部在全國首家對我廠板式橡膠支座進行了唯一的部級的技術鑒定。從此開始,板式橡膠支座的應用和生產如雨后春筍,應用面之廣、品種開發之快前所未有,至目前板式橡膠支座產品品種,按支座形狀劃分有矩形板式橡膠支座(GJZ、GJZF4)、圓形板式橡膠支座(GYZ、GYZF4);球冠圓板橡膠支座(TCYB);坡形橡膠支座。按橡膠種類劃分的氯丁橡膠支座(CR)、天然橡膠支座(NR)、三元乙丙橡膠支座(EPDM)。按結構型式分有普通橡膠支座、聚四氟乙烯滑板橡膠支座。

 

GJZ板式橡膠支座工作原理及構造特點
1.1工作原理:
    板式橡膠支座的主要功能是將上部結構的反力可靠地傳遞給墩臺,并同時能完成梁體結構所需要的變形(水平位移及轉角)。根據這些要求,板式橡膠支座設計成在垂直方向具有足夠的剛度,從而保證在最大豎向荷載作用下,支座產生較小的變形;橡膠支座在水平方向則應具有一定的柔性,以適應梁體由于制動力、溫度、混凝土的收縮、徐變及荷載作用等引起的水平位移;同時橡膠支座還應適應梁端的轉動。
    板式橡膠支座可以設計成為一端為固定,另一端為活動的支座。也可以設計成為不分固定端與活動端的支座。固定支座一般厚度較薄,以滿足支點豎向荷載及梁端自由轉動的要求即可。水平位移主要由活動支座的橡膠剪切為形來完成,其橡膠層的厚度則取決于水平位移量的大小。兩端如不分固定活動的支座,則二者的厚度相同。水平變形由兩個支座同時完成,各承擔其一半。所有橡膠支座,在最小豎向荷載作用下,應保證支座本身不得有任何滑移。
    1.2構造特點
    板式橡膠支座通常由若干層橡膠片與鋼板(以鋼板作為剛性加勁物)組合而成。各層橡膠與其上下鋼板經加壓硫化牢固地粘結成為一體。這種支座在豎向荷載P作用下,嵌入橡膠片之間的鋼板將限制橡膠的側向變形,垂直變形則相應減少,從而可大大地提高支座的豎向剛度(抗壓剛度)。此時支座的豎向總變形,將為各層橡膠片變形的總和。
    橡膠片之間嵌入的鋼板在阻止膠層側向膨脹的同時,對支座的抗剪剛度幾乎沒有什么影響。在水平力H作用下,加勁橡膠支座所產生的水平位移量Δ取決于橡膠片的凈厚。(圖1)
    為了防止加勁鋼板的銹蝕,板式橡膠支座上、下面及四周邊都有橡膠保護。板式支座的構造如圖2所示。

 

 GJZ板式橡膠支座具有下列優點:
(1)    構造簡單、易于制造、造價低、節省鋼材。
(2)    材料來源充足,宜于定型成批生產。
(3)    橡膠具有優良的彈性與阻尼性,因而橡膠支座具有良好的吸震性能,可減少動載對橋跨結構及墩臺的沖擊,從而改善橋梁的受力情況。
(4)    板式橡膠支座在使用期間,養護工作量少。
(5)    建筑高度低,安裝簡便,可節約施工勞動力和時間。更換方便,在運營的橋上也可以更換支座。
(6)    板式橡膠支座在豎向力作用下只發生很小的彈性變形,而水平力作用下發生的剪切變形可在水平面內任何方向發生,因而適用范圍極廣,能適應寬橋、曲線橋、斜交橋等。
(7)    板式橡膠支座工作性能可靠。根據對國內橋梁上已經使用十多年的支座進行剖析對比試驗,和國外有關試驗與實用資料的報導,橡膠支座的使用壽命至少可達50年以上,完全有可能達到與橋梁相同的壽命。

 

GJZ板式橡膠支座性能

    2.1板式橡膠支座中的膠料選擇
    對于橡膠支座使用的主要材料——橡膠,國內外大致相同,有氯丁膠、天然膠、三元乙丙膠。三種膠料各有優缺點,選擇哪種膠料,主要是根據支座使用溫度條件進行選擇,一般來講,寒冷地帶,如我國東北、內蒙古地區可選用三元乙丙膠為原料的支座;華北地區可選用天然膠為原料的支座;華中、華南地區可選用氯丁膠為原料的支座。
    2.2板式橡膠支座膠料的物理機械性能
    2.2.1國內標準(表1)
    板式橡膠支座膠料物理機械性能(JT/T4-1993《公路橋梁板式橡膠支座》)  表1
                 技術指標            支座類型

項  目  指  標    氯丁橡膠    天然橡膠    三元乙丙
橡膠
硬度            (IRHD 邵爾A)    60±3    60±3    60±3
拉伸強度         (Mpa)    ≥17.0    ≥17.5    ≥15.2
扯斷伸長率       (%)    ≥400    ≥400    ≥350~400
橡膠與鋼板粘附剝離強度(KN/m)    ≥7    ≥7    ≥7
脆性溫度         (℃)    ≤¬¬-35    ≤¬¬-50    ≤¬¬-60
恒定壓縮永久變形 (70℃×22h)  (%)    ≤20    ≤25    ≤25
耐臭氧老化(試驗條件25~50pphm,20%伸長,40℃×96h)    無龜裂    無龜裂    無龜裂
熱空氣老化試驗    試驗條件(℃×h)    100×70    70×168    100×70
    拉伸強度降低率(%)    <15    <15    <15
    扯斷伸長降低率(%)    <40    <20    <40
    硬度變化(IRHD)    <+15    ±10    <+15
四氟板與橡膠粘附剝離強度 (KN/m)    ≥4    ≥4    ≥4

 

板式橡膠支座的設計參數及選用
    3.1支座的設計參數
    3.1.1設計參數
    設計參數應符合表4要求
                   板式橡膠支座設計參數表                            表4
容許平均壓應力
[σ](Mpa)    容許抗剪彈性模量[G] (Mpa)    抗滑最小壓應力
σmin(Mpa)    橡膠片最大容許剪
切角正切值tgα    最小容許轉角正切值
tgθ    純四氟板與不銹鋼板的摩擦系數μf
矩形支座    圓形支座        支座與混凝土接觸    支座與鋼板接觸    不計制
動力    計入制
動力    鋼筋混
凝土橋    鋼橋    
10.0    12.5    1.0    2.6    3.85    0.5    0.7    1/300    1/500    0.06
注:當溫度低于-30℃時,抗剪彈性模量G值應增大20%,四氟板與不銹鋼板間摩擦系數μf應增大30%,不加潤滑硅脂時,摩擦系數μf加倍。
    3.1.2橡膠支座抗壓彈性模量
    抗壓彈性模量應按下式計算
                        [E] = 66•S –162
    式中:    矩形支座 S =                       圓形支座  S =  

    3.1.2橡膠支座橡膠總厚度
    矩形支座橡膠層總厚度應滿足(la/10)≤δ1≤(la/5);圓形支座橡膠層總厚度應滿足(d/10)≤δj≤(d/5)。支座形狀系數取值范圍應限制在6≤S≤14范圍內。
    3.2橡膠支座的選用
    3.2.1選擇GJZ、GYZ、GJZF4、GYZF4系列支座注意事項
    A、選擇GJZ、GYZ系列支座應注意下列問題
a.    系列支座規格表中所列出支座承載力的變化范圍為±10。
b.     支座抗滑最小承載力一欄中,其值用于不計汽車制動力時的情況,當計入汽車制動力時,應自行計算,括號外數值為橡膠支座與混凝土之間的抗滑最小承載力,括號內數值為橡膠支座與鋼板間抗滑最小承載力。當使用溫度低于-30℃時,計算最小抗滑承載力時應考慮抗剪彈性模量增大值。
c.    支座安裝時,應盡量選擇年平均氣溫時進行,同時必須按照設計圖紙標明的支座中心位置正確就位,并保證支座與上、下部結構之間緊密接觸,不得出現空隙。支座應盡量水平安裝,當必須傾斜安裝時,最大縱坡不能超過2%,且在選擇支座時,要考慮因華僑安裝所需要增加的剪切變形影響,當縱坡大于2%時,要采取措施使支座平置。
d.    支座必須考慮更換、拆除和安裝方便。任何情況下不允許兩個或兩個以上支座沿梁中心線在同一支承點并排安裝,在同一根梁上,橫向不得設置多于兩個支座,也不允許把不同規格的支座并排安裝,且施工時要確保每個支座均勻受力。

 

選擇GJZF4、GYZF4系列支座應注意下列問題
 對GJZF4、GYZF4系列支座選用時除滿足A要求外,還應注意下列問題:
a.    選擇支座承載力時,盡可能與橋梁實際支點反力相吻合,而不應采用比橋梁支點實際反力大得多的規格支座,因四氟板與不銹鋼板之間的摩擦系數隨著正應力增大而減小,若摩擦系數增大,對橋梁結構受力不利。
b.    注意梁底預埋鋼板尺寸及錨固螺栓位置。梁底預埋鋼板尺寸及厚度,設計人員可根據實際需要自行確定,一般比支座上鋼板尺寸略大為宜。施工時需確保梁底預埋鋼板錨固螺栓位置和支座上鋼板及墩臺上安放支座下鋼板處錨固螺栓位置準確無誤。
c.    支座上鋼板也可與梁底預埋鋼板采用斷續焊接聯接,這時支座下鋼板與墩臺間用環氧樹脂砂漿粘結或螺栓聯接均可,但無論采用哪種方式聯接,都必須保證支座安裝位置準確無誤。
d.    注意支座總的組裝高度h值,以確定支座設計標高。
e.    GJZF4、GYZF4系列支座不允許傾斜安裝,當有縱坡時必須采用梁底預埋鋼板調平后再放置支座。
f.    GJZF4、GYZF4系列支座,一定要設置防塵設施,并要求工廠配套提供全部附件,以保證產品質量。作用臨時支座或頂推滑塊時,可不設防塵設施。
    3.2.2板式橡膠支座的設計計算及選定方法
    設計計算:橡膠支座的彈性模量與支座的形狀系數S(支座的承壓面積與自由表面積之比)有關,其計算公式為:

    S =                                    式中:a——板式橡膠支座短邊尺寸;
                                                 b——板式橡膠支座長邊尺寸;
                                                 t——中間層橡膠片厚度
    形狀系數不同,支座的平均容許承壓應力也不同。此外,抗壓強度也和所用的加勁鋼板厚度有關。中層橡膠厚度相近的支座,加勁鋼板厚的,其抗壓強度就高,反之則低。各種橋梁因其結構形式不一,所選擇的支座型式、規格尺寸也就不同。為方便各使用單位選擇,現將國內建筑得較多的中小跨徑的混凝土橋梁,按其跨度、荷載的不同,經計算后分別列表于下,供設計時參考。
    A  預應力空心板(上海市政工程設計院的通用圖編號001-003-001~001~003-019)
    橋梁寬度≥凈7米(不包括人行道),支點反力值(設計值)如表5,每塊板端頭下面要放4塊支座。支座容許承壓應力按9.81Mpa計算,則板式橡膠支座的設計反力值為:支座面積(長×寬)×容許壓應力。
                    預應力空心板支點反力設計值                               

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