桥梁是公路的重要组成部分,桥梁支座更换的质量直接关系到公路交通的安全和畅通。目前,桥梁支座更换可能会面临以下几个问题。
(1)桥梁耐久性不足:由于设计考虑不足、钢筋锈蚀、冻融破坏、碱骨料反应、化学侵蚀、环境影响等原因,结构的承载力会随着时间的推移而降低。特别是当混凝土保护层外露,钢筋锈蚀时,有效截面积会不断减小,使结构承载力迅速下降,无法恢复,严重时钢筋甚至会折断。当结构的剩余承载力低于作用荷载时,桥梁结构可能会损坏。因此,钢筋锈蚀引起的桥梁耐久性问题已经成为一个非常突出的灾害问题。
(2)过度疲劳:桥梁使用的材料往往含有微小的缺陷。在循环载荷作用下,这些微小缺陷(微裂纹、微孔)会成核、发展、合并形成损伤,并在材料中逐渐形成宏观裂纹。如果宏观裂纹得不到有效控制,很有可能造成材料和结构的脆性断裂。疲劳损伤是钢桥设计的核心问题,疲劳断裂导致桥梁坍塌的案例很多。早期疲劳损伤往往难以发现,但其后果可能是灾难性的。
(3)交通量的承载力:交通量问题越来越大,旧桥承载力已不能满足新的荷载等级要求。
(4)管理不严格:中小桥梁分布广,难以跟踪,管理形式多样,桥梁结构多样,养护技术参差不齐。
(5)桥梁超载严重:桥梁超载是客观存在的现象,在一些路段非常突出。有两种情况:一是早期修建的旧桥超龄超载;另一种情况是非法超载车辆的存在。前者主要是设计规范的改变、交通量的增加、重型车辆的发展造成的,这是必然的;后者是由于车辆使用者违反交通法规超载,这在我国道路运输中非常常见。超载会加剧桥梁损伤和裂缝,甚至会发生一些因超载引起的结构损伤事故。
(6)后期养护滞后:中小桥梁占桥梁总数的90%,数量多、分布广、监理难度大、养护投资高、情况复杂。特别是分布在偏远地区农村的低等级公路,缺乏必要的养护资金和技术支持,桥梁难以保证
桥梁橡胶支座由多层橡胶和钢板硫化粘接而成,具有足够的竖向刚度,能可靠地将上部结构的反力传递给桥墩;它具有良好的弹性以适应梁端的转动,并具有较大的剪切变形能力以满足上部结构的水平位移。
聚四氟乙烯滑动橡胶支座可以通过在板式橡胶支座表面粘贴一层厚度为1.5-3毫米的聚四氟乙烯板制成。除竖向刚度和弹性变形外,还能承受竖向荷载,适应梁端的转动。由于聚四氟乙烯板摩擦系数低,桥梁橡胶支座可以使梁端在聚四氟乙烯板表面自由滑动,水平位移不受限制,特别适用于中小荷载、大位移的桥梁。
桥梁支座采用半封闭钢盆中的弹性橡胶块,在三维受力状态下具有流体的特性,实现桥梁上部的转动。同时,上部结构的水平位移是通过中间钢板上的F4板与上座板上的不锈钢板之间的低摩擦系数来实现的,使得支座所承受的剪力不再完全由橡胶来承担,而是间接作用于钢盆以及F4板与不锈钢之间的滑移。
根据试验数据,橡胶在三维约束下的压缩弹性模量为50000kg/cm2,比没有侧向约束时提高了近20倍,因此支座的承载力大大提高,解决了板式橡胶支座承载力的限制,能够满足大支撑反力、大水平位移和大转角的要求。由于橡胶支座的滑动面采用不锈钢板和聚四氟乙烯模板之间的平面滑动,因此摩擦系数低,承载能力大,变形小,耐磨性和耐腐蚀性强。密封橡胶的使用不仅大大提高了支座的承载能力和橡胶的使用寿命,更重要的是保证了桥梁支座的灵活转动性能和良好的缓冲性能。
因此,桥梁橡胶支座具有结构简单、重量轻、价格低廉的特点。桥梁建筑高度低,非常有利于桥梁设计,主要用于满足大型桥梁建设的需要