劉 鋒

(安?？h農(nóng)村公路管理所，江西 吉安 343200)

在進(jìn)行公路橋梁維護(hù)時(shí)，會(huì)出現(xiàn)板式橡膠支座的預(yù)期壽命與實(shí)際使用之間存在一定偏差，板式橡膠支座的使用壽命長(zhǎng)達(dá)10年甚至20年。近幾年，我國(guó)部分新建橋梁在運(yùn)行初期就出現(xiàn)了壽命老化現(xiàn)象，甚至一些公路橋梁運(yùn)行不到3年時(shí)間就出現(xiàn)了老化和支座破裂等現(xiàn)象，不僅影響人們的人身安全，還阻礙了中國(guó)公路橋梁的健康可持續(xù)發(fā)展。通過(guò)研究影響板式橡膠支座使用壽命的原因，進(jìn)一步提高板式橡膠支座的實(shí)際壽命，預(yù)防事故的發(fā)生。

1 公路橋梁板式橡膠支座的發(fā)展和現(xiàn)狀

1.1 橋梁橡膠支座的發(fā)展(圖1)

在1960年，我國(guó)采用的橋梁支座分別是鋼支座和油毛氈支座。自1966年在廣東肇慶公路大橋上使用橡膠支座后，橡膠支座得到了大力推廣，1972年修建的京西鐵路橋梁和1976年修建的唐山灤河公路大橋都采用了橡膠支座。自1978年改革開放以來(lái)，橡膠支座的規(guī)格和類型發(fā)生了重大變化，近幾年的公路橋梁建設(shè)多采用不同類型的橡膠支座，由于橡膠支座的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、用鋼量少、易于安裝、減振和耐沖擊性能好，被廣泛運(yùn)用于公路橋梁建設(shè)中。由于橡膠支座老化現(xiàn)象越來(lái)越嚴(yán)重，因此，工程界認(rèn)為橡膠支座的質(zhì)量和使用壽命是公路橋梁質(zhì)量安全的關(guān)鍵。

圖1 橋梁橡膠支座的使用

1.2 橋梁橡膠支座的老化與使用壽命

橡膠制品長(zhǎng)時(shí)間受氧氣、臭氧、紫外線和外力的影響，會(huì)出現(xiàn)老化破裂現(xiàn)象。因此，國(guó)內(nèi)外專家對(duì)橋梁支座的老化現(xiàn)象進(jìn)行了研究，并收集了許多有價(jià)值的測(cè)試數(shù)據(jù)，但由于國(guó)內(nèi)外的測(cè)試方法不同，雙方就橡膠支座的使用壽命有著不同看法。

在1980年，上海橡膠工業(yè)研究所采用了熱空氣加速的老化試驗(yàn)方法，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下，早期橡膠支座的老化速度比較快，但到了中后期，橡膠支座的老化速度會(huì)隨著時(shí)間的推移逐步下降。根據(jù)橡膠技術(shù)生產(chǎn)水平，在正常情況下使用壽命長(zhǎng)達(dá)50年之久。但是，橡膠支座的老化與橡膠類型有關(guān)，與氯丁橡膠的抗老化性相比，天然橡膠抗老化性較差，但其耐低溫效果要優(yōu)于氯丁橡膠，因此，建議大型橋梁選用氯丁橡膠支座，-25℃以下選用天然橡膠支座。此外，鐵道部研究院實(shí)驗(yàn)研究得知，三元乙丙膠也可用于公路橋梁，雖然三元乙丙膠的抗老化和耐低溫性能都很好，但是其粘結(jié)性較差，因此，運(yùn)用時(shí)應(yīng)特別注意。

2 公路橋梁板式橡膠支座使用壽命影響因素

2.1 板式橡膠支座產(chǎn)品質(zhì)量水平較低

影響橡膠支座壽命的最重要因素之一是橡膠質(zhì)量，橡膠質(zhì)量與橡膠含膠量有著直接關(guān)系，在橡膠質(zhì)量檢測(cè)過(guò)程中，制造商通常會(huì)以剛度和壓縮模量作為評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)，也就是通過(guò)增加橡膠的硬度，減少軸承壓力的變形。但是，橡膠的老化是不可逆的化學(xué)反應(yīng)之一，如果剛度在軸承的標(biāo)準(zhǔn)值之內(nèi)，則在使用過(guò)程中梁體受熱膨脹和收縮的影響，會(huì)造成支座的變形。許多制造商會(huì)用加大支座的硬度來(lái)提高支座的承壓能力，但其彈性性能會(huì)隨著支座硬度的增加出現(xiàn)大幅度下降。如果需要剪切變形來(lái)滿足橋梁伸縮時(shí)，會(huì)造成支座的破裂，并加快支座的老化速度。

2.2 板式橡膠支座應(yīng)力設(shè)計(jì)分布以及支座布置不合理

通常，標(biāo)準(zhǔn)橡膠支座的臨界拉伸應(yīng)力為4～20MPa，當(dāng)形狀系數(shù)下降時(shí)，支座的承壓能力和強(qiáng)度也會(huì)出現(xiàn)大幅度下降；如果橡膠支座不能承受工作應(yīng)力時(shí)，那么橡膠支座會(huì)出現(xiàn)較大的裂紋區(qū)域，當(dāng)裂縫的大小增加到一定程度時(shí)，橡膠支座就會(huì)出現(xiàn)破裂。根據(jù)JTG3362—2018《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土設(shè)計(jì)規(guī)范》，標(biāo)準(zhǔn)版式橡膠支座的平均應(yīng)力值10MPa,與其他西方國(guó)家相比，中國(guó)的橡膠支座應(yīng)力值更為保守，當(dāng)橡膠支座的形狀系數(shù)發(fā)生波動(dòng)時(shí)，橡膠的承壓能力和強(qiáng)度儲(chǔ)備系數(shù)也會(huì)出現(xiàn)波動(dòng)。由于板式橡膠支座應(yīng)力設(shè)計(jì)分布以及支座布置不合理，因此，工作人員應(yīng)將全部精力放在橡膠支座的設(shè)計(jì)和布置中，并定期進(jìn)行形狀系數(shù)數(shù)據(jù)檢測(cè)，將其控制在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。

2.3 板式橡膠支座并未嚴(yán)格按照安裝要求開展工作

研究發(fā)現(xiàn)，如果不能嚴(yán)格按照版式橡膠板支座要求進(jìn)行安裝，會(huì)直接影響使用壽命。針對(duì)目前在板式橡膠支座的首次安裝和更換過(guò)程中存在的問(wèn)題進(jìn)行了總結(jié)，主要內(nèi)容如下。

(1)由于未準(zhǔn)確測(cè)量梁下支撐墊片的位置、尺寸和高度，因此支撐墊片和支撐石塊之間存在較大偏差。

(2)工作人員在安裝過(guò)程中沒(méi)有精確測(cè)量混凝土的分布情況，因此用于橡膠支撐的混凝土墊石存在不規(guī)整現(xiàn)象。

(3)承鍥塊中存在鋼筋缺漏現(xiàn)象。

(4)梁下方楔形保護(hù)層的厚度超過(guò)了橡膠支座的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

(5)購(gòu)買的支座規(guī)格和型號(hào)不符合公路橋梁標(biāo)準(zhǔn)。

(6)軸位置和橡膠支座位置之間有很大差異。

3 結(jié) 語(yǔ)

影響橡膠支座使用壽命的主要因素有橡膠支座產(chǎn)品質(zhì)量低下、應(yīng)力設(shè)計(jì)分布以及支座布置不合理和膠膜厚度不均勻等，因此，工作人員必須優(yōu)化質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)，并做好橡膠質(zhì)量監(jiān)督工作，從而提高橡膠支座的實(shí)際使用壽命。