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神光毓逍遥
仙衣眠云碧岚袍,一襟潇洒,两袖飘飘;玉墨舒心春酝瓢,行也逍遥,坐也逍遥。
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2017-07-13 10:55:43 | 分类:默认分类 | 标签:道路桥梁

   1、铁路桥梁板式橡胶支座病害的原因分析


   铁路桥梁板式橡胶支座的常见病害,有支座脱空、剪切变形、中间胶层鼓凸变形、橡胶层开裂、支座位置串动、附属构件次生病害几种,这些病害产生的原因,需要从设计、加工制造、施工三方面的角度进行分析:

   (1)设计方面原因。

        设计是板式橡胶支座病害防治的关键,但如果设计关把控不严,反而会成为病害滋生的诱因,具体表现为设计工程师没有全面了解板式橡胶支座的性能,在设计计算的过程中,缺乏对支座承载能力、抗剪能力、偏转验算、抗滑性能等的周全考虑,所设计的支座无法全面满足实际的承载、抗剪、抗滑、抗拉等受力要求。另外相关的设计规范不完善,同样使得支座的质量大打折扣,譬如目前设计规范规定避免支座最外缘局部脱空的措施,是在最大活载挠曲转角作用下,对支座最外缘压缩变形量进行验算,但一旦梁上荷载消除,支座受到预拱度和混凝土收缩徐变的共同作用,反而会加剧最外缘的脱空。

        (2)加工制造方面原因。

        橡胶材料是板式橡胶支座病害处治的基础,也是提高支座性能指标的关键,但由于橡胶材料配方、加工、制造等方面因素的影响,造成支座受力的差异,譬如个别支座受力偏大。国内诸多支座的生产商,生产质量问题非常突出,譬如个别厂家采用劣质钢板,导致支座受力太大而出现连锁型的破坏。目前板式橡胶支座的加工制造问题,表现为选用材料品种规格不规范、支座橡胶层厚度不均匀、金属板厚度层数不规范、橡胶层与金属板粘结力不足、厂家不了解支座技术性能和盲目生产等。这样的支座应用到铁路桥梁工程当中,很有可能造成事故隐患。

        (3)施工方面原因。

       板式橡胶支座的安装施工,直接关系到支座的受力状况和耐久性能,但实际施工过程中,常见以下几方面的质量问题:支座垫石施工质量不过关,譬如强度低于C30,使得垫石混凝土强度不够;支座安放时没有控制好中心线,与设计中心线不重合,影响支座的受力状态;支座的规格型号与设计规范要求不吻合,潜伏了梁体不正常滑动的隐患;支座安装后,没有清除周边的杂物,使支座不能够传递荷载,从而丧失部分或者全部作用。

   2、铁路桥梁板式橡胶支座病害的处治措施


   鉴于铁路桥梁板式橡胶支座存在的病害问题,以及结合这些病害问题产生的原因,我们需要从设计、加工制造、施工等角度,探讨这些病害的处治方法,笔者综合相关的施工技术经验,将其总结为以下三方面的措施:

   2.1 设计方面的措施


   铁路桥梁橡胶支座的设计,从新型支座设计、箱梁底部支座布置方式改进、支座使用应力降低几个方面,减少支座使用时发生病害的概率。

      (1)新型支座设计。

      鉴于支座存在串动和脱空的病害现象,在设计新型支座的时候,要确保支座的平均受力,尽可能减少支座安装的偏差,确保能够在水平作用力下,有效防止支座的移动,笔者认为有必要综合考虑支座的结构型式、反力大小和纵横坡大小,并在进行严谨试验验证之后,才能够应用到实际桥梁工程施工当中。

      (2)箱梁底部支座布置方式的改进。

      箱梁底部支座的布置,要对比计算不同支座数量的布置方案,并分析对端横梁关键截面横向应力的影响状况,考虑哪一种方式对端横梁受力最有利。

      (3)支座使用应力的降低。

      在掌握橡胶材料力学性能的基础上,选用具有较高抗压强度、良好弹性、徐变变形小、适应温度变化影响、耐老化性能优越、良好粘结性能、良好耐磨耗性能的材料,譬如美国进口的开姆洛克胶,以降低支座的使用应力,提高支座的耐久性能。

   2.2 加工制造方面的措施


   目前国内生产板式橡胶支座的水平低下,笔者建议全面规范整个加工制造的环节。

   (1)控制炼胶质量。

        首先是对原材料进行严格检验,并清洗和烘干软化生胶,粉碎所有配料和固体添加剂之后,根据配方比进行均匀配料,可借助计量器进行校准。其次是严格按照工艺的规范要求,进行投料混炼,在此过程中,一方面要严格核对胶号、配合剂、配方等,保证配合剂处于分散均匀状态,避免出现早期焦烧情况,另一方面是在混炼完成后,将滑石粉均匀散布在半成品橡胶上面,然后进行强制冷却,并存放在通风和恒温位置。

        (2)改进硫化工艺。

        为了提高橡胶的物理机械性能,我们需要硫化橡胶,将硫化机加入到橡胶里,改善橡胶的定伸应力、弹性、硬度、拉伸强度等性能,其中硫磺用量需要控制在合适范围内,避免出现“喷硫”现象,同时还需要在尽可能低的温度下,均匀硫化的程度。在实际施工当中,接近热模板支座表面橡胶,经常存在焦烧现象,要求我们按照支座的厚度和橡胶的传热效率,在配比之前进行试验,高精度控制硫化温度,根据橡胶物理性能,减轻过硫化的程度,使得支座内部和外部硫化均匀。

        (3)提高加工精度。

        支座内部受力均匀保证,要求控制好支座的外形尺寸、外观质量和内部橡胶层质量,其中支座外形尺寸控制重点包括矩形支座的长度范围和厚度范围、圆形支座的直径范围和厚度范围,而支座的外观质量,则要求检查是否存在气泡、杂质、凹凸不平、侧面裂纹、钢板外露、掉块、机械损伤等质量问题,其内橡胶层质量则关注橡胶层厚度、钢板与橡胶粘结程度、橡胶层剥离胶层情况等。

   2.3 施工方面的措施


   橡胶支座位于桥梁的上部结构和下部结构连接点,直接关系到桥梁的安全性和耐久性,在施工的时候,需要做好以下几方面施工技术措施。

   (1)准备工作。

        首先是取样试验补偿收缩砂浆和混凝土等原材料,控制好砂浆和混凝土的配合比。其次是将支承垫石设置在墩台顶,方便支座的安装、调整和更换,其中垫石内部要求布置钢筋网,并保证表面平整。

        (2)控制施工精度。

        铁路桥梁每片梁底通常安装有2-4个支座,对于这些支座的精度要求,是保持支承垫石平面的一致,同时避免偏压、受力不均等现象。首先需要清洁墩台垫石的顶面,可用水泥砂浆调整垫石标高的差距。其次是根据设计图纸标出支承垫石的中心,以确保支座中心和支承垫石头中心线重合在一起。再次是在支承垫石和支座的中间铺设水泥砂浆,便于在梁体的压力下,支座进行自动找平。

        (3)改进安装工艺。

        安装开始后,检查支承垫石 标高、预留孔直径、预留孔深度、预留孔位置、支座中心线,然后确保固定支座和活动支座安放的准确性,将支座就位部分的垫石表面进行凿毛,清除预留锚栓孔的杂物,并通过千斤顶调整梁体位置和标高,制备砂浆和重力灌浆,在灌浆材料达到规定强度之后,方可拆除钢模板和临时千斤顶。

   3、结束语


   综上所述,铁路桥梁板式橡胶支座常见支座脱空、剪切变形、中间胶层鼓凸变形、橡胶层开裂、支座位置串动等病害,对这些病害的处治,要求重视竖向承载力、水平承载力、剪切变形和转角等的验算,根据按照以下支座加工制造的工艺流程,控制炼胶质量和改进硫化工艺,并提高加工的精度,以及在施工的时候,认真审核相关的安装图纸,并编制合理的施工方案,做好充分的施工准备工作,以及控制施工精度和改进安装工艺。


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