橋梁支座質(zhì)量管控思索

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梁式橋由上部構(gòu)造梁、下部構(gòu)造墩臺及中間構(gòu)造支座組成，可見支座是梁橋不可缺少的組成部位。支座起著支撐主梁、連接主梁與墩臺、傳遞主梁以上各種水平及垂直作用力，因此支座雖小其作用不可輕視。主梁結(jié)構(gòu)設(shè)計及墩臺結(jié)構(gòu)設(shè)計均與其相關(guān)，支座的損壞會造成主梁和墩臺的損壞，支座的耐久性直接影響著整座橋梁的耐久性，所以對橋梁支座設(shè)計上歷來都是萬無一失。支座所用材料過去大都是鋼材，以后發(fā)展有的用鋼材與高強(qiáng)混凝土相結(jié)合，現(xiàn)時用鋼材、聚四氟乙烯、橡膠及不銹鋼等材料相組合制作支座。根據(jù)垂直作用力和變形位移量支座型式設(shè)計有平面、弧面、輥軸、擺軸（柱），現(xiàn)除平面仍應(yīng)用外，輥軸、擺式已發(fā)展為盆式及球式支座。利用橡膠材料的特性，將原來剛性支座變成彈性支座，設(shè)計時能夠滿足支座本身的各向變形（位移）。因為橡膠類支座構(gòu)造簡單，制作容易，成本較低，工作性能可靠，施工安裝方便，抗震性好，一般條件下，除橡膠老化損壞外，使用中不會損壞。但是，自板式橡膠支座應(yīng)用二十余年以來，其損壞還是比較嚴(yán)重的，支座橡膠體開裂、整體變形、翹曲、支座底面脫空、老化過快等均有發(fā)生。為避免板式橡膠支座過早損壞，延長使用壽命仍需從支座設(shè)計、加工制造、施工安裝、質(zhì)量檢驗試驗等方面加以改進(jìn)，加強(qiáng)管理。

1公路橋梁板式橡膠支座設(shè)計

1.1板式橡膠支座的修改完善

公路橋梁板式橡膠支座在我國應(yīng)用以來已經(jīng)過多次修訂完善。交通部自1988年執(zhí)行《公路橋梁板式橡膠支座規(guī)格系列》和《公路橋梁板式橡膠支座技術(shù)條件》之后，又于1990年了《公路橋梁板式橡膠支座成品力學(xué)性能檢驗規(guī)則》，以便確保橡膠支座產(chǎn)品質(zhì)量。隨著公路橋梁建設(shè)的高速發(fā)展，橡膠支座應(yīng)用更加廣泛。經(jīng)過試驗研究，交通部于1993年再次《公路橋梁板式橡膠支座》行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，用以指導(dǎo)廣大公路橋梁設(shè)計、施工及制作橡膠支座人員正確選擇使用。為消除板式橡膠支座應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)的問題，提高板式橡膠支座的標(biāo)準(zhǔn)水平，使之與國際接軌，交通部集中各方力量，對以前一系列標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)則進(jìn)行了總結(jié)，參照外國標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)新的公路橋梁設(shè)計規(guī)范對原行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行修訂，于2004年6月1日實(shí)施了新的《公路橋梁板式橡膠支座》行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JT/T4-2004。隨后又根據(jù)這個行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范》（JTGD62-2004）和《公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范》（JTGD60-2004）的規(guī)定，對橋梁板式橡膠支座進(jìn)行設(shè)計和計算，頒布實(shí)施了《公路橋梁板式橡膠支座規(guī)格系列》(JT/T663-2006)中華人民共和國交通行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。這套04標(biāo)準(zhǔn)、04規(guī)范及06規(guī)格系列標(biāo)準(zhǔn)，對橋梁板式橡膠支座設(shè)計的基本數(shù)據(jù)、計算方法及強(qiáng)度、穩(wěn)定性做出詳細(xì)規(guī)定；對所用全部材料要求、支座力學(xué)指標(biāo)、平面與厚度尺寸偏差、外觀質(zhì)量及內(nèi)在質(zhì)量均提出了明確規(guī)定；同時提出了對材料和成品支座的試驗檢測方法；對支座施工安裝工藝、質(zhì)量也提出了要求；這套標(biāo)準(zhǔn)中還通過設(shè)計計算編列出《板式橡膠支座規(guī)格系列選用參數(shù)表》。這樣設(shè)計者只要計算出相應(yīng)支座反力、各種作用（力）產(chǎn)生的支座剪切變形及各種因素引起的支座頂面傾角，便可輕而易舉地設(shè)計出板式橡膠支座或驗算按《板式橡膠支座規(guī)格系列選用參數(shù)表》所選用的支座。生產(chǎn)橡膠支座廠家按照現(xiàn)行公路橋梁板式橡膠支座04及06標(biāo)準(zhǔn)要求完全可以制作出耐久性很高的產(chǎn)品。下述可證明這一點(diǎn)。

1.2板式橡膠支座設(shè)計規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的安全性分析

這里將橋涵設(shè)計規(guī)范JTGD62-2004、橡膠支座標(biāo)準(zhǔn)JT/T4-2004和橡膠支座規(guī)格系列標(biāo)準(zhǔn)JT/T663-2006中主要設(shè)計規(guī)定數(shù)據(jù)、設(shè)計結(jié)果及檢驗指標(biāo)加以分析，來說明設(shè)計規(guī)定的安全性。①設(shè)計規(guī)范規(guī)定支座使用階段平均壓應(yīng)力極限值σc為10MPa，支座規(guī)格系列選用參數(shù)表中最大承壓力RCK除以支座有效承壓面積Ae（σc=RCK/Ae）后，所得壓應(yīng)力σc均不大于10MPa，而支座力學(xué)性能要求表中支座極限抗壓強(qiáng)度Ru大于等于70MPa，可見保證系數(shù)之大。②設(shè)計規(guī)范中規(guī)定支座橡膠層總厚度大于等于2倍或1.43倍的ΔL/tanα，tanα是支座剪切角正切值的限值，不計制動力時為0.5，計入制動力時為0.7，其倒數(shù)即為2或1.43。支座規(guī)格系列選用參數(shù)表中橡膠層總厚度te均按此規(guī)定計算后另加上下鋼板的保護(hù)層各2.5mm而得到總厚，這里保護(hù)層的5mm作為安全儲備，橡膠層總厚度越小儲備值比例就越大，最多可達(dá)20%，最小也有4%。最小橡膠層總厚度是為滿足支座剪切角而確定，剪切角的計算沒有考慮加勁鋼板加入后的支座總厚度，如按支座總厚度來計算剪切角及其正切值，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于設(shè)計值，查規(guī)格系列參數(shù)表算得剪切角減少30%~40%，在剪切角試驗計算時應(yīng)引以注意。③支座壓縮變形轉(zhuǎn)角正切值，標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定tanθ≤0.0033，由規(guī)格系列選用參數(shù)表可見tanθ均大于此值。設(shè)計規(guī)范規(guī)定θ≤2σcte(1/Ee+1/Eb)/lα，因為式中σc及te均有很大安全儲備，所以θ定會滿足要求。θ比較式及表中取得的tanθ值均由規(guī)范支座豎向壓縮變形公式σc,m=RCKte/AeEe+RCKte/AeEb及θlα/2=σc,m兩式導(dǎo)得。只要將式中抗壓彈性模量Ee用剪變模量Ge代換，即θ≤2σcte(1/5.4GeS2+1/Eb)/lα，即可算得參數(shù)表中tanθ值。表中因θ值很小，所以tanθ等于θ。④支座加勁鋼板厚度計算及其與橡膠單層厚度關(guān)系，由公式ts=KpRCK(tes,u+tes,l)/Aeσs=Kpσc(tes,u+tes,l)/σs，可看出鋼板厚度與橡膠層厚度存在比例關(guān)系，假定最上層或最下層鋼板保護(hù)層不計，只有其下或上部橡膠層，這樣上式變?yōu)閠s=Kpσctes/σs，根據(jù)規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)σc為10MPa，σs為152.75MPa（0.65fsk=0.65×235），故ts=1.3×10tes/152.75=0.0851tes，這說明鋼板層厚度為橡膠層厚度的0.0851倍，即橡膠層厚度為鋼板厚度的23.5倍。規(guī)范規(guī)定鋼板最小厚度為2mm，此時橡膠層厚度應(yīng)為47mm，如果橡膠層是最上或最下層也不過23.5mm。支座規(guī)格系列標(biāo)準(zhǔn)選用表中按支座不同最大承壓力列出有2~5mm鋼板厚度及對應(yīng)的5mm、8mm、11mm、15mm及18mm橡膠層厚度。如果按推導(dǎo)出的比例關(guān)系2~5mm厚度鋼板對應(yīng)的橡膠層厚度分別為23.5mm、32.5mm、47.00mm、58.75mm及58.75mm即可，相比系列表中橡膠層厚度較計算厚度減少2.3～3.7倍，可見設(shè)計儲備系數(shù)很大。⑤橋涵設(shè)計規(guī)范及支座行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中均明確規(guī)定，當(dāng)梁底縱坡大于1%時，必須設(shè)楔塊進(jìn)行調(diào)平處理，而梁底縱坡小于等于1%時，設(shè)計支座時應(yīng)將縱坡影響所增加的厚度計入。現(xiàn)根據(jù)公路橋涵設(shè)計規(guī)范JTGD62-2004，第8.4.22條及條文說明，歸結(jié)出支座因縱坡增加厚度計算公式為：t''''e=2teRSinα''''/AGGe，式中R為支座反力，α''''為縱坡坡度角。以此供設(shè)計者參考。

1.3板式橡膠支座設(shè)計圖紙問題

①設(shè)計人員要按設(shè)計規(guī)范規(guī)定與計算方法，根據(jù)實(shí)算的橋梁參數(shù)，支座豎向承壓力、縱向剪切變形及豎向變形傾角等已知條件計算設(shè)計支座平面尺寸、橡膠層總厚度、加勁鋼板厚度、單層橡膠厚度及支座總厚度等，并驗算支座受壓穩(wěn)定性及抗滑穩(wěn)定性。也可以根據(jù)支座所承受的最大承壓力，選擇支座規(guī)格系列表中型號，再進(jìn)行各項驗算。②設(shè)計圖如圖1所示，圖中要將尺寸全部標(biāo)明，支座較少時標(biāo)出尺寸數(shù)字。支座型號、數(shù)量較多時，尺寸用符號代替，同時列出支座規(guī)格尺寸表，寫明型號及圖示中各符號所代表的數(shù)據(jù)。無論橡膠支座和四氟滑板橡膠支座及附件均要列全，以便于施工及檢驗使用。不可用指出標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范或廠家提供產(chǎn)品代替設(shè)計。③設(shè)計圖紙中要加入詳細(xì)說明。說明支座主要技術(shù)要求，所選用材料指標(biāo)，制作主要工藝控制，檢驗重點(diǎn)項目內(nèi)容，支座安裝工藝要求及支座成品與安裝后的驗收。以便于施工人員及監(jiān)理人員有所遵循。

2板式橡膠支座加工制作

板式橡膠支座的產(chǎn)品質(zhì)量主要是依靠生產(chǎn)廠家來保證，因為生產(chǎn)廠家多而雜，用戶及質(zhì)量監(jiān)理人員沒能入廠監(jiān)督檢查，僅憑肉眼無法知道支座真實(shí)質(zhì)量，所以這里對板式橡膠支座制作提出幾個問題。

2.1生產(chǎn)廠家要嚴(yán)格按照《公路橋梁板式橡膠支座》（JT/T4-2004）行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和工程項目設(shè)計圖紙進(jìn)行生產(chǎn)制作，產(chǎn)品必須滿足設(shè)計圖紙和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)定與要求。

2.2板式橡膠支座所用材料必須經(jīng)檢驗符合標(biāo)準(zhǔn)或設(shè)計文件要求，尤其是橡膠材料必須滿足不同溫度使用要求，寒冷地區(qū)必須用天然橡膠（NR），常溫地區(qū)必須使用氯丁橡膠（CR），二者不可互換，也不可摻混，最小含膠量不得低于重量的55%，聚四氟乙烯板及不銹鋼板等質(zhì)量指標(biāo)及厚度必須達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。

2.3橡膠支座制作要嚴(yán)格控制工藝工序質(zhì)量，從選材、配料、下料裁料、入模填充、保護(hù)層設(shè)置、加溫、加壓、硫化時間及排氣等全部工藝流程都要嚴(yán)格控制，認(rèn)真檢查，消除一切質(zhì)量隱患。

2.4橡膠支座出廠質(zhì)量檢驗，標(biāo)準(zhǔn)JT/T4-2004中明確規(guī)定：每批產(chǎn)品交貨前由工廠質(zhì)檢部門進(jìn)行檢驗，確認(rèn)合格后方可出廠，并附有產(chǎn)品質(zhì)量合格證明文件，寫明支座規(guī)格、膠種、單層橡膠及鋼板厚度、鋼板的平面尺寸、鋼板層數(shù)、橡膠層總厚度等，以便使用單位驗收和抽檢。對此要求有些產(chǎn)品并無附件，甚者有的廠家明確告知用戶哪些是送檢品，哪些是安裝實(shí)用品，這種做法應(yīng)予堅決制止。

2.5板式橡膠支座和四氟滑板橡膠支座出廠檢驗還應(yīng)按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定進(jìn)行：對外形尺寸的寬度、長度及厚度，外觀檢驗名稱內(nèi)容，內(nèi)在檢驗名稱內(nèi)容及力學(xué)性能的抗壓、抗剪模量，極限抗壓強(qiáng)度，抗剪粘結(jié)性與抗剪老化，轉(zhuǎn)角正切值，水平剪切角，豎向壓縮值及摩擦系數(shù)都應(yīng)重點(diǎn)檢驗。應(yīng)對力學(xué)性能檢驗結(jié)果與設(shè)計圖紙要求或規(guī)格系列選用參數(shù)加以比較，如不滿足要求，應(yīng)為不合格產(chǎn)品，不能供應(yīng)用戶。對產(chǎn)品的力學(xué)性能檢驗包含了對材料性能和工藝性能的綜合檢驗，正確揭示支座的承載能力和水平變形與豎向變形的適應(yīng)能力，即極限抗壓強(qiáng)度、轉(zhuǎn)角正切值、水平剪切角等。這些指標(biāo)不是眼觀可以得到的，所以必須檢驗。

3板式橡膠支座施工安裝

板式橡膠支座安裝非常簡單，但事故很多，有長短邊安錯的、有位置安錯的、有安翻的，即四氟滑板放在下面；板梁下的支座安裝后有的可被抽出來；有固定支座與活動支座互相錯放的；有的不合格產(chǎn)品照常安裝。真是差錯百出，應(yīng)從以下方面控制支座安裝質(zhì)量。

3.1施工安裝支座人員要對板式橡膠支座的作用及重要性加強(qiáng)認(rèn)識，嚴(yán)格按設(shè)計圖紙和各規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)要求安裝。

3.2施工支座安裝人員要認(rèn)真學(xué)習(xí)運(yùn)用《公路橋梁板式橡膠支座》JT/T4-2004標(biāo)準(zhǔn)、《公路橋梁板式橡膠支座規(guī)格系列》JT/T663-2006標(biāo)準(zhǔn)、《公路工程質(zhì)量檢驗評定標(biāo)準(zhǔn)》及《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》中規(guī)定，進(jìn)行板式橡膠支座的質(zhì)量檢驗及安裝。

3.3板式橡膠支座安裝時必須有工程技術(shù)質(zhì)檢人員和監(jiān)理人員跟蹤檢驗，不合要求隨時返工。這里就有關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)要點(diǎn)歸納如下。①支座產(chǎn)品入場質(zhì)量檢驗，應(yīng)當(dāng)由施工單位主動去做。所用支座應(yīng)在安裝前15～20天進(jìn)場，立即送樣檢驗，根據(jù)用量每種應(yīng)隨機(jī)抽取一至三組，每組3塊或3對檢驗件。主要檢驗項目內(nèi)容有力學(xué)性能：包括極限抗壓強(qiáng)度、抗壓彈性模量、抗剪彈性模量、豎直轉(zhuǎn)角正切值、水平最大剪切位移值（水平剪切角）、抗滑最小承壓力及摩擦系數(shù)等七項；內(nèi)在質(zhì)量：包括橡膠層總厚度、加勁鋼板單片厚度、鋼板平面尺寸、橡膠板單層厚度、鋼板與橡膠層粘結(jié)情況及橡膠層剝離后的技術(shù)性能等六項。更詳細(xì)內(nèi)容見檢驗部分。檢驗結(jié)果判定：一組檢驗件中若有兩塊（或兩對）不能滿足要求，則該批支座不合格。若有一塊（或一對）支座不滿足要求時，則從該批支座中隨機(jī)再抽取雙倍數(shù)量對不合格項目進(jìn)行復(fù)檢，若仍有一項不合格，則判定本批支座不合格。②對與支座安裝質(zhì)量相關(guān)的橋梁墩臺帽、墊石頂面或預(yù)埋鋼板頂面及橋梁底面支座位置在澆筑時要做到平整、清潔、強(qiáng)度不低于設(shè)計或C30以上。支座位置標(biāo)高要求準(zhǔn)確無誤，在平坡情況下，同一片梁兩端各支座下的標(biāo)高應(yīng)處于同一平面內(nèi)。不同支座或同一支座各點(diǎn)高差允許值按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范執(zhí)行。③墩臺帽或梁板上設(shè)有的楔型墊塊要與主體混凝土同時澆筑，避免二次補(bǔ)做，形狀尺寸、標(biāo)高要達(dá)到設(shè)計要求，不得隨意制作或取消。④支座安裝要避免出現(xiàn)偏壓受力，過大初始剪切變形，梁板、墩臺與支座間脫空、接觸不緊密及偏歪等現(xiàn)象。具體按以下做法施工。a若墩臺帽或墊石頂面不平應(yīng)墊砂漿找平，砂漿為干硬性，越薄越好，均勻平整，最好在梁板安裝前做完，使形成較高強(qiáng)度。b支座縱橫中線要與墩臺帽（墊石）所放的位置縱橫中線對齊，與梁板的支承線、位置中心線對應(yīng)，因此均要提前放出各構(gòu)件處位置中心線。c如梁板兩端均為橡膠支座，安放時兩端支座外的梁板長度應(yīng)相等。如梁板一端為板式橡膠支座另端為四氟滑板支座時，則先安放橡膠支座端，并按支承線控制位置。而后安放四氟滑板支座。d梁板準(zhǔn)確就位后，支座上下應(yīng)與梁板及墩臺帽（墊石）密貼，不密貼應(yīng)重新吊起墊調(diào)后，重新放落，不得撬移梁板，避免支座變形或破壞。e、支座安裝后要立即檢查，出現(xiàn)問題馬上研究處理。包括支座是否漏放，方向是否正確，橡膠支座和四氟滑座型式是否放錯，四氟板是否注油；檢查橡膠支座水平剪切位移是否大于35°(=0.7)；高度壓縮值是否滿足設(shè)計要求；四氟板及不銹鋼板有否損壞污染；支座外觀有否開裂及加勁鋼板間橡膠層外凸是否均勻一致；不銹鋼板是否滑出了規(guī)定范圍。

4板式橡膠支座質(zhì)量檢驗試驗

4.1板式橡膠支座檢驗是其質(zhì)量控制的關(guān)鍵，包括材料、生產(chǎn)過程、成品、安裝等。檢驗由始至終都應(yīng)有監(jiān)理人員參與。因此，監(jiān)理人員要具有橡膠支座方面的技術(shù)水平，熟練掌握《公路橋梁板式橡膠支座》（JT/T4-2004）和《公路橋梁板式橡膠支座規(guī)格系列》（JT/T663-2006）的要求，恰當(dāng)運(yùn)用于工程檢驗中，合理監(jiān)督生產(chǎn)廠家、施工單位及工程管理單位相關(guān)人員嚴(yán)格并科學(xué)地執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，將板式橡膠支座質(zhì)量問題解決在各環(huán)節(jié)中。

4.2監(jiān)理人員需要了解或檢驗支座的全部技術(shù)質(zhì)量指標(biāo)。①材料檢驗由生產(chǎn)廠家在供應(yīng)支座時，提供出所用材料的檢驗報告，監(jiān)理人員可根據(jù)檢驗報告情況，對某種材料取樣檢驗，主要有橡膠技術(shù)指標(biāo)、聚四氟乙烯板各項指標(biāo)、不銹鋼板等。②如果管理人員或監(jiān)理人員對橡膠支座生產(chǎn)廠家的管理能力、技術(shù)力量、工藝水平、生產(chǎn)設(shè)備或自檢手段產(chǎn)生質(zhì)疑時，可組織相關(guān)人員赴供貨廠家進(jìn)行工藝設(shè)備等檢查或?qū)δ撤N產(chǎn)品現(xiàn)場抽樣檢驗。③交竣工資料中應(yīng)有施工單位與監(jiān)理共同抽檢的板式橡膠支座和四氟滑板支座的檢驗資料，具體內(nèi)容如下表。④支座安裝后質(zhì)量檢查按《公路工程質(zhì)量檢驗評定標(biāo)準(zhǔn)》及標(biāo)準(zhǔn)JT/T4-2004規(guī)定及本文所述內(nèi)容進(jìn)行。

5結(jié)語

5.1板式橡膠支座設(shè)計規(guī)范中要寫明中間橡膠層厚度的計算方法，支座總厚度的計算方法，橡膠彈性體體積模量的檢驗試驗方法。為改善板梁支座受力條件，可研究試驗兩片板梁共用一塊支座板。

5.2為了更好地執(zhí)行應(yīng)用《公路橋梁板式橡膠支座》（JT/T4-2004）和《公路橋梁板式橡膠支座規(guī)格系列》(JT/T663-2006)交通行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，提高板式橡膠支座的質(zhì)量水平，這兩個標(biāo)準(zhǔn)的適用范圍可廣泛用于公路橋梁板式橡膠支座的設(shè)計、生產(chǎn)制作、施工安裝、質(zhì)量檢驗及養(yǎng)護(hù)管理中，避免標(biāo)準(zhǔn)單一為支座生產(chǎn)制作所用。

5.3設(shè)計規(guī)范與設(shè)計圖紙及板式橡膠支座規(guī)格系列選用表中的某些技術(shù)指標(biāo)，在板式橡膠支座標(biāo)準(zhǔn)中及公路工程質(zhì)量檢驗評定標(biāo)準(zhǔn)與公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范中沒有規(guī)定，本文對此做以補(bǔ)充，期望能對板式橡膠支座的質(zhì)量提高起到一定作用。這些項目有支座橡膠層總厚、加勁鋼板單層厚度、支座水平剪變位移量、支座抗滑最小承壓力及橡膠體體積模量。

5.4目前對梁板橋的板式橡膠支座安裝方法，規(guī)范沒有詳細(xì)做出，本文所述幾點(diǎn)以供試用，還有是否可先將支座在墩臺（墊石）上提前按標(biāo)準(zhǔn)安好，然后在安裝梁板。

5.5橋梁板式橡膠支座只要從設(shè)計、制造、安裝及檢驗形成質(zhì)量控制一體化，設(shè)計技術(shù)質(zhì)量指標(biāo)明確，制造材料及出廠質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)要求，安裝方法得當(dāng)，質(zhì)量滿足設(shè)計要求，產(chǎn)品及安裝經(jīng)檢查、檢驗、試驗都符合要求，質(zhì)量必然得以保證，支座的使用壽命一定會延長。