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 1、橡膠支座的使用現(xiàn)狀

20世紀(jì)50年代，國外在橋梁上開始使用橡膠支座，橡膠支座與金屬或混凝土支座相比，具有結(jié)構(gòu)簡單、加工制作容易、造價低、建筑高度小、安裝方便，并有減震、隔振、變形量大等一系列優(yōu)點(diǎn)，在橋梁工程中開始廣泛應(yīng)用。我國自上世紀(jì)60年代首次使用板式橡膠支座以來，在20世紀(jì)70年代末相繼研制成四氟板式橡膠支座和盆式橡膠支座，在20世紀(jì)80年代末研制成球冠支座。

根據(jù)對各類板式橡膠支座進(jìn)行的系統(tǒng)力學(xué)、耐久性實(shí)驗(yàn)研究成果，交通部制定了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，最新頒布的是《公路橋梁板式橡膠支座》 （JT/T4-2004），為板式橡膠支座在公路橋梁的廣泛使用提供了可靠技術(shù)支持，板式橡膠支座幾乎成為中小跨徑公路橋梁的惟一支座型式。但檢查發(fā)現(xiàn)病害也相當(dāng)普遍，如支座承壓不均、開裂、外鼓、壓潰、變形過大、脫空等。

2000年京珠高速公路廣東段部分橋梁，大梁吊裝就位時，多數(shù)橡膠支座就出現(xiàn)開裂，不得不更換。2001年107國道廣東省清遠(yuǎn)縣新北河大橋僅使用3年多，大部分橡膠支座即損壞，不得不全部更換。京滬高速公路江蘇宿遷段新沂河大橋1999年初施工安裝支座，2000年上半年通車，2001年12月發(fā)現(xiàn)橋面在支座處下陷，檢查發(fā)現(xiàn)橡膠支座的破壞是該病害的直接原因，通過對該橋全面檢查，發(fā)現(xiàn)全橋3/4的支座損壞，該橋支座僅用1年半的時間。支座的病害直接影響橋梁運(yùn)營安全，已引起管養(yǎng)部門的重視。

2、板式橡膠支座的使用壽命

板式橡膠支座在貯存和使用中會受日照、氧、臭氧、射線、生物和機(jī)械等各種因素的影響，老化、損壞是橡膠支座在這些因素的綜合作用下不可避免的物理－化學(xué)過程，這一過程會導(dǎo)致板式橡膠支座性能的劣化，最終喪失使用功能。

根據(jù)國內(nèi)外對橡膠老化問題的研究成果，在板式橡膠支座鋪設(shè)之初，有關(guān)部門將使用壽命暫定為15-20年。1980年前后，上海橡膠制品研究所曾對公路橋使用17年、鐵路橋使用10年及室內(nèi)存放17年的板式橡膠支座進(jìn)行機(jī)械性能測試和研究，并初步得出以下結(jié)論：板式橡膠支座表層老化速度大于內(nèi)層，根據(jù)我國橡膠支座生產(chǎn)技術(shù)水平，推算在正常使用情況下可以使用50年。

上世紀(jì)90年代中期，鐵道科學(xué)院對京包鐵路上使用了16年、19年和22年的天然橡膠板式支座（更換下來的）做了力學(xué)性能和解剖檢驗(yàn)，其支座抗壓和抗剪彈性模量分別增加約20％，支座表面老化深度約5mm，但支座仍能正常使用，推算支座使用壽命可達(dá)80-100年。美國專家研究認(rèn)為氯丁橡膠支座至少能使用50年以上，英國權(quán)威Lindley則認(rèn)為天然橡膠支座壽命在100年以上，但未見到充分的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。1987年，日本對使用了17年的氯丁橡膠板式支座進(jìn)行了機(jī)械性能試驗(yàn)，結(jié)果表明，支座橡膠的拉伸強(qiáng)度下降了15％，伸長率下降了17％。然后根據(jù)這種支座同一配方的試件采用熱空氣加速老化的方法作對比試驗(yàn)，推算其壽命為85年。因此可以判定正常使用條件下，板式橡膠支座壽命至少可達(dá)50年。 影響橡膠支座使用壽命的原因很多，除了橡膠支座本身的產(chǎn)品質(zhì)量和老化以外，支座布置、型號選用、安裝精度、使用階段的檢查和維護(hù)等都是影響橡膠支座使用壽命的重要因素。為了對橋梁的橡膠支座使用情況進(jìn)行評定，1997年鐵道部專門制定了《鐵路橋隧建筑物劣化評定標(biāo)準(zhǔn)支座》 （TB/2820.3-1997），作為評定和更換支座的依據(jù)，但公路橋梁還沒有相應(yīng)的規(guī)定。

3、板式橡膠支座的病害

（１）設(shè)計選型不合理

支座承載力不足將出現(xiàn)壓潰，支座厚度不足將導(dǎo)致支座產(chǎn)生永久變形、開裂等。設(shè)計時應(yīng)根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)型式、承載力、跨徑等合理選擇支座型號，滿足梁體轉(zhuǎn)動、縱橫向位移要求。

（２）施工質(zhì)量差

施工控制不嚴(yán)，支座安裝位置不準(zhǔn)確，如支承墊石或梁底面不水平，引起支座偏壓；預(yù)制板的4個支座沒有調(diào)平，個別支座脫空；梁（板）安裝就位時與設(shè)計安裝溫度差別較大，導(dǎo)致剪切變形大于設(shè)計值；梁（板）端建筑垃圾清除不徹底，限制梁（板）正常伸縮，致使支座向一個方向偏移過大等。

（３）養(yǎng)護(hù)管理不善

養(yǎng)護(hù)部門疏于養(yǎng)護(hù)，四氟板滑動面夾雜灰塵、異物，增大了梁（板）與支座的摩擦力；伸縮縫或橋面連續(xù)縫損壞，漏水、漏油，侵蝕支座橡膠，加速橡膠老化；橋面系養(yǎng)護(hù)維修時垃圾沿伸縮縫進(jìn)入梁（板）端間隙，限制梁（板）正常伸縮；梁（板）鉸縫（或現(xiàn)澆連接段）開裂，變?yōu)閱瘟海ò澹┦芰Γё惺芎奢d增加，導(dǎo)致支座壓潰等。

（４）橋梁橡膠支座的老化

橡膠支座在正常使用過程中，受荷載、環(huán)境因素的綜合作用，引起橡膠的組成、結(jié)構(gòu)的變化，出現(xiàn)老化龜裂現(xiàn)象，逐步失去原有的優(yōu)良性能，甚至喪失使用功能。橡膠老化是不可逆轉(zhuǎn)的過程，實(shí)質(zhì)是橡膠支座的失效過程。研究表明，橡膠支座在使用初期老化速度快，隨著時間的增加，老化速度減緩，并趨于平穩(wěn)。另外，橡膠材料的老化與橡膠品種有關(guān)：氯丁膠的耐老化性能較好，耐低溫性能差；天然橡膠耐低溫性能好，而耐老化性能差；三元乙丙膠材料，其耐老化、耐低溫性能都比較好，但與鋼板的粘結(jié)性能較差。隨著對橡膠支座劣化程度調(diào)查研究的深入，橡膠支座的耐久性已被人們所認(rèn)識。

（５）橡膠支座產(chǎn)品質(zhì)量差

橡膠支座本身的質(zhì)量是影響其使用壽命的基本因素，調(diào)查發(fā)現(xiàn)定點(diǎn)廠生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量比較穩(wěn)定，而有些廠生產(chǎn)的產(chǎn)品，由于初始變形過大，安裝初期即發(fā)現(xiàn)裂紋；用再生膠制造的支座，大部分出現(xiàn)嚴(yán)重病害，使用幾年就須更換。此外，大多數(shù)支座內(nèi)鋼板的位置不夠準(zhǔn)確，造成橡膠保護(hù)層偏小，裂紋比較嚴(yán)重，引起鋼板銹蝕和脫膠。如何在制造工藝上保證鋼板位置的準(zhǔn)確和一定的保護(hù)層厚度是非常關(guān)鍵的問題。因?yàn)橄鹉z的老化，是從表面開始向內(nèi)發(fā)展，是由快向慢過渡的，保證保護(hù)層的厚度，對延長支座的使用壽命是非常有效的措施。

       化學(xué)工業(yè)合成材料老化質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心是專門從事高分子材料老化與防老化研究、及老化試驗(yàn)方法制修訂的級檢測機(jī)構(gòu)，檢測中心擁有先進(jìn)的試驗(yàn)儀器，可按國際標(biāo)準(zhǔn)(ISO)、標(biāo)準(zhǔn)(GB)、ASTM、DIN和JIS等標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行各種合成材料及其制品的老化試驗(yàn)，如人工氣候老化、熱氧老化、高低溫老化、濕熱老化、臭氧老化、鹽霧腐蝕、氧化吸氧等試驗(yàn)；戶內(nèi)外自然老化試驗(yàn)如自然氣候暴露、埋地腐蝕、室內(nèi)貯存等試驗(yàn)；還可進(jìn)行合成材料的材質(zhì)分析、性能測試、使用壽命估算等分析研究。

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化學(xué)工業(yè)合成材料老化質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心

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