南水北调中线干线工程建设管理局河北分局 石家庄市 050035
摘要：渡槽板式橡胶支座发生变形后，通过剪切变形、竖向压缩变形和承载力验算，满足规范和标准要求，从而确保建筑物处于安全运行状态。
关键字：渡槽 板式橡胶支座 变形 验算
一、工程概况
某渡槽槽身段长72m，分3跨，每跨长24m，为预应力混凝土矩形槽，两槽并列，纵坡1/550。槽身横向尺寸为宽×高×槽＝16m×2.85m×2，槽内设计水深2.36m，校核水深2.73m。纵梁采用预制预应力混凝土T型梁。
槽墩由墩帽、墩身及基础组成，为C30现浇钢筋混凝土薄壁墩，墩厚1.1 m（墩头修圆）。采用两墩并列分离式结构，即两槽分别设独立槽墩。基础为灌注桩基，中墩每个槽墩下设2排，共12根灌注桩，桩径1.0m桩长33m。
槽台断面采用重力式挡墙形式，C30现浇混凝土结构。采用摩擦桩基础，进口每个槽台下布置2排共12根灌注桩，桩径1.1m，桩长25m。出口每个槽台下布置2排共10根灌注桩，桩径1.0m，桩长29m。
渡槽施工完成后检查发现，渡槽4#槽台下游侧第二个板式橡胶支座发生横向变形，横向断面由矩形变为平行四边形，并有均匀外鼓现象，如图1所示。
图1 支座变形照片
二、施工过程
渡槽2010年11月份开始正式施工，2011年7月7日垫石混凝土施工完毕，2011年8月9日T型梁吊装完成，2011年11月10日槽身混凝土浇筑完成。2012年7月6日渡槽开始过水。施工过程中严格按照设计及施工规范要求进行施工，施工质量良好，渡槽通水后槽身没有发生漏水现象。
三、槽台垫石和板式橡胶支座设计尺寸
根据渡槽支座、垫石结构及纵梁底预埋钢板图所示，槽台垫石（C40混凝土）尺寸600×650×122mm，板式橡胶支座型号为GJZ400×450×69mm。板式橡胶支座为生产许可证的厂家生产，出厂合格证和检测报告资料齐全，同时抽样检测合格。
四、板式橡胶支座结构
1、定义
板式橡胶支座由多层天然胶与薄钢板镶嵌、粘合、硫化而成一种桥梁支座产品。该种类型的橡胶支座有足够的竖向刚度以承受垂直荷载，且能将上部构造的压力可靠地传递给墩台；有良好的弹性以适应梁端的转动；有较大的剪切变形以满足上部构造的水平位移。
2、板式橡胶支座作用
（1）将桥梁荷载（动载及静载）有效传递到桥墩。
（2）满足桥梁变形需要。
3、内部结构
GJZ400×450×69板式橡胶支座内部结构如图所示：支座内部是一层钢板一层胶的结构，钢板和中间胶层厚度根据支座的尺寸大小不同而不同，具体按照JT/T4-2004《公路桥梁板式橡胶支座》和JT/T663-2006《公路桥梁板式橡胶支座规格系列》标准制造的。
GJZ400×450×69板式橡胶支座内部结构示意图如图2。
图2 GJZ 400×450×69板式橡胶支座内部结构示意图（单位mm）
1-加劲钢板；2-橡胶层
4、板式橡胶支座变形形式
板式橡胶支座在正常使用的情况下，其变形有剪切变形和竖向压缩变形两种形式。
剪切变形的发生是由于桥梁的水平力（桥梁的伸缩等）引起的。JT/T4-2004《公路桥梁板式橡胶支座》8.4.2b中规定：支座的剪切角应不大于35°。所以在支座使用中应执行此规定，可根据剪切量B来确定。B≦Htan35°=0.7H，H为支座高度。
支座的竖向压缩变形是由于桥梁的竖向荷载引起，由于支座内部结构的特殊性，当支座在竖向荷载作用时，支座内橡胶层因受压会延径向呈半圆形外鼓，而钢板则保持原状，所以支座会出现比较均匀的外鼓现象。此属于支座的正常变形。
事实上，桥梁之所以采用板式橡胶支座，就是应为其良好的变形性能可以满足桥梁的各种受力和变位，换句话说，如果支座不能变形就没有使用的必要了。
五、板式橡胶支座实测位置和变形尺寸
经现场测量，板式橡胶支座实测位置和变形尺寸如图3所示。
图3板式橡胶支座实测位置和变形尺寸
板式橡胶支座压缩变形后实测厚度63mm，剪切水平变形18mm。
六、板式橡胶支座变形及承载力验算
通过板式橡胶支座变形及承载力验算，验证板式橡胶支座在此状态下能否满足规范要求。橡胶支座变形验算分两种形式即竖向压缩变形、水平剪切变形。变形及承载力验算依据：JT/T4-2004《公路桥梁板式橡胶支座》、JT/T663-2006《公路桥梁板式橡胶支座规格系列》。
1、竖向压缩变形验算
JT/T4-2004《公路桥梁板式橡胶支座》4.3.1表2中橡胶物理性能指标中的恒定永久压缩变形要求≤15%。计算GLZ400×450×69橡胶支座最大压缩变形为69×15%=10.35mm。
支座最大变形后的最小厚度为69mm-10.35mm=58.65 mm。
经现场实测变形后的支座厚度63mm大于规范规定变形后的最小厚度58.65mm，因此支座压缩变形在规范规定范围内，属于支座的正常变形，不影响使用。
2、剪切变形验算
JT/T4-2004《公路桥梁板式橡胶支座》8.4.2b中规定：支座的切角应不大于35°，剪切值≦Htan35°=0.7H。该渡槽橡胶支座变形后的形状如图3板式橡胶支座实测位置和变形尺寸所示。图中角度15.95°为剪切角。支座厚度69mm，最大剪切值为0.7×69=48.3mm。现场实际测量剪切值为18mm，剪切值在规范要求范围范围内。支座剪切变形满足规范规定要求，属于正常变形，不影响使用。
3、承载力验算
该渡槽单跨共有8根梁，16个板式橡胶支座，按最大水深校核水位计算单跨最大荷载和单个支座承受最大荷载，荷载统计如下表：
渡槽单槽单跨重量统计表
依据JT/T663-2006《公路桥梁板式橡胶支座规格系列》400×450×69mm板式橡胶支座参数表1（续）承载力为1716kN，即为171.6t。支座实际承受荷载128.71t，小于规范规定值，因此支座满足承载力要求。
七、结论
该渡槽4#槽台下游侧第二个板式橡胶支座虽然发生一定变形，但通过橡胶支座变形及承载力验算，竖向压缩变形、水平剪切变形、竖向承载力均满足规范要求，变形属于正常变形，不影响使用。渡槽过水，没有发现漏水形象。因此，认为渡槽处于安全运行状态，不需要更换橡胶支座，可采用外露面涂刷氯丁橡胶外包铁皮等有效保护措施。
参考资料：
1.JT/T4-2004《公路桥梁板式橡胶支座》。
2.JT/T663-2006《公路桥梁板式橡胶支座规格系列》
论文作者:乔海英
论文发表刊物:《基层建设》2018年第28期
论文发表时间:2018/11/15
标签：支座论文; 橡胶论文; 板式论文; 渡槽论文; 桥梁论文; 承载力论文; 荷载论文; 《基层建设》2018年第28期论文;