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板式橡膠支座設計規范標準的安全性分析

這里將橋涵設計規范JTGD62-2004、橡膠支座標準JT/T4-2004和橡膠支座規格系列標準JT/T663-2006中主要設計規定數據、設計結果及檢驗指標加以分析，來說明設計規定的安全性。設計規范規定支座使用階段平均壓應力極限值σc為10MPa，支座規格系列選用參數表中承壓力RCK除以支座有效承壓面積Ae（σc=RCK/Ae）后，所得壓應力σc均不大于10MPa，而支座力學性能要求表中支座極限抗壓強度Ru大于等于70MPa，可見保證系數之大。設計規范中規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，其倒數即為2或1.43。支座規格系列選用參數表中橡膠層總厚度te均按此規定計算后另加上下鋼板的保護層各2.5mm而得到總厚，這里保護層的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，遠遠小于設計值，查規格系列參數表算得剪切角減少30%~40%，在剪切角試驗計算時應引以注意。支座壓縮變形轉角正切值，標準中規定tanθ≤0.0033，由規格系列選用參數表可見tanθ均大于此值。設計規范規定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，即可算得參數表中tanθ值。表中因θ值很小，所以tanθ等于θ。支座加勁鋼板厚度計算及其與橡膠單層厚度關系，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系，假定最上層或最下層鋼板保護層不計，只有其下或上部橡膠層，這樣上式變為ts=Kpσctes/σs，根據規范及標準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。規范規定鋼板最小厚度為2mm，此時橡膠層厚度應為47mm，如果橡膠層是最上或最下層也不過23.5mm。支座規格系列標準選用表中按支座不同承壓力列出有2~5mm鋼板厚度及對應的5mm、8mm、11mm、15mm及18mm橡膠層厚度。如果按推導出的比例關系2~5mm厚度鋼板對應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，可見設計儲備系數很大。橋涵設計規范及支座行業標準中均明確規定，當梁底縱坡大于1%時，必須設楔塊進行調平處理，而梁底縱坡小于等于1%時，設計支座時應將縱坡影響所增加的厚度計入。現根據公路橋涵設計規范JTGD62-2004，第8.4.22條及條文說明，歸結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。以此供設計者參考。

板式橡膠支座設計圖紙問題

設計人員要按設計規范規定與計算方法，根據實算的橋梁參數，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，并驗算支座受壓穩定性及抗滑穩定性。也可以根據支座所承受的承壓力，選擇支座規格系列表中型號，再進行各項驗算。設計圖中要將尺寸全部標明，支座較少時標出尺寸數字。支座型號、數量較多時，尺寸用符號代替，同時列出支座規格尺寸表，寫明型號及圖示中各符號所代表的數據。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。不可用指出標準規范或廠家提供產品代替設計。設計圖紙中要加入詳細說明。說明支座主要技術要求，所選用材料指標，制作主要工藝控制，檢驗重點項目內容，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理人員有所遵循。