胡 雷，張龍應(yīng)，曹 陽

（中建五局阿爾及利亞公司，湖南　長沙 410004）

0　引言

阿爾及利亞地區(qū)地處地中?！柴R拉雅山火山地震帶，面對頻發(fā)的地震災(zāi)害，該國的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)便不得不需要達(dá)到更高的要求。因此，在南北高速53 km項(xiàng)目橋梁施工時(shí)，綜合考慮當(dāng)?shù)貙?shí)際的自然地理情況，使用減隔震橡膠支座來提高橋梁的抗震能力，從而保證橋梁的使用壽命。

減隔震橡膠支座最早應(yīng)用在房建抗震領(lǐng)域，隨著道橋結(jié)構(gòu)物抗震要求的日益提高，也逐漸成為道橋基建設(shè)施減震、抗震的重要手段。根據(jù)歐洲規(guī)范EN1337，橡膠支座是指由一組硫化橡膠組成，并可由一張或多張鋼板增強(qiáng)的支座。本項(xiàng)目所使用的減隔震橡膠支座均依據(jù)歐洲規(guī)范設(shè)計(jì)，其中JBZC型支座除去硫化橡膠內(nèi)部增設(shè)加勁鋼板外，支座外部由兩塊3 cm厚鋼板通過螺栓進(jìn)行連接，與普通的板式橡膠支座有所區(qū)別。

1　JBZC型減隔震橡膠支座簡介

南北高速53 km項(xiàng)目主要使用JBZC和JBZD兩組型號的橡膠支座。JBZD型支座為聚四氟乙烯支座，其表面的聚四氟乙烯板能降低與梁底鋼板的摩擦系數(shù)，增大橋梁上部結(jié)構(gòu)的水平位移?，F(xiàn)主要介紹JBZC型減隔震橡膠支座（后簡稱C型支座）。如圖1所示，由柳州歐維姆公司生產(chǎn)的C型支座有多種規(guī)格，不同規(guī)格的C型支座在承載能力、位移量大小上都有不同表現(xiàn)。以500 mm×500 mm×110 mm規(guī)格支座為例，橫橋向尺寸為500 mm，縱橋向尺寸為500 mm，支座高度為110 mm，標(biāo)準(zhǔn)溫度下設(shè)計(jì)剪切模量為0.9 MPa。C型支座主要由外部連接鋼板（2塊），套筒螺栓，保護(hù)橡膠層，內(nèi)部橡膠層，封板以及橡膠內(nèi)部多塊加勁鋼板組成。

圖1　C型支座的縱橫向剖面圖

2　C型減隔震橡膠支座的性能分析

C型支座設(shè)計(jì)增加了2塊連接板，該鋼板的屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度分別為420 MPa和560 MPa左右，相比普通板式橡膠支座，承載能力和豎向剛度方面都得到了極大提高。在地震作用下，支座本身不僅受到上部梁體的荷載作用，而且在水平方向上也發(fā)生形變和位移?，F(xiàn)對比中歐規(guī)范要求，淺析C型支座的抗剪能力及其他各項(xiàng)相關(guān)性能。

抗剪模量是水平荷載作用下剪應(yīng)力差值與剪應(yīng)變差值的比值，其計(jì)算方法見式（1）。式（1）中：τ為在力Fx作用下的剪應(yīng)力，A為支座實(shí)際受壓面積；εq為支座產(chǎn)生位移Vx后的剪應(yīng)變，Tq為橡膠厚度；Gg為抗剪模量。

由式（1）可知，抗剪模量反映了橡膠支座在單位剪應(yīng)力作用下產(chǎn)生的剪應(yīng)變大小，即在單位剪應(yīng)力作用下，抗剪模量越大，支座產(chǎn)生的剪應(yīng)變越小。中歐規(guī)范對于抗剪模量的計(jì)算和檢測方法基本一致，但在標(biāo)準(zhǔn)溫度下的設(shè)計(jì)抗剪模量大小存在差別。中國規(guī)范在標(biāo)準(zhǔn)溫度下的設(shè)計(jì)抗剪模量要大于歐洲規(guī)范的規(guī)定?！豆窐蛄喊迨较鹉z支座》（JT/T4-2004）[1]以及《橡膠支座 第 2 部分:橋梁隔震橡膠支座》（GB20688.2-2006）[2]中規(guī)定：標(biāo)準(zhǔn)溫度為23℃時(shí)，抗剪模量G取1 MPa（見表1）。根據(jù)設(shè)計(jì)抗剪模量大小要求，實(shí)測抗剪模量要符合表1中所示公差，才能滿足實(shí)際使用要求。

表1　中歐規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)溫度下實(shí)測抗剪模量大小范圍

C型支座是按照歐洲規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)制定。盡管中外規(guī)范對橡膠支座的技術(shù)要求有一定差異，但通過實(shí)際檢測，C型支座各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)完全滿足中外不同規(guī)范的要求，證明其性能優(yōu)良，能推廣到中外不同地區(qū)，具有較好的適用性。

3　減隔震橡膠支座的安裝和安裝精度控制

南北高速53 km項(xiàng)目專項(xiàng)技術(shù)條款CCTP對橋梁支座的安裝精度提出了具體要求，支座墊石的平整度誤差要在±1 mm內(nèi)，而平面位置要在±1 cm內(nèi)，高程要在±5 mm內(nèi)。

CCTP條款對于同一帽梁上支座墊石的高度誤差也做了要求，其允許誤差在±1 mm以內(nèi)。在架梁過程中為保證落梁順利，支座墊石頂部預(yù)留的錨栓孔直徑，取支座底部連接錨桿直徑的3倍為宜。支座安裝的立面和平面圖如圖2所示，C型支座下部鋼板通過四根錨固螺栓桿與支座墊石相連接。

支座安裝前，在現(xiàn)場需對墊石表面進(jìn)行高程和位置復(fù)測。對于錨栓孔偏移較大的墊石需要重新開鑿，對于高程與設(shè)計(jì)圖紙不符的需要重新打磨，保證支座墊石表面平整、清潔、呈水平狀態(tài)。由于支座頂部連接鋼板是與預(yù)制T梁一起澆筑在T梁底部，架梁前需保證頂部連接鋼板預(yù)留孔位置正確，鉆孔大小合適。

支座安裝流程如下：

（1）在梁底預(yù)先埋好預(yù)埋鋼板及上套筒，鋼板表面平整度不大于最大尺寸的1‰。

（2）將墊石頂按標(biāo)高打好，在墊石側(cè)面預(yù)留壓漿孔，墊石頂面要求平整，安裝支座下預(yù)埋組件。

（3）吊裝預(yù)制梁體（先將支座臨時(shí)安裝在梁底），適當(dāng)挪動(dòng)墊石頂面預(yù)埋組件，確保支座位置及高程后就位梁體及支座，擰入錨固螺栓，留10～15 mm。

（4）仔細(xì)檢查支座位置及標(biāo)高后，用無收縮高強(qiáng)度環(huán)氧樹脂砂漿由壓漿嘴灌漿，砂漿應(yīng)灌滿并從透氣孔中漫出，以確保壓漿密實(shí)。

（5）待灌漿達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，擰緊上、下錨固螺栓，完成支座安裝。

圖2　支座安裝立面圖與平面圖（單位：cm）

環(huán)氧樹脂砂漿的灌注有兩種方法。一種是壓漿法，其具體操作已在支座安裝流程中詳述；另一種方法是注漿法，即不在支座墊石內(nèi)部預(yù)留壓漿嘴，而是通過直接向預(yù)留錨栓孔灌注環(huán)氧樹脂砂漿，同時(shí)在墊石頂面適當(dāng)均勻涂抹一層，使支座下落后底部鋼板與支座墊石頂面無縫隙連接。壓漿法的優(yōu)點(diǎn)是不浪費(fèi)樹脂砂漿，壓漿后支座底部沒有空氣縫隙存在，結(jié)合較為緊密；缺點(diǎn)在于預(yù)留壓漿嘴增加了施工工序，壓漿步驟較為繁瑣。相比之下注漿法則較為浪費(fèi)砂漿，但是減少了施工工序。53 km項(xiàng)目考慮到工期緊張和架梁設(shè)備緊缺的情況，多使用注漿法施工。經(jīng)現(xiàn)場實(shí)際驗(yàn)證，注漿法完全能滿足CCTP支座安裝要求。

4　減隔震橡膠支座的維護(hù)和更換

在中歐規(guī)范以及CCTP條款中，對板式減隔震橡膠支座的維護(hù)和更換方法都有涉及，但較為零碎?，F(xiàn)結(jié)合工程實(shí)例，介紹減隔震橡膠支座的維護(hù)和更換方法。

4.1　減隔震橡膠支座的維護(hù)

南北高速53 km項(xiàng)目PK16.4橋位于M édéa省以北約4 km處，橋梁里程PK16+283.65～PK16+536.35，跨越溝壑，交角90.0°，橋梁長度252.70 m，使用預(yù)制T梁規(guī)格為7×36.1 m。

在該橋T梁架設(shè)過程中，靠近大里程處右幅8號臺(tái)支座下落后出現(xiàn)前傾現(xiàn)象。盡管傾角較小，但考慮到后續(xù)橋面鋪裝和行車荷載作用下，該支座前傾角度以及水平位移可能會(huì)繼續(xù)增大，因此應(yīng)對該橋臺(tái)支座進(jìn)行維護(hù)處理。經(jīng)核實(shí)，該橡膠支座本身性能合格，出現(xiàn)傾角原因?yàn)槁淞簳r(shí)氣溫較高，落梁動(dòng)作過快，導(dǎo)致橡膠支座剪切形成傾角。由于橡膠本身具有良好的恢復(fù)性能，對于落梁時(shí)支座產(chǎn)生微量傾斜的情況，其維護(hù)辦法有兩種。其一是在預(yù)埋錨栓孔徑足夠的情況下，將T梁吊起1～2 cm，在橡膠支座恢復(fù)后通過前后微調(diào)梁端兩支座的相對位置，重新架設(shè)T梁；其二是將整個(gè)T梁吊起，旋轉(zhuǎn)支座180°，保證方向仍為順橋向，將該支座前后對調(diào)，再進(jìn)行梁體重新架設(shè)。

根據(jù)實(shí)際施工經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，減隔震橡膠支座的維護(hù)可以通過以下途徑實(shí)現(xiàn)：

（1）T梁架設(shè)最好避開當(dāng)?shù)貥O端氣溫條件，架設(shè)時(shí)需落梁平穩(wěn)，必要時(shí)在涂抹環(huán)氧砂漿前，進(jìn)行T梁預(yù)落，確保支座能平穩(wěn)貼合在支座墊石上，從而控制其初始形變。

（2）橡膠支座安裝完成后，需定期進(jìn)行檢查，確保支座沒有出現(xiàn)明顯剪切變形、位移、壓縮老化等情況。

（3）對支座鋼板、螺栓進(jìn)行重新涂刷油漆，防止鋼板、螺栓銹蝕。在寒冷降雪天氣里，定期上橋清理支座上附近冰雪，避免支座長期處在極端溫度環(huán)境。

4.2　減隔震支座的更換

橡膠支座的使用壽命是工程界較為關(guān)心的問題。由于橡膠容易老化，在出現(xiàn)支座損害嚴(yán)重的情況時(shí)，需及時(shí)進(jìn)行更換?，F(xiàn)參考《公路橋涵養(yǎng)護(hù)規(guī)范》（JTGH 11-2004）[3]，結(jié)合53 km項(xiàng)目工程實(shí)際，對橋梁橡膠支座的更換提出以下建議：

（1）當(dāng)板式支座發(fā)生過大剪切變形、中間鋼板外露、橡膠開裂、老化時(shí)應(yīng)及時(shí)更換。在支座更換前，應(yīng)在橋梁兩端設(shè)立觀測點(diǎn)，同時(shí)測量支座墊石的高程、平面位置。

（2）對于支座墊石損壞嚴(yán)重的，需重新澆筑。頂升所用液壓千斤頂必須使用同一系統(tǒng)，保證千斤頂數(shù)量和梁兩端支座數(shù)量相當(dāng)。在頂升過程中兩端千斤頂同步操作，并且在橋面設(shè)立監(jiān)控，實(shí)時(shí)監(jiān)控橋面變化。千斤頂頂升梁底高度3～5 mm為宜，保證支座—梁頂分離，能自由挪移。

（3）千斤頂自動(dòng)回鎖，保持梁體高度不變，抽出需要更換的支座，將預(yù)先設(shè)置好剪應(yīng)變的支座安裝在梁底。將梁體緩慢放下后，檢查新支座受力情況，并對整個(gè)橋面高度重新測量[4-5]。

5　結(jié)語

綜上所述，文章通過對中歐規(guī)范以及CCTP特殊合同條款的對比和研究，探討了JBZC型減隔震橡膠支座的性能，確定該型支座各項(xiàng)實(shí)測性能指標(biāo)優(yōu)良，完全符合中外技術(shù)要求。同時(shí)結(jié)合阿爾及利亞地區(qū)工程實(shí)例，對支座的安裝、維護(hù)和更換方法進(jìn)行了總結(jié)分析和建議，希望能為海外工程施工提供一定的經(jīng)驗(yàn)和參考，為國家“一帶一路”建設(shè)事業(yè)助力。