板式橡胶支座设计规范标准的安全性分析

这里将桥涵设计规范JTGD62-2004、橡胶支座标准JT/T4-2004和橡胶支座规格系列标准JT/T663-2006中主要设计规定数据、设计结果及检验指标加以分析，来说明设计规定的安全性。设计规范规定支座使用阶段平均压应力极限值σc为10MPa，支座规格系列选用参数表中承压力RCK除以支座有效承压面积Ae（σc=RCK/Ae）后，所得压应力σc均不大于10MPa，而支座力学性能要求表中支座极限抗压强度Ru大于等于70MPa，可见保证系数之大。设计规范中规定支座橡胶层总厚度大于等于2倍或1.43倍的ΔL/tanα，tanα是支座剪切角正切值的限值，不计制动力时为0.5，计入制动力时为0.7，其倒数即为2或1.43。支座规格系列选用参数表中橡胶层总厚度te均按此规定计算后另加上下钢板的保护层各2.5mm而得到总厚，这里保护层的5mm作为安全储备，橡胶层总厚度越小储备值比例就越大，最多可达20%，最小也有4%。最小橡胶层总厚度是为满足支座剪切角而确定，剪切角的计算没有考虑加劲钢板加入后的支座总厚度，如按支座总厚度来计算剪切角及其正切值，远远小于设计值，查规格系列参数表算得剪切角减少30%~40%，在剪切角试验计算时应引以注意。支座压缩变形转角正切值，标准中规定tanθ≤0.0033，由规格系列选用参数表可见tanθ均大于此值。设计规范规定θ≤2σcte(1/Ee+1/Eb)/lα，因为式中σc及te均有很大安全储备，所以θ定会满足要求。θ比较式及表中取得的tanθ值均由规范支座竖向压缩变形公式σc,m=RCKte/AeEe+RCKte/AeEb及θlα/2=σc,m两式导得。只要将式中抗压弹性模量Ee用剪变模量Ge代换，即θ≤2σcte(1/5.4GeS2+1/Eb)/lα，即可算得参数表中tanθ值。表中因θ值很小，所以tanθ等于θ。支座加劲钢板厚度计算及其与橡胶单层厚度关系，由公式ts=KpRCK(tes,u+tes,l)/Aeσs=Kpσc(tes,u+tes,l)/σs，可看出钢板厚度与橡胶层厚度存在比例关系，假定最上层或最下层钢板保护层不计，只有其下或上部橡胶层，这样上式变为ts=Kpσctes/σs，根据规范及标准σc为10MPa，σs为152.75MPa（0.65fsk=0.65×235），故ts=1.3×10tes/152.75=0.0851tes，这说明钢板层厚度为橡胶层厚度的0.0851倍，即橡胶层厚度为钢板厚度的23.5倍。规范规定钢板最小厚度为2mm，此时橡胶层厚度应为47mm，如果橡胶层是最上或最下层也不过23.5mm。支座规格系列标准选用表中按支座不同承压力列出有2~5mm钢板厚度及对应的5mm、8mm、11mm、15mm及18mm橡胶层厚度。如果按推导出的比例关系2~5mm厚度钢板对应的橡胶层厚度分别为23.5mm、32.5mm、47.00mm、58.75mm及58.75mm即可，相比系列表中橡胶层厚度较计算厚度减少2.3～3.7倍，可见设计储备系数很大。桥涵设计规范及支座行业标准中均明确规定，当梁底纵坡大于1%时，必须设楔块进行调平处理，而梁底纵坡小于等于1%时，设计支座时应将纵坡影响所增加的厚度计入。现根据公路桥涵设计规范JTGD62-2004，第8.4.22条及条文说明，归结出支座因纵坡增加厚度计算公式为：t''''e=2teRSinα''''/AGGe，式中R为支座反力，α''''为纵坡坡度角。以此供设计者参考。

板式橡胶支座设计图纸问题

设计人员要按设计规范规定与计算方法，根据实算的桥梁参数，支座竖向承压力、纵向剪切变形及竖向变形倾角等已知条件计算设计支座平面尺寸、橡胶层总厚度、加劲钢板厚度、单层橡胶厚度及支座总厚度等，并验算支座受压稳定性及抗滑稳定性。也可以根据支座所承受的承压力，选择支座规格系列表中型号，再进行各项验算。设计图中要将尺寸全部标明，支座较少时标出尺寸数字。支座型号、数量较多时，尺寸用符号代替，同时列出支座规格尺寸表，写明型号及图示中各符号所代表的数据。无论橡胶支座和四氟滑板橡胶支座及附件均要列全，以便于施工及检验使用。不可用指出标准规范或厂家提供产品代替设计。设计图纸中要加入详细说明。说明支座主要技术要求，所选用材料指标，制作主要工艺控制，检验重点项目内容，支座安装工艺要求及支座成品与安装后的验收。以便于施工人员及监理人员有所遵循。