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板式橡膠支座設(shè)計規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的安全性分析

這里將橋涵設(shè)計規(guī)范JTGD62-2004、橡膠支座標(biāo)準(zhǔn)JT/T4-2004和橡膠支座規(guī)格系列標(biāo)準(zhǔn)JT/T663-2006中主要設(shè)計規(guī)定數(shù)據(jù)、設(shè)計結(jié)果及檢驗指標(biāo)加以分析，來說明設(shè)計規(guī)定的安全性。設(shè)計規(guī)范規(guī)定支座使用階段平均壓應(yīng)力極限值σc為10MPa，支座規(guī)格系列選用參數(shù)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(yīng)力σc均不大于10MPa，而支座力學(xué)性能要求表中支座極限抗壓強(qiáng)度Ru大于等于70MPa，可見保證系數(shù)之大。設(shè)計規(guī)范中規(guī)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(shù)即為2或1.43。支座規(guī)格系列選用參數(shù)表中橡膠層總厚度te均按此規(guī)定計算后另加上下鋼板的保護(hù)層各2.5mm而得到總厚，這里保護(hù)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(dá)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(yuǎn)遠(yuǎn)小于設(shè)計值，查規(guī)格系列參數(shù)表算得剪切角減少30%~40%，在剪切角試驗計算時應(yīng)引以注意。支座壓縮變形轉(zhuǎn)角正切值，標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定tanθ≤0.0033，由規(guī)格系列選用參數(shù)表可見tanθ均大于此值。設(shè)計規(guī)范規(guī)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(guī)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(dǎo)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(shù)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(guān)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(guān)系，假定最上層或最下層鋼板保護(hù)層不計，只有其下或上部橡膠層，這樣上式變?yōu)?/span>ts=Kpσctes/σs，根據(jù)規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)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(guī)范規(guī)定鋼板最小厚度為2mm，此時橡膠層厚度應(yīng)為47mm，如果橡膠層是最上或最下層也不過23.5mm。支座規(guī)格系列標(biāo)準(zhǔn)選用表中按支座不同承壓力列出有2~5mm鋼板厚度及對應(yīng)的5mm、8mm、11mm、15mm及18mm橡膠層厚度。如果按推導(dǎo)出的比例關(guān)系2~5mm厚度鋼板對應(yīng)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(shè)計儲備系數(shù)很大。橋涵設(shè)計規(guī)范及支座行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中均明確規(guī)定，當(dāng)梁底縱坡大于1%時，必須設(shè)楔塊進(jìn)行調(diào)平處理，而梁底縱坡小于等于1%時，設(shè)計支座時應(yīng)將縱坡影響所增加的厚度計入。現(xiàn)根據(jù)公路橋涵設(shè)計規(guī)范JTGD62-2004，第8.4.22條及條文說明，歸結(jié)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(shè)計者參考。

板式橡膠支座設(shè)計圖紙問題

設(shè)計人員要按設(shè)計規(guī)范規(guī)定與計算方法，根據(jù)實算的橋梁參數(shù)，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(shè)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(wěn)定性及抗滑穩(wěn)定性。也可以根據(jù)支座所承受的承壓力，選擇支座規(guī)格系列表中型號，再進(jìn)行各項驗算。設(shè)計圖中要將尺寸全部標(biāo)明，支座較少時標(biāo)出尺寸數(shù)字。支座型號、數(shù)量較多時，尺寸用符號代替，同時列出支座規(guī)格尺寸表，寫明型號及圖示中各符號所代表的數(shù)據(jù)。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(biāo)準(zhǔn)規(guī)范或廠家提供產(chǎn)品代替設(shè)計。設(shè)計圖紙中要加入詳細(xì)說明。說明支座主要技術(shù)要求，所選用材料指標(biāo)，制作主要工藝控制，檢驗重點(diǎn)項目內(nèi)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(jiān)理人員有所遵循。