桥梁支座使用寿命影响因素

桥梁支座使用寿命影响因素

于艳然

国家知识产权局专利局专利审查协作广东中心广东广州510530

摘要：在古代中国有些地方的地理位置相对恶劣，阻碍了人们的交通。因此，充满智慧的古代人即使没有掌握先进的技术和丰富的理论知识，依然建设出了牢固的桥梁。桥梁帮助人们跨越了河流、海洋，增强了人与人之间的联系。桥梁的重要组成部分就是支座，支座的稳定决定了桥梁的寿命。本文通过研究桥梁支座的选用设计、本体设计、材料、制造工艺，来检验支座是否符合国家标准，施工质量是否能够合格。

关键词：支座寿命；设计；材料；制造；检测；施工；影响因素

引言：桥梁是使车辆、行人等能够顺利通过的构筑物。然而随着时代的进步，桥梁成为能够跨域不良地域，实现交通工具通行的建筑物。然而，桥梁支座是桥梁的重要部件，它不仅仅具有将桥梁上部和下部结构有效结合在一起的作用，还能将桥梁在上部结构受到作用力，反作用于桥梁的下部结构，有时还能使桥梁完成一定程度的移动和改变角度[3]。桥梁的支座还具有一些特殊的功能，这些功能能帮助桥梁增加高度、减弱地震的震感、带有防水功能、测量支座作用力等。桥梁的支座一旦损坏，桥梁的稳定性就难以得到保证。所以，桥梁的支座需要定期维护和维修，保证来往行人的安全。

一、桥梁支座选用设计和支座本体设计

建筑师在桥梁的建筑中，往往会采用钢铁材质作为桥梁的底座，而不会选择橡胶材料[1]。这是由于橡胶材料相比钢铁老化的速度较快，难以在较长的时间保证桥梁的稳定，而且橡胶还具有可拉伸性，这种性质会加速橡胶的老化。例如，为了减弱在地震时桥梁的震感，使用高阻尼橡胶材料作为桥梁的支座，需要让橡胶产生巨大的形变才能达到桥梁产生移动的效果，由于橡胶超出某种程度的形变，会导致加速其老化，最终难以维持桥梁的稳定。如果采用硬度较大的橡胶作为桥梁的底座，难以符合支座性能的检查。所以建筑师在建筑桥梁时，一般会选用符合相关法律法规规定的低硬度橡胶作为桥梁的支座。因此，支座的受力在高于3，000kN时，就不会采用硬度较小的橡胶支座。

建筑师在选择支座的设计时，往往会结合桥梁的变形程度、结构跨度、反作用力的大小、位移的改变、建筑高度的需求，以及防震、减震的需求等方面来选择桥梁支座的设计。因此，中小跨度公路桥会选用板式橡胶，而大跨度连续的桥梁会选用盆式橡胶支座。

建筑师是在对桥梁进行设计过程中，尽可能不会选择拉力较大的支座。这是因为拉压支座需要满足国家对桥梁拉、压所产生的水平移动、改变角度、满足作用力和反作用力的要求等等，这些要求一般难以同时满足，而且拉压支座的结构十分繁杂，难以大量生产，稳定性较差。因此，在选择支座时应该选择符合国家相关规定的支座，同时还应该该符合桥梁的规格，如支座的位移、高度等等。支座一旦不符合相应的规定，必须进行维修或是更换。

在支座的本体设计中，采用板式橡胶支座需要加厚超过两毫米，运用可磨性较高的盆式支座、球式支座都需要将厚度增加为三毫米及以上，使其不根据水平位置放生改变，减少桥梁支座的使用年限。在实际生活中，桥梁的支座发生横向与纵向位移相差较大，同时，跨度不同的桥梁支座产生的位移差距也较大，但这明显不符合桥梁支座的专业知识。因此，建筑师不仅仅需要对桥梁的制作进行设计，还应该采用能够定期更换的支座。

二、支座材料

桥梁的支座按材料进行区分，可以分为简易支座、钢支座、钢筋混凝土支座、橡胶支座以及特种支座（如减震支座、拉力支座）。其中用以钢作为桥梁支座的材料需要在满足国家相应的指标下，经过热处理之后，检查材料是否具有可塑性和高韧性的特点，才能运用钢这种材料作为桥梁的支座。例如，我国第一座钢桥叫做上海外白渡桥，它是运用全钢结构和仅存的不等高桁架结构进行建筑的桥梁，从1856年至今被检修过三次。因此，钢具有良好的应用性。许多桥梁的支座材质都存在伪劣产品，从材质的硬度、拉伸程度等方面难以看出其劣质性，需要通过检验材质的摩擦系数等方面。同样材质的支座在不同环境的应用性也不同。比如，寒冷地区的桥梁支座需要采用橡胶、钢材作为材料。云南少数地区会选择竹子作为桥梁的材料，因为当地雨水充足，竹子较多。在岭南沿海地区，具有丰富的花岗岩，所以会用石头作为桥梁的支座。在西北和西南地区由于山较高、水流湍急、山谷较深、悬崖陡峭，所以难以建筑桥梁，因此，多采用藤条、竹索、圆木等山区材料，建筑成为绳索吊桥或伸臂式木梁桥。

三、支座制造工艺

桥梁的支座制造需要按照国家的相关规定和设计图纸，经过有关部分检验后才可制造。桥梁的支座与桥梁共寿命，因此，在桥梁中运用橡胶支座，不利于对桥梁的稳定。所以应该增强橡胶的防老化设计和防老化控制，使橡胶能够保证桥梁的优势[2]。在桥梁支座的制造中，采用盆式橡胶作为桥梁支座，它采用了三种材料来保障桥梁的稳定性，分别是橡胶、钢材、非金属耐磨板，虽然橡胶在桥梁发生一定的位移时，会加速其老化，但是将橡胶材料放在钢材和非金属耐磨板的之间，使这两者材料减少橡胶发生位移，达到防止其老化的作用。另外，非金属耐磨板是硬度最小的材料，需要明确它的外露高度，保证它的表面质量，不要带有刮痕，并且涂满润滑脂。盆式橡胶支座的钢材也具有一定的薄弱部分，需要保障钢材底部不能存在裂痕和刮痕，受力方向需要垂直与桥梁的表面，防止钢材对桥梁的上部结构产生不良影响。然而，球型钢支座的上部结构和水平移动的注意事项与盆式橡胶支座有许多相似之处。

四、检验与试验

各种样式支座的制作需要满足相关检测单位的认可，由于许多支座的生产厂家不具备检测能力，将没有通过实验或是实验不合格的支座运用到桥梁中，那么造成的危害是无可挽回、十分巨大的。

结语：桥梁在人们生活中存在着相当重要的意义，能够起着连接江河、山川的功效，使人们能够通过桥梁认识不同的世界。然而，支座是桥梁的重要组成部件，两者一荣俱荣，一损俱损。因此，建筑师应该运用合理、适合的材料作为桥梁的支座，并且运用相应的制造工艺，改变材料的特点，使其能够满足相关单位对桥梁支座的要求。同时，在桥梁支座的设计中需要对支座进行检测，只有合格之后才能投入工程使用。另外，地域性的原因需要将桥梁的材料进行改变。

参考文献：

[1]张巧兰.桥梁支座使用寿命的影响因素分析[J].山西建筑，2018，44（01）：160-161.

[2]周明华，葛宝翔.公路桥梁橡胶支座的使用寿命与应用对策[J].土木工程学报，2005（06）：92-96.

[3]何维.桥梁支座结构分析及疲劳性能研究[D].西南交通大学，2011.