盆式支座的种类有单向活动、固定支座、抗震式、双向活动式、等不同种类的盆式支座。在这里我要介绍的是抗震盆式支座,它是由橡胶板、消能板、密封圈、上板座、底盆等构成的。抗震原理是支座的水平力大于竖向承载力的20%时,消能板开始滑动,进而产生隔震效果。接着阻尼圈起到第二道抗震效果。
抗震盆式橡胶支座是依据中华人民共和国交通行业标准及公路工程抗震设计规范,在盆式橡胶支座的基础上增加了消能和阻尼措施。GPZ系列抗震盆式橡胶支座包括固定支座和单向活动支座两种型式,和与之配套使用的还有双向活动支座。支座规格按JT391-1999要求分为31级。支座竖向设计承载力、支座转角、支座摩擦系数及位移均按标准要求设计。仅固定支座各方向和单向活动支座非滑移方向的水平力由原支座设计承载力的10%提高至20%。
国内外采取的是刚性抗震法和柔性减震法两种抗震方法,刚性抗震需增大结构(包括基础结构和抗震支座结构)尺寸,柔性减震的特点是:减震性能好而刚度较小,在较大地震波的情况下有被破坏的可能。该系列支座采取了刚、柔结合等有效抗震措施,增大了支座的耗能能力,极大的改善了支座的抗震性能,因此地震发生时可提高桥梁的抗震能力,极大限度的限制了桥梁上下部结构之间的相对位移,减小了地震力的放大系数。非地震时等同一般盆式橡胶支座使用。由于GPZ系列抗震盆式橡胶支座设计有固定支座和单向活动支座,两种型式支座配合使用比仅在桥梁固定墩上设置抗震支座对提高全桥结构的抗震能力是不言而喻的。
GPZ (II)系列盆式橡胶支座是GPZ系列的号,其工作原理是利用被封闭在钢制盆腔内的橡胶块,在三向受力状态下具有流体的体积不可压缩性的特点,将桥梁上部结构的反力可靠地传递到墩台上,并实现桥梁梁端的转动:同时依靠聚匹氟乙烯板与不锈钢板之间的自由滑移,来适应桥梁上部结构由于气温变化、混凝土徐变收缩等因素引起的水平位移.从而保证桥梁的使用安全.本产品适用于各类高等级公路桥梁、及其它大中型桥梁.
GPZ ( II )型系列盆式橡胶支座是由中交公路规划设计院设计,根据交通部《公路桥梁盆式橡胶支座》标准生产的,在原来GPZ系列盆式橡胶支座的基础上,做了较大的改进,主要内容为:支座设计承载力从原来的1000kN~50000kn扩大为0.8-60MN,级差从28级增至31级,扩大了使用范围;常温型活动支座设计摩擦系数zui小值从原来的0.04下渭至0.03;支座转角从原来的40'扩大为0.02rad.;位移级数从原来的二级增加至三级.为了支座更换方便,改进了地脚螺铨的设计.调整了支座的平面尺寸.经改进后的GPZ(II)型系列盆式橡胶支座设计合理、结构紧凑.已达到国际先进水平.
结构形式GPZ(KZ)GD(固定抗震盆式橡胶支座),主要由上座板、消能板、密封圈、橡胶板、底盆和阻尼胶圈等组成。GPZ(KZ)DX(单向活动抗震盆式橡胶支座)还有中间钢板、四氟滑板、不锈钢滑板及侧向滑移装置等。减震原理主要是当支座水平力大于支座设计竖向承载力的20%后,消能板开始滑移,起到第yi道隔震效果;然后阻尼圈发挥第二道阻尼效果,支座起到抗震作用;当地震冲击波超过一定极限时,该系列的刚性抗震起到了第三道抗震效果
在支座安装过程中,支座就位是关键工序之一,zui为耗时,如控制不好还较容易产生质量问题。支座的四个角高差不得大于2mm,支座中线与墩台支座设计轴线完全重合,不允许有偏差。传统的施工工艺是:首先将支座纵、横向中线与设计支座纵横轴线对齐,然后四周使用钢楔块将支座保持在水平状态下调整到设计高程。
这个方法虽然行之有效,但是现场实际操作中存在较大问题,在对支座进行调平及纵横轴线对齐的过程中需要耗费大量的时间。因为支座自身重量非常重,例如:一个型号为QGQZ(A)(KZ)-8.0SX的支座重量为979kg,一个型号为QGQZ(A)(KZ)-15SX的支座重量为2143.5kg,安装又是在高空进行,需用起重机械配合安装,难度非常大。安装过程具体为:首先将支座吊装到墩台上方,把预埋螺栓插入预留孔内,放置三角形钢楔,把支座落到三角形钢楔后开始调整设计安装高程及纵横轴线。通常是先调整轴线,当支座中线跟设计轴线完全重合后开始使用水平仪及塔尺来调整高程,而此时问题就出现了。因为高程及轴线的调整都是完全靠移动三角形钢楔完成,当在对已经对好轴线的支座进行高程调整时,只要一移动三角形钢楔,轴线就会发生偏移,当勉强调整好高程时,轴线偏差已经很大了。反之,如果先定好高程后再调整轴线,也存在同样地问题,只要一移动三角形钢楔,高程就会发生偏差。所以在整个支座定位过程中,高程的调整和轴线的调整相互影响,想要既对齐轴线又定好高程,难度非常大,而整个安装过程还需要起重机的配合,无形中又大大的提高了安装的成本。传统的安装方法多少有些碰运气的成分,如果运气好可能很快就安装好,如果运气不好,可能yi天也安装不了几个,通过平时统计,一个安装小组(一名测量工,两名安装工,一名起重工,配16T起重机一台)一个工日只能安装3~4个支座,且安装精度不高。然而安装合格后的支座还要进行灌浆,灌浆的过程中必须非常小心,如果工人在灌浆的工程中不慎碰动三角形钢楔,支座的轴线及高程同时发生变化,又要重新定位安装,如果没有及时发现并改正,有可能造成重大质量隐患。