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臺(tái)灣橋梁板式橡膠支座的使用壽命分析

　　梁板式橡膠支座的使用壽命與其性能息息相關(guān)。板式橡膠支座主要由薄鋼板和薄橡膠板高溫粘結(jié)制成的，其使用的橡膠主要是有天然橡膠和氯丁膠。二者相比，后者性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于前者，即在耐腐蝕、抗老化、抗磨損等方面都有不錯(cuò)的表現(xiàn)。前者在彈性以及抗低溫方面要優(yōu)于后者。板式橡膠支座中加了鋼板，鋼板與橡膠層緊密粘結(jié)在一起，當(dāng)橋梁上部的荷載傳到板式橡膠支座時(shí)，橡膠板的橫向變形受到約束，從而使板式橡膠支座的抗壓能力增強(qiáng)。當(dāng)板式橡膠支座承載水平荷載時(shí)，其橡膠的相對(duì)側(cè)移大大減少，使板式橡膠支座保持較小的水平剛度，而不致失穩(wěn)。一旦支座質(zhì)量達(dá)不到要求，將會(huì)造成支座過(guò)早的破壞，影響了橋梁的正常使用，甚至威脅到人的生命。

　　橋梁板式橡膠支座的核心橡膠，有著舉足輕重的作用。所以，橋梁支座的生產(chǎn)需要檢測(cè)橡膠的抗老化性。橡膠的老化是指橡膠在生產(chǎn)、加工、儲(chǔ)存或使用過(guò)程中，受到濕氣、熱、氧、光等因素影響而逐漸發(fā)生物理及化學(xué)變化，使其性能下降，并喪失用途的現(xiàn)象。由于板式橡膠支座是在戶外工作，需要忍受長(zhǎng)期的水汽、陽(yáng)光、高低溫(室外一般-40℃-80℃)、空氣中臭氧、二氧化硫等的作用而產(chǎn)生老化現(xiàn)象。很多工程專家為此對(duì)橋梁板式橡膠支座進(jìn)行科學(xué)試驗(yàn)，以期對(duì)板式橡膠支座的壽命有個(gè)清晰的認(rèn)識(shí)。美國(guó)工程師們認(rèn)為氯丁板式橡膠支座壽命至少在50年以上，其至100年也是可能的.英國(guó)權(quán)威Lindley則認(rèn)為天然板式橡膠支座壽命在100年以上，但也未見(jiàn)到有充分的試驗(yàn)依據(jù)。20世紀(jì)80年代初上海橡膠制品研究所及上海市政工程設(shè)計(jì)院等單位，曾對(duì)支座用橡膠片及在公路上使用17年，鐵路上使用10年的支座以及室內(nèi)貯存了17年和10年的支座，進(jìn)行了解剖試驗(yàn)，并和新支座的性能作對(duì)比，以期估算板式板式橡膠支座的使用壽命。結(jié)果顯示，板式橡膠支座的老化現(xiàn)象確實(shí)存在，特別是支座表層的橡膠更為明顯，橡膠硬度增加了10-15度，但中間層橡膠變化較小，硬度變化僅增加5度左右，拉伸強(qiáng)度變化不明顯，伸長(zhǎng)率下降約20%。1994年我國(guó)對(duì)使用了20年左右的橡膠板式支座進(jìn)行了力學(xué)性能試驗(yàn)，檢測(cè)結(jié)果十分理想，盡管板式橡膠支座老化深度約5mm，但性能基本沒(méi)有受到大的影響，仍可繼續(xù)使用，估計(jì)使用壽命在100年左右。日本科學(xué)家也對(duì)板式橡膠支座進(jìn)行了類似的試驗(yàn)，他們對(duì)使用了17年的氯丁膠板式支座進(jìn)行了同樣的力學(xué)性能試驗(yàn)，結(jié)果顯示該板式橡膠支座拉伸強(qiáng)度下降了15%。伸長(zhǎng)率下降了17%，相當(dāng)于50℃熱空氣老化50天的性能變化。據(jù)此推斷出板式橡膠支座使用壽命在85年。另外，試驗(yàn)中也發(fā)現(xiàn)，板式橡膠支座的老化速度呈現(xiàn)逐漸降低的趨勢(shì)并慢慢趨于平穩(wěn)。而且板式橡膠支座中由于氯丁膠的性能要優(yōu)于天然橡膠，因此采用氯丁膠的板式橡膠支座其壽命將得到延長(zhǎng)，一般壽命都在50年以上。但是在一些低溫條件下，尤其是零下30度以下的環(huán)境里，天然橡膠具有較好的抗低溫性能，因此要選用天然橡膠含量高的板式橡膠支座，當(dāng)然其壽命就受到一定影響。由此可見(jiàn)，一般橋梁板式橡膠支座使用壽命在50年以上，但是，由于板式橡膠支座是可以更換的，所以，不一定需要非50年不可，但是，由于更換成本過(guò)高，加上質(zhì)量的好壞會(huì)影響橋梁的安全，乃至人民財(cái)產(chǎn)和生命安全，所以，板式橡膠支座的使用壽命(老化性能)要求越長(zhǎng)越好。