大位移伸缩装置弹性元件可靠性研究1.doc

《大位移伸缩装置弹性元件可靠性研究1.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、大位移伸缩装置弹性元件可靠性研究为使车辆平稳通过桥面并满足桥梁上部结构变形的需耍，在桥梁伸缩缝处需设置桥梁伸缩装置。桥梁伸缩装置除满足变形需要外，还要承受车轮频繁的冲击和大气环境的腐蚀老化。其使用性能和寿命直接影响桥梁的正常工作和运营。桥梁伸缩装置由钢和橡胶等构件组成。按伸缩装置标准制作的钢构件，通过采取可靠的防腐措施，国内外专业厂家生产的各种产品均能很好地满足桥梁的长期使用要求，通过大量的应用证明钢构件的质量是可靠的，而弹性元件存在的质量问题多一些，进口和国内产品都存在不同程度的损坏，进口产品相对较好。桥梁伸缩装置主要损坏方式为弹性元件压缩永久变形导致的弹性损失和弹性元件开裂使弹性控制

2、系统早期损坏。伸缩装置弹性元件包括承压支座、压紧支座、橡胶位移控制弹簧及聚氨酯位移控制弹簧，以前长期依靠进口。随着我国建设的跨江、河、湖和海的特大型桥梁的日益增多，中国己成为世界上伸缩装置需求量最大的国家，国外伸缩装置的著名厂家纷纷在中国投资建厂，国内主要厂家在解决了仲缩装置的钢构件的国产化后，近几年将重点转向了弹性元件和大位移量伸缩装置的研发。新筑公司于2001年承担并完成了国家经贸委批准实施的国家重点技术创新项目“超大位移量桥梁伸缩装置”，在借鉴国外先进技术的基础上进行创新开发，产品经试验应用，达到国内领先、国际先进水平。弹性元件的研究情况如下：一、弹性元件的性能指标分析根据伸缩装置

3、弹性元件的功能和使用环境要求，弹性元件必须具有以下几项性能。1、所有的弹性元件应当具有良好的耐臭氧老化、耐热老化、抗腐蚀和较小的压缩永久变形；2、位移控制机构的弹性元件能够适应各种因素引起的梁体伸缩和转动，应具有足够的强度（拉伸、撕裂、粘结强度）和回弹性;3、支承系统能够承受各种车辆的冲击，保证行车的平稳、舒适,应具有足够的强度（拉伸、粘结强度）和较小的摩擦阻力;4、结构简单、施工方便，质量可靠、寿命长久，养护、维修、更换方便快捷；二、结构设计1、支承结构伸缩装置所受的载荷是通过承载支座和压紧支座传递的，压紧支座和承载支座按板式橡胶支座的结构要求进行设计，其承压面积应保证在极限载荷下橡胶

4、的压应力不超过lOMPao伸缩装置的转动是通过横梁相对横梁压紧支座和横梁承载支座的竖向转动实现的，因此，压紧支座和承载支座的竖向转角应大于伸缩装置的竖向转角。根据桥梁板式支座的转角公式为:tg0^2S/a（S为压缩量，a为转动方边长），橡胶的压缩变形为厚度的15%,保证支座橡胶层的总厚度，可满足伸缩装置转角的要求。压紧支座和承载支座上设有四氟滑板，位移是通过四氟滑板与横梁上的不锈钢板之间滑移实现，利用四氟滑板与不锈钢板之间的低摩擦滑动来减小伸缩阻力，从而实现伸缩装置的自由伸缩，以满足梁体的伸缩需要。国产板式橡胶支座在桥梁上的应用已超过三十年的历史，其承载、转动、滑移、老化性能和质量都是可

5、靠的，技术和工艺也非常成熟。伸缩装置的承载支座和压紧支座的损坏主要是因为压缩永久变形增大后致使支承结构的预压力减小，支座在汽车的冲击反弹下脱落，造成支承结构失效破坏。通过橡胶材料的正确选用和工艺的严格控制可以控制胶料的性能解决压缩永久变形问题。压紧支座不锈钢板压紧支座限位块承载支座2、位移控制结构为保证车辆通过伸缩装置时不跳车，伸缩装置的单缝缝宽应不大于80mm,伸缩装置各缝宽的均匀是采用串联的位移控制弹簧控制伸缩装置位移。位移控制弹簧采用橡胶剪切弹簧和聚氨酯压缩弹簧两种。1）橡胶剪切弹簧是我公司引进瑞士玛格巴剪切弹簧技术的基础上，对剪切弹簧胶料的扯断永久变形和胶料与两端金属的粘结强度进

6、行了大量的研究和试验，结合多年板式橡胶支座生产经验进行配方设计和T艺控制，同时增加钢板与胶料的接触面积提高粘结强度，优化了剪切受力结构，经循环试验和应用，残余变形1.0mm,未出现裂纹，详见"ZL1120伸缩装置橡胶弹簧循环试验报告”。该剪切弹簧已成功用于重庆大佛寺长江大桥ZL1120伸缩装置、重庆马鞍石大桥ZL720伸缩装置、马桑溪长江大桥ZL480伸缩装置等工程。橡胶剪切弹簧以串联的方式布置在中梁下面，能有效地控制缝宽的均匀性。剪切弾性元件2）聚氨酯压缩弹簧是采用德国毛勒公司的聚氨酯压缩弹簧，在中国桥梁建设的推动下，经国内各伸缩缝厂家的共同努力，成功开发出了国产的聚氨酯压缩弹簧，近几

7、年国内各厂家大量的工程实例（160〜480伸缩装置）证明国产的聚氨酯压缩弹簧性能是可靠的。详见“控制弹簧全位移寿命试验报告”和“控制弹簧在日气温影响下的周期变形试验报告”。压缩弹性元件按串联的方式布置在支承托架两侧，弥补了缝宽40mm时剪切弹簧无控制力的不足，使缝宽更加均匀，又起到双重位移控制的作用，当一种弹性元件损坏时，另一种能够继续工作。压缩弾性元件横梁三、材料要求（一）支座和剪切弹簧根据上面弹性元件的性能指标分析，压紧支座、滑