盆式橡胶支座中国铁路标准与欧洲标准的对比研究

卢瑞林，胡宇新，郭红锋，周万红，孙湘明，蒋瑞秋，夏俊勇

(株洲时代新材料科技股份有限公司桥梁产品事业部，湖南株洲 412000)

“十一五”期间我国客运专线铁路建设中超过75%路段需要桥梁支座，其中盆式橡胶支座占一半以上。盆式橡胶支座铁路标准和规范性文件正是铁道部在铁路建设期间，借鉴欧洲盆式橡胶支座技术和标准，结合国内工业基础和实际而制定的铁道部行业标准。研究两者的差异和特点，结合应用的经验和实际需求，对盆式橡胶支座铁路标准提出完善建议，在铁路行业大发展的今天，对线路安全和建造成本控制均具有重要的意义。

1 盆式橡胶支座中国铁路标准与欧洲标准介绍

盆式橡胶支座铁路标准《铁路桥梁盆式橡胶支座》(TB/T 2331—2004)(以下简称“铁标”)是中国铁路行业广泛采用的基础标准。中国铁道部科技基［2005]101号《客运专线桥梁盆式橡胶支座暂行技术条件》和科技基［2007]95号《客运专线桥梁盆式橡胶支座暂行技术条件补充规定》则是基于标准TB/T 2331—2004，为中国客运专线铁路用盆式橡胶支座制定的特殊标准性文件，这2个文件是中国客运专线铁路用盆式橡胶支座必须遵守的强制性规定。

盆式橡胶支座欧洲标准EN1337—5:2005(Structural bearings-Part 5:Pot bearings)属于 EN1337标准(Structural bearings)的一个部分(以下简称“欧标”)。EN1337标准已经被欧洲高速铁路(德、法、意)，韩国、中国台湾普速铁路和高速铁路所采用，被中国铁路客运专线借鉴、并已经过多年的工程实践检验。

2 对比分析

虽然铁标TB/T 2331—2004、科技基［2005]101号和科技基［2007]95号借鉴了欧标EN1337的一些要求和内容，但是由于管理制度不同、设计理念不同，以及国内盆式橡胶支座发展的历史和国内的工业基础和实际情况有所不同，盆式橡胶支座铁标和欧标之间还是存在有很多的不同之处，就几个主要项点进行对比和分析。

2.1 范围

《铁路桥梁盆式橡胶支座》(TB/T 2331—2004)对其适用范围做了详细规定，如竖向承载力、转角、位移、温度、水平承载力等，而EN1337—5仅对温度、转角和橡胶垫直径进行了限制，具体见表1。

表1 适用范围对照［1，2]

橡胶垫的主要功能是传递竖向承载力和转动功能，是盆式橡胶支座的核心零件，也是设计的源头，因此标准的适用范围采用橡胶垫直径作为判断标准更具合理性。

目前市场使用的最大盆式橡胶支座竖向承载力已超过65 000 kN，已超出TB/T 2331—2004规定的范围，如果橡胶垫的许用压应力按30 MPa计算，则EN1337—5的竖向承载力适用范围约为≤53 014 kN，仍然远小于65 000 kN。显然，从竖向承载力来看，2个标准都已经无法适应当今的盆式橡胶支座应用需求。

铁标规定了最小转角要求，而欧标规定了最大转角要求。铁标对位移的要求更细致，欧标对此则没有提及，2个标准都没有将位移规定死，是一个可根据实际需要确定的一个参数。适用的最低温度相同，但是，铁标的最高适用温度比欧标高10℃，适用温度范围更广。对滑动元件摩擦系数的要求，欧洲标准更为严格，验证的过程相对比较复杂，而铁标的规定相对简单，更具有操作性。

2.2 功能要求

铁标TB/T 2331—2004没有专门的章节对盆式橡胶支座的性能进行规定，仅在成品支座实验中做了隐性规定，规定了支座竖向承载力、摩擦副滑动性能和支座转动性能的要求。

欧标EN1337—5则有专门的章节对支座的功能要求进行了规定，要求盆式橡胶支座必须满足竖向承载和转动的要求，同时，还必须有足够的可靠性、耐久性。

相比较而言，铁标的功能要求不够明确和完善，在耐久性方面进行实验验证方面的要求较低，在科技基［2007]95号附件B中做了长期磨耗的要求，即仅对客运专线铁路用盆式橡胶支座有耐久性验证要求。另外，对成品支座的低温性能也没有实验验证要求。

2.3 原材料要求

在原材料方面，铁标对所有的主要零部件原材料的物理机械性能及化学成分等进行了详细规定，见表2，甚至规定了材料的牌号及其适用标准。欧标则对原材料牌号及其物理机械性能、化学成分没有过多的规定，更侧重于强调性能的验证。

表2 原材料要求对照［1～5]

铁标对橡胶的要求非常高，几乎是标准所规定的最高要求，而欧标则没有具体规定，橡胶垫作为盆式橡胶支座的核心元件，欧标的规定要宽松得多。对于外密封橡胶圈的要求，铁标侧重橡胶圈本身的性能，而欧标侧重密封效果，但是两者都没有对密封效果及其耐久性的验证做相关规定。主要部件钢材两者都无明确规定，可根据不同设计要求选择。铁标对硅油脂唯一的规定了产品牌号和适用标准，欧标则对其与相邻零部件相容性及其摩擦性能的验证做了要求。耐磨板和耐磨条的规定和要求，2个标准基本相同，欧标甚至对耐磨条的化学成分做了详细的规定。铁标规定了内密封环的牌号，可选范围很窄，欧标也规定了几种材料，同时，只要满足标准规定的验证要求，也可以选择其他的材料。与耐磨板和耐磨条对磨的材料，铁标限定了几种牌号的材料，其中1Cr18Ni9Ti［8]在新的标准GB/T 3280 中已被其他牌号(06Cr18Ni11Ti［9])代替，欧标对此没有规定具体的牌号，仅规定了材料的种类和硬度、表面粗糙度等要求。

总体而言，铁标对材料基本上都规定了具体的牌号和机械性能、化学成分的要求，更侧重于材料本身，可操作性更强，更能适应目前国内制造、验证基础水平较低的国情，对支座的批量生产和质量保证起到了积极的作用。欧标对滑动元件进行了较为详细的规定和要求，对硅油脂也有详细的物理性能要求，对主要的原材料都有性能验证的要求，有利于保证成品支座的性能和磨耗寿命。

2.4 设计要求

因支座设计已在《铁路桥梁钢结构设计规范》(以下简称“桥规”)中体现，故铁标没有支座设计的相关内容。欧标则对盆式橡胶支座的设计基本原理及设计校核做了详细的要求，并给出了设计计算的理论及经验公式，根据这些要求和计算公式可以正确地设计出满足标准要求的产品。作为产品标准，显然欧标在这方面做得更好。

2.5 加工制造要求

由于加工基础以及应用经验上的差异，对产品的加工制造要求也存在较多的不同之处。同时，2个标准也同时存在一些不够严谨或合理的规定。

(1)尺寸公差(表3)

显然铁标对关键零部件的尺寸公差规定更为详细和具体，更具有可操作性。在实际应用中支座钢件的机械加工尺寸一刀切采用GB/T 1804-m［10]级公差显得过严，比如板材的外形尺寸等非关键尺寸。欧标则对关键的，分别决定承载和转动性能的主要因素橡胶垫厚度和决定支座磨耗寿命的主要因素耐磨板厚度尺寸公差做了规定，抓住了设计的关键，显得更加简练。

表3 尺寸公差对照［1～5]

(2)平面度

铁标和欧标均仅对不锈钢板焊接后的平面度进行了规定:小于或等于耐磨板最大尺寸的0.03%和0.2 mm中的大值。

(3)表面质量对于关键的接触表面质量，铁标和欧标都进行了基本一致的、严格的规定，为支座的功能和寿命提供了有力的保障。详见表4。

(4)配合间隙(表5)

铁标对橡胶垫与底盆内壁的径向间隙没有做规定，具体操作过程中可能会导致底盆中空气无法排除干净，导致橡胶垫装配困难。而欧标对所有装配间隙的规定采用了更为科学的区别对待原则，保证可操作性的同时，也保留了一定的开放性。

表4 表面质量对照［1-5]

(5)产品防护(表6)

产品防护方面，铁标仅对一般表面油漆工艺做了详细的说明，欧标则对主要的表面防护方案和防护的效果要求做了详细的规定，可操作性更强，更为科学，更能保证防腐效果。

表5 配合间隙对照［1-5]

表6 产品防护对照［1-5]

2.6 产品测试

铁标和欧标都对产品的基本性能验证做了要求，并提出了试验方法，详见表7。

表7 产品测试对照［1～5]

铁标的产品验证试验侧重于产品最终性能验证，对于低温性能则没有进行要求。欧标中垂向加载测试和转动测试用于产品的设计阶段，耐久性测试用于产品的最终性能验证。

2.7 结论

综上所述，无论是欧标还是铁标，其所涵盖的范围均已不能适应当前铁路行业的发展，实际应用的支座吨位远远大于标准所规定的最大规格。

欧洲支座生产厂家既是产品的生产厂商，又是产品的设计者，因此欧标涵盖了支座的设计、制造、验收、运输等各个环节，相对而言，欧标显得更加完整，更加系统，对关键项点的把握较好，要求也比较细致。与欧洲不同的是中国铁路行业标准只是一个产品标准，它不包括支座设计的内容，支座设计在桥规里体现，因而铁标总体而言偏重于制造，缺少设计部分的内容。因此，两者均存在一些不足之处，同时各有特点，这主要是管理制度不同、设计理念不同以及经济发展阶段不同等综合因素造成的。

3 对盆式橡胶支座铁路标准的修订建议

现有的盆式橡胶支座铁路标准对“十一五”期间的铁路建设做出了贡献，随着行业的发展和工业基础和验证手段的水平整体提高，该标准的部分内容已经不能满足实际需求。根据我们的应用经验和理解，对盆式橡胶支座铁路标准 TB/T 2331—2004、科技基［2005]101号和科技基［2007]95号提出一些修订建议，如表8所示。

表8 对盆式橡胶支座铁路标准的修订建议

随着应用经验的丰富和科学技术的进步，中国铁路盆式橡胶支座标准必然也将进一步得到完善，从而促进新材料和新技术的应用，降低制造成本，进而降低铁路建设成本，为国家节约资金，促进国家环保。

［1]中华人民共和国铁道部.TB/T 2331—2004 铁路桥梁盆式橡胶支座(Pot bearings for railway bridge)［S].北京:中国铁道出版社，2005.

［2]CEN.EN1337—5:2005.Structural bearings-Part 5:Pot bearings［S].Brussels，Belgium:

［3]中华人民共和国铁道部.科技基［2005]101号 客运专线桥梁盆式橡胶支座暂行技术条件［S].北京:中国铁道出版社，2005.

［4]中华人民共和国铁道部.科技基［2007]95号 客运专线桥梁盆式橡胶支座暂行技术条件补充规定［S].北京:中国铁道出版社，2007.

［5]CEN.EN1337—2:2005.Structural bearings-Part 2:Sliding elements［S].Brussels，Belgium:

［6]中华人民共和国化学工业部.HG/T 2502—93 5201硅脂(Silicon grease)［S].北京:中国化学工业出版社，1994.

［7]中国国家标准化管理委员会.GB/T 2040—2008 铜及铜合金板材(Sheet of copper and copper alloy)［S].北京:中国标准出版社，2008.

［8]国家技术监督局.GB/T 3280—92 不锈钢冷轧钢板(Cold rolled stainless steel shteets and plates)［S].北京:中国标准出版社，1992.

［9]中国国家标准化管理委员会.GB/T 3280—2007 不锈钢冷轧钢板和钢带(Cold rolled stainless steel plate，sheet and strip)［S].北京:中国标准出版社，2007.

［10]国家质量技术监督局.GB/T 1804—2000 一般公差未注公差的线性和角度尺寸的公差(General tolerances Tolerances for linear and angular dimensions without individual tolerance indications)［S].北京:中国标准出版社，2000.