山区桥梁板式橡胶支座病害分析及防治

＜交通工程建设＞２０１０年第３期　１９　山区桥梁板式橡胶支座病害分析及防治　刘胜　周伟　叶前云　（中交武汉港湾工程设计研究院有限公司　摘湖北武汉　邮编４３００４０）　要：本文通过２００９年“重庆渝宜高速公路（万梁段）３４座大型桥梁定期检测项目”中共计８９４２个板式橡胶支座　的病害统计，并结合近两年对山区两百余座大、中、小型桥梁的现场检测情况，对山区桥梁板式橡胶支座的病害进行分析，　并对其病害防治提出几点建议。　关键字：桥梁　支座　病害　防治　１绪论　支座是桥梁结构的重要组成部分，其作用是将上部　结构恒载和活载可靠地传递给桥梁墩台，使结构的实际　受力情况与计算简图相符合。支座的好坏，直接影响桥　梁的结构安全和使用寿命。　板式橡胶支座具有吸收部分振动、减小活载对桥梁　结构及墩台的冲击、抗震和大变形量等特点，且结构简　单、安装和使用方便、造价较低，在我国桥梁的应用中　最为广泛。　本文通过２００９年“重庆渝宜高速公路（万梁段）３４　座大型桥梁定期检测项目”中共计８９４２个板式橡胶支座　的病害统计，并结合近两年对山区两百余座大、中、小　型桥梁的现场检测情况，对山区桥梁板式橡胶支座的病　害进行分析，并对其病害防治提出几点建议。　２板式橡胶支座的主要病害　根据板式橡胶支座病害特征，病害可分为两大类：　第一类是支座因受力导致自身形体产生的缺陷；第二类　是支座本身形体未发生变化（或在正常的变化范围内），　但其效应部分丧失或已完全丧失，使桥梁具有潜在的受　损危险。是一种等同损坏的间接受损。　属于第一类病害的有：支座胶体开裂、鼓凸变形（均　匀鼓凸、不均匀鼓凸）、剪切变形；　属于第二类病害的有：支座完全脱空、局部脱空、　错位、丢失、支座胶体高度不够、支座周围有杂物填塞、　支座垫石破损、垫石与梁体直接接触等。　３板式橡胶支座病害分析　板式橡胶支座产生病害的原因有很多，支座安装施　工时的疏忽、桥梁上部结构设计考虑的不周全、支座选　型不当、支座本身质量缺陷、超载运营及养护维修不到　位等都会使板式橡胶支座产生病害。　现将２００９年“重庆渝宜高速公路（万梁段）３４座　大型桥梁定期检测项目”中共计８９４２个板式橡胶支座病　害进行统计。列表１。　由表１可以看出：　１）第一类病害多发生在上部结构为大跨径的Ｔ形梁　桥，上部结构为空心板结构和跨径不大于１６ｍ的Ｔ形梁　桥基本上没有此类病害的支座。　２）产生第一类病害支座的概率与支座型号、Ｔ形梁　的跨径有关。同型号的支座。上部结构跨径越大，出现　第一类病害的支座就越多；相同上部结构，支座面积越　小，出现第一类病害的支座就越多。　３）第二类病害支座，没有明显的规律，只是在个别　桥梁或个别跨会集中出现。　３．１剪切变形　剪切变形是由粱底与垫石之间发生相对位移，使橡　胶支座上、下两面产生大小相等、方向相反的摩擦力造　成的，使橡胶支座截面变成有一定角度的平行四边形。　此类变形多发生在桥梁的长下坡段和弯道段。梁体在设　计制作过程中，对坡度考虑不足；施工期间对支座垫石　的标高、水平度控制不到位；运营期间，墩台的沉降，　以及梁体在震动过程中产生位移等；都能使橡胶支座发　生剪切变形。　支座支承面不水平，就必然要承受由梁体及其上部　载荷作用引起的平行于支承面方向的力。目前重车超载　现象比较严重，且重车“上坡加速、下坡减速”的行使　规律，在以往的设计中经常被忽视。加之重车加速行驶　过程中的震动，剪切力超过支座自身承载能力，导致支　座剪切变形。　３．２鼓凸变形病害分析　支座周边鼓凸变形是由垂直于支座顶面的压力作用　引起，分均匀鼓凸变形和不均匀鼓凸变形两种。　均匀鼓凸变形是支座整体均匀受力变形，是支座自　身承载能力不能满足现行载荷要求所致。此类病害与施　工和梁体设计关系不大，主要是由支座本身质量、选型　不当和超载营运等因素引起。　《交通工程建设》２０１０年第３期　２００９年“重庆渝宜高速公路（万梁段）部分桥梁定期检测项目”支座病害统计　表１　跨径　支座　支座病害类型　上部结构　（ｍ）　个数　支座型号　开裂　个数　变形　个数　其它　ＧＪＺＦ４１５０×１５０×３０（２３）　完全脱空９个，局部脱空ｌ４个，错位２个，缺　＜１３　２８３２　ＧＪｚ１５０×１５０×２８（２１）　０　Ｏ　失２个　１３　４８　ＴＣＹＢ２００×４２　Ｏ　０　局部脱空ｌ６个．完全脱空１个　板梁　１６　８１６　ＧＪＺＦ４１５０×１５０×２３　０　０　缺失２个，完全脱空４个，错位１个，局部脱　ＧＪＺ　１５０×１５０×２１　空３个　２０　２ｌ６　ＧＪＺ２００×２００×４７　０　０　２７个支座底部垫石不平，错位５个，２２个支座　ＧＪＺ２２５×２２５×５７　被填塞。　汇总：检测空心板梁支座共计３９１２个，有１０８个支座存在病害，无第一类病害支座。　１０　１８０　０　０　完好．无缺陷支座　ＧＪＺＦ．４　２００×２５０×３７　１６　８８０　ＧＪＺ　２００×２５０×３５　Ｏ　２　局部脱空９个，　１个支座胶体高度不够　２５　２８０　ＧＪＺＦ４２００×３５０×４９　错位１个、局部脱空ｌ１个、ｌ１个支座有木块　ＧＪＺ２５０×３５０×５７（４７）　１５　２１　填充、３个Ｔ梁直接与支座垫块接触　Ｔ梁　１３２０　２００　ＧＪＺ２５０’３５０‘５７（ＧＪＺ３０Ｏ・３５０・４７　４７）　７５　５９　７２　６７　局部脱空９５个，垫石破损１７个，胶体高度不　３０　ＧＪＺＦｌ４４００×３５０×５９　够４个，错位６个。ｌ６个支座有木块填充、３　３００　１　９　个Ｔ梁直接与支座垫块接触　ＧＪＺＦ４００×３５０×５７　１４０　ＧＪＺ２５０×５５０×５７（４７）　１０　２２　３７０　ＧＪＺ３００×５５０×４７（５７）　９　３８　４０　ＧＪＺＦ４４００×３５０×５９（８１）　局部脱空１４１个　１３４０　３４　８９　ＧＪＺ４００×３５０　Ｘ　５７（７８）　汇总：检测Ｔ梁支座共计５０３０个，有８６４个支座存在病害，其中有２０３个支座胶体开裂，　３２０个支座变形．其它均为第二类病害。　不均匀鼓凸变形是支座不均匀受力导致的局部鼓凸　３．５支座局部脱空病害分析　变形。现场调查此类病害共同的特点是：Ｔ梁底面与垫　支座局部脱空一般有两种情况，一种是剪切变形引　石顶面有一定的夹角。此类病害，主要是由Ｔ梁预制时　起的局部脱空；一种是梁底与垫石顶面不平形、有较大　对梁体变形考虑不够、施工时对支座垫石水平度及标高　夹角，使支座的承压面一端受力、另一端脱空。分析其　控制不到位等原因造成。　原因，后者多为在支座安装过程中，施工队伍和监理人　３．３支座胶体开裂病害分析　员的技术、职业道德水平欠缺等因素造成的。　支座胶体极限抗压（抗剪）能力不能满足现行规范　支座局部脱空的危害很大，它的受力不平均将会使　载荷要求，或长时间的超负荷抗压（抗剪），使支座胶体　支座胶体发生不均匀鼓凸变形。　疲劳老化、最终导致开裂。一般支座的开裂都是由变形　３．６错位和缺失病害分析　开始的，支座开裂的原因，是鼓凸变形、剪切变形还是　支座错位和缺失也是一种比较常见的病害，一般发　胶体老化，可依据支座胶体开裂的裂纹和裂缝形态进行　生在上部结构为板梁结构的桥梁，其危害直接导致上部　判断。　结构的受力不均衡，产生扭矩、严重的会导致梁体纵向　３．４支座完全脱空病害分析　开裂。两种病害的主要起因是在安装支座过程中管理疏　个体支座完全脱空主要发生在上部结构为板梁结构　忽、以及施工队伍素质较低。　的桥跨。主要是因为板底不平整、垫石高度控制不够，　３．７支座垫石破损　加上施工管理疏忽，又没有采取相应的补救措施，最终　支座垫石破损会造成支座局部脱空。此种病害主要　导致个体支座完全脱空。　是由于支座垫石强度不够造成。也有部分是在更换支座　整体现浇空心板出现个体支座完全脱空的现象比较　的过程中，采用施工措施不当，使支座垫石破损。　普遍，因其宽度大，单侧支撑的支座数量比较多．施工　３．８其他病害　控制难度相对比较大。　支座胶体高度不够，影响支座在水平面上的有效变　Ｔ梁单侧一般只由一个支座支承，所以正常情况下　形。支座周围有杂物填充、梁体直接与支座垫石接触，　不会出现完全脱空现象。　严重影响了支座对桥梁抗震的保护作用，改变了原设计　《交通工程建设＞２０１０年第３期　中的结构计算图示，使结构处于危险状态。这些病害主　要是因为施工管理措施不当、以及施工队伍素质水平较　低造成。　４病害支座的修复　更换已经损坏和不能正常工作的支座，调整已发生　错位、剪切变形等支座的位置，清理支座周围杂物。如：　支座因位置不正而滑行或歪斜超过容许限度时，用千斤　顶顶起梁身，适当修理、矫正或重新安装支座。起顶梁　身所用千斤顶的数量和能力，应根据梁体和桥面的结构　与重量来选定。为保证施工安全，千斤顶起重能力必须　超过荷载的５０％～１００％。钢桁梁和钢板梁一般预留起　顶横梁安放千斤顶的部位；在墩台的大小坡面上安放千　斤顶时，必须用楔形硬木垫平并应有足够的承压面积，　同时应注意千斤顶的位置，不要妨碍矫正支座工作的顺　利进行。对钢筋混凝土梁和预应力混凝土梁，可将千斤　顶放在支座附近梁梗下起顶，如果净空不够安放千斤顶，　可凿低部分墩台顶帽混凝土或在桥内搭枕木垛支承千斤　顶。　对梁底钢板不成水平面的，应在梁底按水平面新增　一块钢板，钢板与梁底采用强度等级较高的结构胶进行　压力灌注粘结。　５对未来使用板式橡胶支座的建议　上述各种支座病害分析表明，造成支座病害的原因　很复杂。从梁体设计、选型、采购及整个施工过程，每　个环节都马虎不得。　５．１设计方面要给予正确的认识。梁体设计时，要充　分考虑因墩台沉降、梁体变形、安装等可能影响支座支　２１　承面水平度的问题；要留有足够的空间，用以安装可能　选用的最大型号支座；支座型号的选择。耍考虑支座所　在位置的特殊性，区别对待；掌握车辆的行驶规律，考　虑上坡加速（下坡减速）的附加作用力。　５．２施工过程中，对梁体两端支座垫石高度和支承面　水平度的控制，是关乎支座日后能否长久使用的关键。　施工方要提高现场管理人员及施工操作人员的职业道德　修养和技术水平，严格按要求施工；设计时的疏忽在施　工过程中。要能及时发现并给与完善。　５．３采购合格的产品，严禁超载运营。　６结论　６．１上部结构为Ｔ梁结构时，采用板式橡胶支座易出　现第一类病害。跨径越大、支座支承面面积越小，出现　第一类病害的概率就越大；弯道与长下坡段易出现剪切　变形病害。　６．２上部结构为板梁结构时，支座不易出现第一类病　害，易出现完全脱空等非受力引起的第二类病害。　６．３造成第一类病害的原因比较复杂，第二类病害的　原因主要是以施工因素为主。　６．４影响板式橡胶支座使用的因素很多，要提高其使　用寿命，梁体设计、选型、采购及整个施工过程，每个　环节都马虎不得。　参考文献：　【１１公路桥涵养护规范，ＪＴＧ　Ｈｌｌ一２００４．北京：人民交通出版社，　２００４．　【２】桥梁检测与维修加固百问．徐彝．北京：人民交通出版杜，２００２．