橋梁板式橡膠支座病害原因及防范對策

■馮震鋒 ■江蘇省交通工程集團有限公司，江蘇 南京 211500

南京機場高速公路改擴建工程施工過程中，對老橋調(diào)查時，發(fā)現(xiàn)老橋板式支座病害比較多，局部還比較嚴重。南京機場高速公路改擴建2期工程15 座老橋板式支座。支座脫空高達4.3%，個別橋梁個別板式支座完全脫空。支座剪切變形達到2.2%，其中有為數(shù)不少支座因剪切變形而開裂。支座橫向位移現(xiàn)象也存在，達到0.9%。

橡膠支座作為橋梁上下部結(jié)構(gòu)承上啟下的結(jié)構(gòu)，由于施工和運營等各種原因，在運營后一至兩年內(nèi)，部分支座會出現(xiàn)不同程度的病害，必然對橋梁結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不利的影響，加上其他外力的作用下，會導(dǎo)致梁體出現(xiàn)裂縫，嚴重的出現(xiàn)較寬較深的裂縫，影響橋梁結(jié)構(gòu)安全和使用壽命，造成安全隱患。

1 板式支座病害成因的分析

1.1 板式支座本身的原因

支座本身存在原因大多數(shù)是支座廠家為了不正當獲利，銷售不合格支座或翻新支座。這些支座材料有可能不均勻，橡膠耐疲勞程度差。

1.2 板式支座安裝存在問題

(1)安裝方向不正確。除圓形板式支座沒有方向要求外，其他形式支座均有安裝方向的要求，在施工中施工人員經(jīng)驗不足，或沒有仔細閱讀支座使用說明等原因?qū)е轮ё惭b錯誤。

(2)型號搞混。有些特殊的板式支座，如同等支撐反力的常溫與耐寒支座，在大小與外觀無法判別，但在極限耐寒溫度上有很大差別。一旦安裝錯誤，在寒冷條件下，常溫支座極容易損壞。

(3)板式滑動支座滑動面處理不到位。由于硅脂油比較貴，但用量卻比較少。一些施工單位為了施工簡便，在滑動支座安裝過程中，滑動支座的表面少涂硅脂油、不涂硅脂油或涂硅脂面被污染，導(dǎo)致滑動支座與梁體之間摩擦力增大，梁體的位移對滑動支座產(chǎn)生的巨大內(nèi)力無法消除，導(dǎo)致滑板支座剪切破壞。

1.3 支座支承面平整度、高差控制不到位

橋梁一般設(shè)置支座墊石作為支座的支承面，支座墊石頂面平整度及四角高差要求比較高，頂面高程誤差±5mm，四角高差不大于2mm。工人在一般在施工利用水平尺進行平整度控制，水平尺只能控制兩端，另兩端控制不到位。加上水平尺的精度不夠，支承面的平整度和高差難以達到施工規(guī)范要求的精度。支座安裝后，由于支座支承面平整度、高差控制不到位，使梁體下單個支座或多個支座受力不均衡，出現(xiàn)支座局部脫空現(xiàn)象發(fā)生，導(dǎo)致支座被壓實的部位變形超出規(guī)定值，加速了支座橡膠的老化。

1.4 預(yù)制梁安裝時未采取消除應(yīng)力措施

橡膠支座安裝落梁后，由于橋梁橫縱坡的影響，梁底與支座面不能完成接觸。橋梁投入運營后，車輛反復(fù)對梁板的沖擊，梁板將沖擊傳遞到支座上，由于梁板與支座不能完全接觸，導(dǎo)致梁板與支座接觸處應(yīng)力增大，形成座剪切破壞。

1.5 橋梁橫縱向連接或伸縮縫未完成，就進行開放交通

在施工中有些施工單位為了施工方便，在橋梁橫縱向連接未完成時，就在橋梁行駛載重車輛，個別梁板下支座單獨受力，而非橋梁支座集體受力，導(dǎo)致支座過載受壓破壞。

現(xiàn)橋梁伸縮縫施工基本上在路面黑色完成后，伸縮縫施工前，伸縮縫槽內(nèi)施工為方便填筑石子等半剛性材料。在黑色施工過程中載重運輸車輛通過時，半剛性材料會使梁板與支座的摩擦系數(shù)增加，導(dǎo)致支座剪力增加，支座受剪切破壞或出現(xiàn)位移。

2 板式支座病害防范對策

根據(jù)支座病害的形成原因，進行支座病害防范。

2.1 加強支座本身質(zhì)量控制

施工單位在選擇支座供應(yīng)商時，應(yīng)盡量選擇支座生產(chǎn)廠家，而不是中間貿(mào)易商。必要時派試驗人員進廠進行監(jiān)督，主要防止廠家以翻新支座冒充優(yōu)良支座。支座進場后按照規(guī)范標準，選擇質(zhì)量最為可疑支座進行試驗。

2.2 板式支座附屬構(gòu)件的檢查

對完成的支座墊石的強度、平整度，四角高差進行嚴格的測量。施工中一般將支座墊石的混凝土標號提高一個等級以保證支座墊石的強度，支座墊石方量不大，提高一個強度等級不會增加太大的成本支出。

在施工支座墊石時，利用兩把水平尺交叉控制平整度。支座墊石在測量時盡量多測量幾處進行相互校核。為了避免人為和機械的誤差，測量精確度比較高的電子水準儀為優(yōu)選。支座附件中上下鐵板選擇時，必須平整，厚度均一，不宜變形。

2.3 加強支座安裝質(zhì)量的控制

支座安裝時，仔細核對支座的型號并做出明顯的記號。并根據(jù)設(shè)計的要求在支座墊石上測放出支座的輪廓線，安裝時以輪廓線為控制線，利于支座位置精確定位，也不會搞混支座的安裝方向。

滑動支座的滑動面若被污染，利用沾有少量汽油紗布將被污染的滑動面上硅脂油擦拭干凈后，放置～3min 待汽油揮發(fā)后，用新的硅脂油均勻涂抹。嚴禁利用潤滑油代替硅脂油。

2.4 板式支座與支座墊石、梁板之間空隙處理

支座安裝后，與支座墊石之間存在空隙，若支座墊石起伏不平，利用角磨機將支座墊石高處進行打磨，由于支座墊石在制作過程中測量控制比較嚴，打磨工作量不大。若支座墊石成盆地狀利用環(huán)氧砂漿將支座墊石進行頂面調(diào)平后二次安裝支座。

由于橋梁縱橫坡及梁體地面為平面的影響，三種辦法處理，一種將支座墊石做成傾斜狀，但該方法施工精度難以控制，加上后期運營過程中會出現(xiàn)支座位移現(xiàn)象，該方法運用不多。另一種將梁底與支座接觸處做成傾斜面，該方法在現(xiàn)澆橋梁運用比較多，但在預(yù)制安裝梁中，運用不多，預(yù)制時由于支座位置難以確確定，以及橋梁的縱坡在變化，預(yù)制梁底與支座接觸處傾斜面坡度難于控制，加上要在預(yù)制梁底板開孔，施工難點比較大。第三種辦法是在梁底與支座之間夾加填充物，以保證梁體與填充物，填充物與支座能夠完全接觸密貼。對于橋梁的縱坡大于1%，現(xiàn)通用在支座與梁底架設(shè)鍥型鋼板，考慮縱橫坡的影響，鐵板四角厚度利用以下公式計算:H1、H2、H3、H4 分別為鐵板厚度;h 為鐵板的中心厚度;A 為順橋向鐵板長度;B 為橫橋向鐵板長度;i1 為橋梁縱坡;i2 為橋梁橫坡。

鐵板在安裝時要注意方向，使用前利用計算機或其他方式進行模擬，以確定最佳的鍥型鐵板最佳的擺放的位置，使鐵板與梁板下預(yù)埋問題重合且密貼。該種方式比較有效，但制作鐵板成本較高。

對于橋梁縱坡小于1%時，在梁板安裝完成后，可以使用高噴頭在支座與梁底之間空隙噴灑高強砂漿或環(huán)氧砂漿，以消除空隙的存在。

2.5 消除或減小支座所受應(yīng)力的措施

(1)增加支座上鐵板的尺寸。適當增加支座上鐵板的幾何尺寸，可以減小支座所受應(yīng)力太過集中。

(2)梁板安裝時二次落梁。梁板安裝時，由于梁板的體積與重量較大，不能達到設(shè)計中的理想狀態(tài)，安裝過程中，需要多次調(diào)整。在調(diào)整過程中，有可能導(dǎo)致支座輕微挪動、梁底與支座刮擦等現(xiàn)象發(fā)生，落梁后支座變形會較一般時偏大，如不二次落梁支座的變形是不可以逆的，運營期會使變形越來越大。二次落梁是一次落梁后將梁板垂直提起后，將支座調(diào)整到最佳狀態(tài)后落梁，使其達到最佳狀態(tài)(與梁板的支點重合)。

(3)利用便道或加強梁板橫縱連接，解決單個支座受力。橋梁施工時，一般在橋梁側(cè)會有便道，利用便道運輸。在一些橋梁不能設(shè)置便道時，可以利用鐵板等設(shè)施將橋梁進行橫縱向連接，避免支座單點受力，減小支座在橋梁運營前變形量。

(4)選擇合適的伸縮縫槽內(nèi)的填充材料。伸縮縫未工前，在伸縮縫位置，黑色下填充一些彈性材料，模擬伸縮縫的特性，可以使梁板自由的滑動，減小支座所受剪應(yīng)力和位移。

3 結(jié)語

橋梁支座直接關(guān)系到橋梁結(jié)構(gòu)安全，影響到橋梁抗震效果和行車的舒適度。一旦支座出現(xiàn)病害，更換支座的成本較高。為了解決支座可能出現(xiàn)的病害，預(yù)防優(yōu)于后期的處理。

［1］《公路橋梁板式橡膠支座》JT/T4 -2004.

［2］江蘇省交通規(guī)劃設(shè)計院.南京機場高速公路改擴建工程支座更換方案，2013，6.

［3］喬乃洪，陳向輝.公路橋梁板式橡膠支座的病害及維修方法［J］.交通運輸工程與信息學報，2006，4(01).

［4］蘇法宏.公路橋梁支座及常見的病害分析［J］.科技情報開發(fā)與經(jīng)濟，2006，16(18).