高速公路橋梁支座病害檢測(cè)及維護(hù)技術(shù)分析

磨耀華

摘要：文章依托某高速公路橋梁檢測(cè)及維護(hù)項(xiàng)目，針對(duì)涉及的諸多簡(jiǎn)支轉(zhuǎn)連續(xù)箱梁、T梁的橡膠支座病害進(jìn)行了匯總統(tǒng)計(jì)與類別劃分，包括支座移動(dòng)、支座超限剪切變形、支座脫空和支座開裂等，并對(duì)上述四類橡膠支座病害形成的原因展開深入分析，包括施工階段動(dòng)荷載影響、滑動(dòng)支座上部潤(rùn)滑性欠缺、上部結(jié)構(gòu)徐變作用及偏壓剪切受力過(guò)大等。在成因分析基礎(chǔ)上，闡述了梁板頂升要點(diǎn)，提出對(duì)應(yīng)的橋梁支座維護(hù)方案，包括支座位置調(diào)節(jié)、硅脂油涂刷、鋼墊片增設(shè)及支座整體更換等。研究成果可為高速公路橋梁支座病害檢測(cè)及維護(hù)技術(shù)提供開拓思路，促進(jìn)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)升級(jí)。

關(guān)鍵詞：高速公路;橋梁支座;病害檢測(cè);滑動(dòng)支座;動(dòng)荷載

中國(guó)分類號(hào)：U449.7

0引言

高速公路在長(zhǎng)期營(yíng)運(yùn)過(guò)程中，常發(fā)生各類病害，包括路面病害及沿線橋梁病害等，不僅影響高速公路行車舒適性，甚至有可能引發(fā)交通事故，因此需要對(duì)高速公路進(jìn)行針對(duì)性的病害檢測(cè)和維護(hù)，以恢復(fù)其使用性能。

其中，有關(guān)高速公路橋梁病害檢測(cè)及維護(hù)方面已有諸多專家學(xué)者展開過(guò)研究：李進(jìn)洲等[1]對(duì)益陽(yáng)-長(zhǎng)沙高速公路沿線橋梁進(jìn)行了病害檢測(cè)，針對(duì)空心板梁鉸接縫病害、橋臺(tái)臺(tái)帽剝落露筋病害、橋面坑槽病害等進(jìn)行了分析，并提出了碳纖維布粘貼、橫向預(yù)應(yīng)力加固等針對(duì)性措施;余?？〉萚2]依托某高速公路橋梁病害分析及維修項(xiàng)目，針對(duì)先張預(yù)應(yīng)力混凝土空心板梁橋面鋪裝經(jīng)常性損壞問(wèn)題展開探究，提出了頂板鋼筋混凝土拆除置換為鋼纖維混凝土，并重新鋪裝面層瀝青混合料的綜合治理方案;沈楸等[3]針對(duì)高速公路混凝土板梁橋常見(jiàn)病害進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)與分析，利用AHP法對(duì)各病害風(fēng)險(xiǎn)展開評(píng)估，基于此提出了橋梁日常養(yǎng)護(hù)建議;陳玉欣等[4]重點(diǎn)針對(duì)分布于滑坡體區(qū)域的橋梁橫縱向常見(jiàn)病害，探討了包括支座開裂錯(cuò)位、橋面不均勻沉降等病害的內(nèi)在成因，并給出了針對(duì)性的維修加固方案。

可以發(fā)現(xiàn)，針對(duì)橋梁病害檢測(cè)和維護(hù)技術(shù)方面已有一定的研究基礎(chǔ)，但在橋梁支座病害的專項(xiàng)檢測(cè)、病害匯總統(tǒng)計(jì)與類別劃分，包括針對(duì)性的成因和維護(hù)技術(shù)分析方面仍有較大的空白。因此，本文依托某高速公路橋梁檢測(cè)及維護(hù)項(xiàng)目展開探討，針對(duì)涉及到的諸多簡(jiǎn)支轉(zhuǎn)連續(xù)箱梁、T梁的橡膠支座病害進(jìn)行了匯總統(tǒng)計(jì)與類別劃分，并對(duì)上述四類橡膠支座病害形成的原因展開深入分析，在成因分析基礎(chǔ)上，闡述了梁板頂升要點(diǎn)，提出對(duì)應(yīng)橋梁支座維護(hù)方案。

1病害統(tǒng)計(jì)與劃分

本文所依托的高速公路橋梁檢測(cè)及維護(hù)項(xiàng)目地處我國(guó)東北部地區(qū)，屬高寒區(qū)，全年溫差明顯。項(xiàng)目標(biāo)段內(nèi)囊括特大橋2座、大橋7座、中橋5座，共有橋梁支座4 524個(gè)。該高速公路已交工投入運(yùn)營(yíng)30個(gè)月，部分橋梁橡膠支座產(chǎn)生串動(dòng)、超限剪切變形、脫空及開裂等病害。經(jīng)對(duì)沿線橋梁支座病害進(jìn)行檢測(cè)、統(tǒng)計(jì)和類別劃分，具體情況如下：

1.1支座移動(dòng)

在檢測(cè)的各座橋梁中共發(fā)現(xiàn)74個(gè)橡膠支座出現(xiàn)支座移動(dòng)病害，大多集中于4座大橋中，占62個(gè)，其余分布于中橋。出現(xiàn)該病害的橋梁支座中，滑動(dòng)支座數(shù)量占比達(dá)到92%，且多表現(xiàn)為同一橋墩全幅同向移動(dòng)。

1.2支座超限剪切變形

在檢測(cè)的各座橋梁中共發(fā)現(xiàn)25個(gè)橡膠支座出現(xiàn)支座超限剪切變形病害，絕大多數(shù)集中于相鄰的2座大橋中，占21個(gè)。出現(xiàn)該病害的橋梁支座中，滑動(dòng)支座數(shù)量占比達(dá)到88%。

1.3支座脫空

在檢測(cè)的各座橋梁中共發(fā)現(xiàn)143個(gè)橡膠支座出現(xiàn)支座脫空病害，其脫空面積分布較為廣泛，在10%～85%范圍內(nèi)均有發(fā)現(xiàn)，未見(jiàn)在某一病害面積占比區(qū)域較為集中現(xiàn)象。此外，在固定支座和滑動(dòng)支座對(duì)應(yīng)分布規(guī)律中，二者較為接近，其中固定支座占68個(gè)，滑動(dòng)支座占75個(gè)。

1.4支座開裂

在檢測(cè)的各座橋梁中共發(fā)現(xiàn)35個(gè)橡膠支座出現(xiàn)支座開裂病害，其中固定支座25個(gè)、滑動(dòng)支座10個(gè)。25個(gè)固定支座中又分為矩形固定支座16個(gè)、圓形固定支座9個(gè);10個(gè)滑動(dòng)支座中又分為矩形滑動(dòng)支座3個(gè)、圓形滑動(dòng)支座7個(gè)，即4種支座類型中矩形固定支座出現(xiàn)支座開裂現(xiàn)象最多。

2病害成因分析

2.1支座移動(dòng)成因

相較于固定支座，滑動(dòng)支座更易發(fā)生支座移動(dòng)病害。檢測(cè)結(jié)果中顯示有同一橋墩的多個(gè)橡膠支座發(fā)生縱向移動(dòng)現(xiàn)象，這表明橋梁施工過(guò)程中預(yù)制梁體在完成橫向連接后出現(xiàn)了梁體移動(dòng)。進(jìn)一步研究可發(fā)現(xiàn)，出現(xiàn)該現(xiàn)象的原因在于施工階段的動(dòng)荷載影響，包括運(yùn)梁車等各類作業(yè)車輛的荷載作用。項(xiàng)目所在地溫差明顯，梁體易對(duì)應(yīng)產(chǎn)生較大伸縮變形，進(jìn)而與支座間有一定的相對(duì)位移。此外，梁體在安裝過(guò)程中也有可能存在定位偏差，這也會(huì)在一定程度上引起橋梁支座移動(dòng)病害的發(fā)生。

2.2支座超限剪切變形成因

與支座移動(dòng)病害的情況相類似，支座超限剪切變形病害也多發(fā)現(xiàn)于滑動(dòng)支座。在勘察檢測(cè)過(guò)程中工程人員發(fā)現(xiàn)，出現(xiàn)超限剪切變形病害的滑動(dòng)支座均未嚴(yán)格遵照設(shè)計(jì)方案中的描述，未在支座上鋼板與四氟滑板間涂刷硅脂油，這直接導(dǎo)致了上鋼板與滑動(dòng)支座間的摩擦力過(guò)大，無(wú)法保證順利滑動(dòng)，當(dāng)梁體活動(dòng)端出現(xiàn)位移時(shí)將在摩擦力的作用下引起支座頂面隨之移動(dòng)。與此同時(shí)，滑動(dòng)支座底面為固定端無(wú)法移動(dòng)，因而最終出現(xiàn)支座超限剪切變形。

2.3支座脫空成因

支座脫空在固定支座和滑動(dòng)支座的分布上并未表現(xiàn)出顯著的特異性，二者均有分布，且在多次維修調(diào)整后常會(huì)重復(fù)出現(xiàn)。當(dāng)預(yù)應(yīng)力混凝土梁架設(shè)完成后，其縱向及橫向均會(huì)在連接作用下具備整體性。橋梁營(yíng)運(yùn)過(guò)程中，在溫度變化、預(yù)應(yīng)力作用、混凝土收縮徐變、行車荷載及橋梁后期荷載的綜合作用下，梁體逐漸發(fā)生變形，引起下部各類支座的受力不均，長(zhǎng)期發(fā)展后出現(xiàn)支座脫空病害?？傮w來(lái)看，支座脫空的主要成因在于上部混凝土結(jié)構(gòu)的徐變作用。此外，梁板制作尺寸不精確、梁體安裝過(guò)程中定位偏差等，也會(huì)在一定程度上引起橋梁支座脫空病害的發(fā)生。

2.4支座開裂成因

（1）當(dāng)橋梁支座超限剪切變形發(fā)展到一定程度后，會(huì)在橫向力剪切作用下逐步發(fā)生開裂。

此類開裂的典型特征為：伴隨著支座超限剪切變形，支座底面與頂面未位于豎向軸線，開裂點(diǎn)處于支座端部。

（2）針對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土梁，在縱向及橫向連接作用下具備整體性，后期營(yíng)運(yùn)過(guò)程中，在溫度變化、預(yù)應(yīng)力作用、混凝土收縮徐變、行車荷載及橋梁后期荷載的綜合作用下，梁體逐漸發(fā)生變形，引起下部各類支座的受力不均，部分支座受力過(guò)大，出現(xiàn)超負(fù)荷開裂。針對(duì)簡(jiǎn)支梁，則是由于其安裝施工過(guò)程中定位不精準(zhǔn)，當(dāng)臨時(shí)支座拆除后，橡膠支座與梁體下部未完全緊密貼合，支座受力不均，因而部分支座受力過(guò)大，出現(xiàn)超負(fù)荷開裂。

此類開裂的典型特征為：支座底面與頂面對(duì)正位于豎向軸線，在偏壓荷載作用下，支座一側(cè)受壓脹出，一側(cè)位于支座中部，開裂則發(fā)生于脹出處，且常伴隨支座脫空病害同時(shí)發(fā)生。

3維護(hù)技術(shù)分析

3.1梁板頂升要點(diǎn)分析

對(duì)發(fā)生病害的支座進(jìn)行維護(hù)的重點(diǎn)工藝在于梁板的頂升步驟，應(yīng)嚴(yán)格控制整幅梁體的同步頂升和回落，確保其高差<2 mm，避免出現(xiàn)梁板不均勻受力引起破壞。采用的施工設(shè)備以串聯(lián)千斤頂為主，配合橋檢車共同使用。串聯(lián)千斤頂?shù)幕驹硎嵌鄠€(gè)千斤頂以同一油管（上設(shè)有若干三通管）輸油，且以同一油泵供油，從而達(dá)到多個(gè)千斤頂在工作中提供同等升力，且頂升速度持平、頂升距離相等。

選用串聯(lián)千斤頂要控制好數(shù)量設(shè)置，其中T梁設(shè)置1臺(tái)/端，箱梁設(shè)置2臺(tái)/端。在互通立交處所用千斤頂數(shù)量最多，共有8片箱梁，即共設(shè)置有16臺(tái)千斤頂。

將行車荷載、橋梁后期荷載、梁體重量等綜合考慮在內(nèi)，確定千斤頂?shù)捻斏?。本橋梁支座檢測(cè)維護(hù)項(xiàng)目涉及的最大荷載在一特大橋梁的簡(jiǎn)支轉(zhuǎn)連續(xù)T梁處，其支座反力達(dá)到 2 917 kN?？紤]到可能出現(xiàn)的車輛超載及安全系數(shù)問(wèn)題，最終選取了380 t頂升力的千斤頂。

為確保頂升最小間距及操作空間滿足要求，要控制好千斤頂?shù)某叽缫?guī)格和頂升高度。可選取相對(duì)較小規(guī)格和頂升高度的千斤頂，輔以高強(qiáng)墊板進(jìn)行高度調(diào)整，最終選取的千斤頂厚度為10 cm。

考慮到維護(hù)過(guò)程中橋梁仍處于通車狀態(tài)，在千斤頂頂升過(guò)程中，通過(guò)千分表精確測(cè)量其頂升高度，嚴(yán)格控制梁體各端部同步頂升。為確保施工作業(yè)安全，同時(shí)保證車輛通行不受影響，應(yīng)將頂升高度控制在10 mm以下。

3.2支座病害維護(hù)方案

3.2.1支座移動(dòng)維護(hù)

對(duì)于發(fā)生支座移動(dòng)病害的維護(hù)，只需在梁體頂升后，對(duì)移動(dòng)的支座位置進(jìn)行調(diào)整，達(dá)到其與梁底預(yù)埋板正中位置對(duì)齊即可。

3.2.2支座超限剪切變形維護(hù)

針對(duì)支座超限剪切變形的維護(hù)，應(yīng)在梁體頂升完成后進(jìn)行觀察，大多數(shù)情況下支座的超限剪切變形可自行恢復(fù)原位置。對(duì)于部分無(wú)法完全恢復(fù)原位置的支座，可將支座旋轉(zhuǎn)180°，采用該方法能使超限剪切變形逐步恢復(fù)。其中部分滑動(dòng)支座的超限剪切變形是由于缺少硅脂油潤(rùn)滑，對(duì)于此類情況須在滑動(dòng)面進(jìn)行硅脂油的均勻涂刷。當(dāng)支座具備足夠的潤(rùn)滑性，則不易發(fā)生超限剪切變形問(wèn)題。

3.2.3支座脫空維護(hù)

在開展支座脫空病害的維護(hù)之前，要對(duì)其脫空高度和面積進(jìn)行測(cè)量，用準(zhǔn)備好的多種厚度（0.3～6 mm）鋼墊片填充脫空空隙。在空隙填充過(guò)程中，考慮到支座具備一定的可壓縮性，可預(yù)先多墊1 mm左右的墊片，確保千斤頂回落后不會(huì)再出現(xiàn)脫空現(xiàn)象。

3.2.4支座開裂維護(hù)

支座開裂維護(hù)要充分考慮到支座裂痕對(duì)橋梁運(yùn)營(yíng)可能帶來(lái)的潛在危害，因此要在頂升完成后對(duì)其進(jìn)行更換。

與此同時(shí)，在更換全新的橋梁支座后，也要充分觀察推敲支座產(chǎn)生開裂的內(nèi)在原因，對(duì)其進(jìn)行針對(duì)性處理，防止新支座因同類原因再次損壞。

4結(jié)語(yǔ)

本文依托某高速公路橋梁檢測(cè)及維護(hù)項(xiàng)目展開探討，針對(duì)涉及的諸多簡(jiǎn)支轉(zhuǎn)連續(xù)箱梁、T梁的橡膠支座病害進(jìn)行了匯總統(tǒng)計(jì)與類別劃分，包括支座移動(dòng)、支座超限剪切變形、支座脫空和支座開裂等，并對(duì)上述四類橡膠支座病害形成的原因展開深入分析，包括施工階段動(dòng)荷載影響、滑動(dòng)支座上部潤(rùn)滑性欠缺、上部結(jié)構(gòu)徐變作用及偏壓剪切受力過(guò)大等。在成因分析基礎(chǔ)上，闡述了梁板頂升要點(diǎn)，提出對(duì)應(yīng)的橋梁支座維護(hù)方案，包括支座位置調(diào)節(jié)、硅脂油涂刷、鋼墊片增設(shè)及支座整體更換等。本文研究成果可為高速公路橋梁支座病害檢測(cè)及維護(hù)提供參考。

參考文獻(xiàn)：

[1]李進(jìn)洲，余志武，宋力，等.長(zhǎng)益高速公路橋梁病害調(diào)查及加固措施[J].世界橋梁，2010（4）：75-78.

[2]余常俊，雷波，賀厚.某橋梁病害分析及維修方案[J].公路，2009（8）：186-189.

[3]沈楸，康愛(ài)紅，顧萬(wàn)，等.混凝土板梁橋典型病害風(fēng)險(xiǎn)矩陣評(píng)估及養(yǎng)護(hù)策略研究[J].公路，2020，65（7）：298-303.

[4]陳玉欣，王娜.滑坡體上橋梁病害分析及加固技術(shù)研究[J].公路，2021（11）：189-193.