橋梁支座病害及處置措施研究

李昌輝 李鵬

摘要：支座被越來越廣泛地應用在橋梁中，其安全性和耐久性越來越受到重視，本文通過介紹公路橋梁支座類型及常見病害，分析了病害產生原因，同時對病害處置措施進行了初步研究。

關鍵詞：支座；脫空；偏位；處置措施

中圖分類號：U446.1文獻標示碼：B

支座主要是將上部構造恒載和活載傳遞給墩臺，同時承受由荷載引起的結構端部水平位移、轉角等變形，適應溫度、濕度等環境變化引起的結構脹縮變形，及阻抗風力、地震波等引起的結構平移，減輕震動對結構的不利影響，是橋梁結構的重要組成部分，直接影響橋梁的使用壽命和結構安全，需給予足夠重視。

1 橋梁支座類型及適用范圍

橋梁支座按其使用功能的不同，可分為固定支座和滑動支座兩大類，固定支座是將橋梁結構固定在墩臺上并傳遞豎向應力和水平力，允許橋跨轉動但限制位移；活動支座只傳遞豎向應力，保證在溫差、混凝土收縮以及荷載作用于橋跨時能自由轉動和平移。按支座材料和構造又分為鋼制作、橡膠支座、其他類型支座等。

鋼支座使用過程中由于鑄件銹蝕容易導致支座銹死，從而影響其使用性能，應用范圍較??；橡膠支座由于其性能可靠、結構簡單、安裝和更換方便，使用壽命長、造價低等優點應用較為廣泛。主要有：

(1)板式橡膠支座。構造簡單、加工制作容易、用鋼量少、成本低廉，安裝方便，適用于標準跨徑20m以內的中小跨徑梁、板橋，適用反力一般2000kn以下。

(2) 盆式橡膠支座。由鋼構件與橡膠組合而成的新型橋梁支座，具有承載能力大、水平位移量大、轉動靈活等特點，適用于支座承載力為1000KN以上的大跨徑橋梁，也適用于城市、林區、礦區的橋梁。

(3)球型橡膠支座。傳力可靠、轉動靈活既具備盆式橡膠支座承載能力大、容許支座位移大等優點，又能適應支座大轉角的需要。目前廣泛應用于國內獨柱支承的連續彎板結構、獨柱支承的連續彎箱梁結構、雙柱支承的連續T梁結構及大跨度斜拉橋中。

2 支座病害及成因分析

2.1支座脫空

支座脫空主要表現為底面局部脫空、頂部完全脫空、局部脫空及支座的缺失。多數是由于墩臺頂支座墊石標高控制不當或梁體預制時梁端三角楔型塊不平或墊石強度過低，受壓后墊石破碎或施工過程中溫度選擇不當，安裝時氣溫過高或過低，后期梁體伸縮過大導致支座出現難以恢復的縱向一側較明顯的半脫空等因素造成。支座脫空后失去支撐作用，將直接改變上部結構受力狀態，最直接表現為上部構造受力不均，從而造成其他支座受力過大，對結構產生不利影響，影響支座的耐久性。

2.2 支座偏位

支座偏位分為縱向偏位和橫向偏位，嚴重的支座偏位將引起支座不均勻受力，引起梁體受力附加內力過大等病害。產生的原因主要是支座或墊石放樣不精確。

2.3 支座變形異常

在使用過程中，橡膠支座依靠橡膠的壓縮變形來承受上部豎向荷載，以橡膠的剪切變形來承受上部水平荷載影響，以橡膠的不均勻壓縮變形來適應上部梁體轉動，變形過大可對連續梁等上部構造產生附加內力，與下部構造豎向位移疊加后總位移可能超出設計控制范圍，導致結構的破壞，長時間過大變形將加速橡膠老化，降低支座使用壽命。過大的變形產生原因主要有：

(1) 同一梁體個別支座完全脫空導致其他支座受力過大而引起初始變形過大；

(2) 安裝溫差較大，隨環境溫度變化、混凝土脹縮、徐變和汽車制動力的作用引起過大剪切變形；

(3) 橋梁縱坡設計過大導致縱向剪切變形過大。

2.4 支座開裂

支座橡膠開裂通常以斜裂縫居多，并伴有水平裂縫，裂縫一般短而嚴密，并直接影響著支座的支承效果。產生開裂的原因主要包括施工中支座受力不均勻，橋梁通行后車輛長期嚴重超載使實際荷載大大超出設計量，墩臺頂有混凝土或砂土等雜物殘留，限制了支座的正常變形，此外，支座本身的質量問題也常導致開裂的發生。

2.5 其他病害

(1)支座極限抗壓強度不夠安裝質量較差引起支座破裂和側面波紋狀凹凸；

(2)施工過程處理不當造成支座非正常約束。

(3) 設計方面：支座設計原則上應考慮支座的過早損壞和使用壽命，保證梁體縱橫向的變形要求，減少附加內力。就支座承載能力而言，支座反力大于200 kN的基本都選擇采用盆式支座，在設計上保證了支座受力范圍的合理性。

5 支座病害處置措施

支座病害處置對應不同病害有不同處置方法，但應綜合考慮病害情況、結構形式和處理條件等因素合理選擇處理方案，主要可以從施工、設計、后期運營管理三方面來進行：

5.1 施工方面

施工前認真制定防治支座脫空問題的技術措施和質量控制措施，嚴格工序，認真做好技術交底工作，施工過程中嚴格檢查發現問題及時處理，主要做到：

(1)嚴格墊石施工精度，除達到強度要求外頂面標高嚴格控制，確保頂面平整密實無偏斜；

(2)支座墊石調平，如梁底空間高度滿足支座厚度，只需調平墊石，超出支座厚度部分加塞鋼板調整，鋼板層數不應超過2層；如梁底空間高度不滿足支座厚度，要將墊石鑿除至所需高速，墊石頂面勇環氧樹脂砂漿抹平；

(3)梁底鋼板調平，如梁底預埋鋼板底面不水平，要根據預埋鋼板傾斜度制作楔形鋼板，保證梁底鋼板水平。

5.2 設計方面

支座在使用一定時間后，均存在著不同程度的損傷與變形，主要表現為橡膠老化、抗壓彈性模量降低和剪切變形等，嚴重影響了橋梁的正常使用，而許多橋梁設計圖紙中，通常僅僅對支座的規格提出了要求，而對所選支座內部結構和承載力和形狀系數沒有具體要求；另外許多橋梁設計圖紙中，橡膠支座的布置存在問題，橋梁支座有固定支座和活動支座，活動支座有單向活動支座和雙向活動支座之分，實際中橋梁的縱坡和橫坡沒有進行調整，讓支座直接放置，這將造成落梁后橡膠支座初始變形過大，造成支座局部超載，影響支座使用功能的發揮和承載能力的下降。因此設計中可考慮支座的材料特性和結構構造，提高支座耐久性；優化支點位置的構造尺寸，充分考慮支座更換的可操作性。

5.3 后期運營管理方面

加強對橋梁橡膠支座病害的檢查，對支座病害做到早發現、早處置，把握橡膠支座病害處置的最佳時間；加強橡膠支座的日常養護工作，及時涂油保養，延緩支座橡膠的老化和鋼板的銹蝕，對于較輕微的病害加強后期維護，對于嚴重病害采取更換支座方式，支座更換通常需要頂梁，工程量較大，有時受施工空間、結構等條件限制，根據現場條件一般可采取設置臨時承重結構作為平臺；利用原有墩臺作為基礎加設支撐作為平臺；超薄千斤頂；利用相鄰跨作為支撐在橋面起吊T梁等方式實施橋梁支座跟換；對于脫空病害，可采用灌注環氧砂漿等進行填充密實，提高支座受力的均勻性；對于橋梁個別支座出現嚴重質量問題，但又難以實施更換時，可以考慮與上述方法結合，在原支座邊增設所需規格支座，改善梁體和原支座的受力性能。

6 結 語

橋梁支座是橋梁結構的重要組成部分，直接影響橋梁的使用壽命和結構安全，隨著我國高速公路建設的不斷發展，越來越多的支座應用于橋梁建設，由于對公路橋梁養護管理不善、大型重型車輛與日俱增、原有橋梁設計荷載偏低等原因，致使橋梁產生各種早期病害，為確保橋梁支座能夠安全、有效正常使用，加強橋梁支座病害分析及養護維修加固顯得尤為重要，作為管養單位在日常工作中應嚴格按照“預防為主，防治結合”的原則，積極探索先進養護技術和科學管理手段，有效確保橋梁安全，延長橋梁使用壽命。

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