橋梁板式橡膠支座病害原因及防范對(duì)策

■馮震鋒 ■江蘇省交通工程集團(tuán)有限公司，江蘇 南京 211500

南京機(jī)場(chǎng)高速公路改擴(kuò)建工程施工過(guò)程中，對(duì)老橋調(diào)查時(shí)，發(fā)現(xiàn)老橋板式支座病害比較多，局部還比較嚴(yán)重。南京機(jī)場(chǎng)高速公路改擴(kuò)建2期工程15 座老橋板式支座。支座脫空高達(dá)4.3%，個(gè)別橋梁個(gè)別板式支座完全脫空。支座剪切變形達(dá)到2.2%，其中有為數(shù)不少支座因剪切變形而開(kāi)裂。支座橫向位移現(xiàn)象也存在，達(dá)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(yùn)營(yíng)等各種原因，在運(yùn)營(yíng)后一至兩年內(nèi)，部分支座會(huì)出現(xiàn)不同程度的病害，必然對(duì)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(huì)導(dǎo)致梁體出現(xiàn)裂縫，嚴(yán)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(dāng)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(wèn)題

(1)安裝方向不正確。除圓形板式支座沒(méi)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(yàn)不足，或沒(méi)有仔細(xì)閱讀支座使用說(shuō)明等原因?qū)е轮ё惭b錯(cuò)誤。

(2)型號(hào)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(wú)法判別，但在極限耐寒溫度上有很大差別。一旦安裝錯(cuò)誤，在寒冷條件下，常溫支座極容易損壞。

(3)板式滑動(dòng)支座滑動(dòng)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(jiǎn)便，在滑動(dòng)支座安裝過(guò)程中，滑動(dòng)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(dòng)支座與梁體之間摩擦力增大，梁體的位移對(duì)滑動(dòng)支座產(chǎn)生的巨大內(nèi)力無(wú)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(jìn)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(dá)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(gè)支座或多個(gè)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(shí)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(shí)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(yùn)營(yíng)后，車輛反復(fù)對(duì)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(jìn)行開(kāi)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(shí)，就在橋梁行駛載重車輛，個(gè)別梁板下支座單獨(dú)受力，而非橋梁支座集體受力，導(dǎo)致支座過(guò)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(guò)程中載重運(yùn)輸車輛通過(guò)時(shí)，半剛性材料會(huì)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(duì)策

根據(jù)支座病害的形成原因，進(jìn)行支座病害防范。

2.1 加強(qiáng)支座本身質(zhì)量控制

施工單位在選擇支座供應(yīng)商時(shí)，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(shí)派試驗(yàn)人員進(jìn)廠進(jìn)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(jìn)場(chǎng)后按照規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，選擇質(zhì)量最為可疑支座進(jìn)行試驗(yàn)。

2.2 板式支座附屬構(gòu)件的檢查

對(duì)完成的支座墊石的強(qiáng)度、平整度，四角高差進(jìn)行嚴(yán)格的測(cè)量。施工中一般將支座墊石的混凝土標(biāo)號(hào)提高一個(gè)等級(jí)以保證支座墊石的強(qiáng)度，支座墊石方量不大，提高一個(gè)強(qiáng)度等級(jí)不會(huì)增加太大的成本支出。

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

2.3 加強(qiáng)支座安裝質(zhì)量的控制

支座安裝時(shí)，仔細(xì)核對(duì)支座的型號(hào)并做出明顯的記號(hào)。并根據(jù)設(shè)計(jì)的要求在支座墊石上測(cè)放出支座的輪廓線，安裝時(shí)以輪廓線為控制線，利于支座位置精確定位，也不會(huì)搞混支座的安裝方向。

滑動(dòng)支座的滑動(dòng)面若被污染，利用沾有少量汽油紗布將被污染的滑動(dòng)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(yán)禁利用潤(rùn)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(jī)將支座墊石高處進(jìn)行打磨，由于支座墊石在制作過(guò)程中測(cè)量控制比較嚴(yán)，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(jìn)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(yùn)營(yíng)過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)支座位移現(xiàn)象，該方法運(yùn)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(yùn)用比較多，但在預(yù)制安裝梁中，運(yùn)用不多，預(yù)制時(shí)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(kāi)孔，施工難點(diǎn)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(duì)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(jì)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(zhǎng)度;B 為橫橋向鐵板長(zhǎng)度;i1 為橋梁縱坡;i2 為橋梁橫坡。

鐵板在安裝時(shí)要注意方向，使用前利用計(jì)算機(jī)或其他方式進(jìn)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(wèn)題重合且密貼。該種方式比較有效，但制作鐵板成本較高。

對(duì)于橋梁縱坡小于1%時(shí)，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(qiáng)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(dāng)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(guò)集中。

(2)梁板安裝時(shí)二次落梁。梁板安裝時(shí)，由于梁板的體積與重量較大，不能達(dá)到設(shè)計(jì)中的理想狀態(tài)，安裝過(guò)程中，需要多次調(diào)整。在調(diào)整過(guò)程中，有可能導(dǎo)致支座輕微挪動(dòng)、梁底與支座刮擦等現(xiàn)象發(fā)生，落梁后支座變形會(huì)較一般時(shí)偏大，如不二次落梁支座的變形是不可以逆的，運(yùn)營(yíng)期會(huì)使變形越來(lái)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(dá)到最佳狀態(tài)(與梁板的支點(diǎn)重合)。

(3)利用便道或加強(qiáng)梁板橫縱連接，解決單個(gè)支座受力。橋梁施工時(shí)，一般在橋梁側(cè)會(huì)有便道，利用便道運(yùn)輸。在一些橋梁不能設(shè)置便道時(shí)，可以利用鐵板等設(shè)施將橋梁進(jìn)行橫縱向連接，避免支座單點(diǎn)受力，減小支座在橋梁運(yùn)營(yíng)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(dòng)，減小支座所受剪應(yīng)力和位移。

3 結(jié)語(yǔ)

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(jì)院.南京機(jī)場(chǎng)高速公路改擴(kuò)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(yùn)輸工程與信息學(xué)報(bào)，2006，4(01).

［4］蘇法宏.公路橋梁支座及常見(jiàn)的病害分析［J］.科技情報(bào)開(kāi)發(fā)與經(jīng)濟(jì)，2006，16(18).