基于支座脫空對(duì)橋梁受力性能影響的研究綜述

（重慶交通大學(xué)土木工程學(xué)院 重慶 400074）

基于支座脫空對(duì)橋梁受力性能影響的研究綜述

金成昊

（重慶交通大學(xué)土木工程學(xué)院 重慶 400074）

文中在介紹了在橋梁工程中設(shè)置支座的重要性基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行分類、歸納和總結(jié)，從設(shè)計(jì)方面、施工方面和支座材料性能方面綜述了支座脫空在橋梁工程中的現(xiàn)狀和研究進(jìn)展，同時(shí)對(duì)由支座脫空而給橋梁結(jié)構(gòu)體系的受力狀態(tài)和支座本身造成的影響做了詳細(xì)的總結(jié)和思考，并就對(duì)支座脫空這一工程問(wèn)題提出了自己的處理措施。（1）在梁體與橋臺(tái)之間設(shè)置抗拉支座。支座脫空現(xiàn)象勢(shì)必會(huì)引起支座處產(chǎn)生負(fù)反力，也就是說(shuō)如何消除支座負(fù)反力才是解決這一問(wèn)題的核心。盡管抗拉支座的施工很不方便，但是它對(duì)于解決支座脫空問(wèn)題卻是很有效的。（2）合理布置橋梁的孔徑。對(duì)于多跨連續(xù)梁來(lái)說(shuō)，在滿足設(shè)計(jì)要求的前提下盡量增大邊跨的跨徑，這樣不僅可以減小鄰跨支點(diǎn)處的彎矩而且也能避免支座脫空現(xiàn)象的發(fā)生。

支座脫空；曲線梁；預(yù)偏心；橋梁施工；支反力

1 引言

在橋梁結(jié)構(gòu)中，支座作為其上、下部結(jié)構(gòu)之間的主要連接構(gòu)件，主要有兩方面的作用：一方面是它將上部結(jié)構(gòu)所受的荷載直接傳遞給下部結(jié)構(gòu)，使上、下部結(jié)構(gòu)組成一個(gè)有機(jī)整體共同來(lái)承受荷載，包括恒載和活載引起的豎向力和水平力；另一方面，橋梁的上部結(jié)構(gòu)在荷載、溫度變化、混凝土收縮徐變等作用下，會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力應(yīng)變，橋梁可以借助支座而實(shí)現(xiàn)自由變形，使結(jié)構(gòu)的實(shí)際的受力狀況符合設(shè)計(jì)計(jì)算圖式，保護(hù)梁端和墩臺(tái)墩帽不受損傷。橋梁支座以其顯著地經(jīng)濟(jì)適用性得到了工程和學(xué)術(shù)界的普遍認(rèn)可。但是在工程質(zhì)量的檢查中時(shí)常會(huì)發(fā)現(xiàn)由于設(shè)計(jì)、施工以及運(yùn)營(yíng)不當(dāng)?shù)脑颍３Ｊ怪ё霈F(xiàn)各種病害，最為典型的就是支座脫空了。尤其是曲線橋和斜交橋中，出現(xiàn)這一現(xiàn)象最為普遍了。

2 支座脫空的原因

2.1設(shè)計(jì)方面

橋梁作為一種空間構(gòu)，其線性由平、縱、橫三個(gè)方面控制。從幾何學(xué)角度考慮，三點(diǎn)可以確定一個(gè)平面，但對(duì)于一個(gè)三維實(shí)體的橋梁支座來(lái)說(shuō)，空間上要求四點(diǎn)甚至更多的點(diǎn)位于同一個(gè)平面。這些位于同一平面的點(diǎn)收到平、縱、橫的先行指標(biāo)的線性約束，受到斜橋、彎橋等支點(diǎn)受力復(fù)雜的結(jié)構(gòu)約束。設(shè)計(jì)上給定數(shù)值來(lái)指導(dǎo)施工要綜合考慮上

述因素。在橋梁設(shè)計(jì)過(guò)程中理論與實(shí)踐不能有效的結(jié)合，致使設(shè)計(jì)不能有效、正確的指導(dǎo)施工。楊懷慶、劉永福、彭增剛等[2-8]通過(guò)《橋規(guī)》（JTJ 041-2000)及公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范[13]中規(guī)定：“支座墊石標(biāo)高準(zhǔn)確，表面平整在平坡的情況下同一片梁兩端支座墊石水平面應(yīng)盡量處在同一平面內(nèi)。其相對(duì)誤差不應(yīng)超過(guò)3mm，避免支座偏歪，不均受力和脫空現(xiàn)象。”然而在土建工程中相對(duì)高程誤差3mm是不容易做到的，如果按照那樣的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)指導(dǎo)施工顯然是不科學(xué)的。

2.2施工方面

橋梁施工是橋梁建設(shè)過(guò)程中相當(dāng)重要的階段。劉永福，彭增剛，陳福斌等[13-28]多年來(lái)通過(guò)對(duì)一些橋梁檢測(cè)數(shù)據(jù)的分析以及對(duì)實(shí)際橋梁支座破壞的研究認(rèn)為按目前的施工工藝要想完全解決支座脫空問(wèn)題是不可能的，由施工造成支座脫空的原因主要有:

2.2.1 墩臺(tái)、支座墊石

對(duì)墩臺(tái)、支座墊石施工過(guò)程的控制不嚴(yán)，支座墊石的標(biāo)高不能滿足設(shè)計(jì)要求。尤其是那些斜橋、彎橋。對(duì)墩臺(tái)、墊石的施工太粗糙，使得墩臺(tái)、墊石表面不平整，從而使橋梁地面與支座接觸處由面與面的接觸變?yōu)辄c(diǎn)和點(diǎn)的接觸，使支座脫空。

2.2.2 梁體吊用

我們很容易想到在橋梁施工過(guò)程中，對(duì)橋梁的運(yùn)輸、吊移過(guò)程是必不可少的環(huán)節(jié)，也是梁體最容易受損破壞的環(huán)節(jié) 。因此在這個(gè)過(guò)程中由于活荷載的作用使得梁體發(fā)生內(nèi)力重分布。從而造成梁板底面撓曲，支座脫空。

2.2.3 梁體的安裝

橋梁安裝以后未及時(shí)對(duì)各片梁體進(jìn)行整體化，同時(shí)也沒(méi)有及時(shí)進(jìn)行橋面鋪裝施工，造成了反拱太大。

3 支座脫空的危害

支座發(fā)生脫空以后就會(huì)大大降低了梁體的穩(wěn)定性，在車輛等動(dòng)力荷載作用下使梁體和支座發(fā)生振動(dòng)并使梁體與支座發(fā)生碰撞。如粗反復(fù)作用下，將會(huì)嚴(yán)重?fù)p壞梁體和支座。嚴(yán)重影響了橋梁的使用性能和支座的壽命，嚴(yán)重時(shí)甚至發(fā)生質(zhì)量安全事故。可以說(shuō)支座脫空在橋梁施工過(guò)程中的一個(gè)質(zhì)量通病，如不及時(shí)解決將會(huì)造成嚴(yán)重的后果。

3.1損壞梁板

梁板與支座脫空以后，將使梁體所受約束減少，受力體系發(fā)生改變，在荷載反復(fù)作用下，最終導(dǎo)致梁體發(fā)生剪切破壞，同時(shí)橋梁支座脫空會(huì)導(dǎo)致梁體發(fā)生較大的扭轉(zhuǎn)變形，進(jìn)而帶動(dòng)伸縮縫扭曲、變形，嚴(yán)重影響了伸縮縫的正常使用功能。

3.2降低支座的使用壽命

支座脫空以后使原本受靜、動(dòng)荷載的支座承受了很大動(dòng)能沖擊性的荷載，造成了支座的破損。另外支座脫空使得支座暴露在自然界缺少必要的養(yǎng)護(hù)而容易遭受腐蝕破壞。

4 支座脫空問(wèn)題的預(yù)防措施

通過(guò)查閱有關(guān)支座脫空方面的學(xué)術(shù)研究文獻(xiàn)我們能夠清晰地知道要想徹底的解決這一問(wèn)題無(wú)論是從設(shè)計(jì)還是施工，甚至對(duì)于支座本身的研究來(lái)說(shuō)都是不可能的。為此我們應(yīng)該綜合考慮各種因素總結(jié)出有效的防治措施：

4.1設(shè)計(jì)方面

首先設(shè)計(jì)人員應(yīng)該從平、縱、橫、三方面綜合考慮如何完善關(guān)于調(diào)平鋼板尺寸的施工圖設(shè)計(jì)。對(duì)于支座墊石的設(shè)計(jì)應(yīng)該綜合考慮他的強(qiáng)度、平整度以及支座安放的角度等多項(xiàng)指標(biāo)。

4.2施工方面

（1）由于底模容易受雨水和溫度變化的影響而發(fā)生變形，在橋梁施工期間要隨時(shí)檢查、矯正預(yù)制梁底模。

（2）在澆筑混凝土之前應(yīng)該對(duì)梁體預(yù)埋鋼板位置和標(biāo)高進(jìn)行檢查。如不符合要求應(yīng)立即調(diào)整。

（3）對(duì)梁體地板的沙箱進(jìn)行實(shí)時(shí)檢查看是否露沙。

5 支座脫空問(wèn)題的處理措施

5.1 楊懷慶等[2-8]人利用多年的施工經(jīng)驗(yàn)和對(duì)支座脫空現(xiàn)象的深入理解提出了加入鋼板的施工方法。具體的步驟是（1）確定鋼板的厚度，制備鋼板；（2）人工支頂梁板。（3）將脫落支座移除，清理碎屑。

5.2 更換支座

由于支座本身性能的劣化而導(dǎo)致支座脫空現(xiàn)象的發(fā)生，對(duì)于這種情況可以考慮采用更支座的方法。

5.3 劉永福等[2]通過(guò)對(duì)板梁橋支座脫空現(xiàn)象的研究得出整體抬升的起重袋法。這種方法是采用耐磨、耐老化、耐疲勞的優(yōu)質(zhì)橡膠與抗彎強(qiáng)度鋼絲簾布經(jīng)特殊加工制成的，用這種方法可以順利地整體抬升半幅或整幅橋，能夠很方便的調(diào)整支座。

6 結(jié)論

支座在橋梁結(jié)構(gòu)中雖說(shuō)是附屬設(shè)施，但它關(guān)系著橋梁上下部結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)，起著承上啟下的重要作用，因此支座脫空這一工程問(wèn)題必須要得到有效的解決。在此我就自己對(duì)于這一工程問(wèn)題的解決方法提出幾種解決措施：

在梁體與橋臺(tái)之間設(shè)置抗拉支座。支座脫空現(xiàn)象勢(shì)必會(huì)引起支處產(chǎn)生負(fù)反力，也就是說(shuō)如何消除支座負(fù)反力才是解決這一問(wèn)題的核心。為了解決這一問(wèn)題我們可以設(shè)計(jì)抗拉支座來(lái)解決支座脫空帶來(lái)的危害。

曲線橋梁及斜板橋橫向水平應(yīng)力與直線橋梁存在差異，具體主要表現(xiàn)在橋梁外側(cè)應(yīng)力增大，橋梁內(nèi)測(cè)應(yīng)力減小，外邊緣的撓度將會(huì)大于內(nèi)邊緣的撓度尤其在動(dòng)力荷載作用下，內(nèi)側(cè)支座脫空的可能性會(huì)很大。

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楊佳，昆明有色冶金設(shè)計(jì)研究院股份公司電氣分院

U45

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1007-6344（2017）06-0032-02

唐小辛，1984年9月4日，女，漢，工程師，本科，學(xué)士，供配電系統(tǒng)，昆明有色冶金設(shè)計(jì)研究院股份公司電氣分院