橋梁支座病害及更換技術(shù)研究

楊 璞

(上海青發(fā)城市建設(shè)管理有限公司,上海 201700)

1 研究背景

我國橋梁規(guī)模及數(shù)量的不斷增多，結(jié)構(gòu)技術(shù)的不斷創(chuàng)新與突破，促使橋梁支座領(lǐng)域取得快速發(fā)展，同時各種支座病害也逐步凸顯出來，問題十分尖銳。本文從橋梁支座的主要功能及其重要性出發(fā)，對橋梁支座的發(fā)展現(xiàn)狀及實際應(yīng)用過程中的常見病害進行綜述，從各方面深入分析橋梁支座出現(xiàn)病害的原因并就減少支座病害的措施進行探討，最后結(jié)合山西太原某重點項目對支座的更換技術(shù)進行了重點研究。

1.1 支座的主要功能

橋梁支座，主要布設(shè)于橋梁上部梁體與下部墩臺之間，其主要功能如下：

1)正常使用功能：傳遞豎向及水平荷載，適應(yīng)結(jié)構(gòu)平動、轉(zhuǎn)動變形；

2)特殊功能：減震、抗拉、高度可調(diào)等。

1.2 橋梁支座發(fā)展現(xiàn)狀

我國橋梁支座的發(fā)展始于20世紀60年代，已發(fā)展成熟，標準相當完善的主要有盆式支座、球形鋼支座和板式橡膠支座等常規(guī)支座，以及如鉛芯隔震支座，高阻尼隔震支座、拉索減震支座、摩擦擺減隔震支座等減隔震支座，此外，還包括如抗風支座、拉壓支座、減振降噪支座、調(diào)高支座等特殊功能支座。

1.3 橋梁支座常見病害及原因分析

1)銹蝕嚴重、密封失效(見圖1,圖2)。成因：密封性能差；表面防腐處理不當，長期外露而失效。

2)橡膠老化嚴重(見圖3)。成因：生產(chǎn)質(zhì)量控制不嚴，使用再生膠；設(shè)計選型不當或安裝質(zhì)量控制不嚴，造成局部支座承載性能長期超出設(shè)計值。

3)支座位移、轉(zhuǎn)角等過大而超出使用要求(見圖4～圖6)。成因：需求未能準確提供，設(shè)計富余量不夠；安裝控制不嚴，過早釋放支座約束。

4)支座脫空，下墊石混凝土碎裂(見圖7,圖8)。成因：施工質(zhì)量控制不嚴，誤差過大；局部支座受載過大。

5)支座出現(xiàn)安裝錯誤，影響正常使用(見圖9,圖10)。成因：安裝質(zhì)量控制不嚴。

2 減少橋梁支座病害的措施及常見支座更換方法

2.1 減少橋梁支座病害的措施

橋梁支座性能的好壞直接影響到橋梁結(jié)構(gòu)的正常使用。因此，不僅應(yīng)重視后期運營中的養(yǎng)護維修，更應(yīng)重視前期的選型及質(zhì)量控制。做到“防患于未然”，具體體現(xiàn)在以下幾方面：

1)設(shè)計方面。

在選型時應(yīng)充分考慮支座的性能參數(shù)需求，同時，應(yīng)結(jié)合實際施工情況選擇合理的支座類型，從源頭避免病害的出現(xiàn)。如對于預(yù)制梁體支座，為適應(yīng)梁體制作、安裝等誤差，可采用具有高度可調(diào)節(jié)功能支座進行支座高度調(diào)節(jié)，避免支座脫空，確保各支座受力均勻。

2)生產(chǎn)制造方面。

應(yīng)堅持“質(zhì)量第一”的控制原則，以質(zhì)量為導向，注重從原材料至成品出廠全方位的質(zhì)量流程控制及可追溯性驗證。

3)安裝方面。

應(yīng)加強對安裝人員質(zhì)量意識的培訓，應(yīng)嚴格按照廠家安裝指南及相應(yīng)規(guī)范、標準進行產(chǎn)品的安裝。應(yīng)注重過程質(zhì)量的檢驗，及時發(fā)現(xiàn)問題并解決。

2.2 常見支座更換方法

橋梁支座一旦出現(xiàn)病害后，一般很難通過簡單的方法進行加固修復(fù)，通常需采取特殊措施將梁體頂升，進而對支座進行更換，目前，常用的梁體頂升方法及各自的優(yōu)、缺點見表1。

表1 常見梁體頂升方法及各自優(yōu)缺點一覽表

3 山西太原某項目支座更換實例

3.1 工程概況

太原市某項目是太原市快速通道的重要組成部分，其為預(yù)應(yīng)力連續(xù)箱梁結(jié)構(gòu)。通過現(xiàn)場調(diào)查發(fā)現(xiàn)橋梁個別支座存在安裝位置與設(shè)計不符、部分支座發(fā)生嚴重變形、墊石混凝土局部發(fā)生破損等病害(見表2)，已嚴重影響橋梁結(jié)構(gòu)的正常運營。

3.2 工程場地特點、更換方法選擇

為使橋梁結(jié)構(gòu)能按設(shè)計要求正常運營，本著安全、可靠、經(jīng)濟、合理的基本原則，根據(jù)該橋各墩臺所處位置現(xiàn)場環(huán)境條件，合理地選擇不同方法對該橋病害支座進行更換維修(如表2所示)。

3.3 支座更換工藝流程

根據(jù)現(xiàn)場實際情況，確定本項目支座更換方法主要有兩種：1)直接在墩頂及系梁上搭設(shè)支架，并在支架上安放千斤頂進行頂梁，更換支座(墩P5-1,P2-1,P3-1/2)；2)在地面上搭設(shè)支架，并在千斤頂上安放千斤頂進行頂梁，更換支座(墩P1-1/2)。

表2 支座病害及更換方法一覽表

支座更換工藝流程為：1)場地平整、加固(支架基礎(chǔ)承載力應(yīng)滿足設(shè)計要求);2)搭設(shè)支架(支架強度、剛度、穩(wěn)定性應(yīng)通過驗算、滿足要求);3)安放千斤頂(千斤頂使用前應(yīng)進行校核，確保能正常使用);4)梁體頂升(采用同步頂升工藝，頂升前須進行試頂，確保無誤后正式頂梁，頂升按照每頂5 mm便施加一次墊塊、直至頂升高度高出支座本體高度5 mm左右的順序依次緩慢、勻速進行);5)設(shè)置臨時支撐(應(yīng)采用可靠構(gòu)件，如鋼板);6)取出病害支座;7)支座墊石、梁底楔形塊鑿毛、找平，安裝新支座，固定;8)灌漿(灌漿料采用無收縮高強灌漿料，技術(shù)性能滿足相關(guān)標準要求);9)待灌漿料達到設(shè)計強度后，進行落梁，并對支座周邊進行修飾;10)拆除支架、恢復(fù)場地。

3.4 支座更換后效果評價

支座更換后定期現(xiàn)場維護檢測表明，未出現(xiàn)任何病害，使用效果良好。

4 結(jié)語

本文從橋梁支座的重要性出發(fā)，對我國橋梁支座的發(fā)展現(xiàn)狀，支座出現(xiàn)的常見病害與原因進行了分析，并從設(shè)計、生產(chǎn)、安裝等方面對減少支座病害的措施進行了探討。隨后，以山西太原某重點項目為依托，對特定場地條件下支座的更換技術(shù)與方法進行了重點探討，更換至今，支座使用效果良好，供類似工程借鑒。