橋梁板式橡膠支座開裂及維修處置措施

（廣東廣珠西線高速公路有限公司，廣東佛山528305）

一、板式橡膠支座

支座系統屬于橋梁五大部件之一，它的設置對保障橋梁結構物的安全具有重大意義，承擔著橋梁上下部結構間荷載傳遞的功能，該功能要求支座在車輛荷載反復作用下、在溫度及濕度交替變化的環境中，必須具備減震、可彈性變形、抗壓、抗剪切、抗老化等性能。

本文主要針對最常用的板式橡膠支座展開論述，板式橡膠支座（GJZ、GYZ系列）由多層橡膠與薄鋼板鑲嵌、黏合、硫化而成。橡膠中鑲嵌剛板，具有“柔中帶剛”的特性，使得支座具有足夠的豎向剛度承受垂直荷載。內外層由橡膠包裹，使支座具有良好的彈性適應梁端的轉動；同時具有良好的變形能力和防震功能。

二、板式橡膠支座開裂

（一）支座開裂的危害

板式橡膠支座在使用過程中，會出現開裂、變形、脫空、偏位等病害，影響上下部結構之間荷載力量的傳遞，進而引發更嚴重的橋梁結構物病害。支座開裂研究是本文重點。

所謂“千里之堤毀于蟻穴”，支座發生開裂都是從細微的裂縫開始，若開裂后不及時處置，將引發更嚴重的橋梁病害，支座開裂后影響主要如下。

1.極限抗壓、抗剪能力、力學性能將下降，在動荷載作用下，將加速擴大開裂。當支座形成多條裂縫后，將減弱荷載傳遞及減震功能，進而引起更多的橋梁病害；

2.空氣夾帶水分進入支座內部，會引起支座內鋼板銹蝕及銹脹，進一步擴大支座開裂。

3.同一片梁同一端下面的支座，或者兩片相鄰的梁同一端下面的支座，如其中一個開裂，則相鄰兩個支座的彈性模量將因支座開裂而不一致。在荷載作用下，支座壓縮變形將不一致，進而使得相鄰梁體的位移不一致。聯系梁體的橫隔板、濕接縫、整體化層會因相鄰梁體位移不一致，會產生應力集中導致構件開裂。

（二）支座開裂的評定標準

對于板式橡膠支座開裂的評定，根據《公路橋梁技術狀況評定標準》（JTG/TH21—2011）中的定性描述和定量描述，可按開裂的嚴重程度分類。

板式橡膠支座屬于可更換部件，因材料老化等原因導致其使用壽命比混凝土、鋼材等材料的使用壽命短。目前的公路橋梁，幾乎沒有考慮設置養護維修的工作通道，養護人員難以接近支座，橡膠支座部分病害的維修較為困難。當支座出現病害且病害情況影響到支座的使用功效時，最有效的處置方式是及時更換支座。

（三）板式橡膠支座開裂的原因分析

1.支座的質量問題

支座本身質量不合格，如廠家使用再生橡膠生產支座；膠料中有夾雜、微孔含量低；膠層厚度不均勻，保護膠層的厚度達不到要求等都會導致支座質量不合格。此外，支座在運輸、儲存過程中受到污染、損傷，也會影響其使用質量。

2.支座安裝施工中的問題

（1）支座墊石高度不符合設計要求，支座墊石和梁底支承面之間偏差過大，導致支座脫空受力不均而開裂。

（2）支座墊石表面、梁底支承面不平坦，造成支座偏壓。

（3）支座裝置的位置誤差過大，導致支座開裂。

（4）四氟滑板橡膠支座，安裝時支座各部位沒有清理干凈，四氟滑板與不銹鋼板接觸面間進入泥沙，不銹鋼板表面保護膜未清除，四氟滑板上未注入硅脂油或用潤滑油代替硅脂油；四氟板支座安裝顛倒，將不銹鋼板設置在墊石上。

3.其他原因

支座在使用過程中發生偏位、偏壓未及時復位，導致支座受力不均勻發生變形。

三、板式橡膠支座開裂的維修處置措施

（一）開裂支座修補的嘗試及探討

支座開裂更換需要同步頂升施工，存在措施復雜、頂升費用高等問題，筆者嘗試使用注膠修補的方式封閉支座裂縫。注膠修補后，取出幾塊修補后的支座，送到具有資質的試驗室進行兩組力學試驗。

力學試驗考慮到極限的抗壓、抗剪及老化后的支座力學性能，主要涉及：抗壓彈性模量、極限抗壓強度、抗剪彈性模量、老化后抗剪彈性模量。

試驗結果表明，注膠修補后的開裂支座，在彈性模量、抗壓彈性模量、老化性能等方面經試驗都不能滿足規范要求。后續觀察中發現，修補過的開裂支座，部分在使用一定年限后再次出現了開裂。因此，在修補膠技術不成熟的前提下，開裂支座修補方式不可行。

（二）開裂支座更換

對于支座開裂，能徹底地處理的方式是支座更換。

1.更換開裂支座注意事項

（1）梁體同步整體頂升注意事項

更換支座時，如上部結構為預制梁，預制梁之間的橫隔板、濕接縫，以及預制梁上面的整體化層等構件存在連接關系，為避免上述構件在連接處開裂，需要對實施支座更換的橋墩上的預制梁進行同步整體頂升，為減少同步頂升后在橋面上路面的突起，避免引起交通事故，整體頂升不得超過6mm，頂升達到支座能取出便可停止。

梁體頂升施工應嚴格按頂升力與位移雙控進行，位移控制為主頂升力控制為輔；頂升應分級同步頂升，每級按2mm的頂升高度控制，切忌速度過快，造成結構物受損。

（2）新舊支座的彈性模量不一致的問題

舊支座常年承受荷載的疲勞作用，加之橡膠材料的老化，會造成新舊支座之間有不同的彈性模量。即使是同一規格的支座，新舊支座會因上述條件不一致存在不同彈性模量。

彈性模量不一致的支座配套使用，在車輛荷載作用下，會出現支座壓縮變形不一致，從而導致相鄰梁體的位移不一致。

對于消除新舊支座不同彈性模量的問題，筆者建議在養護經費充盈的情況下，考慮對同一個蓋梁上同一側共同工作的支座全部更換為新支座。

2.新支座檢查管理

（1）安排專用倉庫存放新支座，倉庫采用建設、施工、監理等三方代表“三把鎖”的管理方式，新支座進倉及領用均須三方在場，同時形成紙質臺賬記錄。

（2）監控支座出廠的運輸路徑，通過安裝GPS對運輸車輛進行定位，監控車輛行駛軌跡，確保支座由廠家直送至專用倉庫。

（3）嚴格按規范，對每種規格的支座抽樣送檢，檢測合格后方可投入使用。

（4）安裝新支座前，復核支座上貼的商標、標簽說明等廠家是否和進貨廠家和設計圖紙一致。

3.更換支座施工要點

（1）在支座就位后，檢查支座的平面安放位置和相關的技術指標。

（2）在頂升系統保持恒定壓力及臨時支撐的穩定性滿足要求后，用鋼釬將支座撬活動后拆除舊支座。

（3）舊支座拆除后，將擬安裝新支座位置清理干凈、吹干、找平后，將新支座安放就位；如支座脫空，則先支墊鋼板調平支座底面，然后放入新支座。

四、結語

支座開裂最有效的處置方式是在適當的時機更換支座，保證支座系統的正常工作。同時在日常養護中應加強對支座系統的檢查，對出現開裂病害前期的偏位、局部脫空等早期病害應及早處置，也應保持支座的清潔、位置不偏移均勻受力。