高速公路橋梁支座病害檢測及維護(hù)技術(shù)分析

磨耀華

摘要：文章依托某高速公路橋梁檢測及維護(hù)項目，針對涉及的諸多簡支轉(zhuǎn)連續(xù)箱梁、T梁的橡膠支座病害進(jìn)行了匯總統(tǒng)計與類別劃分，包括支座移動、支座超限剪切變形、支座脫空和支座開裂等，并對上述四類橡膠支座病害形成的原因展開深入分析，包括施工階段動荷載影響、滑動支座上部潤滑性欠缺、上部結(jié)構(gòu)徐變作用及偏壓剪切受力過大等。在成因分析基礎(chǔ)上，闡述了梁板頂升要點(diǎn)，提出對應(yīng)的橋梁支座維護(hù)方案，包括支座位置調(diào)節(jié)、硅脂油涂刷、鋼墊片增設(shè)及支座整體更換等。研究成果可為高速公路橋梁支座病害檢測及維護(hù)技術(shù)提供開拓思路，促進(jìn)實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)升級。

關(guān)鍵詞：高速公路;橋梁支座;病害檢測;滑動支座;動荷載

中國分類號：U449.7

0引言

高速公路在長期營運(yùn)過程中，常發(fā)生各類病害，包括路面病害及沿線橋梁病害等，不僅影響高速公路行車舒適性，甚至有可能引發(fā)交通事故，因此需要對高速公路進(jìn)行針對性的病害檢測和維護(hù)，以恢復(fù)其使用性能。

其中，有關(guān)高速公路橋梁病害檢測及維護(hù)方面已有諸多專家學(xué)者展開過研究：李進(jìn)洲等[1]對益陽-長沙高速公路沿線橋梁進(jìn)行了病害檢測，針對空心板梁鉸接縫病害、橋臺臺帽剝落露筋病害、橋面坑槽病害等進(jìn)行了分析，并提出了碳纖維布粘貼、橫向預(yù)應(yīng)力加固等針對性措施;余常俊等[2]依托某高速公路橋梁病害分析及維修項目，針對先張預(yù)應(yīng)力混凝土空心板梁橋面鋪裝經(jīng)常性損壞問題展開探究，提出了頂板鋼筋混凝土拆除置換為鋼纖維混凝土，并重新鋪裝面層瀝青混合料的綜合治理方案;沈楸等[3]針對高速公路混凝土板梁橋常見病害進(jìn)行了統(tǒng)計與分析，利用AHP法對各病害風(fēng)險展開評估，基于此提出了橋梁日常養(yǎng)護(hù)建議;陳玉欣等[4]重點(diǎn)針對分布于滑坡體區(qū)域的橋梁橫縱向常見病害，探討了包括支座開裂錯位、橋面不均勻沉降等病害的內(nèi)在成因，并給出了針對性的維修加固方案。

可以發(fā)現(xiàn)，針對橋梁病害檢測和維護(hù)技術(shù)方面已有一定的研究基礎(chǔ)，但在橋梁支座病害的專項檢測、病害匯總統(tǒng)計與類別劃分，包括針對性的成因和維護(hù)技術(shù)分析方面仍有較大的空白。因此，本文依托某高速公路橋梁檢測及維護(hù)項目展開探討，針對涉及到的諸多簡支轉(zhuǎn)連續(xù)箱梁、T梁的橡膠支座病害進(jìn)行了匯總統(tǒng)計與類別劃分，并對上述四類橡膠支座病害形成的原因展開深入分析，在成因分析基礎(chǔ)上，闡述了梁板頂升要點(diǎn)，提出對應(yīng)橋梁支座維護(hù)方案。

1病害統(tǒng)計與劃分

本文所依托的高速公路橋梁檢測及維護(hù)項目地處我國東北部地區(qū)，屬高寒區(qū)，全年溫差明顯。項目標(biāo)段內(nèi)囊括特大橋2座、大橋7座、中橋5座，共有橋梁支座4 524個。該高速公路已交工投入運(yùn)營30個月，部分橋梁橡膠支座產(chǎn)生串動、超限剪切變形、脫空及開裂等病害。經(jīng)對沿線橋梁支座病害進(jìn)行檢測、統(tǒng)計和類別劃分，具體情況如下：

1.1支座移動

在檢測的各座橋梁中共發(fā)現(xiàn)74個橡膠支座出現(xiàn)支座移動病害，大多集中于4座大橋中，占62個，其余分布于中橋。出現(xiàn)該病害的橋梁支座中，滑動支座數(shù)量占比達(dá)到92%，且多表現(xiàn)為同一橋墩全幅同向移動。

1.2支座超限剪切變形

在檢測的各座橋梁中共發(fā)現(xiàn)25個橡膠支座出現(xiàn)支座超限剪切變形病害，絕大多數(shù)集中于相鄰的2座大橋中，占21個。出現(xiàn)該病害的橋梁支座中，滑動支座數(shù)量占比達(dá)到88%。

1.3支座脫空

在檢測的各座橋梁中共發(fā)現(xiàn)143個橡膠支座出現(xiàn)支座脫空病害，其脫空面積分布較為廣泛，在10%～85%范圍內(nèi)均有發(fā)現(xiàn)，未見在某一病害面積占比區(qū)域較為集中現(xiàn)象。此外，在固定支座和滑動支座對應(yīng)分布規(guī)律中，二者較為接近，其中固定支座占68個，滑動支座占75個。

1.4支座開裂

在檢測的各座橋梁中共發(fā)現(xiàn)35個橡膠支座出現(xiàn)支座開裂病害，其中固定支座25個、滑動支座10個。25個固定支座中又分為矩形固定支座16個、圓形固定支座9個;10個滑動支座中又分為矩形滑動支座3個、圓形滑動支座7個，即4種支座類型中矩形固定支座出現(xiàn)支座開裂現(xiàn)象最多。

2病害成因分析

2.1支座移動成因

相較于固定支座，滑動支座更易發(fā)生支座移動病害。檢測結(jié)果中顯示有同一橋墩的多個橡膠支座發(fā)生縱向移動現(xiàn)象，這表明橋梁施工過程中預(yù)制梁體在完成橫向連接后出現(xiàn)了梁體移動。進(jìn)一步研究可發(fā)現(xiàn)，出現(xiàn)該現(xiàn)象的原因在于施工階段的動荷載影響，包括運(yùn)梁車等各類作業(yè)車輛的荷載作用。項目所在地溫差明顯，梁體易對應(yīng)產(chǎn)生較大伸縮變形，進(jìn)而與支座間有一定的相對位移。此外，梁體在安裝過程中也有可能存在定位偏差，這也會在一定程度上引起橋梁支座移動病害的發(fā)生。

2.2支座超限剪切變形成因

與支座移動病害的情況相類似，支座超限剪切變形病害也多發(fā)現(xiàn)于滑動支座。在勘察檢測過程中工程人員發(fā)現(xiàn)，出現(xiàn)超限剪切變形病害的滑動支座均未嚴(yán)格遵照設(shè)計方案中的描述，未在支座上鋼板與四氟滑板間涂刷硅脂油，這直接導(dǎo)致了上鋼板與滑動支座間的摩擦力過大，無法保證順利滑動，當(dāng)梁體活動端出現(xiàn)位移時將在摩擦力的作用下引起支座頂面隨之移動。與此同時，滑動支座底面為固定端無法移動，因而最終出現(xiàn)支座超限剪切變形。

2.3支座脫空成因

支座脫空在固定支座和滑動支座的分布上并未表現(xiàn)出顯著的特異性，二者均有分布，且在多次維修調(diào)整后常會重復(fù)出現(xiàn)。當(dāng)預(yù)應(yīng)力混凝土梁架設(shè)完成后，其縱向及橫向均會在連接作用下具備整體性。橋梁營運(yùn)過程中，在溫度變化、預(yù)應(yīng)力作用、混凝土收縮徐變、行車荷載及橋梁后期荷載的綜合作用下，梁體逐漸發(fā)生變形，引起下部各類支座的受力不均，長期發(fā)展后出現(xiàn)支座脫空病害。總體來看，支座脫空的主要成因在于上部混凝土結(jié)構(gòu)的徐變作用。此外，梁板制作尺寸不精確、梁體安裝過程中定位偏差等，也會在一定程度上引起橋梁支座脫空病害的發(fā)生。

2.4支座開裂成因

（1）當(dāng)橋梁支座超限剪切變形發(fā)展到一定程度后，會在橫向力剪切作用下逐步發(fā)生開裂。

此類開裂的典型特征為：伴隨著支座超限剪切變形，支座底面與頂面未位于豎向軸線，開裂點(diǎn)處于支座端部。

（2）針對預(yù)應(yīng)力混凝土梁，在縱向及橫向連接作用下具備整體性，后期營運(yùn)過程中，在溫度變化、預(yù)應(yīng)力作用、混凝土收縮徐變、行車荷載及橋梁后期荷載的綜合作用下，梁體逐漸發(fā)生變形，引起下部各類支座的受力不均，部分支座受力過大，出現(xiàn)超負(fù)荷開裂。針對簡支梁，則是由于其安裝施工過程中定位不精準(zhǔn)，當(dāng)臨時支座拆除后，橡膠支座與梁體下部未完全緊密貼合，支座受力不均，因而部分支座受力過大，出現(xiàn)超負(fù)荷開裂。

此類開裂的典型特征為：支座底面與頂面對正位于豎向軸線，在偏壓荷載作用下，支座一側(cè)受壓脹出，一側(cè)位于支座中部，開裂則發(fā)生于脹出處，且常伴隨支座脫空病害同時發(fā)生。

3維護(hù)技術(shù)分析

3.1梁板頂升要點(diǎn)分析

對發(fā)生病害的支座進(jìn)行維護(hù)的重點(diǎn)工藝在于梁板的頂升步驟，應(yīng)嚴(yán)格控制整幅梁體的同步頂升和回落，確保其高差<2 mm，避免出現(xiàn)梁板不均勻受力引起破壞。采用的施工設(shè)備以串聯(lián)千斤頂為主，配合橋檢車共同使用。串聯(lián)千斤頂?shù)幕驹硎嵌鄠€千斤頂以同一油管（上設(shè)有若干三通管）輸油，且以同一油泵供油，從而達(dá)到多個千斤頂在工作中提供同等升力，且頂升速度持平、頂升距離相等。

選用串聯(lián)千斤頂要控制好數(shù)量設(shè)置，其中T梁設(shè)置1臺/端，箱梁設(shè)置2臺/端。在互通立交處所用千斤頂數(shù)量最多，共有8片箱梁，即共設(shè)置有16臺千斤頂。

將行車荷載、橋梁后期荷載、梁體重量等綜合考慮在內(nèi)，確定千斤頂?shù)捻斏Α１緲蛄褐ё鶛z測維護(hù)項目涉及的最大荷載在一特大橋梁的簡支轉(zhuǎn)連續(xù)T梁處，其支座反力達(dá)到 2 917 kN。考慮到可能出現(xiàn)的車輛超載及安全系數(shù)問題，最終選取了380 t頂升力的千斤頂。

為確保頂升最小間距及操作空間滿足要求，要控制好千斤頂?shù)某叽缫?guī)格和頂升高度。可選取相對較小規(guī)格和頂升高度的千斤頂，輔以高強(qiáng)墊板進(jìn)行高度調(diào)整，最終選取的千斤頂厚度為10 cm。

考慮到維護(hù)過程中橋梁仍處于通車狀態(tài)，在千斤頂頂升過程中，通過千分表精確測量其頂升高度，嚴(yán)格控制梁體各端部同步頂升。為確保施工作業(yè)安全，同時保證車輛通行不受影響，應(yīng)將頂升高度控制在10 mm以下。

3.2支座病害維護(hù)方案

3.2.1支座移動維護(hù)

對于發(fā)生支座移動病害的維護(hù)，只需在梁體頂升后，對移動的支座位置進(jìn)行調(diào)整，達(dá)到其與梁底預(yù)埋板正中位置對齊即可。

3.2.2支座超限剪切變形維護(hù)

針對支座超限剪切變形的維護(hù)，應(yīng)在梁體頂升完成后進(jìn)行觀察，大多數(shù)情況下支座的超限剪切變形可自行恢復(fù)原位置。對于部分無法完全恢復(fù)原位置的支座，可將支座旋轉(zhuǎn)180°，采用該方法能使超限剪切變形逐步恢復(fù)。其中部分滑動支座的超限剪切變形是由于缺少硅脂油潤滑，對于此類情況須在滑動面進(jìn)行硅脂油的均勻涂刷。當(dāng)支座具備足夠的潤滑性，則不易發(fā)生超限剪切變形問題。

3.2.3支座脫空維護(hù)

在開展支座脫空病害的維護(hù)之前，要對其脫空高度和面積進(jìn)行測量，用準(zhǔn)備好的多種厚度（0.3～6 mm）鋼墊片填充脫空空隙。在空隙填充過程中，考慮到支座具備一定的可壓縮性，可預(yù)先多墊1 mm左右的墊片，確保千斤頂回落后不會再出現(xiàn)脫空現(xiàn)象。

3.2.4支座開裂維護(hù)

支座開裂維護(hù)要充分考慮到支座裂痕對橋梁運(yùn)營可能帶來的潛在危害，因此要在頂升完成后對其進(jìn)行更換。

與此同時，在更換全新的橋梁支座后，也要充分觀察推敲支座產(chǎn)生開裂的內(nèi)在原因，對其進(jìn)行針對性處理，防止新支座因同類原因再次損壞。

4結(jié)語

本文依托某高速公路橋梁檢測及維護(hù)項目展開探討，針對涉及的諸多簡支轉(zhuǎn)連續(xù)箱梁、T梁的橡膠支座病害進(jìn)行了匯總統(tǒng)計與類別劃分，包括支座移動、支座超限剪切變形、支座脫空和支座開裂等，并對上述四類橡膠支座病害形成的原因展開深入分析，包括施工階段動荷載影響、滑動支座上部潤滑性欠缺、上部結(jié)構(gòu)徐變作用及偏壓剪切受力過大等。在成因分析基礎(chǔ)上，闡述了梁板頂升要點(diǎn)，提出對應(yīng)的橋梁支座維護(hù)方案，包括支座位置調(diào)節(jié)、硅脂油涂刷、鋼墊片增設(shè)及支座整體更換等。本文研究成果可為高速公路橋梁支座病害檢測及維護(hù)提供參考。

參考文獻(xiàn)：

[1]李進(jìn)洲，余志武，宋力，等.長益高速公路橋梁病害調(diào)查及加固措施[J].世界橋梁，2010（4）：75-78.

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