橋梁支座典型病害分析及對(duì)策

1、第 3期 (總第 171期 )華東公 路No. 3 ( To ta l No.171)2008年 6月 20日EAST CH INA H IGHWAYJune2008文章編號(hào): 1001- 7291 ( 2008)03- 0032- 03文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B橋梁支座典型病害分析及對(duì)策夏 娟, 奚 勇, 劉洪濤 ( 安徽省公路工程檢測(cè)中心, 安徽 合肥 230022)摘要: 隨著橋梁建設(shè)的飛速發(fā)展和荷載等級(jí)的不斷提高, 支座也被廣泛地使用于橋梁中, 同時(shí)也出現(xiàn)了支座使用、安裝和耐久性問(wèn)題等等, 這些問(wèn)題都是影響結(jié)構(gòu)安全性和耐久性的重要因素, 需要通過(guò)科學(xué)手段、方法加以診斷、評(píng)價(jià)。關(guān)鍵詞: 支座; 脫空

2、; 偏位; 變形過(guò)大支座是橋梁結(jié)構(gòu)的重要組成部分, 直接影響橋梁的使用壽命和結(jié)構(gòu)安全。其作用主要有三個(gè)方面: 一是將上部構(gòu)造恒載和活載可靠地傳遞給墩臺(tái), 并同時(shí)承受由荷載引起的結(jié)構(gòu)端部水平位移、轉(zhuǎn)角等變形;二是適應(yīng)由于溫度、濕度等環(huán)境變化引起的結(jié)構(gòu)脹縮變形; 三是阻抗風(fēng)力、地震波等引起的結(jié)構(gòu)平移, 減輕震動(dòng)對(duì)結(jié)構(gòu)的不利影響。在我國(guó), 橡膠支座技術(shù)相當(dāng)成熟, 因其性能可靠、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝和使用方便、造價(jià)較低, 可以吸收部分振動(dòng), 減小活載對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)及墩臺(tái)的沖擊, 具有減振、抗震和大變形量等特點(diǎn), 已基本取代了剛性支座, 目前橋梁支座主要采用板式橡膠支座和盆式支座, 尤以板式橡膠支座應(yīng)用最為廣泛。

3、目前, 橡膠支座在產(chǎn)品質(zhì)量和使用上存在較多隱患, 對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)安全性和耐久性影響很大, 必須引起高度重視。1 支座脫空支座脫空是目前支座安裝上存在最普遍和嚴(yán)重的質(zhì)量問(wèn)題之一, 主要是由于支座底部砂漿墊塊開(kāi)裂松散及墩臺(tái)頂面不平造成的底面局部脫空, 頂部完全脫空、局部脫空及支座的缺失。某個(gè)支座脫空將造成其他支座受力過(guò)大, 影響支座的耐久性, 此外, 可能會(huì)使上部構(gòu)造受力不均, 對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不利影響。支座脫空產(chǎn)生的原因主要是:( 1) 墩臺(tái)頂支座墊石標(biāo)高控制不當(dāng)。( 2) 梁體預(yù)制時(shí)梁端三角楔型塊不平, 尤其是斜交板梁較難控制。( 3) 墊石強(qiáng)度過(guò)低,受壓后墊石破碎, 引起脫空。( 4) 支座安裝溫度選

4、擇不當(dāng), 安裝時(shí)氣溫過(guò)高或過(guò)低, 后期梁體伸縮過(guò)大導(dǎo)致支座出現(xiàn)難以恢復(fù)的縱向一側(cè)較明顯的半脫空。2 支座偏位支座偏位是目前支座安裝上存在最普遍的問(wèn)題,分為縱向偏位和橫向偏位, 嚴(yán)重的支座偏位將造成支座不均勻受力、梁體受力附加內(nèi)力過(guò)大等病害。支座偏位產(chǎn)生的原因主要是支座或墊石放樣不準(zhǔn), 應(yīng)該在支座安裝時(shí)進(jìn)行校核, 如墊石位置有較小偏差, 可采用環(huán)氧砂漿進(jìn)行調(diào)整, 如偏差過(guò)大, 應(yīng)重新澆筑墊石。3 支座變形過(guò)大支座變形是指壓縮變形和剪切變形, 變形過(guò)大有支座本身質(zhì)量和安裝質(zhì)量?jī)煞矫嬖?。支座本身質(zhì)量問(wèn)題是指支座抗壓彈?；蚩辜魪椖２环腺|(zhì)量要求,與支座生產(chǎn)質(zhì)量有關(guān)?？箟簭椥阅Ａ看笮≈饕绊懼ё诟骷?jí)

5、荷載下的豎向變形, 而各種結(jié)構(gòu)對(duì)豎向變形的適應(yīng)性不同, 過(guò)大的豎向變形可能對(duì)連續(xù)梁等上部構(gòu)造產(chǎn)生極為不利的附加內(nèi)力, 有時(shí)與下部構(gòu)造的豎向位移疊加后總位移可能超出設(shè)計(jì)控制范圍, 導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的破壞。支座安裝時(shí)也會(huì)引起支座初始變形過(guò)大,從耐久性來(lái)說(shuō)是不好的, 剪切變形越大越不好, 長(zhǎng)時(shí)間過(guò)大變形將加速橡膠老化, 會(huì)降低支座使用壽命。過(guò)大的變形產(chǎn)生原因主要有:* 收稿日期: 2008 04 272008年第 3期夏 娟等: 橋梁支座典型病害分析及對(duì)策33 ( 1) 由于同一梁體有的支座完全脫空導(dǎo)致個(gè)別支座受力過(guò)大而引起初始變形過(guò)大。( 2) 安裝溫度過(guò)高、過(guò)低, 隨環(huán)境溫度變化、混凝土脹縮、徐變和汽車(chē)

6、制動(dòng)力的作用引起過(guò)大剪切變形。( 3) 橋梁縱坡設(shè)計(jì)過(guò)大導(dǎo)致縱向剪切變形過(guò)大。( 4) 避免措施。梁體安裝前檢查支座墊石標(biāo)高, 避免支座脫空。選擇適宜的安裝溫度, 一般最好為年平均氣溫; 落梁后檢查支座初始變形情況, 如變形過(guò)大, 適當(dāng)抬起梁的一端使支座恢復(fù)形狀后再落梁。! 盡量避免過(guò)大縱坡。4其他病害除前述三種常見(jiàn)病害外, 其他病害主要有:( 1) 支座破裂和側(cè)面波紋狀凹凸, 原因有:支座本身質(zhì)量原因, 極限抗壓強(qiáng)度不夠。由于支座安裝質(zhì)量較差引起。( 2) 四氟滑板支座病害: 該類(lèi)支座病害也有支座本身質(zhì)量和安裝質(zhì)量?jī)煞N原因引起, 從調(diào)查檢測(cè)來(lái)看, 具體病害原因較多, 但主要原因有: 支座本身

7、質(zhì)量問(wèn)題表現(xiàn)最多的是四氟板與橡膠層的脫離, 四氟板表面不平整, 這可能與支座膠量和加工工藝有關(guān)。為了避免此類(lèi)病害, 要加強(qiáng)支座進(jìn)場(chǎng)前檢驗(yàn)。支座安裝方面暴露問(wèn)題較多, 主要有:由于標(biāo)高控制不嚴(yán)而產(chǎn)生的支座偏壓局部脫空;支座安裝時(shí)四氟板表面未清洗, 在安裝時(shí)儲(chǔ)油槽內(nèi)未注入硅脂油, 表面有砂粒等雜物, 更有甚者四氟板表面粘結(jié)有混凝土殘?jiān)? 使得表面滑動(dòng)系數(shù)不符合要求而產(chǎn)生過(guò)大的剪切變形, 加劇對(duì)支座橡膠層的破壞, 降低支座使用壽命影響。此外, 還增加對(duì)梁體的約束, 對(duì)結(jié)構(gòu)受力產(chǎn)生不利影響。! 接觸條件不符合要求; 四氟板支座倒置, 不符合規(guī)范要求;# 設(shè)置位置選擇不當(dāng); ( 3) 盆式支座: 由于目

8、前一般檢測(cè)機(jī)構(gòu)缺乏盆式支座力學(xué)指標(biāo)的檢測(cè)能力, 而且, 由于價(jià)格較昂貴, 很少進(jìn)行支座分解檢測(cè), 支座內(nèi)在質(zhì)量上仍缺乏有效監(jiān)控手段。在實(shí)際中只能對(duì)支座外觀進(jìn)行檢查,支座本身質(zhì)量問(wèn)題較為常見(jiàn)的是部件之間的配合公差過(guò)大, 影響支座耐久性和功能發(fā)揮。( 4) 支座非正常約束:這與支座本身質(zhì)量無(wú)關(guān),主要是施工過(guò)程處理不當(dāng)造成。( 5) 設(shè)計(jì)方面: 支座設(shè)計(jì)原則上應(yīng)考慮支座的過(guò)早損壞和使用壽命, 保證梁體縱橫向的變形要求,減少附加內(nèi)力。就支座承載能力而言, 支座反力大于 200 kN 的基本都選擇采用盆式支座, 在設(shè)計(jì)上保證了支座受力范圍的合理性。但有的設(shè)計(jì)中也存在一定問(wèn)題, 主要問(wèn)題和建議如下:山區(qū)高

9、速公路縱坡較大路段聯(lián)長(zhǎng)過(guò)大, 對(duì)支座受力不利, 建議適當(dāng)控制聯(lián)長(zhǎng), 如無(wú)法避免, 可調(diào)整支座規(guī)格。有些山區(qū)公路已發(fā)現(xiàn)普遍的支座變形過(guò)大和過(guò)早破損現(xiàn)象;考慮橋梁縱坡的影響, 四氟板式橡膠支座滑板支座應(yīng)布設(shè)在上坡一側(cè)聯(lián)端, 且盡量保證水平設(shè)置, 主要是為了避免梁體向下坡一端爬行而對(duì)伸縮縫產(chǎn)生不利影響。該類(lèi)現(xiàn)象在很多大縱坡橋梁的伸縮縫過(guò)早破壞中分析發(fā)現(xiàn);! 彎橋設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意支座類(lèi)型的選擇, 為了適應(yīng)梁體受力、變形的要求, 減少附加內(nèi)力, 一般布設(shè)多向活動(dòng)支座, 固定支座的布設(shè)應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)分析慎重選擇; 對(duì)于獨(dú)柱墩橋梁, 近年來(lái)由于支座問(wèn)題影響較大而都趨于采用獨(dú)柱雙支座形式, 這雖然避免了支座橫向偏位引

10、起的問(wèn)題, 但在設(shè)計(jì)時(shí)還應(yīng)進(jìn)一步細(xì)化。對(duì)于寬橋和彎橋獨(dú)柱墩, 可能支座間距仍然不能滿足上部構(gòu)造橫向受力要求, 必要時(shí)根據(jù)結(jié)構(gòu)受力要求, 同一墩可以選取不同規(guī)格支座。5 支座病害處理常規(guī)方法介紹支座病害處理的方法很多, 但應(yīng)綜合考慮病害情況、結(jié)構(gòu)形式和處理?xiàng)l件等因素合理選擇處理方案,常規(guī)處理方法主要有以下幾類(lèi):5 1 更換處理這是一種解決病害較徹底的辦法, 對(duì)由于支座引起的對(duì)結(jié)構(gòu)的影響和支座耐久性存在問(wèn)題可較好解決。支座更換通常需要頂梁, 工程量較大, 有時(shí)受施工空間、結(jié)構(gòu)等條件限制, 很難實(shí)行。一般有幾種方式:( 1) 設(shè)置臨時(shí)承重結(jié)構(gòu)作為平臺(tái); ( 2) 利用原有墩臺(tái)作為基礎(chǔ)加設(shè)支撐作為平臺(tái)

11、; ( 3) 超薄千斤頂;( 4) 利用相鄰跨作為支撐在橋面起吊提梁;5 2 加墊鋼板處理這是目前橋梁養(yǎng)護(hù)和施工過(guò)程中解決支座問(wèn)題最長(zhǎng)用的方法。34 華 東公 路2008年第 3期5 3 灌漿處理對(duì)于脫空病害, 可采用灌注環(huán)氧砂漿等進(jìn)行填充密實(shí), 提高支座受力的均勻性。近年來(lái), 也有用特殊的高強(qiáng)度專(zhuān)用灌注膠進(jìn)行脫空支座的修補(bǔ), 但耐久性和腐蝕性還有待驗(yàn)證。灌漿處理示意圖如圖 1、圖 2所示。圖 1支座墊塊補(bǔ)強(qiáng)示意圖圖 2支座脫空處理示意圖5 4 增加支座處理對(duì)于橋梁個(gè)別支座出現(xiàn)嚴(yán)重質(zhì)量問(wèn)題, 但又難以實(shí)施更換時(shí), 可以考慮與上述方法結(jié)合, 在原支座邊增設(shè)所需規(guī)格支座, 改善梁體和原支座的受力性

12、能。6支座病害處理其他注意事項(xiàng)( 1) 全面調(diào)查, 經(jīng)綜合考慮必要性、有效性、經(jīng)濟(jì)性、可行性和安全性確定處理方案, 而且處理方案要有針對(duì)性。( 2) 對(duì)各類(lèi)材料, 包括新更換的支座質(zhì)量等要加強(qiáng)檢驗(yàn); 安裝精度仍然要符合規(guī)范規(guī)定。( 3) 施工安全性應(yīng)考慮周全, 統(tǒng)一指揮, 施工過(guò)程中應(yīng)有專(zhuān)人負(fù)責(zé)監(jiān)控, 確保人身和設(shè)備的絕對(duì)安全。( 4) 采用頂升法時(shí), 要認(rèn)真做好測(cè)量、觀察、記錄工作。要準(zhǔn)確計(jì)算出原支座和現(xiàn)支座的高度差,保證頂升的同步性。( 5) 采用頂升施工時(shí), 應(yīng)盡量縮短支座更換的時(shí)間。( 6) 頂升施工時(shí)宜采用多頂小力多點(diǎn)布設(shè)的方法 , 一是為確保安全, 二是減小對(duì)梁體集中受力過(guò)大而產(chǎn)生不利影響。( 7) 施工時(shí)盡量減少橋面荷載, 對(duì)實(shí)施處理的橋梁應(yīng)封閉交通。( 8) 如采用搭設(shè)支撐平臺(tái)的方案, 必須對(duì)地質(zhì)情況、墩臺(tái)受力條件等進(jìn)行調(diào)查和驗(yàn)算。( 9) 必要時(shí)對(duì)上部結(jié)構(gòu)進(jìn)行演算, 尤其是連續(xù)結(jié)構(gòu), 避免引起上部構(gòu)在附加內(nèi)力過(guò)大而引起破壞。( 10) 由于橋梁本身可能存在其他病害, 在支座更換過(guò)程中應(yīng)注意對(duì)原有其他病害的監(jiān)測(cè)。7結(jié) 語(yǔ)在早期建設(shè)的一些梁式橋中, 存在著支座年久失養(yǎng)的問(wèn)題, 有些是橡膠支座日趨老化, 有些是鋼板支座銹蝕失效, 還有一些跨徑較小的簡(jiǎn)支橋梁原本就沒(méi)有設(shè)置支座, 使得上述橋梁在目前的大噸位、大交通量的荷載作用下, 出現(xiàn)了一