橋梁支座典型病害分析及對策

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: 1001- 7291 ( 2008)03- 0032- 03文獻(xiàn)標(biāo)識碼:B橋梁支座典型病害分析及對策夏 娟, 奚 勇, 劉洪濤 ( 安徽省公路工程檢測中心, 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、安裝和耐久性問題等等, 這些問題都是影響結(jié)構(gòu)安全性和耐久性的重要因素, 需要通過科學(xué)手段、方法加以診斷、評價(jià)。關(guān)鍵詞: 支座; 脫空

2、; 偏位; 變形過大支座是橋梁結(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, 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, 減輕震動對結(jié)構(gòu)的不利影響。在我國, 橡膠支座技術(shù)相當(dāng)成熟, 因其性能可靠、結(jié)構(gòu)簡單、安裝和使用方便、造價(jià)較低, 可以吸收部分振動, 減小活載對橋梁結(jié)構(gòu)及墩臺的沖擊, 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)量問題之一, 主要是由于支座底部砂漿墊塊開裂松散及墩臺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大, 影響支座的耐久性, 此外, 可能會使上部構(gòu)造受力不均, 對結(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)氣溫過高或過低, 后期梁體伸縮過大導(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, 如偏差過大, 應(yīng)重新澆筑墊石。3 支座變形過大支座變形是指壓縮變形和剪切變形, 變形過大有支座本身質(zhì)量和安裝質(zhì)量兩方面原因。支座本身質(zhì)量問題是指支座抗壓彈模或抗剪彈模不符合質(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?/p>

5、荷載下的豎向變形, 而各種結(jié)構(gòu)對豎向變形的適應(yīng)性不同, 過大的豎向變形可能對連續(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)也會引起支座初始變形過大,從耐久性來說是不好的, 剪切變形越大越不好, 長時(shí)間過大變形將加速橡膠老化, 會降低支座使用壽命。過大的變形產(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)別支座受力過大而引起初始變形過大。( 2) 安裝溫度過高、過低, 隨環(huán)境溫度變化、混凝土脹縮、徐變和汽車

6、制動力的作用引起過大剪切變形。( 3) 橋梁縱坡設(shè)計(jì)過大導(dǎo)致縱向剪切變形過大。( 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。! 盡量避免過大縱坡。4其他病害除前述三種常見病害外, 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: 該類支座病害也有支座本身質(zhì)量和安裝質(zhì)量兩種原因引起, 從調(diào)查檢測來看, 具體病害原因較多, 但主要原因有: 支座本身

7、質(zhì)量問題表現(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)。為了避免此類病害, 要加強(qiáng)支座進(jìn)場前檢驗(yàn)。支座安裝方面暴露問題較多, 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)? 使得表面滑動系數(shù)不符合要求而產(chǎn)生過大的剪切變形, 加劇對支座橡膠層的破壞, 降低支座使用壽命影響。此外, 還增加對梁體的約束, 對結(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、前一般檢測機(jī)構(gòu)缺乏盆式支座力學(xué)指標(biāo)的檢測能力, 而且, 由于價(jià)格較昂貴, 很少進(jìn)行支座分解檢測, 支座內(nèi)在質(zhì)量上仍缺乏有效監(jiān)控手段。在實(shí)際中只能對支座外觀進(jìn)行檢查,支座本身質(zhì)量問題較為常見的是部件之間的配合公差過大, 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)量無關(guān),主要是施工過程處理不當(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)中也存在一定問題, 主要問題和建議如下:山區(qū)高

9、速公路縱坡較大路段聯(lián)長過大, 對支座受力不利, 建議適當(dāng)控制聯(lián)長, 如無法避免, 可調(diào)整支座規(guī)格。有些山區(qū)公路已發(fā)現(xiàn)普遍的支座變形過大和過早破損現(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伸縮縫產(chǎn)生不利影響。該類現(xiàn)象在很多大縱坡橋梁的伸縮縫過早破壞中分析發(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; 對于獨(dú)柱墩橋梁, 近年來由于支座問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、起的問題, 但在設(shè)計(jì)時(shí)還應(yīng)進(jìn)一步細(xì)化。對于寬橋和彎橋獨(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:5 1 更換處理這是一種解決病害較徹底的辦法, 對由于支座引起的對結(jié)構(gòu)的影響和支座耐久性存在問題可較好解決。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; ( 2) 利用原有墩臺作為基礎(chǔ)加設(shè)支撐作為平臺

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)和施工過程中解決支座問題最長用的方法。34 華 東公 路2008年第 3期5 3 灌漿處理對于脫空病害, 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, 也有用特殊的高強(qiáng)度專用灌注膠進(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 增加支座處理對于橋梁個(gè)別支座出現(xiàn)嚴(yán)重質(zhì)量問題, 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性。( 2) 對各類材料, 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, 施工過程中應(yīng)有專人負(fù)責(zé)監(jiān)控, 確保人身和設(shè)備的絕對安全。( 4) 采用頂升法時(shí), 要認(rèn)真做好測量、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, 二是減小對梁體集中受力過大而產(chǎn)生不利影響。( 7) 施工時(shí)盡量減少橋面荷載, 對實(shí)施處理的橋梁應(yīng)封閉交通。( 8) 如采用搭設(shè)支撐平臺的方案, 必須對地質(zhì)情況、墩臺受力條件等進(jìn)行調(diào)查和驗(yàn)算。( 9) 必要時(shí)對上部結(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, 在支座更換過程中應(yīng)注意對原有其他病害的監(jiān)測。7結(jié) 語在早期建設(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支橋梁原本就沒有設(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