橋梁支座病害成因分析與治理對策探究

朱娘柱

摘? ? 要：橋梁支座是傳遞荷載和變形的重要連接構件，在施工和運營過程中會發生開裂、剪切變形、脫空、偏位等多種病害，對橋梁的安全性和耐久性造成極大的威脅，本文主要針對橡膠支座的病害進行成因分析并提出相應的治理對策。

關鍵詞：橋梁支座;橡膠支座;病害;成因分析

1? 技術背景

近年來，隨著交通管網的飛速發展，截止到2019年底我國橋梁建設數量約為一百萬座，大量橋梁需要進行養護，橋梁支座作為上部與下部結構的連接節點，其主要功能包括傳遞上部荷載，使橋梁上部能夠自由變形、扭轉[1]，還可以調節上部形變，同時限制橋梁由于地震或溫度變化產生的整體位移。在我國的橋梁建設中，橡膠支座因其彈性好、價格低廉、安裝簡便等特點成為應用最廣泛的一種支座，但在使用過程中會發生開裂、脫空、剪切變形和等病害，需要定期對支座進行科學的檢測，及時維修保養。

2? 橋梁病害分析

2.1? 橋梁支座受力分析

橡膠支座在橋梁結構中承擔的主要受力包括壓縮、剪切、轉動和滑動。壓縮作用受力形態如圖1（a）所示，是橋梁支座的主要作用，上部結構承受的荷載通過支座傳遞至下部結構，垂直方向需要具備較大的剛度;當外部環境的溫度和濕度發生變化加之混凝土發生徐變時，上下結構產生剪切力作用于支座，支座需要具有一定的變形能力來吸收剪切引起的位移，如圖1（b）所示;在梁的端部，荷載作用時會發生輕微轉動，使得支座一側受力較大發生偏壓，支座通過轉動性能在受力后恢復，如圖1（c）所示;另外，橋梁在靜止狀態下也會產生類簡支梁的受力情況，需要支座通過滑動性能來限制水平位移的發生，如圖1（d）所示。

2.2? 病害表現

基于橋梁支座以上的受力狀態，板式橡膠支座常見的病害形式主要包括：（1）出現裂紋老化，主要由于長期受到以上四種力的綜合作用，材料選擇的耐久性不夠、維修保養不當等原因。（2）剪切變位。由于支座長期受到的剪切力會產生剪切角，嚴重時會出現膠層的分層錯位[2]。（3）橋梁支座受到轉動作用時，局部偏壓較嚴重，偏壓轉角超限不及時恢復會導致脫空現象的出現。（4）橋梁結構自身出現變位、不均勻沉降，或安裝偏差的遺留問題，會導致支座發生整體偏位，移位過量偏離設計位置超限。

2.3? 原因分析

（1）設計原因。包括設計選型和布置不當，設計圖紙內有對于支座的選型、尺寸方面的要求，但未對內部參數進行規定，如剪切角、偏壓轉角限制與形狀系數等。因此按照設計圖紙生產的支座外觀符合要求，但膠層度、鋼板等內部結構的設置參差不齊，在使用階段不符合要求。另外，在支座位置布置時，未準確區分單向、雙向固定支座與活動支座，導致布置不合理，使用時產生滑移等現象。

（2）生產制造原因。支座對于原材料的要求很高，包括橡膠、內部埋置鋼板、膠層，質量要求高，還要嚴格控制生產工序，有些工廠質量控制不嚴，添加再生膠材料，使得支座在使用初期就出現裂紋等現象，使用過程中加速老化。

（3）施工原因。支座安裝的精確度關系到整個橋梁的安全性和耐久性。支座下方的墊石不平整、標高控制不準確可能造成偏壓脫空，墊石表面如果留有污漬、浮漿會加速支座老化，影響垂直方向剛度。在支座安裝時，如果中心線對中不準確，也會使支座處于失穩狀態。在橋梁上部結構安裝時如果水平方向發生偏差或者有坡度時，會導致出現剪切，偏心、偏壓等情況[3]。

（4）養護原因。在使用過程中，溫度和濕度的變化都會導致橡膠材料的緩慢劣化，老化開裂而逐漸喪失原有的功能，支座的一些損害發生初期比較輕微，如果不能及時檢測或不能在檢測中及時發現問題，就會導致負面影響的進一步加劇，到達難以修復的程度。

3? 病害的防治對策

3.1? 支座檢測

對于橋梁橡膠支座，需要進行至少一年一次的定期檢查，當檢測過程中發現問題時需要針對具體部位進行特殊檢查。檢測過程需要使用車載式高空作業平臺、吊籃或者桁架高空作業平臺等輔助機械，如圖2所示。檢查的內容主要包括：橡膠開裂及表層鼓凸情況、剪切變形情況、脫空狀態檢查、偏位狀態檢查、墊石狀態檢查等。

3.2? 維修養護

（1）對于橡膠開裂的問題，當縫寬超過1mm時候，可以使用聚乙烯橡膠在裂縫部位涂抹修補。如果裂紋長度超過周長一半、內部鋼板有外露現象，或者一側鼓凸長度超過邊長一半時，需要使用千斤頂局部頂升進行更換。

（2）當發生局部脫空的面積超過40%時需要采取措施，如果為橋梁底與支座頂面的脫空，需要對支座與梁之間的鋼板抹水泥漿重新粘結，如果是墊石與支座底部的脫空，可以局部頂升磨平墊石后再墊入平整的楔塊。

（3）如果剪切角未超過規范限制，可以不處理繼續使用但需要密切監測，如果超限較少，可以局部頂升釋放一定的剪切變形后檢查，滿足要求繼續使用，如果超限較多則頂升后更換支座。

（4）出現偏位現象時，移出墊石的長度如果超過自身邊長的25%，則需要頂升復位，如果超出40%，則在復位后需要加裝限位裝置，防止結構失穩。

4? 結語

橋梁支座在施工和運行過程中容易發生多種病害，需要對支座進行定期檢測，及時對病害進行識別，根據病因和損害程度進行針對性的維修養護，從而延長橋梁的使用壽命。

參考文獻：

[1] 王建華.橋梁建設中關于新型橋梁支座的創新應用[J].交通世界，2016（15）：56～57.

[2] 包杰.斜曲連續梁橋板式橡膠支座設計關鍵技術研究[D].長安大學，2015.

[3] 喬振.基于固有頻率變化率的橋梁支座病害識別技術的研究[D].華東交通大學，2014.