高速公路橋梁支座病害檢測及維護技術分析

磨耀華

摘要：文章依托某高速公路橋梁檢測及維護項目，針對涉及的諸多簡支轉連續箱梁、T梁的橡膠支座病害進行了匯總統計與類別劃分，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、上部結構徐變作用及偏壓剪切受力過大等。在成因分析基礎上，闡述了梁板頂升要點，提出對應的橋梁支座維護方案，包括支座位置調節、硅脂油涂刷、鋼墊片增設及支座整體更換等。研究成果可為高速公路橋梁支座病害檢測及維護技術提供開拓思路，促進實現產業升級。

關鍵詞：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過程中，常發生各類病害，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，甚至有可能引發交通事故，因此需要對高速公路進行針對性的病害檢測和維護，以恢復其使用性能。

其中，有關高速公路橋梁病害檢測及維護方面已有諸多專家學者展開過研究：李進洲等[1]對益陽-長沙高速公路沿線橋梁進行了病害檢測，針對空心板梁鉸接縫病害、橋臺臺帽剝落露筋病害、橋面坑槽病害等進行了分析，并提出了碳纖維布粘貼、橫向預應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，針對先張預應力混凝土空心板梁橋面鋪裝經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行了統計與分析，利用AHP法對各病害風險展開評估，基于此提出了橋梁日常養護建議;陳玉欣等[4]重點針對分布于滑坡體區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在成因，并給出了針對性的維修加固方案。

可以發現，針對橋梁病害檢測和維護技術方面已有一定的研究基礎，但在橋梁支座病害的專項檢測、病害匯總統計與類別劃分，包括針對性的成因和維護技術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項目展開探討，針對涉及到的諸多簡支轉連續箱梁、T梁的橡膠支座病害進行了匯總統計與類別劃分，并對上述四類橡膠支座病害形成的原因展開深入分析，在成因分析基礎上，闡述了梁板頂升要點，提出對應橋梁支座維護方案。

1病害統計與劃分

本文所依托的高速公路橋梁檢測及維護項目地處我國東北部地區，屬高寒區，全年溫差明顯。項目標段內囊括特大橋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營30個月，部分橋梁橡膠支座產生串動、超限剪切變形、脫空及開裂等病害。經對沿線橋梁支座病害進行檢測、統計和類別劃分，具體情況如下：

1.1支座移動

在檢測的各座橋梁中共發現74個橡膠支座出現支座移動病害，大多集中于4座大橋中，占62個，其余分布于中橋。出現該病害的橋梁支座中，滑動支座數量占比達到92%，且多表現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現25個橡膠支座出現支座超限剪切變形病害，絕大多數集中于相鄰的2座大橋中，占21個。出現該病害的橋梁支座中，滑動支座數量占比達到88%。

1.3支座脫空

在檢測的各座橋梁中共發現143個橡膠支座出現支座脫空病害，其脫空面積分布較為廣泛，在10%～85%范圍內均有發現，未見在某一病害面積占比區域較為集中現象。此外，在固定支座和滑動支座對應分布規律中，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現35個橡膠支座出現支座開裂病害，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支座開裂現象最多。

2病害成因分析

2.1支座移動成因

相較于固定支座，滑動支座更易發生支座移動病害。檢測結果中顯示有同一橋墩的多個橡膠支座發生縱向移動現象，這表明橋梁施工過程中預制梁體在完成橫向連接后出現了梁體移動。進一步研究可發現，出現該現象的原因在于施工階段的動荷載影響，包括運梁車等各類作業車輛的荷載作用。項目所在地溫差明顯，梁體易對應產生較大伸縮變形，進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現于滑動支座。在勘察檢測過程中工程人員發現，出現超限剪切變形病害的滑動支座均未嚴格遵照設計方案中的描述，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，當梁體活動端出現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出顯著的特異性，二者均有分布，且在多次維修調整后常會重復出現。當預應力混凝土梁架設完成后，其縱向及橫向均會在連接作用下具備整體性。橋梁營運過程中，在溫度變化、預應力作用、混凝土收縮徐變、行車荷載及橋梁后期荷載的綜合作用下，梁體逐漸發生變形，引起下部各類支座的受力不均，長期發展后出現支座脫空病害。總體來看，支座脫空的主要成因在于上部混凝土結構的徐變作用。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生。

2.4支座開裂成因

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

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，開裂點處于支座端部。

（2）針對預應力混凝土梁，在縱向及橫向連接作用下具備整體性，后期營運過程中，在溫度變化、預應力作用、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，出現超負荷開裂。針對簡支梁，則是由于其安裝施工過程中定位不精準，當臨時支座拆除后，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，出現超負荷開裂。

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，支座一側受壓脹出，一側位于支座中部，開裂則發生于脹出處，且常伴隨支座脫空病害同時發生。

3維護技術分析

3.1梁板頂升要點分析

對發生病害的支座進行維護的重點工藝在于梁板的頂升步驟，應嚴格控制整幅梁體的同步頂升和回落，確保其高差<2 mm，避免出現梁板不均勻受力引起破壞。采用的施工設備以串聯千斤頂為主，配合橋檢車共同使用。串聯千斤頂的基本原理是多個千斤頂以同一油管（上設有若干三通管）輸油，且以同一油泵供油，從而達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。

選用串聯千斤頂要控制好數量設置，其中T梁設置1臺/端，箱梁設置2臺/端。在互通立交處所用千斤頂數量最多，共有8片箱梁，即共設置有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，確定千斤頂的頂升力。本橋梁支座檢測維護項目涉及的最大荷載在一特大橋梁的簡支轉連續T梁處，其支座反力達到 2 917 kN。考慮到可能出現的車輛超載及安全系數問題，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，要控制好千斤頂的尺寸規格和頂升高度。可選取相對較小規格和頂升高度的千斤頂，輔以高強墊板進行高度調整，最終選取的千斤頂厚度為10 cm。

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

3.2支座病害維護方案

3.2.1支座移動維護

對于發生支座移動病害的維護，只需在梁體頂升后，對移動的支座位置進行調整，達到其與梁底預埋板正中位置對齊即可。

3.2.2支座超限剪切變形維護

針對支座超限剪切變形的維護，應在梁體頂升完成后進行觀察，大多數情況下支座的超限剪切變形可自行恢復原位置。對于部分無法完全恢復原位置的支座，可將支座旋轉180°，采用該方法能使超限剪切變形逐步恢復。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行硅脂油的均勻涂刷。當支座具備足夠的潤滑性，則不易發生超限剪切變形問題。

3.2.3支座脫空維護

在開展支座脫空病害的維護之前，要對其脫空高度和面積進行測量，用準備好的多種厚度（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，可預先多墊1 mm左右的墊片，確保千斤頂回落后不會再出現脫空現象。

3.2.4支座開裂維護

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

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生開裂的內在原因，對其進行針對性處理，防止新支座因同類原因再次損壞。

4結語

本文依托某高速公路橋梁檢測及維護項目展開探討，針對涉及的諸多簡支轉連續箱梁、T梁的橡膠支座病害進行了匯總統計與類別劃分，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、上部結構徐變作用及偏壓剪切受力過大等。在成因分析基礎上，闡述了梁板頂升要點，提出對應的橋梁支座維護方案，包括支座位置調節、硅脂油涂刷、鋼墊片增設及支座整體更換等。本文研究成果可為高速公路橋梁支座病害檢測及維護提供參考。

參考文獻：

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

[2]余常俊，雷波，賀厚.某橋梁病害分析及維修方案[J].公路，2009（8）：186-189.

[3]沈楸，康愛紅，顧萬，等.混凝土板梁橋典型病害風險矩陣評估及養護策略研究[J].公路，2020，65（7）：298-303.

[4]陳玉欣，王娜.滑坡體上橋梁病害分析及加固技術研究[J].公路，2021（11）：189-193.