板式橡膠支座病害成因與處理方法

魯俊波，侯文龍

(中交四航局第一工程有限公司，廣東 廣州 510310)

1 工程概況

某高速公路項目位于廣西中部地區，是廣西高速公路網布局中“6橫7縱8支線”中重要的組成部分。項目共設15座橋梁，其中13座橋梁上部結構為預應力混凝土預制組合小箱梁。由于該地區地震基本烈度為7度，橋址區地震動峰值加速度為0.1g，根據《公路工程抗震設計規范》(JTJ 004—89)及《公路橋梁抗震設計細則》(JTG/TB 02—01—2008)，抗震設防等級按7度進行抗震設防，對該項目預制梁橋采用GCBZ抗震型板式橡膠支座。橋梁建成初期，發現該類支座出現較多病害。

該類板式橡膠支座全線總計423個，檢測統計結果顯示，其中支座偏壓68個，支座脫空44個，支座剪切變形86個，支座偏位2個，支座表面開裂7個，各類病害表現形式如下。

1)支座偏壓。支座表面受壓不均，橡膠體受壓較大側表面“鼓包”嚴重，而另一側表面光滑，如圖1(a)所示。

2)支座脫空。橡膠支座與梁底或墊石頂面接觸不密實而存在間隙。如圖1(b)所示。

3)支座剪切變形。支座受橫向剪切力產生的變形，如圖1(c)所示。

4)支座偏位。支座中心線與梁底定位中心線或墊石表面中心線產生偏差，如圖1(d)所示。

5)支座開裂。支座橡膠體表面出現裂紋和水平裂縫，如圖1(e)所示。

(a)支座偏壓

(b)局部脫空

(c)剪切變形

(d)支座偏位

(e)支座開裂

2 病害處理措施

2.1 病害評定

根據《公路橋梁橡膠支座病害評定技術標準》，支座病害可分為3級。①支座1級病害：進行適當外防護處理控制病害發展后可正常使用，屬于輕度病害；②支座2級病害：已對支座使用功能產生影響，但進行加強防護處理或修復，并定期觀察。嚴格控制病害發展后仍可使用，屬于中度病害；③支座3級病害：支座已部分或完全喪失使用功能，須立即更換，屬于重度病害。

通過現場觀測，本項目支座所表現的輕度偏壓、輕度剪切、輕度偏位、表面鼓包、局部脫空均屬于支座1級和2級病害，可采取措施為修復并定期觀察；支座表面開裂屬于支座3級病害，可采取措施為更換支座。

2.2 病害處理方法

本項目支座修復或更換采用整體頂升的施工方法。如圖1(a)所示，在單個蓋梁內每片梁底設置80t超薄型液壓千斤頂，將整幅梁體同步頂升5～10 mm，釋放支座既有壓力，此時病害支座可能呈現的狀態分為4種。

1)剪切變形恢復，鼓包消失，梁體回落后病害減輕或消失。

2)偏壓(脫空)恢復，鼓包消失，梁體回落后再次變形或偏壓(脫空)，需要墊塞楔形鋼板調節支座表面的壓力分布。

3)剪切變形、偏壓、脫空情況無變化。這是由于所采用的抗震型板式橡膠支座中心設有剪力銷預留槽，與預埋鋼板中心插槽對應，支座安裝時插槽內插入圓柱形剪力銷鎖定平面自由度，如圖1(b)所示，若梁體偏移過大，導致梁底預埋鋼板隨之移位，則剪力銷固鎖下，即使使用千斤頂頂升釋放支座所受的梁體荷載，橡膠體變形也無法恢復，若繼續頂升梁體至剪力銷退出梁底預埋鋼板插槽，則剪力銷隨橡膠體復原而移位，無法再插入預埋鋼板預留槽。

因此，支座及箱梁安裝時應確保墊石中心、支座中心、梁底鋼板中心位于同一垂線，且箱梁安裝完成后，應盡量避免后續施工活動對梁體產生較大的擾動。

對于已出現的此類病害，需先破除并重新澆筑墊石，然后按墊石及梁底鋼板中心對位放入支座，使剪力銷重新位于支座及預埋鋼板插槽的中心。

3 支座病害成因

3.1 設計方面原因

1)對板式橡膠支座的性能了解不足，設計選材時由于未經驗算或驗算不足，導致選用支座的規格或尺寸不滿足抗壓、抗剪強度需求，從而引發病害。

2)現行設計規范考慮中的不足，為避免支座的最外緣局部脫空，現行規范設計只驗算最大活載撓曲轉角的支座外側最外緣脫空，而梁上無荷載時，支座在預應力混凝土梁徐變上拱轉角和較小的恒載壓應力共同作用下，更容易使支座內側的最外緣脫空，使支座受力不當而產生病害。

3.2 制造過程的原因

1)支座保護層厚度不均勻、加勁鋼板間橡膠層厚度偏差大，不滿足設計使用要求。

2)施工工藝、產品生成的配方存在問題，產品的物理、力學性能無法完全滿足規范要求。

3)支座加工所使用的橡膠、鋼板等材質和規格不符合標準。如使用再生膠代替天然橡膠，用廢舊鋼板代替加勁鋼板，鋼板的材質、厚度均未達到質量要求。

3.3 使用安裝過程中的原因

1)支座安放時支座中心線與蓋梁或橋臺內的支座中心線不重合，支座就位不準確，導致支座受力不當。

2)四氟板支座表面未涂抹硅脂油，影響了支座的剪切滑動。

3)落梁、支座安放過程中，操作不平穩，使支座安放后即出現偏心受壓或出現剪切變形。

4)支座墊石頂面標高控制不到位，導致一片梁底各支座受力不均勻，造成支座偏壓或局部脫空。

4 初裝支座病害防治措施

4.1 施工前控制措施

1)支座選材應嚴格遵循國家及行業標準，選擇形式適應、質量達標的支座，原材運輸、存放的過程中，避免磕碰、剮蹭對其造成磨損。

2)對于梁體縱坡時建議采用以下處理方式：當梁體縱坡i<1%時，縱坡由支座墊石調整，支座斜置；當梁體縱坡1%

3)支座進場需提供產品合格證和出廠證明，產品合格證書中應有支座技術性能指標。

4)支座進場前需按批次、單元進行規定頻率的抽樣檢驗，各項性能指標均應滿足《公路橋梁板式橡膠支座技術標準》(JT/T 4—2004)的要求。

4.2 過程中控制措施

1)蓋梁內支座墊石澆筑完成后，放出支座中心點及墊石頂面標高。將支座中心位置標注在支座墊石及橡膠支座上，安裝時支座中心線應與墊石中心線重合。橡膠支座與下承面采用環氧樹脂粘結，環氧樹脂可以填塞支座底部空隙，并確保支座底面與下承面貼合緊密。

2)墊石頂面標高及平整度應滿足設計及規范要求，避免出現支座發生歪斜、不均勻受力和脫空現象，對于平整度不符合要求的支座墊石，使用打磨機進行打磨。

3)預制梁板安裝時，需在梁端支座上承面處準確標出十字中心線，并延伸至梁端面和側面，標示為鉛垂線，落梁時使梁板底部的支承中心線與墩臺頂的中線相吻合。

5 結 語

初裝支座呈現的主要病害類型為偏壓、脫空及剪切變形，絕大部分屬于輕微病害，可采取同步頂升后墊塞楔形鋼板的方式進行修復。但病害的修復處理只是補救措施，重點仍在于事前預防而非事后治理。通過成因分析可以看出，從結構設計到原材制作，再到現場施工，都存在直接或間接導致支座病害的影響因素，而其中最主要的是施工因素，通過加強施工管理，比如做好支座試驗檢測工作，嚴格落實支座安裝各工序控制點，上部結構施工期間及時固結梁片并盡量降低后續施工擾動等，可以對大多數常見病害進行規避。

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