張 勇，侯廣偉，莊軍生

(1.中國(guó)鐵道科學(xué)研究院 鐵道建筑研究所，北京 100081;2.西安鐵路局，陜西 西安 710054)

2008年汶川地震后，隴海線(xiàn)、寶成線(xiàn)及陽(yáng)安線(xiàn)部分橋梁支座存在不同程度的病害，其中隴海線(xiàn)下行關(guān)莊渭河大橋支座病害較嚴(yán)重，地震致使隴海線(xiàn)下行方向出現(xiàn)停運(yùn)情況，后經(jīng)緊急搶修才恢復(fù)了線(xiàn)路運(yùn)行。病害較輕的支座則仍投入正常運(yùn)營(yíng)中，運(yùn)營(yíng)一段時(shí)間后部分支座病害才陸續(xù)進(jìn)行了處理。為了查清地震對(duì)橋梁支座的損壞情況，對(duì)上述三條線(xiàn)路的部分典型支座病害進(jìn)行了調(diào)查。調(diào)查結(jié)果表明，部分支座出現(xiàn)了地震或活載引起的病害，部分支座存在維修養(yǎng)護(hù)不及時(shí)引起的病害。

1 既有線(xiàn)橋梁支座概況

三條既有線(xiàn)橋梁支座均采用鑄鋼支座。鑄鋼支座的特點(diǎn)是承載能力強(qiáng)，能適應(yīng)橋梁的位移和轉(zhuǎn)動(dòng)的需要。20世紀(jì)80年代以前，鑄鋼支座普遍應(yīng)用于我國(guó)鐵路橋梁上，近年來(lái)逐漸被板式橡膠支座、盆式橡膠支座、柱面和球面支座所代替。本次檢查涉及到的支座類(lèi)型共有4種:平板支座、弧形支座、搖軸支座和鉸軸支座。

1.1 平板支座

平板支座是橋梁支座最早，也是最簡(jiǎn)單的一種支座形式。它由平面鋼板組成，其位移量是有限的，而且梁的支承端也不能完全自由轉(zhuǎn)動(dòng)，所以平板支座一般用于小跨度橋梁，在鐵路橋上可用到8 m跨度，在公路橋上常用到12～15 m跨度。目前平板支座已被板式橡膠支座所取代。

1.2 弧形支座

弧形支座有上、下支座板和銷(xiāo)釘組成。下支座板的頂面是一個(gè)曲率很大的弧面，上支座板底面是一個(gè)平面，上、下支座板之間在銷(xiāo)釘孔處設(shè)有銷(xiāo)釘。固定支座的上、下支座板之間的銷(xiāo)釘孔為圓孔，由銷(xiāo)釘承受水平力，約束支座的各向位移;活動(dòng)支座的銷(xiāo)釘孔為長(zhǎng)圓孔，以使支座沿順橋向可做少量的滑移。

弧形支座一般分為大弧形和小弧形兩種，每孔梁需設(shè)置4套大弧形支座(活動(dòng)支座和固定支座各2套)或8套小弧形支座(活動(dòng)支座和固定支座各4套，用于П型梁)，前者每個(gè)支座采用8個(gè)錨栓與梁體及墊石連接，后者每個(gè)支座采用4個(gè)錨栓與梁體及墊石連接，弧形支座運(yùn)輸時(shí)一般采用φ8 mm鋼筋將上下支座板臨時(shí)焊接?；⌒沃ё话阌糜?6 m以下的鐵路橋上，目前大部分橋梁的弧形支座已被板式橡膠支座、盆式橡膠支座或柱面支座所代替。弧形支座構(gòu)造如圖1所示。

1.3 搖軸支座

搖軸支座有固定支座和活動(dòng)支座之分。活動(dòng)支座由底板、下擺(搖軸)和直接與梁底相連的上擺組成，下擺的頂面和底面均做成圓曲面形，能自由轉(zhuǎn)動(dòng)，并由下擺轉(zhuǎn)動(dòng)后頂、底面的位移差，來(lái)適應(yīng)梁體位移的需要。固定支座由上、下擺組成，下擺頂面為一個(gè)大曲率半徑的柱面，以滿(mǎn)足支座的轉(zhuǎn)動(dòng)要求，下擺的底面為平面，直接與墩臺(tái)固接，支座只能轉(zhuǎn)動(dòng)，不能位移。鐵路橋梁跨度在20～32 m之間時(shí)，一般均采用鑄鋼搖軸支座。搖軸支座構(gòu)造如圖2所示。

1.4 鉸軸支座

鉸接搖軸支座(鉸軸支座)是搖軸支座的一種改進(jìn)形式，其優(yōu)點(diǎn)在于支座轉(zhuǎn)動(dòng)發(fā)生在鉸軸處，支座轉(zhuǎn)動(dòng)靈活。但當(dāng)相鄰兩個(gè)鉸軸支座的安裝軸線(xiàn)不重合時(shí)，也會(huì)影響支座的正常轉(zhuǎn)動(dòng)?；顒?dòng)支座的位移仍依靠下擺的轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。鐵路橋梁跨度在20～32 m之間時(shí)，一般可采用鑄鋼鉸軸支座。鉸軸支座構(gòu)造如圖3所示。

2 支座病害

本次調(diào)查共檢查了8個(gè)平板支座、240個(gè)弧形支座、40個(gè)搖軸支座及138個(gè)鉸軸支座，根據(jù)檢查結(jié)果，上述四種類(lèi)型支座的主要病害如下:

圖1 弧形支座構(gòu)造示意

圖2 搖軸支座構(gòu)造示意

圖3 鉸軸支座構(gòu)造示意

1)平板支座病害有:①支座安裝施工質(zhì)量較差，錨栓螺母未擰緊，支座存在橫向位移;②支座銹蝕嚴(yán)重。

2)弧形支座病害有:①活動(dòng)支座往跨中方向或相鄰跨跨中方向縱向錯(cuò)位，最大錯(cuò)位量3 cm;部分支座存在少量橫向錯(cuò)位;②梁底預(yù)埋鋼板與支座上座板脫開(kāi);③支座輕微銹蝕;④部分支座上、下座板錨固螺栓斷裂。

3)搖軸支座病害有:①支座錨固螺栓缺失螺母;②支座上下擺連接板螺栓松動(dòng);③支座防護(hù)罩螺栓缺失;④支座輕微銹蝕。

4)鉸軸支座病害有:①鉸軸防護(hù)封條脫落，鉸軸外露;②支座防護(hù)罩銹蝕脫落，部分支座出現(xiàn)銹蝕，跨越旱地橋梁支座輕微銹蝕，跨越水庫(kù)橋梁支座銹蝕嚴(yán)重;③支座上凸字形擋板安裝反向、外偏、突出、脫落，螺栓缺失或斷裂，下半圓形擋板外凸、脫落，螺栓松動(dòng)或斷裂脫落;④支座上下擺連接板缺失螺栓;⑤支座錨固螺栓缺失螺母，錨栓松動(dòng);⑥活動(dòng)支座朝跨中方向轉(zhuǎn)動(dòng)后無(wú)法復(fù)位。

3 病害原因分析

從以上分析可以看出，施工質(zhì)量缺陷、地震、溫度和活載作用是病害產(chǎn)生的原因。部分典型病害產(chǎn)生原因分析如下:

1)平板支座在檢查的結(jié)構(gòu)物中僅一座橋梁使用，其病害主要是施工缺陷引起，同時(shí)后期養(yǎng)護(hù)不及時(shí)加速了病害的發(fā)展。

2)弧形支座在使用過(guò)程中經(jīng)常發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)不靈活、錨栓剪斷及上下座板之間縱向錯(cuò)位超限的現(xiàn)象(銷(xiāo)子可能已經(jīng)剪斷)。轉(zhuǎn)動(dòng)不靈活主要是由于弧形接觸面線(xiàn)接觸應(yīng)力過(guò)大被壓平，造成支座轉(zhuǎn)動(dòng)困難;支座錨栓與梁底鋼板大多采用焊接連接，焊接缺陷及焊接殘余應(yīng)力使得錨栓疲勞強(qiáng)度降低，容易引起錨栓疲勞斷裂的病害;上下座板之間縱向錯(cuò)位主要是梁體在荷載作用下出現(xiàn)伸長(zhǎng)或縮短，是由于支座弧形接觸面被壓平，梁體縱向變形無(wú)法復(fù)位所致。

3)搖軸支座在使用過(guò)程中經(jīng)常發(fā)生活動(dòng)支座無(wú)法復(fù)位的現(xiàn)象，主要原因是由于下擺與支座底板的線(xiàn)形接觸面接觸應(yīng)力過(guò)大被壓平，下擺與底板之間由原來(lái)的線(xiàn)接觸轉(zhuǎn)變?yōu)榛∶娼佑|所致。此外，該類(lèi)支座還經(jīng)常發(fā)生活動(dòng)支座下擺與底板之間的銷(xiāo)子被剪斷、上擺與搖軸之間的擺卡被剪斷、錨固螺栓被拔掉及墊石崩裂等病害，這主要是由于支座承受了超過(guò)設(shè)計(jì)水平的橫向力或縱向力所引起。

4)鉸軸支座在使用過(guò)程中經(jīng)常發(fā)生的病害與搖軸支座類(lèi)似，主要有活動(dòng)支座無(wú)法復(fù)位、活動(dòng)支座下擺與底板之間的銷(xiāo)子被剪斷、錨固螺栓被拔掉及墊石崩裂等病害。此外，該類(lèi)支座在橫向力作用下其上擺左右兩側(cè)凸字形限位板及下擺左右兩側(cè)半圓形限位板容易出現(xiàn)病害，如限位板外凸變形及限位板螺栓剪斷后限位板脫落缺失等。與搖軸支座相比，此類(lèi)支座在橫向力作用下更容易出現(xiàn)病害，這主要是由于兩種支座橫向限位構(gòu)造不同所致，鉸軸支座主要靠限位板上的螺栓抵抗橫向力，而搖軸支座主要靠上擺和下擺之間嵌套的擺卡抵抗橫向力，后者比前者更能抵抗橫向水平力。

4 結(jié)語(yǔ)

1)從4種支座的病害情況來(lái)看，搖軸支座在使用過(guò)程中出現(xiàn)的病害相對(duì)較少，弧形支座及鉸軸支座出現(xiàn)的病害相對(duì)較多，弧形支座縱向錯(cuò)位及上下座板錨固螺栓斷裂的病害較為普遍，后續(xù)使用時(shí)應(yīng)對(duì)錨栓連接構(gòu)造進(jìn)行調(diào)整，避免支座錨栓與梁底鋼板采用焊接的連接方式;

2)鉸軸支座左右兩側(cè)限位板在橫向力作用下出現(xiàn)變形和限位板螺栓剪斷后脫落的病害應(yīng)引起重視，尤其是在高烈度地區(qū)使用這種支座時(shí)應(yīng)加強(qiáng)限位板的抗震能力;

3)對(duì)于弧形支座、搖軸支座和鉸軸支座線(xiàn)接觸部位被壓平導(dǎo)致活動(dòng)支座發(fā)生位移后無(wú)法復(fù)位的情況，可通過(guò)增大線(xiàn)接觸部位兩側(cè)材料的表面硬度來(lái)提高容許接觸應(yīng)力，避免此類(lèi)病害的再次發(fā)生;

4)各種支座在使用過(guò)程中均存在維修養(yǎng)護(hù)不及時(shí)引起的病害，為保證支座的耐久性，使用過(guò)程中應(yīng)加強(qiáng)定期檢查和養(yǎng)護(hù)工作。

［1］莊軍生．橋梁支座［M］．北京:中國(guó)鐵道出版社，2008.

［2］中華人民共和國(guó)鐵道部．鐵運(yùn)［2010］38號(hào) 鐵路橋隧建筑物修理規(guī)則—支座［S］．北京:中國(guó)鐵道出版社，2010.

［3］鐵道部專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)院．跨度10～20 m，專(zhuān)橋8140 九度地震區(qū)鋼筋混凝土梁及預(yù)應(yīng)力混凝土梁支座［S］．北京:鐵道部專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)院，1986．

［4］鐵道部專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)院．跨度10～32 m，專(zhuān)橋8144 鋼筋混凝土梁及預(yù)應(yīng)力混凝土梁鑄鋼支座［S］．北京:鐵道部專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)院，1988.