李愛武

我國從 20世紀(jì) 60年代開始對板式氯丁橡膠橋梁支座進(jìn)行了研究和試驗(yàn),并在南方開始推廣應(yīng)用,在 70年代開始試驗(yàn)以天然橡膠為主體的低溫板式橡膠支座,并應(yīng)用于北方,從此各種橋梁支座在全國廣泛應(yīng)用?，F(xiàn)筆者就多年來對養(yǎng)護(hù)管理中橋梁支座存在的病害、造成的原因以及如何防治淺析如下。

1 支座作用及分類

1.1 橋梁支座的作用

1 )將上部構(gòu)造恒載和活載可靠地傳遞給墩臺。

2 )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。

3 )阻抗風(fēng)力、地震波等引起的結(jié)構(gòu)平移、減輕振動對結(jié)構(gòu)的不利影響。

1.2 橋梁支座的分類

1 )梁式橋的支座,通常用鋼板、橡膠或鋼筋混凝土等材料來制作。

2 )鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土橋的支座,通常用簡易墊層支座、弧形鋼板支座、鋼筋混凝土埋柱式支座、橡膠支座、拉力支座、減隔震支座等。

目前我國普遍采用的是橡膠支座,主要可以分為三種形式：板式橡膠支座、盆式橡膠支座、四氟橡膠滑板支座。

2 支座病害調(diào)查

通過對我單位養(yǎng)管的520座橋梁的全面調(diào)查,以及多年來對橋梁養(yǎng)護(hù)管理中橋梁支座的觀察資料分析,橋梁支座的病害可分為以下幾種。

2.1 板式橡膠支座

板式橡膠支座的本體是若干層橡膠片和薄鋼板為剛性加勁物(也可用帆布、鋼絲網(wǎng)或鋼筋)組合而成,各層橡膠與鋼板之間經(jīng)涂膠接擠加壓硫化牢固粘結(jié)成一體。

主要病害：

1 )表面裂紋。主要是板式橡膠支座本體表面出現(xiàn)龜裂裂紋和水平裂縫。龜裂裂紋且裂紋寬度小于 0.5 mm,沒有水平裂縫,為輕微程度,當(dāng)裂縫寬度大于 2mm且水平裂縫長度大于相應(yīng)邊長的 50%或 25%,就屬于極嚴(yán)重和嚴(yán)重。即支座功能嚴(yán)重老化,將危及行車安全。產(chǎn)生的原因是支座質(zhì)量差或養(yǎng)護(hù)不當(dāng)?shù)取?/p>

2 )鋼板外露。主要是有支座表面的龜裂裂紋中目測到板式橡膠支座本體內(nèi)部的薄鋼板裸露,鋼板橡膠支座工作的機(jī)理是鋼板的拉力是通過橡膠與鋼板之間的粘結(jié)力來傳遞的,鋼板裸露表明局部粘結(jié)區(qū)域的粘結(jié)強(qiáng)度已超過,表明板式橡膠支座問題嚴(yán)重。產(chǎn)生的原因主要是鋼板位置不夠準(zhǔn)確,造成有的邊保護(hù)層減小,裂縫比較嚴(yán)重,導(dǎo)致鋼板外露。

3 )不均勻鼓凸與脫膠。主要是板式橡膠支座兩側(cè)或一個側(cè)面上下之間不均勻鼓凸現(xiàn)象,沿支座一側(cè)外鼓長度占相應(yīng)邊長25%以上時屬于嚴(yán)重級。產(chǎn)生的主要原因是支座質(zhì)量造成的。

4 )脫空。主要是支座與梁底面或支承墊石頂面出現(xiàn)的裂縫大于相應(yīng)邊長的 25%時,為局部脫空;當(dāng)縫隙等于邊長時,為全脫空。產(chǎn)生的原因主要是施工質(zhì)量控制不嚴(yán),如墩臺頂支座墊石標(biāo)高控制不當(dāng)或墊石強(qiáng)度過低,受壓后破碎,引起脫空;也可因支座安裝溫度過高或過低,造成梁體伸縮過大導(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。

5 )支座剪切超限。板式橡膠支座在最高或最低溫度條件下,上部結(jié)構(gòu)恒載作用時,其tanα＞0.50,板式橡膠支座剪切變形過大,嚴(yán)重?fù)p壞梁體,縮短了橋梁整體使用壽命。產(chǎn)生的主要原因是安裝溫度過高、過低,隨著環(huán)境溫度的變化,混凝土脹縮,徐變和汽車制動力的作用引起過大剪切變形。

2.2 盆式橡膠支座

盆式橡膠支座是由不銹鋼滑板、聚四氟乙烯板、盆環(huán)、氯丁橡膠塊、鋼密封圈、鋼盆塞及橡膠防水圈等組成。它是利用設(shè)置在鋼盆中的橡膠板達(dá)到對上部結(jié)構(gòu)承壓和轉(zhuǎn)動的功能,利用聚四氟乙烯板和不銹鋼之間的平面滑動來適應(yīng)橋梁的水平位移要求。

主要病害：

1 )鋼件裂紋和變形。鋼件裂紋是指盆式橡膠支座的桿件表面出現(xiàn)肉眼可見的裂紋,主要是鋼盆(下支座板)的表面裂紋。而鋼件變形時至支座盆底鋼板四角在支座反力作用下出現(xiàn)表面翹起的現(xiàn)象。盆式橡膠支座鋼件裂紋和變形現(xiàn)象往往相互伴隨。

2 )鋼件脫焊。主要是指鋼板與盆底之間的焊縫脫開的現(xiàn)象。在支座力作用下,盆式橡膠支座內(nèi)的橡膠板受壓變相受到盆環(huán)干板約束。這時圓環(huán)形盆環(huán)干板受到水平徑向力作用,在盆環(huán)和盆底之間截面上將產(chǎn)生剪應(yīng)力,而盆環(huán)和盆底之間焊縫承接剪應(yīng)力作用。出現(xiàn)鋼件脫焊,支座達(dá)不到設(shè)計(jì)承載力計(jì)算的要求,故屬于嚴(yán)重級。

3 )聚四氟乙烯板磨損。主要是指盆式橡膠支座中由于聚四氟乙烯板和不銹鋼之間滑動鎖產(chǎn)生的磨損。其磨損性能直接影響盆式橡膠支座的使用壽命。我們一般根據(jù)聚四氟乙烯的外露高度H來判斷聚四氟乙烯的損壞程度。當(dāng)H≥1.0mm時支座正常,當(dāng)0.5mm≤H≤1.0mm時支座已經(jīng)劣化,當(dāng)0.2mm≤H≤0.5mm時,應(yīng)經(jīng)專家鑒定后更換支座;當(dāng)H≤0.2mm時應(yīng)立即更換支座。

4 )支座位移超限。主要是盆式橡膠支座的聚四氟乙烯滑出不銹鋼板面范圍。當(dāng)位移超限小于 10mm時,比較嚴(yán)重,當(dāng)位移超限不小于 10mm時,應(yīng)立即更換支座。產(chǎn)生的原因主要是支座本身質(zhì)量,極限抗壓強(qiáng)度不夠和安裝質(zhì)量較差引起的。

5 )鋼盆銹蝕。主要是鋼盆的外表保護(hù)漆脫落,鋼件銹蝕的現(xiàn)象。

3 支座病害的防治

3.1 合理選擇支座

1 )跨徑小于 10m的簡支板梁橋,適宜選用簡易墊層支座。2)跨徑在 10m～20m,支承反力不超過 600 kN的簡支梁橋,宜選用弧形鋼板支座。3)跨徑不小于 20m,且要更好地保證梁端自由移動的梁式橋,宜選用鋼筋混凝土擺柱式支座。4)板式橡膠支座不僅技術(shù)性能優(yōu)良,還具有構(gòu)造簡單、價格低廉、安裝方便、養(yǎng)護(hù)簡便、易于更換、緩沖隔震、建筑高度低等優(yōu)點(diǎn),因而被廣泛使用于各種橋型。選用板式橡膠支座時,支座的最大承載力應(yīng)與橋梁支點(diǎn)反力相吻合,其容許偏差范圍宜為 ±10%。普通板式橡膠支座適用于跨度小于 30m,位移量較小的橋梁,正交橋梁一般采用矩形支座,彎、坡、斜橋及圓柱墩橋一般采用圓形支座。四氟板橡膠支座適用于大跨度、多跨連續(xù)、簡支梁連續(xù)板等結(jié)構(gòu)的大位移量橋梁。5)盆式橡膠支座承載能力大,水平位移量大,轉(zhuǎn)動靈活且重量輕,構(gòu)造簡單節(jié)省鋼材,降低造價等優(yōu)點(diǎn),是適用于大跨橋梁的理想支座。

3.2 嚴(yán)格控制施工

1 )對預(yù)制梁底模要進(jìn)行基底應(yīng)力驗(yàn)算,要隨時檢查、校正,特別是雨季、凍融季節(jié)和采取蒸汽養(yǎng)生時,由于底模端部受水及溫度影響,容易變形沉降,要隨時進(jìn)行標(biāo)高測量,發(fā)現(xiàn)因基底承載力不足或其他原因而造成底模沉陷變形時及時處理。

2 )梁板預(yù)制后,存放時間不應(yīng)過長,一般以不超過 60 d為宜。安裝后,應(yīng)及時整體化進(jìn)行橋面鋪裝層施工,以防止反拱過大造成支座脫空。

3 )灌漿的水灰比宜控制在 0.4～0.45,可適量摻入減水劑(如木鈣)、膨脹劑(如鋁粉),以獲得較大流動性及較小的收縮性。

4 )嚴(yán)格控制蓋梁及墩臺帽施工質(zhì)量,其坡度、標(biāo)高、表面平整度必須達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

5 )支座墊石施工要精細(xì),除達(dá)到要求的強(qiáng)度外,頂面標(biāo)高控制需要更加嚴(yán)格,且頂面平整密實(shí),沒有偏斜現(xiàn)象。

6 )彎、坡、斜橋,由于相鄰墩臺主梁的坡度一般是不同的,支座標(biāo)高需經(jīng)墊石來調(diào)整。

7 )梁板吊裝前,再對支座墊石標(biāo)高進(jìn)行一次認(rèn)真測量,并對測量結(jié)果整理分析,發(fā)現(xiàn)有標(biāo)高不妥的墊石進(jìn)行處理,高的要仔細(xì)鑿平到位,低的用薄不銹鋼板調(diào)整。

3.3 加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)

橋梁支座應(yīng)嚴(yán)格按照《橋梁養(yǎng)護(hù)規(guī)范技術(shù)規(guī)范》定期進(jìn)行檢查、養(yǎng)護(hù)和維修,對于發(fā)現(xiàn)的問題需及時處理,延長支座與橋梁使用壽命。

1 )伸縮縫破損的膠條要及時更換,避免雨水及雜物下漏,損壞支座。

2 )支座各部位應(yīng)保持完整、清潔。及時消除支座周圍的垃圾雜物,冬季清除積雪和冰塊,保證支座正常工作。同時應(yīng)進(jìn)場清掃污水、油脂,排除墩、臺帽積水,防止橡膠支座接觸油脂而加速老化、變質(zhì)而失去作用。

3 )對四氟滑板橡膠支座,若四氟滑板與不銹鋼板接觸面間進(jìn)入泥沙或硅脂油干涸時,要及時清掃,并注入新的硅脂油。

4 )對于被盜與病害明顯支座及時補(bǔ)足更換,并設(shè)置防盜裝置。

綜上所述,造成支座病害的原因很多,涉及到很多方面,如：梁板底模及預(yù)制、吊裝、墊石施工、支座選擇、安裝、高程測量控制、施工過程中的相關(guān)質(zhì)量控制和養(yǎng)護(hù)管理等。所以,在施工前要選擇合理的支座形式,嚴(yán)格按照施工工藝,認(rèn)真制定支座安裝等質(zhì)量控制措施,注重過程控制,保證工程質(zhì)量。同時,要注意支座的定期檢查、養(yǎng)護(hù)、維修,發(fā)現(xiàn)問題及時處理,延長支座及橋梁使用壽命。

[1] 陳書平,李傳習(xí).新建橋梁橡膠支座的常見病害分析[J].山西建筑,2009,35(4)：328-329.