張 巧 蘭

(太原市市政工程總公司，山西 太原 030002)

0 引言

在整個(gè)橋梁建設(shè)過(guò)程中，橋梁的支座雖然造價(jià)不高，但對(duì)于橋梁確是十分重要的部件。因?yàn)闃蛄褐ё沁B接橋梁上部與橋梁下部的關(guān)鍵部件，它不但要將橋梁上部的承重穩(wěn)定地傳遞給橋梁下部的橋墩，而且還擔(dān)負(fù)著減震和隔震的作用，對(duì)于橋梁建設(shè)、橋梁使用和橋梁維護(hù)都是十分重要的。除此以外，橋梁支座還兼任著一些特殊作用，需要一些特殊支座來(lái)完成，例如減震支座、測(cè)壓支座、調(diào)坡支座、數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)支座等。

早期，橋梁支座主要采用的是鋼結(jié)構(gòu)支座，有的橋梁也采用一些簡(jiǎn)易支座，例如油毛氈支座。隨著對(duì)橋梁性能與質(zhì)量的要求不斷提升，這些傳統(tǒng)支座已經(jīng)越來(lái)越不能滿足實(shí)際需求。隨著工程科學(xué)和材料科學(xué)等領(lǐng)域技術(shù)的不斷發(fā)展，橋梁支座的制作材料與類型也發(fā)生了顯著的變換。綜合考慮支座結(jié)構(gòu)、減壓抗震效果、適應(yīng)變形能力以及安裝程序復(fù)雜程度等因素，板式橡膠支座已經(jīng)成為目前各類橋梁支座主要采用的類型。橡膠支座的顯著特征包括安裝與結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、減壓抗震效果強(qiáng)、使用壽命長(zhǎng)。改革開(kāi)放后，橡膠支座在我國(guó)橋梁建設(shè)過(guò)程中也得到了廣泛的應(yīng)用。

橋梁支座對(duì)于橋梁十分重要，一旦支座發(fā)生損壞，必須及時(shí)對(duì)支座進(jìn)行更換。隨著社會(huì)的飛速發(fā)展，一些特大橋、跨海大橋、跨江大橋不斷建設(shè)，這對(duì)橋梁支座提出了更高的要求。在這些要求中，橋梁支座的使用壽命是一個(gè)十分關(guān)鍵的因素，已經(jīng)成為橋梁建設(shè)和使用過(guò)程中必須要考慮的重要問(wèn)題，受到了業(yè)界的廣泛關(guān)注。針對(duì)橋梁支座的使用壽命問(wèn)題，對(duì)橋梁支座發(fā)生損壞的情況進(jìn)行分類，分析了影響橋梁支座使用壽命的因素，并提出了一些有針對(duì)性的策略。

1 橋梁支座損壞分類

實(shí)踐表明，橋梁支座會(huì)出現(xiàn)各種各樣的損壞，對(duì)橋梁支座損壞進(jìn)行分類的方式也較多。為了更加清楚地描述橋梁支座的損壞方式，便于分析橋梁支座損壞的原因，查明影響橋梁支座使用壽命的關(guān)鍵原因，對(duì)橋梁支座的損壞進(jìn)行如下分類。

1.1 支座開(kāi)裂

統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，在橡膠支座的損壞中，支座開(kāi)裂是十分常見(jiàn)的一種損壞。所謂支座開(kāi)裂就是指在橋梁使用的過(guò)程中，橋梁支座的表面出現(xiàn)起鼓或發(fā)生開(kāi)裂。通常情況下，橋梁經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的使用后，在橋梁上部載荷(包括橋梁上部交通工具的制動(dòng)力、溫度影響力等)的不斷作用下，再加上環(huán)境因素的影響，橋梁支座的表面一般會(huì)顯現(xiàn)出非常輕微的裂紋以及深度較淺的龜裂裂紋。這些微小的裂紋通常呈現(xiàn)水平分布，只有局部的裂紋會(huì)出現(xiàn)向四周擴(kuò)散的現(xiàn)象。但是，一旦這些微小的裂紋在橫向或者縱向的剪切變形過(guò)大，就很有可能導(dǎo)致橋梁支座的開(kāi)裂。這將嚴(yán)重影響橋梁的使用安全，必須要對(duì)橋梁支座進(jìn)行更換。

1.2 支座脫空

隨著橋梁使用年限的不斷增長(zhǎng)，在橋梁支座與梁底面或者橋梁支座與支承墊石頂面之間就會(huì)出現(xiàn)裂紋，甚至是裂縫。如果裂縫過(guò)寬，例如裂縫長(zhǎng)度大于對(duì)應(yīng)的邊長(zhǎng)時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致橋梁支座的傳力性能顯著下降，甚至喪失傳力能力。當(dāng)裂縫長(zhǎng)度大于邊長(zhǎng)的1/4時(shí)，稱為支座局部脫空；而當(dāng)裂縫長(zhǎng)度接近于邊長(zhǎng)時(shí)，就稱為支座全脫空。當(dāng)橋梁支座發(fā)生脫空后，橋梁支座的支撐作用就會(huì)下降，橋梁上部的載荷就會(huì)直接傳遞給橋梁下部。橋梁支座脫空后，隨著橋梁上部的載荷不斷辨別，橋梁支座長(zhǎng)時(shí)間處于偏心受壓狀態(tài)，支座就會(huì)出現(xiàn)橫向裂紋，進(jìn)而發(fā)展成為橋梁開(kāi)裂，對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)和橋梁安全帶來(lái)十分不利的影響。

1.3 支座變形受阻

在橋梁正常的使用過(guò)程中，橋梁支座均承擔(dān)橋梁上部與橋梁下部的垂直載荷(即豎直載荷)。而在橋梁支座的設(shè)計(jì)過(guò)程中，通過(guò)支座的剪切變形來(lái)適應(yīng)橋梁的豎直載荷，并且剪切變形還可以滿足溫度影響力發(fā)生的輕微變形。因此，在板式橡膠橋梁支座的使用過(guò)程中，支座主體部分的橡膠外側(cè)產(chǎn)生不嚴(yán)重的而且均勻的凸起都是一種正常現(xiàn)象。但是，如果是因?yàn)橹ё谏a(chǎn)過(guò)程中，由于工藝水平不足，導(dǎo)致支座的內(nèi)加勁鋼板與橡膠的粘結(jié)不佳；或者橋梁支座的使用過(guò)程中，其滑動(dòng)受到了諸如墩頂垃圾、摩阻力制動(dòng)力變大等因素的影響，橋梁支座不能正常的滑動(dòng)，支座出現(xiàn)異常變形，就很有可能會(huì)引起支座開(kāi)裂，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)導(dǎo)致支座爆裂。

1.4 支座變形過(guò)大

在橋梁使用過(guò)程中，橋梁支座不可避免會(huì)發(fā)生變形，這主要包括壓縮變形和剪切變形。橋梁支座的最大恒載剪切變形就是指板式橡膠橋梁支座在最高和最低溫度下出現(xiàn)的變形。過(guò)大的變形會(huì)使得橋梁支座承受過(guò)大的附件內(nèi)力，導(dǎo)致橋梁支座結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞，影響橋梁支座的使用壽命。此外，不規(guī)則橋梁支座安裝，會(huì)使得橋梁支座產(chǎn)生過(guò)大的初始變形，這會(huì)加速橋梁支座的后續(xù)變形，影響支座耐久性，減少使用壽命。

2 橋梁支座使用壽命影響因素

橋梁支座是橋梁設(shè)計(jì)和建設(shè)過(guò)程中的關(guān)鍵一環(huán)。實(shí)踐表明，在橋梁使用過(guò)程中，受到各種自然和非自然因素的影響，部分橋梁支座在橋梁使用2年～3年內(nèi)，會(huì)出現(xiàn)各種不同程度的損壞。這不但影響了橋梁的正常使用壽命，更為重要的是給社會(huì)生產(chǎn)生活帶來(lái)極大的安全隱患。本節(jié)分析了影響橋梁使用壽命的因素。

2.1 橋梁支座選用

橋梁設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)橋梁支座的選用是至關(guān)重要的，是影響支座使用壽命的直接因素之一。需要基于橋梁的使用環(huán)境選取合適的橋梁支座類型。例如，在橋梁設(shè)計(jì)時(shí)，盡量不要選擇拉壓支座，尤其是拉力比較大的橋梁支座。這是因?yàn)榇祟愔ё慕Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)比較復(fù)雜，制作難度較大，設(shè)計(jì)時(shí)以及施工時(shí)的微小細(xì)節(jié)會(huì)對(duì)橋梁支座的壽命產(chǎn)生長(zhǎng)遠(yuǎn)的影響。此外，在橋梁設(shè)計(jì)階段，除了要依據(jù)具體環(huán)境選取橋梁支座類型外，還要對(duì)支座參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化處理，這些參數(shù)包括支座的位移量、調(diào)高量等。在橋梁使用過(guò)程中，支座參數(shù)不合理也是影響橋梁使用壽命的重要因素。

2.2 橋梁材料選擇

目前，雖然可以選擇的支座類型有很多種，但是制作支座本體的材料類型相對(duì)有限，這些材料包括：橡膠、聚四氟乙烯、45鋼、ZG230-450等。要在充分考察橋梁使用環(huán)境與橋梁結(jié)構(gòu)需求的基礎(chǔ)上，科學(xué)合理地選取橋梁支座各部分的使用材料。在支座材料的選擇過(guò)程中，尤其要注意橋梁使用環(huán)境對(duì)支座材料的影響。例如，在寒冷地區(qū)使用的橋梁支座，無(wú)論是支座的鋼結(jié)構(gòu)部件還是橡膠結(jié)構(gòu)部件，均需要充分考慮到材料的耐寒性。除了耐寒性，通常情況下需要考慮的影響橋梁支座材料選擇的因素還包括防水性、耐腐蝕性、抗壓抗震性等。

2.3 支座制造工藝

橋梁支座的制作必須要嚴(yán)格遵從設(shè)計(jì)圖紙，制作過(guò)程還要充分落實(shí)國(guó)家相關(guān)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。這是因?yàn)椋词箻蛄褐ё愋偷倪x用和支座材料的選擇均符合要求，只要支座的制造過(guò)程中沒(méi)有遵從相關(guān)規(guī)定，生產(chǎn)的支座不合格，支座的質(zhì)量同樣得不到保證，影響支座的使用壽命。在支座制造過(guò)程中，影響其使用壽命的因素有很多。例如，板式橡膠支座的橡膠本身的配方就是一個(gè)典型因素，這包括橡膠配方是否充分考慮的防老化問(wèn)題，性能測(cè)試是否合格，橡膠處于密閉、承壓的狀態(tài)是否會(huì)發(fā)生損壞等。

2.4 支座施工質(zhì)量

橋梁支座的施工質(zhì)量也是影響橋梁支座使用壽命的關(guān)鍵因素。在科學(xué)合理地選擇了橋梁支座的類型和材料、按照標(biāo)準(zhǔn)制造了橋梁支座之后，影響橋梁支座使用壽命的重點(diǎn)就是橋梁支座的施工質(zhì)量了。目前，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，橋梁支座的施工質(zhì)量存在很多的問(wèn)題。例如，目前常用的板式橡膠支座主要存在施工問(wèn)題有：局部脫空、位置偏差、橋梁上部與橋梁下部不平行、初始剪切變形過(guò)大等；支座安裝過(guò)程中，要注意橋梁圓柱面支座的偏壓會(huì)造成耐磨板損壞，并且如果相同梁端的軸線有偏差，后續(xù)橋梁使用過(guò)程中也會(huì)由于阻力大導(dǎo)致耐磨板損壞，進(jìn)而影響橋梁支座的使用壽命。這些施工過(guò)程中出現(xiàn)的質(zhì)量問(wèn)題均會(huì)嚴(yán)重影響橋梁支座的使用壽命，要特別引起注意。

3 延長(zhǎng)橋梁支座使用壽命的策略分析

3.1 科學(xué)合理選擇和設(shè)計(jì)橋梁支座

橋梁支座類型的選用不當(dāng)與橋梁支座參數(shù)設(shè)計(jì)額不規(guī)范，是目前橋梁支座使用壽命短的主要原因。因此，在橋梁建設(shè)之前，就要嚴(yán)把設(shè)計(jì)關(guān)，具體可以分為以下兩個(gè)方面：首先，要充分掌握各型橋梁支座的特點(diǎn)與特性，基于橋梁的使用環(huán)境和橋梁的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，選擇橋梁支座的類型；其次，要合理地設(shè)計(jì)橋梁支座的各項(xiàng)參數(shù)，要基于橋梁的不同結(jié)構(gòu)，充分考慮到各種自然和非自然因素的影響，計(jì)算與支座相關(guān)的各個(gè)要素，例如支座承受壓力、支座位移、豎向反力等，為支座設(shè)計(jì)提供可信的數(shù)據(jù)。

3.2 嚴(yán)格保證橋梁支座制造質(zhì)量

現(xiàn)階段，橋梁建設(shè)過(guò)程中應(yīng)用最多的橋梁支座就是橡膠支座了。而橡膠支座的生產(chǎn)利潤(rùn)較高，這就使得部分不法商家為追逐利潤(rùn)而放棄產(chǎn)品質(zhì)量。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，現(xiàn)在我國(guó)大約有百家以上的企業(yè)可以生產(chǎn)橋梁橡膠支座，而真正符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的生產(chǎn)企業(yè)只有十多家，剩下的絕大部分都是作坊式企業(yè)，不但工藝落后，選料也不規(guī)范，因而產(chǎn)品不符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。因而，在橋梁建設(shè)過(guò)程中，要嚴(yán)格落實(shí)對(duì)橋梁支座的檢查制度，保證橋梁支座的質(zhì)量符合各項(xiàng)要求。此外，還要加大對(duì)違規(guī)企業(yè)的執(zhí)法力圖，促使企業(yè)生產(chǎn)的橋梁支座是以質(zhì)量為本的，基于質(zhì)量去追求效益。

4 結(jié)語(yǔ)

橋梁支座是橋梁建設(shè)和使用的關(guān)鍵部件。隨著材料科學(xué)的不斷發(fā)展，給橋梁支座的制造和使用帶來(lái)了革新。但是，橋梁支座的使用壽命是支座的關(guān)鍵問(wèn)題。針對(duì)橋梁支座的使用壽命問(wèn)題，分析了影響橋梁支座使用壽命的因素，提出相應(yīng)的解決策略。在橋梁的建設(shè)過(guò)程中，一定要選取好支座類型，設(shè)計(jì)好支座參數(shù)，控制好支座制造工藝，管理好支座的質(zhì)量，達(dá)到延長(zhǎng)橋梁支座使用壽命的目的。

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