蒙明俊，陳文強(qiáng)，龔文劍

(1.貴州高速公路集團(tuán)有限公司,貴州 貴陽(yáng) 550000；2.廣西交科集團(tuán)有限公司，廣西 南寧 530007)

山區(qū)地形起伏大、橋梁多、墩柱高，通常使用的橡膠支座因維修和更換難度大、費(fèi)用高，極大增加營(yíng)運(yùn)困難。球型支座因其大跨度、大位移、大轉(zhuǎn)角、大承載力的特性，且理論上講可與橋梁壽命相同，在使用壽命期內(nèi)無(wú)需進(jìn)行支座更換，可大大節(jié)省后期養(yǎng)護(hù)維護(hù)費(fèi)用，減低營(yíng)運(yùn)難度。為改善橋梁支座全壽命周期的使用狀況，以都勻至香格里拉高速公路六盤水～威寧K1+175～K32+700段工程為依托，針對(duì)橋梁球型支座的病害分析、設(shè)置原則、設(shè)計(jì)改進(jìn)和施工控制等進(jìn)行深入研究，為山區(qū)高速公路橋梁球型支座的工程應(yīng)用提供理論和實(shí)踐支撐。

1 球型支座病害成因分析

球型支座由上(下)支座板、球形板、聚四氟乙烯滑板和防塵(水)系統(tǒng)等部件組成，其轉(zhuǎn)角和位移分別通過(guò)球型板與球面四氟板及上支座板與平面四氟板之間的滑動(dòng)來(lái)完成，可分為多向、固定、單向等三種基本形式。通過(guò)對(duì)橋梁球型支座的使用現(xiàn)狀進(jìn)行調(diào)研發(fā)現(xiàn)，因球型支座的設(shè)計(jì)、制造、施工等環(huán)節(jié)控制不當(dāng)，造成的典型病害主要包括位移滑動(dòng)失效；支座污染；支座銹蝕；支座傾斜、脫空；灌漿層開(kāi)裂或不密實(shí)；位移滑動(dòng)方向安裝錯(cuò)誤；固定約束未解除等。

2 球型支座的設(shè)置原則

通過(guò)對(duì)球型支座病害的調(diào)查，依據(jù)病害的分析研究，制定球型支座的設(shè)置原則。首先，支座必須水平設(shè)置，根據(jù)橋梁變位和力的傳遞方向，在無(wú)約束的工況下能將橋梁上部結(jié)構(gòu)的反力順利傳遞到下部結(jié)構(gòu)；其次，有利于可靠傳遞水平和垂直反力，并能抵消拉應(yīng)力。最后，確保橋臺(tái)承受水平力，使橋臺(tái)頂部受壓，并平衡部分臺(tái)后土壓力。

3 球型支座的設(shè)計(jì)優(yōu)化

為改善山區(qū)高速公路橋梁球型支座全壽命周期的使用狀況，根據(jù)球型支座的病害分析和設(shè)置原則，從滑板材料、支座尺寸、防塵裝置、涂裝防腐等方面對(duì)支座進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化。

(1)優(yōu)化球型支座滑板材料的選擇。支座滑板性能的可靠性對(duì)支座位移影響很大，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)?dǎo)致支座位移滑動(dòng)失效，因此支座滑板材料的選擇關(guān)系到支座的耐久性。由于改性超高分子量聚乙烯具有超強(qiáng)的自潤(rùn)滑性，即使在無(wú)潤(rùn)滑劑的情況下，滑動(dòng)也不會(huì)引起發(fā)熱粘著現(xiàn)象。同時(shí)，改性超高分子量聚乙烯耐磨性能好，尤其適合于在滑移速度較快的條件下使用。故選擇改性超高分子量聚乙烯進(jìn)行試驗(yàn)，其試驗(yàn)結(jié)果表明：改性超高分子量聚乙烯在磨耗過(guò)程中，摩擦力平穩(wěn)變化，未發(fā)現(xiàn)明顯的材料磨損現(xiàn)象，長(zhǎng)距離磨耗率極低，初始靜摩擦系數(shù)小，動(dòng)摩擦系數(shù)穩(wěn)定，耐久性優(yōu)良，完全符合山區(qū)高速公路梁橋球型支座的使用要求。因此，將球型支座滑板材料由純聚四氟乙烯滑板及填充聚四氟乙烯復(fù)合夾層滑板替換為改性超高分子量聚乙烯材料滑板。

(2)優(yōu)化的支座尺寸。球型支座因其大跨度、大位移、大轉(zhuǎn)角、大承載力的特性，大多應(yīng)用于大跨徑、大曲線、大寬度的大型橋梁，支座尺寸均較大，而山區(qū)高速公路除特殊結(jié)構(gòu)的大型橋梁外，大多為20 m、30 m和40 m的預(yù)應(yīng)力T梁，無(wú)需大尺寸的支座，因此需要根據(jù)山區(qū)高速公路橋梁的結(jié)構(gòu)尺寸對(duì)球型支座的尺寸進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，以減小支座尺寸和減輕支座重量。

(3)優(yōu)化支座防塵裝置。支座應(yīng)設(shè)置可靠、有效的防塵設(shè)施，但在實(shí)際工程應(yīng)用中，對(duì)防塵設(shè)施不重視，導(dǎo)致防塵設(shè)施較粗糙未能起到防塵的作用。故而，對(duì)支座的防塵設(shè)施進(jìn)行改進(jìn)，選用不老化的聚四氟乙烯浸漬玻璃布進(jìn)行密封，當(dāng)中座板發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，聚四氟乙烯浸漬玻璃布也隨之伸展或收縮，使支座球面處密封嚴(yán)密，始終嚴(yán)密處于無(wú)污染環(huán)境。

(4)優(yōu)化涂裝防腐方案。因山區(qū)酸雨、多雨、濕度大等影響，普通的涂裝防腐方案極易導(dǎo)致支座的銹蝕，進(jìn)而影響其耐久性。因此，必須采用可靠的涂裝防腐方案，改進(jìn)采用富鋅底漆+環(huán)氧云鐵中間漆+氟碳面漆組成的表面防護(hù)方案，并按照《色漆和清漆耐中性鹽霧性能的測(cè)定》(GB/T 1771-2007)的要求進(jìn)行鹽霧試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果顯示，此涂裝防腐方案可以滿足山區(qū)特殊環(huán)境的涂裝防腐要求。

4 球型支座的施工工藝控制

(1)支座下板傾斜的工藝控制。因支座墊石不平整引起支座下板的傾斜，進(jìn)而影響支座的位移和轉(zhuǎn)角。因此在施工中應(yīng)加強(qiáng)支座墊石的精細(xì)化施工控制。首先，應(yīng)加強(qiáng)測(cè)量控制，特別是螺栓預(yù)留孔的預(yù)埋，確保螺栓預(yù)留孔平面偏差不大于5 mm；其次，為確保支座墊石混凝土的密實(shí)度，在混凝土澆筑時(shí)，機(jī)械振搗以混凝土停止下沉、不出氣泡為宜；最后，為避免支座墊石的不平整造成支座下板的傾斜，在支座安裝前，應(yīng)對(duì)支座墊石頂面進(jìn)行打磨處理，并用水平尺反復(fù)測(cè)量，控制支座頂面的高差在±2 mm以內(nèi)。

(2)支座上板傾斜的工藝控制。山區(qū)高速公路的橋梁大多位于豎曲線段落，存在一定的縱坡，而在預(yù)制梁板時(shí)未嚴(yán)格按照縱坡坡度進(jìn)行設(shè)置，導(dǎo)致梁板底部與支座上板之間的接觸面存在縫隙引起支座的傾斜。針對(duì)此問(wèn)題，在預(yù)制梁板時(shí)，在預(yù)制臺(tái)座設(shè)置螺母調(diào)節(jié)式或活動(dòng)鉸座式坡度調(diào)節(jié)器，保證梁板底部縱坡坡度準(zhǔn)確。

(3)灌漿層開(kāi)裂或不密實(shí)的工藝控制。因灌漿層過(guò)厚造成應(yīng)力過(guò)大出現(xiàn)開(kāi)裂；灌漿層不密實(shí)形成空洞，引起受力不均，進(jìn)而導(dǎo)致支座的損壞。因此，首先應(yīng)通過(guò)測(cè)量控制灌漿層厚度；其次，灌漿料采用機(jī)械攪拌約3 min，并摻入適量的膨脹劑，灌漿料采用"自重法灌漿"法進(jìn)行灌漿；最后，在灌漿過(guò)程中不得進(jìn)行機(jī)械振搗，為確保灌漿層的密實(shí)，可適當(dāng)進(jìn)行人工插搗。

(4)固定約束解除的工藝控制。在安裝球型支座時(shí)，未將支座的臨時(shí)固定螺栓拆除，造成球型支座約束未解除，導(dǎo)致支座的變形或損壞。因此，首先在支座施工前應(yīng)進(jìn)行技術(shù)交底，讓技術(shù)管理人員和操作工人均知曉支座的安裝工藝和控制要點(diǎn)。其次，在支座安裝就位后，立即采用氣割或擰下固定螺栓解除約束，并安排專人進(jìn)行復(fù)查。

(5)位移方向安裝的工藝控制。球型支座可分為多向、固定、單向等三種基本形式。在支座安裝前應(yīng)進(jìn)行技術(shù)交底，嚴(yán)格安裝設(shè)計(jì)要求，核對(duì)支座位移方向后方可安裝。否則，位移方向安裝錯(cuò)誤將造成梁體混凝土徐變和溫度應(yīng)力無(wú)法釋放，進(jìn)而影響梁體混凝土和支座的耐久性。因此在支座安裝完成后，應(yīng)安裝專人進(jìn)行核查。

5 結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)球型支座的應(yīng)用研究發(fā)現(xiàn)，針對(duì)球型支座的設(shè)計(jì)優(yōu)化和施工工藝控制，使山區(qū)高速公路橋梁支座全壽命周期的使用狀況得到顯著改善，為球型支座在山區(qū)高速公路橋梁建設(shè)中的廣泛使用提供了有益的理論研究和應(yīng)用實(shí)踐。