宋連亮
(北京市高速公路建設(shè)管理有限責(zé)任公司,北京市100070)
支座是聯(lián)結(jié)橋梁上下部結(jié)構(gòu)的重要構(gòu)件,是橋梁承重、抗震、抗沖擊水平荷載、輔助梁體工作的重要部件。其質(zhì)量和性能直接影響橋梁的使用壽命。目前,支座病害已成為橋梁過(guò)早進(jìn)入維修周期的病害之一。了解掌握支座性能和病害特點(diǎn),對(duì)于實(shí)現(xiàn)橋梁設(shè)計(jì)壽命,已成為建設(shè)與管理者認(rèn)真面對(duì)的問(wèn)題。
支座處梁的位移應(yīng)考慮以下五個(gè)因素[1]:因溫度變化、汽車制動(dòng)力等引起的位移:因梁撓曲引起的位移:因施加預(yù)應(yīng)力引起的主梁位移:因混凝土收縮徐變引起的位移:因地震等偶然作用引起的位移。這五大因素是保持支座正常工作的前提,任一因素的缺失均影響支座的正常工作。
梁式橋主梁支座處產(chǎn)生的縱向水平位移的容許值△l[1],在不考慮橫向橫坡分力產(chǎn)生的剪切變形情況下,△l(順橋向最大容許值)與橡膠片容許剪切角的正切[tgγ]、板厚te(或Σt)的關(guān)系是:
△l≦[tgγ]te(見(jiàn)圖1)
圖1 △l=[tgγ]te之圖示
不計(jì)活載制動(dòng)力時(shí),γ=30°[tgγ]取0.5
計(jì)活載制動(dòng)力時(shí),γ=35°[tgγ]取0.7
梁式橋板式橡膠支座豎向平均壓縮變形δc,m[1]與矩形支座短邊長(zhǎng)度或圓形支座直徑la、支座頂面傾角θ和板厚te之間的關(guān)系是:
由此可以推斷出支座頂面容許傾角θ的容許值
以上為規(guī)范和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,可以理解為超出上述容許值即為支座處于病害狀態(tài)。
從北京六環(huán)路、京通京哈高速橋梁維修工程的實(shí)際情況看,長(zhǎng)期處于病害狀態(tài)的支座,是導(dǎo)致橋梁維修的重要因素。
綜上所述,橋梁支座病害主要為剪切撕裂和轉(zhuǎn)角超容許值引起,理論和工程實(shí)際印證都證明了,支座的正常工作是橋梁產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)百年大計(jì)的重要參數(shù)。
預(yù)應(yīng)力混凝土梁式橋按施工方法分為預(yù)制梁橋和現(xiàn)澆梁橋[2]。按照工程實(shí)際發(fā)生狀況,其支座病害主要分為五類:劣品、脫空、移位、剪裂、失效。
劣品是指質(zhì)量不合格的支座產(chǎn)品,此種病害是橋梁尚未使用就已經(jīng)處于一種病態(tài),危及橋體安全(見(jiàn)圖2)。
圖2 劣質(zhì)產(chǎn)品之圖示
脫空是指支座受力面部分脫離梁底支撐面或支座受立面嚴(yán)重偏壓的一種病害(見(jiàn)圖3)。脫空又分為左右脫空、前后脫空和不規(guī)則脫空三種。其病害機(jī)理屬轉(zhuǎn)角超容許轉(zhuǎn)角病害。該病害主要產(chǎn)生預(yù)制梁板結(jié)構(gòu),現(xiàn)澆梁板發(fā)生的較少。此種病害的直接后果就是支座過(guò)早破壞,不及時(shí)處治將造成梁體工作異常,直至危機(jī)梁體安全。
圖3 支座脫空之圖示
移位是指支座偏離其工作位置,即偏離了梁支撐點(diǎn)位或蓋梁(橋臺(tái))設(shè)計(jì)支撐位的一種病害(見(jiàn)圖4)。其病害機(jī)理屬轉(zhuǎn)角超容許轉(zhuǎn)角病害。此種病害危及梁體受力和橋梁正常工作,如位移支座為個(gè)別位置,非群體位移,橋梁直接損毀現(xiàn)象不突出,短期內(nèi)橋梁工作狀態(tài)影響較小,但對(duì)梁體實(shí)質(zhì)性傷害是嚴(yán)重且持續(xù)的。
圖4 支座移位之圖示
剪裂是指支座剪切變形超出支座變形能力的一種病害(見(jiàn)圖5)。其病害機(jī)理屬支座剪切變形引起的水平位移超容許值病害。此種病害將導(dǎo)致支座工作狀態(tài)失效,內(nèi)部結(jié)構(gòu)破壞,支座過(guò)早損毀。這種病害是支座病害最嚴(yán)重的一種。
圖5 支座剪裂之圖示
失效是指支座變形與工作狀態(tài)異常的一種病害(見(jiàn)圖6、圖7)。其病害機(jī)理屬轉(zhuǎn)角超容許轉(zhuǎn)角及剪切變形引起的水平位移超容許值的綜合病害。其表現(xiàn)形式是支座局部集中剪切受力如圖6所示,支座約一半高度嵌入支座墊石,從而使支座難以工作(有的支座甚至三分之二不工作,如圖7、圖8所示)。此病還危及橋梁正常工作,造成橋梁與支座雙重?fù)p害。同時(shí),有些失效類型對(duì)后期換支座維修帶來(lái)巨大困難(見(jiàn)圖8、圖9)。
圖6 支座失效之圖示
圖7 支座失效之圖示
圖8 支座失效之圖示
圖9 支座更換艱難之圖示
劣品可在任何橋梁出現(xiàn),出現(xiàn)的原因:(1)建設(shè)各方把關(guān)不嚴(yán);威懾力度不足,讓不具備生產(chǎn)合格產(chǎn)品的小廠家進(jìn)入工地。隨著國(guó)家保護(hù)中小企業(yè)政策的實(shí)施,和反腐倡廉的逐步升級(jí),建設(shè)各方為避免違反國(guó)家政策,保護(hù)本單位、涉事人員廉政安全和規(guī)避單位風(fēng)險(xiǎn),原有的準(zhǔn)入制等控制產(chǎn)品的有效制度不再執(zhí)行。同時(shí)新的市場(chǎng)監(jiān)管覆蓋面不足,體系管理不健全,不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)和嚴(yán)厲處治不良企業(yè),造成不良企業(yè)違法成本過(guò)低。(2)低價(jià)中標(biāo),劣品驅(qū)良品;施工企業(yè)為實(shí)現(xiàn)自身的企業(yè)利益,在未做調(diào)研(或深入調(diào)研)生產(chǎn)廠家狀況下,讓一些有資質(zhì)無(wú)能力的企業(yè)進(jìn)入了招標(biāo)范圍。普通橡膠支座產(chǎn)品本身利潤(rùn)已經(jīng)很低,這些不具備生產(chǎn)專項(xiàng)能力的小企業(yè)為進(jìn)入建設(shè)市場(chǎng),用價(jià)格優(yōu)勢(shì)擠入了工地。(3)進(jìn)場(chǎng)檢驗(yàn)不規(guī)范,劣品蒙混過(guò)關(guān)。按照現(xiàn)有的公路工程檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)[3],支座產(chǎn)品僅要求有生產(chǎn)合格證,以及按設(shè)計(jì)和相關(guān)技術(shù)規(guī)范進(jìn)行試驗(yàn)檢測(cè)且合格兩項(xiàng)要求?,F(xiàn)對(duì)第二項(xiàng)要求仔細(xì)探究,可以發(fā)現(xiàn)其對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量要求更宏觀,而沒(méi)有涉及支座產(chǎn)品本質(zhì)(對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)生實(shí)質(zhì)影響的指標(biāo)),設(shè)計(jì)要求基本就是力學(xué)指標(biāo)(遠(yuǎn)低于支座性能)、外觀尺寸,另外提出滿足規(guī)范要求。再看《公路橋梁板式橡膠支座支座》[4]標(biāo)準(zhǔn)中,橡膠材料涉及的主要是生產(chǎn)環(huán)節(jié)的實(shí)驗(yàn)檢測(cè),對(duì)于出場(chǎng)復(fù)驗(yàn)未涉及。因此目前工程復(fù)驗(yàn)僅對(duì)支座的外觀和力學(xué)性能檢測(cè),而這些指標(biāo)均容易達(dá)到,而達(dá)到這些目標(biāo)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能代表支座質(zhì)量合格。同時(shí),由于試驗(yàn)檢測(cè)單位的市場(chǎng)化,給本已復(fù)雜的質(zhì)量監(jiān)管工作帶來(lái)了更加復(fù)雜的環(huán)境影響。劣質(zhì)產(chǎn)品進(jìn)入建設(shè)市場(chǎng)更加便利。圖2就是某高速公路某現(xiàn)澆橋梁剛完成梁體澆筑,支座就破壞的案例。
脫空在裝配式預(yù)應(yīng)力梁橋出現(xiàn)的比例較大,其中,彎坡斜的預(yù)制梁橋概率較大,現(xiàn)澆梁較少。產(chǎn)生的主要原因有三種:一是支座安裝誤差造成。由于預(yù)制梁梁底支撐點(diǎn)位置支座鋼板的預(yù)埋是按普通梁實(shí)施的(也無(wú)法在梁上考慮彎坡斜問(wèn)題),需要用支座墊石在安裝支座時(shí)調(diào)節(jié)。而支座畢竟尺寸小,特別對(duì)于彎坡斜橋梁能精準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)復(fù)合坡度角度存在一定的難度,產(chǎn)生誤差是必然的,但這種誤差是可以接受的。二是人為差錯(cuò)。第一種人為差錯(cuò)是預(yù)估不足或忽略了此問(wèn)題;第二種差錯(cuò)是未跟蹤安裝后的支座工作狀態(tài);第三種是安裝差錯(cuò)。(1)未實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)意圖,支座墊石低于設(shè)計(jì),無(wú)法實(shí)現(xiàn)支座嵌入墊石,支座與墊石的粘結(jié)不牢固(見(jiàn)圖10);(2)支座安裝復(fù)合坡度差錯(cuò)(見(jiàn)圖11);(3)梁底支撐位鋼板偏差大(見(jiàn)圖12);(4)梁體就位時(shí)橫向或偏轉(zhuǎn)移位時(shí)對(duì)支座的推移未發(fā)現(xiàn)、未調(diào)整,產(chǎn)生的差錯(cuò)(見(jiàn)圖13、圖14);(5)現(xiàn)澆梁支撐位鋼板固定不牢,混凝土澆筑過(guò)程導(dǎo)致鋼板偏位;或鋼板固定偏差大(見(jiàn)圖15);(6)裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土梁(T梁、小箱梁等)存放時(shí)間過(guò)長(zhǎng),且無(wú)壓梁措施,梁體出現(xiàn)反弓等情況(見(jiàn)圖16、圖17)。
圖10 未按設(shè)計(jì)設(shè)置墊石無(wú)粘結(jié)之圖示
圖11 復(fù)合坡度角度不匹配之圖示
圖12 梁底支撐位鋼板偏差大之圖示
圖13 支座墊石質(zhì)量不達(dá)標(biāo)之圖示
圖14 支座移位之圖示
圖15 梁底鋼板偏位之圖示
圖16 梁體反弓之圖示
圖17 施加預(yù)應(yīng)力后支座變形的情況之圖示
移位在裝配式梁橋吊裝過(guò)程中和現(xiàn)澆式梁橋底模拆除前、預(yù)應(yīng)力張拉過(guò)程,兩種情況下發(fā)生的幾率較大。裝配式吊裝過(guò)程(尤其是吊車安裝)最易發(fā)生。在吊車安裝情況下,梁體就位、落梁前總會(huì)有安裝誤差,這是由于吊車微調(diào)能力較差。準(zhǔn)確就位與落梁,既取決指揮者與司機(jī)間的默契配合,更主要取決于司機(jī)的技術(shù)能力,對(duì)于雙車抬梁情況下還取決于司機(jī)相互間的配合能力。因此,梁體就位過(guò)程中調(diào)整難免觸碰支座(特別是支座未與下墊石粘牢),圖4就是典型的T梁安裝過(guò)程支座偏離移位的例子,這個(gè)實(shí)例還是安裝后無(wú)人檢查支座情況,給工程留下隱患教材。圖14是一個(gè)預(yù)應(yīng)力現(xiàn)澆箱梁支座“移位”的實(shí)例,這個(gè)實(shí)例的不利結(jié)果是支座小部分支撐面懸空,加大了支座的受力負(fù)擔(dān),但由于安全儲(chǔ)備夠,不用調(diào)整。這個(gè)實(shí)例得到的啟示是:(1)箱梁底支座鋼板預(yù)埋位置要考慮張拉變形對(duì)支點(diǎn)位置的影響;(2)箱梁底支座鋼板順橋向需適當(dāng)加長(zhǎng);(3)張拉后落梁可以實(shí)現(xiàn)對(duì)支座無(wú)損正常狀態(tài)。
剪裂是危及梁式橋制作安全的最大殺手。預(yù)應(yīng)力梁式橋按施工方式可分為裝配式和現(xiàn)澆式。現(xiàn)澆梁橋作為可以解決特殊橋跨段落的非標(biāo)結(jié)構(gòu),是橋梁工程重要的組成部分。對(duì)于裝配式預(yù)制梁相配套的支座,只要不在非惡劣環(huán)境(高熱、極寒)條件下安裝,且安裝滿足設(shè)計(jì)要求的條件下,其施工過(guò)程產(chǎn)生的變形與設(shè)計(jì)基本相符,產(chǎn)生病害的幾率較小。對(duì)于現(xiàn)澆梁,受施工工藝和施工季節(jié)的影響,其施工產(chǎn)生的變形與設(shè)計(jì)存在著一定的差異,尤其對(duì)于跨徑較大的箱梁橋差異更大。
板式橡膠支座標(biāo)準(zhǔn)工作溫度:橋梁板式橡膠支座標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定[4],板式橡膠支座標(biāo)準(zhǔn)工作溫度為23±5℃。
板式橡膠支座容許剪切變形:橋梁板式橡膠支座標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定[5],橡膠支座剪切角不能大于35°,也就是說(shuō)5 cm板厚的水平位移不能大于3.5 cm。根據(jù)工程調(diào)查,剪切角超35°支座破壞的居多。因此35°這項(xiàng)指標(biāo)可以作為評(píng)判支座剪切變形的安全標(biāo)準(zhǔn)。
板式橡膠支座剪切變形△,主要由梁體溫度應(yīng)變△t、汽車制動(dòng)力等引起的位移△q:因施加預(yù)應(yīng)力引起的主梁位移△F:因地震等偶然作用引起的位移△d。
在不考慮△q、△d(該兩位移可恢復(fù))情況下,板式橡膠支座剪切變形△的變化情況:
式中:△T=(t0-t1);α取0.86×10-5;l取1/2梁長(zhǎng)為簡(jiǎn)支梁雙向受壓時(shí),取全梁長(zhǎng)為剛構(gòu)連續(xù)梁時(shí)。
△F,由應(yīng)力壓縮混凝土變形(數(shù)值較?。┡c預(yù)應(yīng)力梁體撓曲變形產(chǎn)生的。該種變形在設(shè)計(jì)階段考慮較少,與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際出入較大。以25~35 m跨徑預(yù)應(yīng)力現(xiàn)澆箱梁為例,其實(shí)際總變形為3±0.5 cm左右,如京津塘第二高速、京密高速、興延高速等等高速現(xiàn)澆箱梁橋(段),在完成預(yù)應(yīng)力張拉后均出現(xiàn)了3±0.5 cm左右的剪切變形。
施加預(yù)應(yīng)力引起的主梁位移△F,是導(dǎo)致支座剪切破壞最大的殺手。其原因有:(1)施加預(yù)應(yīng)力引起的主梁位移△F,消耗了支座正常的工作位移量(個(gè)別的甚至達(dá)到了容許變形),圖17為施加預(yù)應(yīng)力后支座變形的情況;(2)由于現(xiàn)澆梁橋的澆筑季節(jié),多為晚春、夏、秋季節(jié),氣溫20~35℃,冬季收縮變形量較大,室外氣溫在-15℃條件下,25 m梁△t應(yīng)在1±0.5 cm左右,30 m梁△t應(yīng)在1±0.6 cm左右。此變形屬支座正常工作狀態(tài)下的變形梁;(3)△f與△t疊加后,支座剪切變形加劇,使得支座未進(jìn)入運(yùn)營(yíng)期就處于破壞的臨界(甚或破壞)狀態(tài)。
失效顧名思義就是支座失去作用,多發(fā)生在墩、臺(tái)、支座墊石施工標(biāo)高超出誤差,導(dǎo)致支座局部或大部被埋,導(dǎo)致支座集中受力變形,造成其過(guò)早損毀。如圖6、圖7所示。
針對(duì)支座病害的成因,結(jié)合工程建設(shè)管理的實(shí)際情況,建議采取措施如下;
(1)建立政府監(jiān)督部門(mén)質(zhì)量不合格產(chǎn)品信息通道,加大對(duì)生產(chǎn)不合格產(chǎn)品廠家的懲戒力度,增加廠家違法成本。
隨著產(chǎn)品生產(chǎn)許可制度的改變,政府對(duì)企業(yè)的管理轉(zhuǎn)變?yōu)槭潞髴徒涔芾?。新的管理模式處于摸索階段,目前尚無(wú)有效的監(jiān)管懲戒機(jī)制。企業(yè)眾多,信息不暢,難監(jiān)難管局面尚未破解,不出現(xiàn)重大轟動(dòng)事件(這種產(chǎn)品也不會(huì)引起重大事故),行業(yè)監(jiān)督部門(mén)很難知曉。不合格產(chǎn)品入工程更加便利。
面對(duì)這種形勢(shì),采用北京市住建委系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室管理模式:實(shí)驗(yàn)室專業(yè)化管理、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)共享、不合格產(chǎn)品報(bào)警,實(shí)現(xiàn)信息共享,使政府監(jiān)管部門(mén)有據(jù)可依、精準(zhǔn)監(jiān)管。對(duì)于證據(jù)確鑿情節(jié)嚴(yán)重廠家加大懲戒力度,提高違法成本,起到震懾作用。確保產(chǎn)品質(zhì)量處于健康狀態(tài)。
(2)修訂增補(bǔ)產(chǎn)品行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),增加復(fù)檢相關(guān)指標(biāo)。
橡膠支座的實(shí)驗(yàn)檢測(cè),材料檢測(cè)主要是生產(chǎn)環(huán)節(jié)的實(shí)驗(yàn)檢測(cè),出場(chǎng)復(fù)檢未規(guī)定進(jìn)行檢測(cè),規(guī)范中也無(wú)成品橡膠材料檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn),而橡膠材料是支座耐久性、抗剪切能力的重要材料,同時(shí)也是影響支座成本的重要材料。目前工程復(fù)驗(yàn)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到判斷支座質(zhì)量合格需求。
由于支座抗壓與抗剪能力對(duì)橡膠材料延展性需求相反,抗剪能力強(qiáng)必然損失抗壓能力(壓縮變形大),抗壓能力強(qiáng)(壓縮變形?。┍厝粨p失抗剪能力。為解決產(chǎn)品抗壓與抗剪協(xié)調(diào)統(tǒng)一問(wèn)題,橡膠支座標(biāo)準(zhǔn)建議修訂:一、增加支座豎向變形和側(cè)向隆起標(biāo)準(zhǔn)值和允許偏差值,達(dá)到保證支座豎向承載和橫向剪切雙滿足的需求。二、增加支座產(chǎn)品進(jìn)場(chǎng)檢驗(yàn)內(nèi)容和檢定標(biāo)準(zhǔn),a.橡膠材料;b.產(chǎn)品變形能力;c.低溫變形能力(特別北方寒冷和嚴(yán)寒地區(qū))。
(3)建設(shè)單位建立規(guī)范靈活的抽檢檢測(cè)機(jī)制,實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量控制。
面對(duì)新的高速公路建設(shè)管理模式和復(fù)雜的建設(shè)環(huán)境,只有建設(shè)單位的質(zhì)量意識(shí)提高,工程質(zhì)量才能得到更好的保障。建立產(chǎn)品抽檢制度,實(shí)現(xiàn)對(duì)重要材料、構(gòu)配件的質(zhì)量監(jiān)管,是保證工程質(zhì)量可控的關(guān)鍵。
采取建設(shè)單位質(zhì)量管理部門(mén)適時(shí)獨(dú)立抽檢,與監(jiān)理、施工方聯(lián)合抽檢(減少?gòu)S家成本)等多形式靈活管理方式;杜絕產(chǎn)品檢測(cè)費(fèi)用由廠家負(fù)擔(dān)的非正常管理(這種方法會(huì)加劇產(chǎn)品不合格而報(bào)告合格現(xiàn)象出現(xiàn)),采取抽檢產(chǎn)品合格檢測(cè)費(fèi)用由抽檢方負(fù)擔(dān)(或在施工方試驗(yàn)檢測(cè)費(fèi)用列支),產(chǎn)品不合格廠家負(fù)擔(dān)等靈活的費(fèi)用承擔(dān)模式。用多種靈活的手段實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量控制。
(4)施工單位加強(qiáng)合同及過(guò)程管理。
為保證產(chǎn)品質(zhì)量管理過(guò)程中,實(shí)現(xiàn)順暢處置不合格產(chǎn)品,要在招標(biāo)文件及合同文件中對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量管理的方式方法予以明確,公正公平開(kāi)展管理,減少爭(zhēng)議,威懾投機(jī)廠家。
(1)加強(qiáng)墩、臺(tái)及支座墊石的精細(xì)化施工管理。
嚴(yán)格控制墩、臺(tái)及支座頂面高程,確保施工誤差在容許范圍。細(xì)化墩、臺(tái)支座混凝土澆筑方案。要掌握混凝土的泌水性能,盡量采用泌水少、塌落度略小的混凝土(特別是頂部)。支座墊石須與墩臺(tái)混凝土同時(shí)澆筑,盡量避免支座墊石混凝土二次澆筑。
如支座墊石必須二次澆筑,墩臺(tái)墊石位置需預(yù)留一定空間,在墊石澆筑前需對(duì)接觸面進(jìn)行處理,建議對(duì)混凝土提高一級(jí)標(biāo)號(hào),同時(shí)務(wù)必做好后期保水養(yǎng)生,保證與墩臺(tái)形成一體,強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。
認(rèn)真做好支座與支座墊石的粘接作業(yè),精細(xì)做好位置、高程、坡度等細(xì)部作業(yè)。確保準(zhǔn)確、粘牢。
施工單位、監(jiān)理單位必須對(duì)支座墩、臺(tái)、墊石進(jìn)行專項(xiàng)驗(yàn)收,在必要情況下,列為隱檢工程的一部分進(jìn)行管理。
(2)強(qiáng)化吊車安裝過(guò)程的精細(xì)化和支座復(fù)驗(yàn)管理。
對(duì)吊車安裝的橋梁,吊車司機(jī)及指揮人員要選用長(zhǎng)期配合的團(tuán)隊(duì)。在作業(yè)時(shí),要準(zhǔn)確對(duì)位后適時(shí)落梁,盡量不擾動(dòng)支座。同時(shí),質(zhì)量管理人員必須在單梁就位后及全橋梁體就位后兩個(gè)階段,對(duì)支座情況進(jìn)行檢查驗(yàn)收。
(3)提高預(yù)制梁梁底鋼板的安裝質(zhì)量。
預(yù)制梁支座位置梁底鋼板是影響支座工作性能的又一個(gè)影響因素。墩臺(tái)位置支座安裝得是否準(zhǔn)確,梁底鋼板位置偏差是否大(橫縱水平向),對(duì)支座的工作性能都會(huì)受影響,是造成支座脫空病害的主要原因之一。
預(yù)制梁嚴(yán)禁非工廠化預(yù)制。預(yù)制梁支座鋼板必須符合設(shè)計(jì)的材質(zhì),且平整無(wú)缺陷。在混凝土澆筑前,必須固定且與底模保持在同一水平面,避免安裝誤差。在混凝土澆筑時(shí),避免對(duì)鋼板的擾動(dòng)。
(1)采用新技術(shù),克服施加預(yù)應(yīng)力產(chǎn)生位移對(duì)支座的影響。
根據(jù)支座病害的實(shí)際情況,開(kāi)展新技術(shù)研究,利用調(diào)節(jié)可轉(zhuǎn)換型支座解決支座剪切變形問(wèn)題等技術(shù)開(kāi)發(fā),杜絕施工過(guò)程引起的支座病害。
(2)采用新工藝,克服施加預(yù)應(yīng)力產(chǎn)生位移對(duì)支座的影響。
為克服施加預(yù)應(yīng)力產(chǎn)生位移對(duì)支座的影響,在現(xiàn)澆箱梁底模板的施工工藝上進(jìn)行技術(shù)革新,如采取可移動(dòng)支撐模板,待預(yù)應(yīng)力張拉完成后二次落梁等形式,解決支座剪切變形的病害。
相對(duì)建設(shè)期而言,運(yùn)營(yíng)期周期更長(zhǎng),管養(yǎng)單位需要與橋梁長(zhǎng)期密切關(guān)聯(lián),它對(duì)橋梁耐久性、使用壽命更關(guān)心,因此引進(jìn)使用單位作為交工驗(yàn)收一方,更有利約束橋梁施工方因不規(guī)范產(chǎn)生的病害的幾率,起到威懾作用。支座作為通病列入交工驗(yàn)收的一項(xiàng)內(nèi)容,將對(duì)推動(dòng)支座病害的形成起到抑制作用。
解決施加預(yù)應(yīng)力導(dǎo)致的支座剪切變形的病害,目前可行的有兩種方式:一是新技術(shù)方案解決,即采用可調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換型支座;二是新工藝方案解決即現(xiàn)澆箱梁預(yù)應(yīng)力張拉前梁底支座鋼板與支座留間隙,采用臨時(shí)可位移砂箱支撐,二次落梁方式。下面對(duì)兩種方式進(jìn)行簡(jiǎn)述。
可調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換型支座(專利授權(quán)公告號(hào)CN 205399193 U)[6],是針對(duì)梁體施加預(yù)應(yīng)力產(chǎn)生位移這一實(shí)際情況研發(fā)的專用支座。該支座的原理是在預(yù)應(yīng)力張拉前,支座為“滑板”型支座,張拉完成梁體位移釋放后,固定(機(jī)械或固定)后,支座轉(zhuǎn)化為普通板式橡膠支座。該型支座由上(或下)鋼板和中間滑動(dòng)體組成,在上(或下)鋼板體設(shè)置禁錮螺栓。該支座的主要特點(diǎn)是:構(gòu)造簡(jiǎn)單,易操作,便施工;價(jià)格比普通板式支座略高,但免去了因支座變形引起的二次頂升費(fèi)用,綜合成本小。此技術(shù)已在為興延高速六環(huán)立交東向西匝道成功應(yīng)用,見(jiàn)圖18所示。
圖18 可調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換支座之圖示
根據(jù)施加預(yù)應(yīng)力梁體產(chǎn)生變形的實(shí)際情況,采取臨時(shí)支座工藝克服其對(duì)支座的損害,其工藝要點(diǎn)如下:
(1)加長(zhǎng)梁底縱向鋼板。
施加預(yù)應(yīng)力產(chǎn)生的變形,根據(jù)目前掌握的變形規(guī)律,對(duì)于大多數(shù)20~35 m現(xiàn)澆箱梁其變形量為1.5~3.5 cm(雙端自由變形減半),為此將支座位置梁底鋼板向內(nèi)側(cè)加長(zhǎng)2~4 cm(根據(jù)梁長(zhǎng)確定)。
(2)人為制造梁底鋼板與支座間的活動(dòng)間隙。
在梁底鋼板與支座間添加臨時(shí)均質(zhì)平整薄泡沫板,保證混凝土澆筑時(shí)梁底鋼板穩(wěn)定,保證預(yù)應(yīng)力施加前梁與支座自由活動(dòng)。
(3)梁底墩臺(tái)位置模板增加可移動(dòng)砂箱支撐。
在墩、臺(tái)頂面與梁底模板間設(shè)置可向內(nèi)側(cè)位移的臨時(shí)砂箱。砂箱須具有張拉前保持穩(wěn)定的特性。在張拉時(shí),方便可解除限位和向內(nèi)位移的功能。砂箱位移量控制在2~4 cm。
橋梁工程是公路建設(shè)百年大計(jì)中重之又重的工程,關(guān)乎公路暢通,關(guān)乎后期的養(yǎng)護(hù)成本,關(guān)乎整條道路的使用壽命,關(guān)乎使用者的使用成本乃至生命。支座作為橋梁結(jié)構(gòu)的核心構(gòu)件,雖然成本不高,但其質(zhì)量和工作狀態(tài)關(guān)乎橋梁的整體安全。作為橋梁建設(shè)相關(guān)技術(shù)人員,對(duì)此要高度重視,避免不必要減少其使用壽命的行為,使橋梁全壽命周期安全低耗是我們每一位建設(shè)者的責(zé)任與義務(wù)。