浅谈公路桥梁橡胶支座的常见病害成因分析及对策

浅谈公路桥梁橡胶支座的常见病害成因分析及对策

成联艾

云南省公路工程监理咨询公司

摘要：普通板式橡胶支座在使用过程中，由于材料质量以及老化、设计和施工的原因，经常出现相交老化开裂、钢板外露、不均匀鼓凸与脱胶、脱空、剪切超限和支座位置串动等病害；盆式橡胶支座缺陷类型包括钢件裂纹和变形、钢件脱焊、锈蚀、聚四氟乙烯滑板磨损、支座位移超限、支座转角超限和锚栓剪断等。这些病害除了材料质量问题需要生产厂家进行改良，主要是施工单位在支座安装时未重视坡型支座的合成坡度方向，随意安装，导致支座偏压而产生不同变形；由于支承垫石标高不准，预制梁产生横向滑移而对支座产生剪切；未将支座按设计及规范要求稳固地粘贴在垫石上，致使吊梁时随意拖动支座，导致方向、位置不准而不能均匀受力；不熟悉盆式支座的安装方法、纵横限位概念模糊或施工管理不到位导致。需要认真熟悉规范，严格按施工规范和操作规程施工。

关键词：橡胶支座；病害；对策

一、桥梁支座在我国的发展

在20世纪60年代以前，我国的公路、铁路桥梁上常不设支座或仅设置钢支座，随着桥梁建设事业的发展，各种桥式大跨度桥梁不断涌现，因而对桥梁支座的承载能力、对支座的位移和转角能力的要求不断提高，从而促进了桥梁支座的发展。在20世纪60年代以来，我国先后在桥梁上推广应用了扳式橡胶支座、盆式橡胶支座和球形支座等新型支座，并取得了良好的经济技术效益。与此同时，结合工程需要开发了高度可调的板式橡胶支座、水平盆式橡胶支座、抗震盆式橡胶固定支座、盆式橡胶测力支坐及承载力达15000t的巨型支座等。

随着交通运输业的发展，各种斜桥越来越多，梁体魄度从1%～4%不等，有的特殊桥梁设计甚至达到8%左右。斜桥由于倾斜或桥面逐渐升高，就给支座的设计准则增添了更多的因素，一部分垂直于桥面的作用力作用于支座的剪切面上，如果设计未迎合这些力的需要，支座就会产生过大变形，影响其使用性能和

寿命。以往对梁体纵坡1%

二、支座的分类

桥梁支座是连接桥梁上部结构和下部结构的重要构件，其主要功能是将上部结构承受的各种荷载传递给墩台，并能适用上部结构由于荷载、温度变化、混凝土收缩等产生的变形（水平位移及转角），使上部结构的实际受力情况符合设计要求。还能阻抗风力、地震波等引起的结构平移、减轻震动对结构的不利影响。支座可按所用的材料分类：

1、钢支座

2、聚四氟乙烯支座

3、橡胶支座包括：板式橡胶支座、盆式橡胶支座、四氟板式橡胶支座

4、混凝土支座

5、铅支座

橡胶支座的传力通过橡胶板来实现。支座位移通过聚四氟乙烯板的滑动或橡胶的剪切来实现，支座转角则通过橡胶的压缩变形来实现。

三、公路桥梁橡胶支座的常见病害成因分析

桥梁支座缺陷的种类众多，这里针对板式橡胶支座、盆式橡胶支座和坡形球冠板式橡胶支座的常见病害进行成因分析。

一）、板式橡胶支座和坡形球冠板式橡胶支座

板式橡胶支座和坡形球冠板式橡胶支座性能劣化类型包括橡胶老化开裂、钢板外露、不均匀鼓凸与脱胶、脱空、剪切变形、鼓包开裂等现象，主要是施工单位在支座安装时未重视坡形支座的合成坡度方向，随意安装，导致支座偏压而产

生不同变形；由于支承垫石标高不准，预制梁产生横向滑移而对支座产生剪切；未将支座按设计及规范要求稳固地粘贴在垫石上，致使吊梁时随意拖动支座，导致方向、位置不准而不能均匀受力。

1、开裂是指板式橡胶支座表面形成的龟裂裂纹。一般板式橡胶支座经一定使用年限后，均会出现表面的龟裂裂纹，但裂纹宽度和深度均不大。但是下图支座在使用一年后就出现大量的起鼓、开裂，支座本身质量问题占很大比例。

2、钢板外露是指由于橡胶龟裂或支座制作不佳使板式橡胶支座内部的钢板外露。

3、不均匀鼓凸与脱变发生在橡胶与钢板粘结破坏时。通常板式橡胶支座在荷载作用下，钢板之间的橡胶向外发生均匀的凸起属正常现象。当橡胶与支座内加劲钢板粘结不良，在荷载作用下发生钢板与橡胶脱胶，引起不均匀的鼓凸，严重时就会出现起鼓开裂甚至爆裂。

4、支座脱空：

脱空是指板式橡胶支座与桥梁底面及支承垫石顶面出现的缝隙大于相应边长的25%。通常板式橡胶支座使用时，应通过转台计算，使支座顶底面与桥梁全面积接触。局部脱空一方面造成支座压应力增加，另一方面支座脱空部位与外界空气接触，容易产生橡胶老化。

支座脱空是目前支座安装上存在最普通和严重的质量问题之一。主要是由于支座底部砂浆块开裂松散及墩台顶面不平造成的底面局部脱空，顶部完全脱空，局部脱空及支座的缺失。某个支座脱空将造成其他支座受力过大，影响支座的耐久性，此外，可能会使上部构造受力不均，对结构产生不利影响。支座脱空产生的主要原因是：

1）、墩台顶支座垫石标高控制不当

2）、梁体预制时梁端三角楔形块不平，尤其是斜交板梁较难控制

3）、垫石强度过低，受压后垫石破碎，引起脱空

4）、支座安装温度选择不当，安装时气温过高或过低，后期梁体伸缩过大导致支座出现难以恢复的纵向一侧较明显的半脱空。

5、支座变形过大

支座变形是指压缩变形和剪切变形，剪切超限是指板式橡胶支座在最高及最低温度条件下的最大恒载剪切变形tan >0.45.变形过大有支座本身质量和安装质量两方面原因。支座本身质量问题是指支座抗压弹模量大小主要影响支座在各级荷载下的竖向变形，而各种结构对竖向变形的适应性不同，过大的竖向变形可能对连续梁等上部构造产生极为不利的附加内力，有时与下部构造的竖向位移叠加后总位移可能超出设计控制范围。导致结构的破坏。支座安装时也会引起支座初始变形过大，从耐久性来说是不好的，剪切变形越大越不好，长时间过大变形将加速橡胶老化，会降低支座使用寿命。过大的变形产生原因主要有：

1）、由于同一梁体有的支座完全脱空导致个别支座手里过大而引起初试变形过大。

2）、安装湿度过高，过低，随环境温度变化，混凝土胀缩、徐变和汽车制动力的作用引起过大剪切变形。

3）、桥梁纵坡设计过大导致纵向剪切变形过大。

6、支座的串动是由于支承垫石不平，造成支座局部承压，引起支座位置串动，严重时可能会造成个别支座脱落。

7、支座偏位

支座偏位是面前支座安装上存在最普遍的问题，分为纵向偏位和横向偏位，严重的支座偏位将造成支座不均匀受力，梁体受力附加内里过大等病害。支座偏位产生的原因主要是支座或垫石放样不标准，应该在支座安装时进行校核。如垫石位置有较小偏差，可采用环氧砂浆进行调整，如偏差过大，应重新浇筑垫石。二）、盆式橡胶支座