桥梁支座病害及处置措施研究

桥梁支座病害及处置措施研究

摘要：支座被越来越广泛地应用在桥梁中，其安全性和耐久性越来越受到重视，本文通过介绍公路桥梁支座类型及常见病害，分析了病害产生原因，同时对病害处置措施进行了初步研究。

关键词：支座；脱空；偏位；处置措施

支座主要是将上部构造恒载和活载传递给墩台，同时承受由荷载引起的结构端部水平位移、转角等变形，适应温度、湿度等环境变化引起的结构胀缩变形，及阻抗风力、地震波等引起的结构平移，减轻震动对结构的不利影响，是桥梁结构的重要组成部分，直接影响桥梁的使用寿命和结构安全，需给予足够重视。

1 桥梁支座类型及适用范围

桥梁支座按其使用功能的不同，可分为固定支座和滑动支座两大类，固定支座是将桥梁结构固定在墩台上并传递竖向应力和水平力，允许桥跨转动但限制位移；活动支座只传递竖向应力，保证在温差、混凝土收缩以及荷载作用于桥跨时能自由转动和平移。按支座材料和构造又分为钢制作、橡胶支座、其他类型支座等。

钢支座使用过程中由于铸件锈蚀容易导致支座锈死，从而影响其使用性能，应用范围较小；橡胶支座由于其性能可靠、结构简单、安装和更换方便，使用寿命长、造价低等优点应用较为广泛。主要有：

(1)板式橡胶支座。构造简单、加工制作容易、用钢量少、成本低廉，安装方便，适用于标准跨径20m以内的中小跨径梁、板桥，适用反力一般2000kn以下。

(2) 盆式橡胶支座。由钢构件与橡胶组合而成的新型桥梁支座，具有承载能力大、水平位移量大、转动灵活等特点，适用于支座承载力为1000KN以上的大跨径桥梁，也适用于城市、林区、矿区的桥梁。

(3)球型橡胶支座。传力可靠、转动灵活既具备盆式橡胶支座承载能力大、容许支座位移大等优点，又能适应支座大转角的需要。目前广泛应用于国内独柱支承的连续弯板结构、独柱支承的连续弯箱梁结构、双柱支承的连续T梁结构及大跨度斜拉桥中。

2 支座病害及成因分析

2.1支座脱空

支座脱空主要表现为底面局部脱空、顶部完全脱空、局部脱空及支座的缺失。多数是由于墩台顶支座垫石标高控制不当或梁体预制时梁端三角楔型块不平或垫石强度过低，受压后垫石破碎或施工过程中温度选择不当，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等因素造成。支座脱空后失去支撑作用，将直接改变上部结构受力状态，最直接表现为上部构造受力不均，从而造成其他支座受力过大，对结构产生不利影响，影响支座的耐久性。

2.2 支座偏位

支座偏位分为纵向偏位和横向偏位，严重的支座偏位将引起支座不均匀受力，引起梁体受力附加内力过大等病害。产生的原因主要是支座或垫石放样不精确。

2.3 支座变形异常

在使用过程中，橡胶支座依靠橡胶的压缩变形来承受上部竖向荷载，以橡胶的剪切变形来承受上部水平荷载影响，以橡胶的不均匀压缩变形来适应上部梁体转动，变形过大可对连续梁等上部构造产生附加内力，与下部构造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，长时间过大变形将加速橡胶老化，降低支座使用寿命。过大的变形产生原因主要有：

(1) 同一梁体个别支座完全脱空导致其他支座受力过大而引起初始变形过大；

(2) 安装温差较大，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。

2.4 支座开裂

支座橡胶开裂通常以斜裂缝居多，并伴有水平裂缝，裂缝一般短而严密，并直接影响着支座的支承效果。产生开裂的原因主要包括施工中支座受力不均匀，桥梁通行后车辆长期严重超载使实际荷载大大超出设计量，墩台顶有混凝土或砂土等杂物残留，限制了支座的正常变形，此外，支座本身的质量问题也常导致开裂的发生。

2.5 其他病害

(1)支座极限抗压强度不够安装质量较差引起支座破裂和侧面波纹状凹凸；

(2)施工过程处理不当造成支座非正常约束。

(3) 设计方面：支座设计原则上应考虑支座的过早损坏和使用寿命，保证梁体纵横向的变形要求，减少附加内力。就支座承载能力而言，支座反力大于200 kN的基本都选择采用盆式支座，在设计上保证了支座受力范围的合理性。

5 支座病害处置措施

支座病害处置对应不同病害有不同处置方法，但应综合考虑病害情况、结构形式和处理条件等因素合理选择处理方案，主要可以从施工、设计、后期运营管理三方面来进行：

5.1 施工方面

施工前认真制定防治支座脱空问题的技术措施和质量控制措施，严格工序，认真做好技术交底工作，施工过程中严格检查发现问题及时处理，主要做到：

(1)严格垫石施工精度，除达到强度要求外顶面标高严格控制，确保顶面平整密实无偏斜；

(2)支座垫石调平，如梁底空间高度满足支座厚度，只需调平垫石，超出支座厚度部分加塞钢板调整，钢板层数不应超过2层；如梁底空间高度不满足支座厚度，要将垫石凿除至所需高速，垫石顶面勇环氧树脂砂浆抹平；

(3)梁底钢板调平，如梁底预埋钢板底面不水平，要根据预埋钢板倾斜度制作楔形钢板，保证梁底钢板水平。

5.2 设计方面

支座在使用一定时间后，均存在着不同程度的损伤与变形，主要表现为橡胶老化、抗压弹性模量降低和剪切变形等，严重影响了桥梁的正常使用，而许多桥梁设计图纸中，通常仅仅对支座的规格提出了要求，而对所选支座内部结构和承载力和形状系数没有具体要求；另外许多桥梁设计图纸中，橡胶支座的布置存在问题，桥梁支座有固定支座和活动支座，活动支座有单向活动支座和双向活动支座之分，实际中桥梁的纵坡和横坡没有进行调整，让支座直接放置，这将造成落梁后橡胶支座初始变形过大，造成支座局部超载，影响支座使用功能的发挥和承载能力的下降。因此设计中可考虑支座的材料特性和结构构造，提高支座耐久性；优化支点位置的构造尺寸，充分考虑支座更换的可操作性。

5.3 后期运营管理方面

加强对桥梁橡胶支座病害的检查，对支座病害做到早发现、早处置，把握橡胶支座病害处置的最佳时间；加强橡胶支座的日常养护工作，及时涂油保养，延缓支座橡胶的老化和钢板的锈蚀，对于较轻微的病害加强后期维护，对于严重病