橋梁支座失效病害及加固方法探析

李富堅

（廣州市花都第一市政工程建設有限公司）

引言

在橋梁工程建設過程中，支座屬于橋梁的主體基礎結構，直接支撐橋梁上部結構，其安全性能直接關系橋梁整體安全、穩(wěn)定。城市市政行業(yè)正在以大踏步的姿態(tài)向前發(fā)展，在橋梁發(fā)展過程中，由于諸多因素影響，橋梁支座容易發(fā)生病害，對支座穩(wěn)定性、安全性造成影響，必須予以防治。由于橋梁支座病害的嚴重性直接關系橋梁使用壽命，加上該類現象較為普遍，因此對于橋梁病害形成原因進行分析有利于提高橋梁養(yǎng)護水平，從而延長橋梁使用壽命。

1 橋梁支座典型病害類型

常用橋梁支座有板式橡膠支座、盆式橡膠支座、輥軸支座、鋼支座等。設計施工要求支座具有足夠的承載力，能安全可靠地將橋跨的支承反力傳遞給橋墩，保證橋梁在外部條件影響下維持設計范圍內強度和變形的要求。施工時盡量選擇便于安裝、養(yǎng)護和維修的施工工藝。然而在橋梁實際建設過程中，屢屢出現的病害嚴重影響著正常的交通安全，橋梁支座典型病害主要有以下幾種類型：

1.1 表面開裂

橡膠支座一般產生水平裂縫，混凝土支座一般產生縱向裂縫。這與支座所受剪應力的方向有關。如支座裂縫過大，受壓以后易破碎，不能繼續(xù)起承載作用。

1.2 鋼板銹蝕

原本處于支座內部的鋼板外露，在空氣和水的影響下，造成鋼板電化學銹蝕。支座周圍如未清理干凈，雜物堆積，也會與鋼板發(fā)生反應，形成腐蝕。鋼板是起粘結作用的，一旦銹蝕，支座粘結強度下降，鋼板脫落，支座不穩(wěn)定，易滑出。

1.3 支座脫空

在局部受壓或不受壓狀態(tài)下支座與梁底出現夾角，產生縫隙。當裂縫大于接觸面邊長的1/4時，局部脫空；當縫隙與邊長相等時，會出現接近全脫空情況，如未及時發(fā)現和整修，將會對橋梁結構的安全極為不利。

1.4 支座變形

隨著外界環(huán)境變化，支座混凝土會發(fā)生熱脹冷縮現象，在橋面反復荷載作用下，承受力逐漸下降，最終造成剪切變形，這種情況多發(fā)于橋梁的長下坡段和彎道段。變形后的支座往往伴有錯位現象發(fā)生。一旦變形嚴重，且未能及時更換，支座無法繼續(xù)擔任傳遞承載力的角色，可能會破壞橋體整體受力系統(tǒng)，橋面振動，威脅行車安全。

本文以一個常見的施工質量問題為例，通過對該實例的分析和探究提出了一套解決技術質量問題的相關理論。這個方案的經驗證明，相關理論可以很好地解決質量問題，同時也可以用作參考類似的工程項目和技術問題。

2 工程介紹

通過對某城市的橋梁高速項目的橋梁支座檢查，支座上面的固定在第一箱形梁柱墩的右邊固定支座被破壞，箱梁與支座接觸點之間的距離向東移動了約5cm。接觸點發(fā)生位移直接影響到了橋梁的可靠性和安全性。經過深入的檢驗后，可以發(fā)現以下問題：

（1）支座柱墩下部橫向單向第一聯(lián)右邊支座被破壞，底板沿橋向東移動了大約4cm；

（2）支座橫向水平細裂縫出現在第一聯(lián)柱墩直線西側；

（3）在左邊的第一聯(lián)支座柱墩和斜裂縫的西區(qū)梁也發(fā)現了橫向水平細裂縫。橫橋支座破壞如圖1，輔道橋臺裂縫如圖2。

橋梁支座失效成因：

（1）支座質量差

①選用支座時，該橋梁的施工單位為了節(jié)約成本，以次充好，選用不符合國家產品標準規(guī)定的品種和規(guī)格的支座。這種支座的各項性能達不到要求的標準。在后期使用中，支座產生老化開裂和不均勻鼓凸的現象。

②混凝土澆筑時，混凝土配合比不科學，造成極限抗壓強度不夠，無法滿足設計荷載下正常運行，加速了支座老化，降低了支座使用性能，縮短使用壽命。

圖1 橫橋支座破壞

圖2 輔道橋臺裂縫

③支座制作過程中表面未整平，凹凸部分會引起了受力不均等現象。

（2）不規(guī)范施工

①安裝前，支座周圍及錨栓孔中的積水、積雪、砂漿、瀝青混凝土和其他雜物未清理干凈；在風力過大的外部環(huán)境下，未設置防風裝置，在冬季未設置防滑裝置。在施工前，對支座墊石測量放樣時，標高控制不嚴；對勞務人員配置不合理，工人疲勞作業(yè)后，又接著安裝支座，導致安裝誤差。

②安裝時，人工抬運吊運支座，各方感觀不一致，憑感覺穩(wěn)定支座而忽視了進一步穩(wěn)固和位置調整。支座實際中心線與設計中心線不重合，支座位置不準確，使支座處于不均勻受力狀態(tài)。在支座灌漿強度不足20MPa，就開始擰緊錨栓，拆除了千斤頂。此外，由于混凝土自身徐變時間短，在預施應力后，沒有及時進行板梁安裝以及橋面鋪裝，引起梁體反拱過大，造成支座脫空。

③安裝后，粗略檢查支座，縱容小裂縫變成大裂縫，小面積銹蝕變成大面積銹蝕，且沒有進行定期詳細檢查和養(yǎng)護。檢查養(yǎng)護過程中沒有提高對細節(jié)的關注，比如支座螺栓螺母是否損壞松動，各小部件位置準確與否，墊層支座油氈是否有老化斷裂情況等。西立面裂縫位置如圖3。

圖3 西立面裂縫位置圖

3 橋梁支座病害防治措施

3.1 控制材料質量

支座選材方面，對橡膠、鋼板等應嚴格挑選質量。為了避免運輸過程中，支座受到污染和損壞，應加強防護。鋼板安裝前須進行防腐蝕處理，可采用鍍鋅處理和噴涂防銹蝕材料，鋅膜厚度應不小于25μm，噴涂表面應達到30～75μm，在前期防腐蝕處理中做到盡善盡美，才能夠保證支座鋼板后期抗腐蝕能力。安裝過程中如對防腐蝕層造成了損壞，務必及時重新噴涂。在使用過程中，對已銹蝕部位和易發(fā)生銹蝕部位著重檢查，避免銹蝕惡化，降低支座整體性能。在結合面處，涂以耐久性好的環(huán)氧樹脂黏結劑，增強粘結性，避免產生相對滑動。對于混凝土支座，要嚴格選用密實砂漿澆筑的支座，這樣才能達到強度要求。

3.2 規(guī)范現場施工

（1）現場質量監(jiān)督到位。在梁的預制、安裝、支座墊石乃至整個施工過程中都應嚴格按照國家和行業(yè)規(guī)范要求，實施監(jiān)督，保證施工質量。

（2）安裝排水防水裝置。施工中盡可能地設置好排水防水裝置。在橋體設置排水裝置，將地面水正常排出，在水域上的橋梁中，安裝防水裝置，以免橋體和支座受到水侵蝕的影響。

（3）選擇合適的施工季節(jié)。在山區(qū)特別是北方山區(qū)要選擇好施工季節(jié)，山區(qū)冬季低溫條件下不利于混凝土的初凝和強度成型，應當選項溫度適中的季節(jié)施工，保證施工質量。

（4）做好合理的施工組織設計。在施工前應當針對特定的橋梁支座施工做好施工組織設計，安排好各項工作和材料進場時間，既能有效地節(jié)約工期和成本，又能考慮更多的不確定因素。

（5）選擇合理的施工工藝。安裝支座時要考慮到一些不良地質條件或者不良的氣候條件，選擇適合具體工程的施工工藝能夠減少大量病害。

3.3 定期檢測養(yǎng)護

檢測時應檢測支座各部件是否完整、清潔，如不清潔及時清除支座周圍的污水垃圾雜物，以免雜物包裹支座，引起腐蝕；檢測梁底及墩、臺帽上是否殘留油脂，橡膠支座接觸油脂易發(fā)生橡膠老化、變質而失去作用，對殘存機油等應進行及時清洗；對于梁支點承壓不均勻，支座出現脫空或剪切、壓縮變形過大、老化、開裂、滑移時應進行調整和更換。除此之外，還應對排水防水裝置進行檢測，如發(fā)現漏水滲水現象，要及時處理，避免水對支座的進一步破壞。對于承載力已經超限的橋梁，要進行交通管制，嚴格控制交通荷載，并及時修復破損部位。

4 結束語

通過對橋梁的失效分析和加固對策的研究，提出了因預防和控制不當造成的橋梁支座的損害具有重要意義。在工作條件下，伸縮接頭的失敗將造成進一步的橋梁破壞甚至使得固定的螺栓被剪斷，導致梁體安全性大大降低。如果橋梁的位移過大，也可能導致偏心情況的出現。橋的加固完成后，通過對支座和裂縫的閉合建設，以及結合后期橋梁監(jiān)測的數據發(fā)現橋已恢復其正常功能和裂縫已經得到完全控制。經驗證明，該建設措施安全可靠對于該類問題具有良好的修復效果。