桥梁板式橡胶支座病害成因分析及控制

王 轩，王菊蕊

（河南交通职业技术学院，河南 郑州 450005）

桥梁板式橡胶支座病害成因分析及控制

王 轩，王菊蕊

（河南交通职业技术学院，河南 郑州 450005）

桥梁支座是连接桥梁上下部结构之间的传力构件，其使用过程受环境条件荷载受力因素影响,会过早出现一定的病害。从支座病害产生的原因入手进行分析，主要分析板式橡胶支座和球冠板式橡胶支座中常见的橡胶老化开裂、脱空、异常变形、滑动受阻和开裂等病害，原因有支座缺陷、施工不规范、垫石安装因素以及其他因素影响，并提出相应的防治措施，对延长支座的使用寿命以及在运营过程中的支座维修和养护有一定的借鉴意义。

橡胶支座；病害成因；防治措施

支座是桥梁结构的传力构件，其主要功能是将上部结构荷载安全可靠地传递给墩台，在荷载、温度变化、混凝土收缩徐变等因素作用下满足桥梁的自由变形，保证结构的安全。由于支座设计和施工等原因，加之在正常使用一段时间后的疲劳变形因素的影响，支座会出现各类病害，从而导致结构受力发生变化，并影响到桥梁的安全，降低桥梁的使用寿命。尤其是20世纪90年代修建的部分箱梁和空心板简支梁，较多采用的是板式橡胶支座。以球冠圆板式橡胶支座为例，其设计支座顶部加设的球冠高约6mm，用以满足梁底变形和转动，中心处压应力承受较高，容易引起破坏。如果施工中梁底和支座垫石不平，容易发生异常变形、开裂、滑动受阻等病害，这就需要对支座进行更换处置。更换过程中，必须对结构的受力进行监控，以保证更换过程的安全。

1 桥梁支座病害分类及成因

桥梁支座病害分类较多，主要分析了板式橡胶支座和球冠板式橡胶支座常见的橡胶老化开裂、脱空、异常变形、滑动受阻和开裂等病害。

1.1 桥梁支座开裂

支座开裂是橡胶支座常见的一种病害，是指支座表面形成的起鼓和开裂。正常情况下，支座在使用一定年限后，受环境因素影响，在汽车制动力、温度影响力等水平荷载作用下，表面均会出现轻微的裂纹宽度和深度均不大的龟裂裂纹，裂缝大部分水平分布，局部四周连贯。当纵向和横向剪切变形过大时，就会引起支座开裂。

1.2 桥梁支座脱空

脱空是指支座与桥梁底面及支承垫石顶面出现缝隙，上、下部失去传力功能。脱空一方面造成支座局部压应力增加，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。支座脱空后，支座起不到支撑作用，上部结构的受力状态受到改变，横梁局部纵向开裂，脱空时支座呈偏心受压状态，应力集中易引起支座开裂、变形过大或压坏，导致构造受力失稳，对结构安全产生不利影响。

引起桥梁支座脱空原因主要有：①垫石和梁底钢板标高控制的问题；②梁端楔形块在梁体预控制不平；③垫石混凝土因强度过低，被压碎而引起脱空；④支座安装时，气温选择不合适，造成梁体受温度影响伸缩变形异常，导致纵向一侧出现脱空。

1.3 支座正常变形受阻

正常情况下，支座承受竖直向荷载，以橡胶的剪切变形来满足荷载和温度变化带来的变形。通常板式橡胶支座受荷载作用，橡胶向外出现轻微均匀的凸起属正常现象。一些支座因制造工艺的影响，内加劲钢板与橡胶粘结不良，在橡胶与钢板粘结处破坏；部分支座因墩顶垃圾、不锈钢板锈蚀、摩阻力变大等原因无法正常滑动，应力集中引起支座变形过大和橡胶开裂，引起不均匀的鼓凸，严重时就会出现起鼓开裂甚至爆裂。

1.4 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。支座在各级荷载下的竖向变形，而弹性模量对结构变形适应不同，过大的竖向变形引起连续梁产生附加内力，导致结构破坏。不规范的支座安装也会引起初始变形过大，影响耐久性。这将加速支座老化，降低使用寿命。

支座变形过大原因主要有：①局部支座脱空导致其他支撑应力集中造成变形过大；②安装温度和湿度不合适；③混凝土胀缩、徐变作用引起过大剪切变形；④桥梁纵坡设计过大；⑤支座垫石不平局部承压等都会引起支座受力变形过大，严重时甚至脱落。

1.5 支座偏位

支座偏位有纵向和横向两种，严重的偏位会造成受力不均匀、应力集中、附加内力过大等病害。产生支座偏位的原因主要是施工时支座或垫石放样不规范，支座和垫石定位偏差过大，没有采用环氧砂浆进行调整或重新浇筑等。

2 支座病害成因分析

2.1 支座缺陷

同一批次支座性能指标受橡胶的不均匀性影响而异，如支座的弹性模量等，影响到支座受力、同等受力荷载、支座弹性变形及由此引起的应力偏差也会很大，个别支座破坏导致应力集中并逐步发生连锁破坏。

2.2 施工不规范

由于施工不规范，支座上、下两面不平，水平均匀受压无法满足要求，一些桥梁设计有纵横坡，梁底预埋钢板应确保底面水平。由于受梁体预拱度的设置和张拉起拱等因素的影响，预埋钢板的精确度发生扭转，预埋钢板安装超过容许误差，组合箱梁体系转换时，会有轻微的扭转变形。这些因素造成支座难以处于理想的水平受力状态，使用过程中容易发生脱空、倾斜、偏歪，局部应力集中，剪切变形过大引起的开裂破坏。

2.3 垫石安装因素

支座垫石标高的偏差依靠钢板来调整，钢板尺寸略小于支座平面尺寸。因为垫石安装因素，钢板压入支座呈局部集中受力，出现空鼓现象，引起支座顶面和侧面橡胶开裂，箱梁纵向湿接头浇时漏浆等，都可能引起支座变形受阻。

2.4 其他因素影响

支座病害除上述影响因素以外，还有一些其他因素，如墩顶残留的混凝土垃圾限制了支座的变形或滑动，受车辆超载的影响，实际载重可能会超过桥梁设计荷载。

3 工程实例

以省道豫02河南某桥为例，设计荷载为汽车20级，挂车100级，该桥为5孔16m简支梁桥，桥梁全宽9m，行车道宽7m，两侧人行道各宽1m；下部为钻孔灌注桩基础及双柱式墩台，组合梁行车道板、悬臂梁人行道，支座为一端铰接一端滑动的钢板支座。该桥单板受力现象严重，钢板支座大部分因锈蚀失效，更换全桥支座成为加固项目之一。2011年对该桥加固，工程有拆除旧的栏杆、挑梁、破除旧桥面的铺装、梁底粘贴碳纤维布、支座更换、工型梁间加横隔梁、梁底加下马蹄加固、混凝土铺装和沥青混凝土面层。对于桥梁支座更换主要工序步骤分为：①施工准备，安装顶升支撑；②顶升系统安装，同步顶升系统设备调试；③封锁交通；④顶升阶段监测，分级顶升直施工所需高度；⑤更换旧支座，安装的新支座；⑥对新安装的支座进行安装质量检验；⑦拆卸施工设备。

在更换支座过程中，保证梁体的应力和变形处在可控的安全范围内，根据对该桥梁进行结构计算，在梁体顶升过程中，在跨中主梁固结截面下缘设置应力观测，同时在桥墩支撑断面增设应力测；在起顶的截面每片主梁下缘均布设置挠度变形观测控制。观测梁体、桥面、伸缩缝裂缝及其变化情况。加固施工后1年多，支座使用情况效果良好。

4 结束语

对桥梁橡胶支座常见病害及原因进行了分析，探讨了橡胶支座更换施工程序及控制措施，对新建桥梁支座的施工以及在运营过程中的支座维修和养护有一定的借鉴意义。

[2]张志金，赵张飞.桥梁板式橡胶支座病害分析及对策[J].城市道桥与防洪，2010（05）.

[3]戴桂华.桥梁单板受力病害分析及处理策略[J].湖南交通科技，2011（02）.

[4]邱乾洲.国道G105线中山市东凤至沙朗段桥梁病害浅析及维修方案介绍[J].建筑知识，2010（S2）.

[5]王新芳，杨吉霆.环氧树脂在桥梁维修中的应用[J].河南建材，2011（04）.

Analysisand Controlof the Bridge Plate Rubber Bearing Defect Causes

Wang Xuan,Wang Jurui

The bridge bearing is a force transmission member of the connection bridge between the upper and lower portion structure, its use during the load by the force factors affected by environmental conditions, will be premature certain diseases.Cause from bearing disease starts and analysis, the main analysis of the laminated rubber bearings and spherical cap plate rubber support common rubber aging, deformation, cracking,void abnormal sliding hindered and cracking disease, causes the bearing defect, non- standard construction, pad stone installation factors and other factors, and puts forward corresponding prevention measures, to prolong the service life of bearing and the bearing in the operation process of repair and maintenance has certain reference significance.

rubberbearings;defectcauses;prevention and controlmeasures

U 433.36+1

A

1000-8136（2013）02-0039-02

（编辑：李慧）