桥梁支座失效病害及加固方法探析

李富坚

（广州市花都第一市政工程建设有限公司）

引言

在桥梁工程建设过程中，支座属于桥梁的主体基础结构，直接支撑桥梁上部结构，其安全性能直接关系桥梁整体安全、稳定。城市市政行业正在以大踏步的姿态向前发展，在桥梁发展过程中，由于诸多因素影响，桥梁支座容易发生病害，对支座稳定性、安全性造成影响，必须予以防治。由于桥梁支座病害的严重性直接关系桥梁使用寿命，加上该类现象较为普遍，因此对于桥梁病害形成原因进行分析有利于提高桥梁养护水平，从而延长桥梁使用寿命。

1 桥梁支座典型病害类型

常用桥梁支座有板式橡胶支座、盆式橡胶支座、辊轴支座、钢支座等。设计施工要求支座具有足够的承载力，能安全可靠地将桥跨的支承反力传递给桥墩，保证桥梁在外部条件影响下维持设计范围内强度和变形的要求。施工时尽量选择便于安装、养护和维修的施工工艺。然而在桥梁实际建设过程中，屡屡出现的病害严重影响着正常的交通安全，桥梁支座典型病害主要有以下几种类型：

1.1 表面开裂

橡胶支座一般产生水平裂缝，混凝土支座一般产生纵向裂缝。这与支座所受剪应力的方向有关。如支座裂缝过大，受压以后易破碎，不能继续起承载作用。

1.2 钢板锈蚀

原本处于支座内部的钢板外露，在空气和水的影响下，造成钢板电化学锈蚀。支座周围如未清理干净，杂物堆积，也会与钢板发生反应，形成腐蚀。钢板是起粘结作用的，一旦锈蚀，支座粘结强度下降，钢板脱落，支座不稳定，易滑出。

1.3 支座脱空

在局部受压或不受压状态下支座与梁底出现夹角，产生缝隙。当裂缝大于接触面边长的1/4时，局部脱空；当缝隙与边长相等时，会出现接近全脱空情况，如未及时发现和整修，将会对桥梁结构的安全极为不利。

1.4 支座变形

随着外界环境变化，支座混凝土会发生热胀冷缩现象，在桥面反复荷载作用下，承受力逐渐下降，最终造成剪切变形，这种情况多发于桥梁的长下坡段和弯道段。变形后的支座往往伴有错位现象发生。一旦变形严重，且未能及时更换，支座无法继续担任传递承载力的角色，可能会破坏桥体整体受力系统，桥面振动，威胁行车安全。

本文以一个常见的施工质量问题为例，通过对该实例的分析和探究提出了一套解决技术质量问题的相关理论。这个方案的经验证明，相关理论可以很好地解决质量问题，同时也可以用作参考类似的工程项目和技术问题。

2 工程介绍

通过对某城市的桥梁高速项目的桥梁支座检查，支座上面的固定在第一箱形梁柱墩的右边固定支座被破坏，箱梁与支座接触点之间的距离向东移动了约5cm。接触点发生位移直接影响到了桥梁的可靠性和安全性。经过深入的检验后，可以发现以下问题：

（1）支座柱墩下部横向单向第一联右边支座被破坏，底板沿桥向东移动了大约4cm；

（2）支座横向水平细裂缝出现在第一联柱墩直线西侧；

（3）在左边的第一联支座柱墩和斜裂缝的西区梁也发现了横向水平细裂缝。横桥支座破坏如图1，辅道桥台裂缝如图2。

桥梁支座失效成因：

（1）支座质量差

①选用支座时，该桥梁的施工单位为了节约成本，以次充好，选用不符合国家产品标准规定的品种和规格的支座。这种支座的各项性能达不到要求的标准。在后期使用中，支座产生老化开裂和不均匀鼓凸的现象。

②混凝土浇筑时，混凝土配合比不科学，造成极限抗压强度不够，无法满足设计荷载下正常运行，加速了支座老化，降低了支座使用性能，缩短使用寿命。

图1 横桥支座破坏

图2 辅道桥台裂缝

③支座制作过程中表面未整平，凹凸部分会引起了受力不均等现象。

（2）不规范施工

①安装前，支座周围及锚栓孔中的积水、积雪、砂浆、沥青混凝土和其他杂物未清理干净；在风力过大的外部环境下，未设置防风装置，在冬季未设置防滑装置。在施工前，对支座垫石测量放样时，标高控制不严；对劳务人员配置不合理，工人疲劳作业后，又接着安装支座，导致安装误差。

②安装时，人工抬运吊运支座，各方感观不一致，凭感觉稳定支座而忽视了进一步稳固和位置调整。支座实际中心线与设计中心线不重合，支座位置不准确，使支座处于不均匀受力状态。在支座灌浆强度不足20MPa，就开始拧紧锚栓，拆除了千斤顶。此外，由于混凝土自身徐变时间短，在预施应力后，没有及时进行板梁安装以及桥面铺装，引起梁体反拱过大，造成支座脱空。

③安装后，粗略检查支座，纵容小裂缝变成大裂缝，小面积锈蚀变成大面积锈蚀，且没有进行定期详细检查和养护。检查养护过程中没有提高对细节的关注，比如支座螺栓螺母是否损坏松动，各小部件位置准确与否，垫层支座油毡是否有老化断裂情况等。西立面裂缝位置如图3。

图3 西立面裂缝位置图

3 桥梁支座病害防治措施

3.1 控制材料质量

支座选材方面，对橡胶、钢板等应严格挑选质量。为了避免运输过程中，支座受到污染和损坏，应加强防护。钢板安装前须进行防腐蚀处理，可采用镀锌处理和喷涂防锈蚀材料，锌膜厚度应不小于25μm，喷涂表面应达到30～75μm，在前期防腐蚀处理中做到尽善尽美，才能够保证支座钢板后期抗腐蚀能力。安装过程中如对防腐蚀层造成了损坏，务必及时重新喷涂。在使用过程中，对已锈蚀部位和易发生锈蚀部位着重检查，避免锈蚀恶化，降低支座整体性能。在结合面处，涂以耐久性好的环氧树脂黏结剂，增强粘结性，避免产生相对滑动。对于混凝土支座，要严格选用密实砂浆浇筑的支座，这样才能达到强度要求。

3.2 规范现场施工

（1）现场质量监督到位。在梁的预制、安装、支座垫石乃至整个施工过程中都应严格按照国家和行业规范要求，实施监督，保证施工质量。

（2）安装排水防水装置。施工中尽可能地设置好排水防水装置。在桥体设置排水装置，将地面水正常排出，在水域上的桥梁中，安装防水装置，以免桥体和支座受到水侵蚀的影响。

（3）选择合适的施工季节。在山区特别是北方山区要选择好施工季节，山区冬季低温条件下不利于混凝土的初凝和强度成型，应当选项温度适中的季节施工，保证施工质量。

（4）做好合理的施工组织设计。在施工前应当针对特定的桥梁支座施工做好施工组织设计，安排好各项工作和材料进场时间，既能有效地节约工期和成本，又能考虑更多的不确定因素。

（5）选择合理的施工工艺。安装支座时要考虑到一些不良地质条件或者不良的气候条件，选择适合具体工程的施工工艺能够减少大量病害。

3.3 定期检测养护

检测时应检测支座各部件是否完整、清洁，如不清洁及时清除支座周围的污水垃圾杂物，以免杂物包裹支座，引起腐蚀；检测梁底及墩、台帽上是否残留油脂，橡胶支座接触油脂易发生橡胶老化、变质而失去作用，对残存机油等应进行及时清洗；对于梁支点承压不均匀，支座出现脱空或剪切、压缩变形过大、老化、开裂、滑移时应进行调整和更换。除此之外，还应对排水防水装置进行检测，如发现漏水渗水现象，要及时处理，避免水对支座的进一步破坏。对于承载力已经超限的桥梁，要进行交通管制，严格控制交通荷载，并及时修复破损部位。

4 结束语

通过对桥梁的失效分析和加固对策的研究，提出了因预防和控制不当造成的桥梁支座的损害具有重要意义。在工作条件下，伸缩接头的失败将造成进一步的桥梁破坏甚至使得固定的螺栓被剪断，导致梁体安全性大大降低。如果桥梁的位移过大，也可能导致偏心情况的出现。桥的加固完成后，通过对支座和裂缝的闭合建设，以及结合后期桥梁监测的数据发现桥已恢复其正常功能和裂缝已经得到完全控制。经验证明，该建设措施安全可靠对于该类问题具有良好的修复效果。