桥梁支座使用寿命的影响因素分析

张 巧 兰

(太原市市政工程总公司，山西 太原 030002)

0 引言

在整个桥梁建设过程中，桥梁的支座虽然造价不高，但对于桥梁确是十分重要的部件。因为桥梁支座是连接桥梁上部与桥梁下部的关键部件，它不但要将桥梁上部的承重稳定地传递给桥梁下部的桥墩，而且还担负着减震和隔震的作用，对于桥梁建设、桥梁使用和桥梁维护都是十分重要的。除此以外，桥梁支座还兼任着一些特殊作用，需要一些特殊支座来完成，例如减震支座、测压支座、调坡支座、数据监测支座等。

早期，桥梁支座主要采用的是钢结构支座，有的桥梁也采用一些简易支座，例如油毛毡支座。随着对桥梁性能与质量的要求不断提升，这些传统支座已经越来越不能满足实际需求。随着工程科学和材料科学等领域技术的不断发展，桥梁支座的制作材料与类型也发生了显著的变换。综合考虑支座结构、减压抗震效果、适应变形能力以及安装程序复杂程度等因素，板式橡胶支座已经成为目前各类桥梁支座主要采用的类型。橡胶支座的显著特征包括安装与结构简单、减压抗震效果强、使用寿命长。改革开放后，橡胶支座在我国桥梁建设过程中也得到了广泛的应用。

桥梁支座对于桥梁十分重要，一旦支座发生损坏，必须及时对支座进行更换。随着社会的飞速发展，一些特大桥、跨海大桥、跨江大桥不断建设，这对桥梁支座提出了更高的要求。在这些要求中，桥梁支座的使用寿命是一个十分关键的因素，已经成为桥梁建设和使用过程中必须要考虑的重要问题，受到了业界的广泛关注。针对桥梁支座的使用寿命问题，对桥梁支座发生损坏的情况进行分类，分析了影响桥梁支座使用寿命的因素，并提出了一些有针对性的策略。

1 桥梁支座损坏分类

实践表明，桥梁支座会出现各种各样的损坏，对桥梁支座损坏进行分类的方式也较多。为了更加清楚地描述桥梁支座的损坏方式，便于分析桥梁支座损坏的原因，查明影响桥梁支座使用寿命的关键原因，对桥梁支座的损坏进行如下分类。

1.1 支座开裂

统计结果表明，在橡胶支座的损坏中，支座开裂是十分常见的一种损坏。所谓支座开裂就是指在桥梁使用的过程中，桥梁支座的表面出现起鼓或发生开裂。通常情况下，桥梁经过一定时间的使用后，在桥梁上部载荷(包括桥梁上部交通工具的制动力、温度影响力等)的不断作用下，再加上环境因素的影响，桥梁支座的表面一般会显现出非常轻微的裂纹以及深度较浅的龟裂裂纹。这些微小的裂纹通常呈现水平分布，只有局部的裂纹会出现向四周扩散的现象。但是，一旦这些微小的裂纹在横向或者纵向的剪切变形过大，就很有可能导致桥梁支座的开裂。这将严重影响桥梁的使用安全，必须要对桥梁支座进行更换。

1.2 支座脱空

随着桥梁使用年限的不断增长，在桥梁支座与梁底面或者桥梁支座与支承垫石顶面之间就会出现裂纹，甚至是裂缝。如果裂缝过宽，例如裂缝长度大于对应的边长时，就会导致桥梁支座的传力性能显著下降，甚至丧失传力能力。当裂缝长度大于边长的1/4时，称为支座局部脱空；而当裂缝长度接近于边长时，就称为支座全脱空。当桥梁支座发生脱空后，桥梁支座的支撑作用就会下降，桥梁上部的载荷就会直接传递给桥梁下部。桥梁支座脱空后，随着桥梁上部的载荷不断辨别，桥梁支座长时间处于偏心受压状态，支座就会出现横向裂纹，进而发展成为桥梁开裂，对桥梁结构和桥梁安全带来十分不利的影响。

1.3 支座变形受阻

在桥梁正常的使用过程中，桥梁支座均承担桥梁上部与桥梁下部的垂直载荷(即竖直载荷)。而在桥梁支座的设计过程中，通过支座的剪切变形来适应桥梁的竖直载荷，并且剪切变形还可以满足温度影响力发生的轻微变形。因此，在板式橡胶桥梁支座的使用过程中，支座主体部分的橡胶外侧产生不严重的而且均匀的凸起都是一种正常现象。但是，如果是因为支座在生产过程中，由于工艺水平不足，导致支座的内加劲钢板与橡胶的粘结不佳；或者桥梁支座的使用过程中，其滑动受到了诸如墩顶垃圾、摩阻力制动力变大等因素的影响，桥梁支座不能正常的滑动，支座出现异常变形，就很有可能会引起支座开裂，严重时还会导致支座爆裂。

1.4 支座变形过大

在桥梁使用过程中，桥梁支座不可避免会发生变形，这主要包括压缩变形和剪切变形。桥梁支座的最大恒载剪切变形就是指板式橡胶桥梁支座在最高和最低温度下出现的变形。过大的变形会使得桥梁支座承受过大的附件内力，导致桥梁支座结构发生破坏，影响桥梁支座的使用寿命。此外，不规则桥梁支座安装，会使得桥梁支座产生过大的初始变形，这会加速桥梁支座的后续变形，影响支座耐久性，减少使用寿命。

2 桥梁支座使用寿命影响因素

桥梁支座是桥梁设计和建设过程中的关键一环。实践表明，在桥梁使用过程中，受到各种自然和非自然因素的影响，部分桥梁支座在桥梁使用2年～3年内，会出现各种不同程度的损坏。这不但影响了桥梁的正常使用寿命，更为重要的是给社会生产生活带来极大的安全隐患。本节分析了影响桥梁使用寿命的因素。

2.1 桥梁支座选用

桥梁设计时对桥梁支座的选用是至关重要的，是影响支座使用寿命的直接因素之一。需要基于桥梁的使用环境选取合适的桥梁支座类型。例如，在桥梁设计时，尽量不要选择拉压支座，尤其是拉力比较大的桥梁支座。这是因为此类支座的结构设计比较复杂，制作难度较大，设计时以及施工时的微小细节会对桥梁支座的寿命产生长远的影响。此外，在桥梁设计阶段，除了要依据具体环境选取桥梁支座类型外，还要对支座参数进行优化处理，这些参数包括支座的位移量、调高量等。在桥梁使用过程中，支座参数不合理也是影响桥梁使用寿命的重要因素。

2.2 桥梁材料选择

目前，虽然可以选择的支座类型有很多种，但是制作支座本体的材料类型相对有限，这些材料包括：橡胶、聚四氟乙烯、45钢、ZG230-450等。要在充分考察桥梁使用环境与桥梁结构需求的基础上，科学合理地选取桥梁支座各部分的使用材料。在支座材料的选择过程中，尤其要注意桥梁使用环境对支座材料的影响。例如，在寒冷地区使用的桥梁支座，无论是支座的钢结构部件还是橡胶结构部件，均需要充分考虑到材料的耐寒性。除了耐寒性，通常情况下需要考虑的影响桥梁支座材料选择的因素还包括防水性、耐腐蚀性、抗压抗震性等。

2.3 支座制造工艺

桥梁支座的制作必须要严格遵从设计图纸，制作过程还要充分落实国家相关的行业标准。这是因为，即使桥梁支座类型的选用和支座材料的选择均符合要求，只要支座的制造过程中没有遵从相关规定，生产的支座不合格，支座的质量同样得不到保证，影响支座的使用寿命。在支座制造过程中，影响其使用寿命的因素有很多。例如，板式橡胶支座的橡胶本身的配方就是一个典型因素，这包括橡胶配方是否充分考虑的防老化问题，性能测试是否合格，橡胶处于密闭、承压的状态是否会发生损坏等。

2.4 支座施工质量

桥梁支座的施工质量也是影响桥梁支座使用寿命的关键因素。在科学合理地选择了桥梁支座的类型和材料、按照标准制造了桥梁支座之后，影响桥梁支座使用寿命的重点就是桥梁支座的施工质量了。目前，统计数据表明，桥梁支座的施工质量存在很多的问题。例如，目前常用的板式橡胶支座主要存在施工问题有：局部脱空、位置偏差、桥梁上部与桥梁下部不平行、初始剪切变形过大等；支座安装过程中，要注意桥梁圆柱面支座的偏压会造成耐磨板损坏，并且如果相同梁端的轴线有偏差，后续桥梁使用过程中也会由于阻力大导致耐磨板损坏，进而影响桥梁支座的使用寿命。这些施工过程中出现的质量问题均会严重影响桥梁支座的使用寿命，要特别引起注意。

3 延长桥梁支座使用寿命的策略分析

3.1 科学合理选择和设计桥梁支座

桥梁支座类型的选用不当与桥梁支座参数设计额不规范，是目前桥梁支座使用寿命短的主要原因。因此，在桥梁建设之前，就要严把设计关，具体可以分为以下两个方面：首先，要充分掌握各型桥梁支座的特点与特性，基于桥梁的使用环境和桥梁的质量标准，选择桥梁支座的类型；其次，要合理地设计桥梁支座的各项参数，要基于桥梁的不同结构，充分考虑到各种自然和非自然因素的影响，计算与支座相关的各个要素，例如支座承受压力、支座位移、竖向反力等，为支座设计提供可信的数据。

3.2 严格保证桥梁支座制造质量

现阶段，桥梁建设过程中应用最多的桥梁支座就是橡胶支座了。而橡胶支座的生产利润较高，这就使得部分不法商家为追逐利润而放弃产品质量。据不完全统计，现在我国大约有百家以上的企业可以生产桥梁橡胶支座，而真正符合技术标准的生产企业只有十多家，剩下的绝大部分都是作坊式企业，不但工艺落后，选料也不规范，因而产品不符合质量标准。因而，在桥梁建设过程中，要严格落实对桥梁支座的检查制度，保证桥梁支座的质量符合各项要求。此外，还要加大对违规企业的执法力图，促使企业生产的桥梁支座是以质量为本的，基于质量去追求效益。

4 结语

桥梁支座是桥梁建设和使用的关键部件。随着材料科学的不断发展，给桥梁支座的制造和使用带来了革新。但是，桥梁支座的使用寿命是支座的关键问题。针对桥梁支座的使用寿命问题，分析了影响桥梁支座使用寿命的因素，提出相应的解决策略。在桥梁的建设过程中，一定要选取好支座类型，设计好支座参数，控制好支座制造工艺，管理好支座的质量，达到延长桥梁支座使用寿命的目的。

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