桥梁板式橡胶支座开裂及维修处置措施

（广东广珠西线高速公路有限公司，广东佛山528305）

一、板式橡胶支座

支座系统属于桥梁五大部件之一，它的设置对保障桥梁结构物的安全具有重大意义，承担着桥梁上下部结构间荷载传递的功能，该功能要求支座在车辆荷载反复作用下、在温度及湿度交替变化的环境中，必须具备减震、可弹性变形、抗压、抗剪切、抗老化等性能。

本文主要针对最常用的板式橡胶支座展开论述，板式橡胶支座（GJZ、GYZ系列）由多层橡胶与薄钢板镶嵌、黏合、硫化而成。橡胶中镶嵌刚板，具有“柔中带刚”的特性，使得支座具有足够的竖向刚度承受垂直荷载。内外层由橡胶包裹，使支座具有良好的弹性适应梁端的转动；同时具有良好的变形能力和防震功能。

二、板式橡胶支座开裂

（一）支座开裂的危害

板式橡胶支座在使用过程中，会出现开裂、变形、脱空、偏位等病害，影响上下部结构之间荷载力量的传递，进而引发更严重的桥梁结构物病害。支座开裂研究是本文重点。

所谓“千里之堤毁于蚁穴”，支座发生开裂都是从细微的裂缝开始，若开裂后不及时处置，将引发更严重的桥梁病害，支座开裂后影响主要如下。

1.极限抗压、抗剪能力、力学性能将下降，在动荷载作用下，将加速扩大开裂。当支座形成多条裂缝后，将减弱荷载传递及减震功能，进而引起更多的桥梁病害；

2.空气夹带水分进入支座内部，会引起支座内钢板锈蚀及锈胀，进一步扩大支座开裂。

3.同一片梁同一端下面的支座，或者两片相邻的梁同一端下面的支座，如其中一个开裂，则相邻两个支座的弹性模量将因支座开裂而不一致。在荷载作用下，支座压缩变形将不一致，进而使得相邻梁体的位移不一致。联系梁体的横隔板、湿接缝、整体化层会因相邻梁体位移不一致，会产生应力集中导致构件开裂。

（二）支座开裂的评定标准

对于板式橡胶支座开裂的评定，根据《公路桥梁技术状况评定标准》（JTG/TH21—2011）中的定性描述和定量描述，可按开裂的严重程度分类。

板式橡胶支座属于可更换部件，因材料老化等原因导致其使用寿命比混凝土、钢材等材料的使用寿命短。目前的公路桥梁，几乎没有考虑设置养护维修的工作通道，养护人员难以接近支座，橡胶支座部分病害的维修较为困难。当支座出现病害且病害情况影响到支座的使用功效时，最有效的处置方式是及时更换支座。

（三）板式橡胶支座开裂的原因分析

1.支座的质量问题

支座本身质量不合格，如厂家使用再生橡胶生产支座；胶料中有夹杂、微孔含量低；胶层厚度不均匀，保护胶层的厚度达不到要求等都会导致支座质量不合格。此外，支座在运输、储存过程中受到污染、损伤，也会影响其使用质量。

2.支座安装施工中的问题

（1）支座垫石高度不符合设计要求，支座垫石和梁底支承面之间偏差过大，导致支座脱空受力不均而开裂。

（2）支座垫石表面、梁底支承面不平坦，造成支座偏压。

（3）支座装置的位置误差过大，导致支座开裂。

（4）四氟滑板橡胶支座，安装时支座各部位没有清理干净，四氟滑板与不锈钢板接触面间进入泥沙，不锈钢板表面保护膜未清除，四氟滑板上未注入硅脂油或用润滑油代替硅脂油；四氟板支座安装颠倒，将不锈钢板设置在垫石上。

3.其他原因

支座在使用过程中发生偏位、偏压未及时复位，导致支座受力不均匀发生变形。

三、板式橡胶支座开裂的维修处置措施

（一）开裂支座修补的尝试及探讨

支座开裂更换需要同步顶升施工，存在措施复杂、顶升费用高等问题，笔者尝试使用注胶修补的方式封闭支座裂缝。注胶修补后，取出几块修补后的支座，送到具有资质的试验室进行两组力学试验。

力学试验考虑到极限的抗压、抗剪及老化后的支座力学性能，主要涉及：抗压弹性模量、极限抗压强度、抗剪弹性模量、老化后抗剪弹性模量。

试验结果表明，注胶修补后的开裂支座，在弹性模量、抗压弹性模量、老化性能等方面经试验都不能满足规范要求。后续观察中发现，修补过的开裂支座，部分在使用一定年限后再次出现了开裂。因此，在修补胶技术不成熟的前提下，开裂支座修补方式不可行。

（二）开裂支座更换

对于支座开裂，能彻底地处理的方式是支座更换。

1.更换开裂支座注意事项

（1）梁体同步整体顶升注意事项

更换支座时，如上部结构为预制梁，预制梁之间的横隔板、湿接缝，以及预制梁上面的整体化层等构件存在连接关系，为避免上述构件在连接处开裂，需要对实施支座更换的桥墩上的预制梁进行同步整体顶升，为减少同步顶升后在桥面上路面的突起，避免引起交通事故，整体顶升不得超过6mm，顶升达到支座能取出便可停止。

梁体顶升施工应严格按顶升力与位移双控进行，位移控制为主顶升力控制为辅；顶升应分级同步顶升，每级按2mm的顶升高度控制，切忌速度过快，造成结构物受损。

（2）新旧支座的弹性模量不一致的问题

旧支座常年承受荷载的疲劳作用，加之橡胶材料的老化，会造成新旧支座之间有不同的弹性模量。即使是同一规格的支座，新旧支座会因上述条件不一致存在不同弹性模量。

弹性模量不一致的支座配套使用，在车辆荷载作用下，会出现支座压缩变形不一致，从而导致相邻梁体的位移不一致。

对于消除新旧支座不同弹性模量的问题，笔者建议在养护经费充盈的情况下，考虑对同一个盖梁上同一侧共同工作的支座全部更换为新支座。

2.新支座检查管理

（1）安排专用仓库存放新支座，仓库采用建设、施工、监理等三方代表“三把锁”的管理方式，新支座进仓及领用均须三方在场，同时形成纸质台账记录。

（2）监控支座出厂的运输路径，通过安装GPS对运输车辆进行定位，监控车辆行驶轨迹，确保支座由厂家直送至专用仓库。

（3）严格按规范，对每种规格的支座抽样送检，检测合格后方可投入使用。

（4）安装新支座前，复核支座上贴的商标、标签说明等厂家是否和进货厂家和设计图纸一致。

3.更换支座施工要点

（1）在支座就位后，检查支座的平面安放位置和相关的技术指标。

（2）在顶升系统保持恒定压力及临时支撑的稳定性满足要求后，用钢钎将支座撬活动后拆除旧支座。

（3）旧支座拆除后，将拟安装新支座位置清理干净、吹干、找平后，将新支座安放就位；如支座脱空，则先支垫钢板调平支座底面，然后放入新支座。

四、结语

支座开裂最有效的处置方式是在适当的时机更换支座，保证支座系统的正常工作。同时在日常养护中应加强对支座系统的检查，对出现开裂病害前期的偏位、局部脱空等早期病害应及早处置，也应保持支座的清洁、位置不偏移均匀受力。