桥梁支座检测方法分析

刘滨

（江西省公路工程检测中心，江西 南昌330013）

0 引言

随着交通事业不断发展，我国很多基础设施广泛建设和运营，极大地促进了桥梁工程领域的全面发展。我国地域面积比大，不同地区的地形条件相差很大，尤其是山地、湖泊等地带，必须建设大量的桥梁项目，以满足交通需要。在桥梁结构中支座是主要组成部分，对于提高桥梁承载性能有着重要的影响，也是管理的重点与核心。基于此，需要研发出先进的检测技术、提高检测水平，才能为提高桥梁工程质量起到一定的推动作用。

1 桥梁工程支座结构的检测背景

我国的基础建设尤其是桥梁工程，在世界上拥有较高声誉，建设里程长、高度高是主要特点。因此，我国在桥梁建设领域有着非常高的成就和丰富的经验。在桥梁结构检测工作实施中，尤其是支座检测技术，是世界上其他国家争相学习的典范。一方面，我国桥梁建设数量多，经验丰富，可以满足不同条件下使用需要；另一方面，我国的桥梁支座工艺比较复杂，研发出多种检测技术保障桥梁结构的性能，符合工程质量标准要求。目前，我国很多桥梁投入运营的时间都在25 年以上，各个结构都出现老化的情况，尤其是支座部位，老化情况比较严重，并且这些桥梁占比超过40%。桥梁长期投入运营，受到自然侵蚀、荷载作用，会出现结构损坏的问题，有严重的隐患存在，所以需要加强检测与分析，以满足桥梁的要求。在桥梁支座结构检测中，应使用多样化的检测手段，了解承载力、主体结构性能等方面。如果技术人员无法选择先进检测技术，不能及时发现桥梁存在问题，会给桥梁通行带来负面影响，也会造成严重的交通事故。

2 桥梁支座的检测方式

2.1 接触检测技术

该技术主要是针对桥梁支座结构接触检测，快速确定桥梁支座结构的形状与问题，以便采取合理的处理方式。接触检测技术使用的形式较多，一般可以分为建设环节的检测技术与运营阶段检测技术。在桥梁建设施工中，质检人员应用合适的检测技术分析桥梁结构的质量，了解是否有缺陷问题，以便采取合理有效的处理措施。在桥梁项目的支座结构设计中，目前包含固定支座、单向活动支座、多向活动支座等，还有橡胶支座类型，形式多样化，对检测技术要求也是不同的。在目前的支座检测的环节，要进行各项技术指标检测与分析，考虑到不同检测方法的优势，快速确定其结构尺寸、外观质量、极限抗压强度、弹性模量、摩擦系数等，确保外观、力学、结构等方面都能够准确测量和分析。如果指标检测符合要求，表示支座性能合格，达到正常使用的标准。目前桥梁工程的支座结构，主要是以钢筋混凝土形式为主，所以检测环节要从外部应力、弹性形变等方面出发展开，确定是否出现质量问题。接触检测技术也有一定的缺陷，比如会造成部分结构出现损伤的问题。如果经过检测发现不合格，应及时进行重建施工。在桥梁建设完成后，投入运营的阶段，通过应力检测方式确定支座的质量问题，然后检测承载力性能，确定该结构是否有任何隐患和问题。目前我国的接触式检测方式中，一般都是采用第三方机构进行的，以得出精确的检测数据。

2.2 非接触式检测技术

该检测技术一般也叫无损检测技术，是随着现代科学技术发展逐步形成的。对于桥梁支座结构检测来说，使用非接触检测技术，对支座结构质量提升产生积极的作用。非接触式检测技术的应用，通过专业的检测设备可以实现支座的快速检测，一般会保持一定的距离即可完成检测工作，得出检测结论。比如应用红外技术进行应力检测。该技术是利用红外线发射和接收设备，了解红外线在桩基结构内传播的情况，分析反射角度与折射角度的位置上差异，进而可以快速地确定支座结构质量问题。经过红外线检测技术，确定支座应变情况、钢材料的情况、支座稳定性等参数，并结合红外线反射角度，掌握具体的支座情况。如果桥梁支座有结构性能方面的问题，比如钢筋老化严重、腐蚀问题严重等，应用红外线测量技术可以快速确定支座情况，对后续的质量监测和应用提供基础条件。

还有一种广泛应用的检测技术，那就是无人机检测技术。目前，我国发布了较多无人机应用于桥梁检测的标准，尤其是互联网技术不断发展，通过无人机进行全面检测，主要是利用红外设备与激光检测设备进行，可以实现支座动态模拟和分析。桥梁支座是主要的承载结构部分，一旦在支座中出现了问题，如荷载分布不均匀等，容易造成支座结构效果变差，必须及时修复处理。无人机检测技术进行支座性能检测，快速记录各项数据信息，并通过计算机软件模拟分析支座的情况，构建三维模型，提高检测准确性，为支座性能的提高奠定基础。无人机检测技术应用后，快速掌握桥梁支座的状态，避免人员进入到作业现场，即使发生安全事故也不会危及人们的生命安全，同时还能够确保检测数据的精确性。无人机桥梁检测技术的合理应用，做好现场数据记录工作，构建三维模型，其数据精度能够达到毫米级，还能够对支座的裂痕等缺陷做出全面记录，工作效果得到有效提升。

3 工程概况

该桥梁项目位于当地城市边缘，为东西走向，桥梁总长度为9.25km，设计行车速度60km/h，完全执行城市主干道的标准要求进行设计和施工，规划红线宽度40m 市政工程和道路同时进行。在该桥梁项目中，包含桥梁、绿化、污水排水、给水、电力等等。整个项目为东西走向，纵断面设计为高程控制点作为起始点，下部有高速公路通过。以该桥梁项目为案例，分析桥梁支座检测技术，以期提升桥梁的性能水平。

4 桥梁支座损坏原因

4.1 内在因素影响

桥梁项目正式施工前，设计人员根据需要确定支座形式，并且采购合适的支座，以满足桥梁工作标准。但是支座的采购成本较高，加上目前很多厂家都在生产，所以容易出现质量控制不严格的情况。还有些生产厂家为了获取更高的经济效益，生产一些性能、质量不合格的支座，在投入使用后出现早期损坏的问题，影响桥梁使用寿命。而一些生产厂家虽然取得了生产资质，但是技术水平较低，自身也不具备研发能力，造成支座性能较差，无法达到使用标准。橡胶支座是最早应用的桥梁支座类型，普通橡胶支座的生产中，抗压弹性模量E 的允许偏差不能超过20%。支座生产制造的阶段，只要发生纵向位移量相同但是承受压力不同的情况，极易造成结构受力不均匀，投入使用后容易发生问题。

4.2 支座安装影响因素

桥梁支座安装与桥梁投入应用的质量有直接关系，要充分发挥出桥梁支座的性能，应做好支座支点位置、支座中心点的控制。但是在目前的桥梁支座应用中，难以实现对中精准的情况，所以偏心的问题非常普遍，这就需要详细地计算允许偏心值参数。在支座安装和使用中，支座中心允许偏差应控制在5mm以内、支座板安装的误差控制在10mm 以内。如果安装施工阶段控制不严格，尺寸偏差超过规定要求，桥梁支座受力会存在不均匀情况，支座损坏会变得更加严重，威胁桥梁安全性。

4.3 支座安装高差

桥梁工程的要求较高，对于质量方面有着非常高的要求，所以必须严格执行国家标准和技术要求，并做好现场管理和控制工作。在桥梁支座的安装施工中，确保桥墩、桥台、支座等偏差控制在合理范围内，高程偏差在10mm 以内。梁板预制环节，容易存在底模平整度不合格的情况，所以在安装后极易存在支承点和上下部位发生高差偏差。水准仪检测数据精度，支座顶面高程测量会给支座安装效果带来不利的影响。在梁板底面支承中间存在高差，与支座无法相互抵消，支座的受力会存在不均匀的情况。在桥梁正式使用后，支座损坏严重。在桥梁支座存在损坏的问题后，以板式橡胶支座作为中心，加强抗压性检测工作，及时处理损坏的部位，并且加强支座养护管理，才能消除问题，提升支座结构性能。

5 桥梁板式橡胶支座抗压弹性模量检测

5.1 检测公式

目前相关部门对橡胶支座抗压弹性模量检测及时做出调整，以确定新旧抗压模量参数，对比得出相应结论。根据检测工作需要，将原抗压弹性模量公式（1）

调整为

式（1）～（2）中：E 表示抗压弹性模量（MPa）；G 表示抗剪弹性模量（MPa）；S 表示形状系数。

按照目前的国家标准要求，橡胶支座的检测关键性指标是抗剪弹性模量。遵循国家标准，抗剪弹性模量为1.0MPa。橡胶支座形状系数应符合规定标准，然后进行抗压模量检测，得出是否达到标准的结论。

5.2 形状系数、试验方法、检验规则修改

在桥梁工程中，应用板式支座进行抗压弹性强度的计算分析，应做形状系数修正，具体方法如下：

首先，明确具体的支座支承面积，其与加劲钢板面积是一致的，形状系数小于原标准要求。其次，根据计算的需要，通过计算确定矩形支座的有效承载面积，再结合加劲钢板尺寸、橡胶片厚度和实际情况及时修正弹性模量参数，上下压板刚度有较高的要求，且要保证竖向精度偏差控制在1%以内。最后，在检测环节，分析施加力速度、持续时间、力学等级，然后绘制出应力曲线，使得抗压模量达到1MPa。自动采集数据信息，得出相应结论。

6 桥梁板式橡胶支座检测方法分析

6.1 抗压弹性模量检测理论

在抗压弹性模量检测环节，根据需要确定抗压、抗剪、极限检测等相关数据。针对橡胶支座弹性模量检测来说，目前主要应用1981 年提出的竖向刚度理论，其以橡胶的非压缩性为基础提出的。这是当前广泛应用的橡胶支座检测依据和标准。

6.2 确定橡胶支座检测设计思路

橡胶支座是桥梁必不可少的组成结构，可以说该结构对桥梁性能和质量存在直接的影响。如果橡胶支座发生损坏，结构的抗压强度下降，承载性能损失，将威胁桥梁的质量。在橡胶支座检测中，应明确检测思路，先确定检测系统，再进行检测方案的设计和应用。压力试验机、信号调整模块、传感器、检测软件等都是必不可少的组成部分，关系到检测效果和水平。桥梁工程中，应用板式橡胶支座中，其抗压弹性模量检测环节，竖向力、竖向压缩变化等都要通过获取准确检测数据才能确定，绘制出应力应变变化曲线，分析检测结论，然后统计分析弹性模量偏差，并且对工作状态做出监督和管控。橡胶纵向弹性模量检测中，使得数据处于合理范围内，还要规避不利因素影响，提高数据计算精度。

6.3 橡胶支座抗压弹性模量自动测试

橡胶支座弹性模量检测的环节，对于该工程项目来说，桥梁支座的直径是150mm，高度尺寸为25mm，中间橡胶支座层厚度为5mm、钢板层厚度为2mm，自身承载面积为15386mm，S 为7.0。根据目前检测标准和规定，该工程中，支座抗压弹性模量为303±60MPa。分析了解加载方法对于橡胶支座结果产生的影响，确定合适的检测方案。以非标准规定为基础，使用匀速施加力的方式，确保用力正常。开展持荷检测，合理地开展橡胶支座加载、卸载操作，并且计算确定各项参数信息，使加载达到均匀性要求，并且获取变形参数值，还要持续性增加荷载，间隔2min 记录一次变形参数。施加力时应匀速进行，绘制出应力应变曲线。如果在检测时出现大于3%的偏差时，应立即做出改变和调整。橡胶支座加载工作结束后，卸载会有滞后的情况，绘制曲线的环节，考虑数据变化确定抗压弹性模量。偏差检测工作结束后，开始统计持荷参数，蠕变为200kN/m。经过匀速施加力的持续作用，检测发现持荷超出规定标准，在3%以上，对于该问题来说，应及时调节橡胶支座部位，并应用平板压力传感器，检测确定压力条件，调整压力与变形间隙，如果选择使用钢板垫片形式，调整平板厚度，承载性能符合要求，才能达到结构平衡性要求。

6.4 桥梁支座检测不确定因素

在桥梁支座抗压弹性模量检测环节，很多因素都会产生直接的影响，所以容易存在不确定性。对于这种情况，需要分析检测工作原理，了解累计误差产生的影响，制定出切实可行的检测标准和方法，以减小误差，提高数据精度水平。橡胶支座在使用中，也会出现不平衡变化的情况，特别是应变速率和应力速率，所以要想改变这一不确定值，应针对具体情况做出确定分析。在该基础上，及时做出改进和调整，实现误差积累和分析，才能确定相应的误差上限，满足运行要求。考虑到测量标准和要求，分析了解参数变化的情况，整合后明确具体的准确性参数，比如计量参数、材料试验参数等。根据测量精度的要求，分析相关的参数，得出相应解决和应对方案。加强测量结论审查，执行相应标准，提高橡胶支座弹性模量检测水平，对桥梁质量提升产生积极意义。

7 结语

综上所述，桥梁支座是桥梁工程重要的组成部分，对于提高结构受力性能有重要意义。因此，在桥梁支座检测的过程中需要按照桥梁类型选择针对性的技术实施检测，如此才能明确桥梁支座检测参数。同时，在今后桥梁支座检测时还需要做好检测技术的研究，加强改进检测技术，且做好检测数据核实，如此才能保证检测结果满足实际要求。