分析桥梁支座纵向滑移病害特征及成因

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【摘要】文章首先阐述了桥梁支座的概述，接着分析了桥梁支座纵向滑移病害，最后对防止桥梁支座病害的措施进行了探讨。

【关键词】桥梁支座，纵向滑移，病害特征

中图分类号：U445 文献标识码：A

一、前言

近年来，我国路桥工程虽然取得了飞速发展，但依然存在一些问题和不足需要改进，在建设社会主义和谐社会的新时期，加强对桥梁支座纵向滑移病害特征及成因的分析，对确保居民的切身利益有着重要意义。

二、桥梁支座的概述

在桥梁结构中，支座是桥梁上、下部结构的连接点，其作用是将上部结构的荷载顺适、安全地传递到桥墩台上去，同时保证上部结构在荷载、温度变化、混凝土收缩等因素作用下的自由变形，以便使结构的实际受力情况符合计算图式，并保护梁端、墩台帽不受损伤。这就要求它具有足够的竖向刚度和弹性，能将桥梁上部结构的全部荷载可靠地传递到墩台上，并同时承受由荷载作用引起的桥跨结构端部的水平位移、转角和变形，减轻和缓解桥墩承受的震动，适应因温度、湿度变化引起的桥跨结构胀缩。 

就支座的安装位置而言，虽然在使用中可以进行更换，但更换的成本费用、技术性以及困难性均很大，桥梁中大部分支座可谓是永久性的安装，支座寿命应该与桥梁的寿命相吻合，否则会对桥梁的使用造成不良的后果。尽管在桥梁的成本造价中支座成本仅占很小的比例，但作用远远超过其成本，为此，支座就成为桥梁建设和使用的重要材料之一。 

近年来在桥梁支座使用过程中，支座出现了各种各样的质量问题和质量隐患，究其原因可分为产品质量、施工质量和设计选型三方面。

桥梁支座按照其结构可分为3大类：一是桥梁板式橡胶支座；二是盆式支座；三是球形支座。 此外，还可按其功能、用途、特性、发展阶段等等分类。

三、桥梁支座纵向滑移病害分析

1、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tan >0.45。变形过大有支座本身质量和安装质量两方面原因。支座本身质量问题是指支座抗压弹模量大小主要影响支座在各级荷载下的竖向变形，而各种结构对竖向变形的适应性不同，过大的竖向变形可能对连续梁等上部构造产生极为不利的附加内力，有时与下部构造的竖向位移叠加后总位移可能超出设计控制范围。导致结构的破坏。支座安装时也会引起支座初始变形过大，从耐久性来说是不好的，剪切变形越大越不好，长时间过大变形将加速橡胶老化，会降低支座使用寿命。

2．从结构长期运营过程中发生变化的趋势考虑

在温升作用下，上部结构的伸长变形主要向下坡方向发生，墩柱与上部结构的相对移动进一步发展，导致墩柱的偏位。

墩顶设置两排盆式橡胶支座，均出现整排支座盖板向墩侧方向（下坡方向）发生相对位移，该桥支座布置型式及伸缩缝型钢间隙，对比现场型钢间隙与常规型钢间隙，明显上坡侧间隙变大，下坡侧间隙变小。但现场发现，该墩墩顶的支座中，中梁底部为纵向滑动支座，边梁底部为固定支座；经查墩相邻墩顶纵向滑动支座均出现小范围的纵向滑移，检查各墩墩柱底部，未发现墩柱的环向裂缝；鉴于上部结构相对移动方向与纵坡下坡方向相同，且出现滑移的支座顶板位置均未设置楔形调坡钢垫板，初步判定支座纵向滑移是由于支座安装时未设置楔形调坡钢垫板对支座进行调平，导致运营过程中支座在上部结构恒载及外荷载共同作用下沿纵坡纵向滑移，使得该联约束效果不佳，加剧支座纵向滑移。

四、防止桥梁支座病害的措施

1．顶梁设施

在梁底设置横梁,横梁分上、下两种,中间安装顶梁的千斤顶,横梁由两根长的工字钢焊接组成,工字钢本身不接触梁底部位,调节高度采用小钢板块;为了保证顶起过程中不致损伤梁底,在梁底和工字钢接触处用厚约2cm的木板垫实,确保软接触密合。在基础和下横梁间由多组贝雷钢架构成支撑架,这是根据桥下一定的净空高度,同时又需要予留人工操作空间,选择贝雷刚架作为支架受力较为理想。

2．试顶

支撑架、横梁、千斤顶安装完毕,待基础钢筋混凝土强度满足要求后,即可开始试顶;试顶主要是为了消除支撑本身的非弹性变形或沉降,在主梁还没有正式顶起时即可停止,并停放数小时进行观察无任何变化后才能开始整体顶升。

3．设计方面 

在设计时应投入充足的精力，对很多关键问题进行细致研究，为解决桥梁病害打下基础。一方面要保证结构设计合理，对结构体系进行仔细的研究和优化，细化结构细节构造，提高材质要求。另一方面完善计算和设计，设计恰当取用安全系数，进行有限元分析时合理设置结构边界条件和传力路径，充分考虑施工方法、顺序和施工荷载等对结构成桥性能的影响。 

4．施工方面 合理选用水泥、砂子、石子等建筑材料，对不合格的原材料坚决拒之门外；优化混凝土配比，使混凝土满足强度和耐久性要求；提高施工质量，对施工人员进行专业化培训，杜绝在施工工程中出现野蛮施工的现象；加强混凝土后期养护，保证混凝土强度随着龄期的增加而不断提高。 

5．使用方面 

加强对车辆超载现象的控制，坚决从源头抓起，拒绝超载车辆上路、上桥，保证桥梁的安全运营。 

6．养护方面 

加强日常养护工作，严格按照规范的规定进行日常检查和养护，及时发现问题，及时解决问题。对不可避免而产生的病害，应对桥梁病害采取合理的方法进行整治或维修加固。

6．加大截面加固法  

也称为外包混凝土加固法,是用增大混凝土结构物的截面面积和配筋进行加固的一种方法。加大截面加固法一般采用两种方式:一种是加厚桥面板;另一种是加大主梁梁肋的高度和宽度。该法工艺简单、适应性强,具有成熟的设计和施工经验,适用于较小跨径的T梁桥或板桥的加固。采用此法加固后桥梁刚度明显提高,承载能力也能取得较好的效果。但现场施工的湿作业时间较长,加固后的建筑物净空有一定减小。  

7． 粘贴碳纤维增强塑料加固法  

采用专门的树脂将碳纤维粘贴于混凝土结构受拉表面,碳纤维与原结构形成新的受力整体,碳纤维与钢筋共同承受荷载,降低了钢筋应力,从而使结构达到了加固和补强效果。此法几乎不增加结构自重和截面尺寸,不改变净空高度,施工方便,对原结构几乎不会造成新的损伤,具有良好的耐腐蚀性、耐久性和抗疲劳性能,根据受力分析可进行多层粘贴进行补强,其方向性也可以灵活掌握。缺点是环氧树脂在温度高于60℃时会呈现软化现象,而桥梁一般受到阳光直射,桥面温度高于60℃的可能性很大,不利于采用树脂胶作粘贴剂。  

8． 桥下部结构加固法 

桥台特别是高度较大的桥台,受行车荷载和土压力作用,常见病害有桥台开裂、凸肚,翼墙外崩、开裂、错位等。对于跨径较小、水流不大的石拱桥,可采用在桥跨内加钢筋混凝土框架进行加固。  

9．灌缝胶灌注法  

当梁体变形及裂缝严重,承载能力下降。当梁体存在严重变形和裂缝,应加强桥梁观测及试验检测,分析原因,制定加固处理方对承载能力、刚度不足的梁体,首选用灌缝胶灌注处理裂缝,采用种植或粘贴钢筋加固法、新浇注混凝土增大梁体截面加固法、粘贴钢板(筋加固法、粘贴碳纤维加固法、体外预应力加固法等方案进行)结构补强,提高梁体的抗弯承载力。

五、结束语

随着桥梁工程的不断完善，桥梁支座的纵向滑移将会得到更多管理者的重视，在工程技术逐渐发展的背景下，桥梁支座将会发挥着越来越重要的作用，因此对桥梁支座纵向滑移病害特征及成因的分析是非常有必要的。

参考文献

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