第４２卷第１期 交通标准化 Ｖｏ１．４２ Ｎｏ．１ ２０１４年１月 Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ Ｓｔａｎｄａｒｄｉｚａｔｉｏｎ Ｊａｎ．２０１４ 高速公路盆式橡胶支座病害分析与施工方法 张景堂 （河北省高速公路青银管理处，河北石家庄０５００２３） 摘要：支座作为桥梁的重要附属构件，对桥梁的使用性能起着重要的作用。针对高速公路中普遍使用的盆式橡胶 支座的常见病害．对其产生原因进行了深入分析，同时对桥梁支座的四种更换方法及优劣进行了分析和探讨，对 支座的养护管理提出了具体建议 关键词：高速公路；盆式橡胶支座；病害及原因分析；更换方法 中图分类号：Ｕ４１２．３６６ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００２—４７８６（２０１４）０１—００３９—０４ Ｅｘｐｒｅｓｓｗａｙ Ｐｏｔ Ｒｕｂｂｅｒ Ｂｅａｒｉｎｇ Ｄａｍａｇｅ Ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｍｅｔｈｏｄ ＺＨＡＮＧ Ｊｉｎｇ——ｔａｎｇ （Ｈｅｂｅｉ Ｅｘｐｒｅｓｓｗａｙ Ｑｉｎｇｙｉｎ Ａｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎ Ｏｆｆｉｃｅ，Ｓｈｉｊｉａｚｈｕａｎｇ ０５００２３，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｓ ａｎ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ ｏｆ ｂｅａｒｉｎｇ ａｃｃｅｓｓｏｒｙ，ｔｈｅ ｂｅａｒｉｎｇ ｐｌａｙｓ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｒｏｌｅ ｏｎ ｂｒｉｄｇｅ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ．Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｄｉｓｃｕｓｓｅｓ ｔｈｅ ｃｏｍｍｏｎ ｄｉｓｅａｓｅ ａｎｄ ｔｈｅｉｒ ｃａｕｓｅｓ ｏｃｃｕｒｒｉｎｇ ｉｎ ｐｏｔ ｒｕｂｂｅｒ ｂｅａｒｉｎｇ， ａｎａｌｙｚｅｓ ｔｈｅ ａｄｖａｎｔａｇｅ ａｎｄ ｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅ ｏｆ ｆｏｕｒ ｂｅａｒｉｎｇ ｒｅｐｌａｃｅｍｅｎｔ ｍｅｔｈｏｄｓ，ａｎｄ ｐｒｏｐｏｓｅｓ ｓｏｍｅ ａｄ－ ｖｉｃｅ ｏｎ ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ ａｎｄ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｏｆ ｂｅａｒｉｎｇ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｅｘｐｒｅｓｓｗａｙ；ｐｏｔ ｒｕｂｂｅｒ ｂｅａｒｉｎｇ；ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｄｉｓｅａｓｅ ａｎｄ ｅａｕｓｅｓ；ｒｅｐｌａｃｅｍｅｎｔ ｍｅｔｈｏｄ ０ 引言 １．２桥梁支座的作用 支座是连接桥梁上部结构与下部结构的重要构 件，其主要作用在于： （１）将桥垮结构的支承反力传递给桥梁墩台： （２）保证桥梁在汽车荷载、温度变化及混凝土 收缩和徐变作用下能自由变形（位移和转角）： “十一五”期问我国公路通车里程显著增加． 桥梁数量也随之增多 随着服务时间的增长．桥梁 出现了使用性能变差、耐久性降低、服务寿命缩短 等问题．而支座作为桥梁附属构件的重要组成部分． 对桥梁结构的安全性及正常使用起着不可忽视的作 用。目前桥梁支座的病害以及由此引起的桥梁主体 ３）使桥梁结构的实际受力情况与计算理论图 式相符合 ｌ＿３桥梁支座功能要求 结构的病害最为常见 盆式橡胶支座作为一种常用 支座在高速公路的使用也越来越多．其钢板锈蚀的 问题更是屡见不鲜．病害、损伤的出现严重影响了 桥梁支座对功能要求如下： （１）具有足够的承载力．以保证安全可靠地传 递支座反力： 支座的使用性能．从而影响了桥梁的使用寿命 １桥梁支座种类及作用 （２）对桥梁变形（位移及转角）的约束尽可能 小．以适应梁体自由伸缩及转动的需要： （３）便于安装、养护和维修，并在必要时进行 更换 １．１桥梁支座的种类 桥梁支座按所用材料分为钢支座、聚四氟乙烯 支座、橡胶支座、混凝土支座及铅支座五种。 收稿Ｅｔ期：２０１３—１０—２４ 交通标准化 ２０１４年１月 ２盆式支座病害分析 盆式橡胶支座病害的主要形式有钢板锈蚀、支 座锚固螺栓松动、滑动失灵等。 ２．１钢板锈蚀 钢构件锈蚀是盆式橡胶支座常见的病害形式之 一。为提高盆式橡胶支座使用寿命，其钢构件在出 厂前应做好防腐蚀处理工作 ２．１．１防腐蚀处理 支座钢构件防腐蚀处理方案有两种：一是采用 镀锌处理，二是进行喷涂防锈蚀 采用镀锌处理 时，锌膜厚度应不小于２５ ｍ；采用喷涂防锈蚀时， 喷涂表面应达到３０～７５ ｍ，前期防腐蚀处理中的任 何缺陷都会降低支座钢构件后期抗腐蚀能力 ２．１．２后期养护管理不当 支座安装过程中势必会对镀锌层或者涂装漆层 造成一定损伤。若对损伤未及时处理或处理方法不 当致使损伤部位成为后期抗锈蚀薄弱部位 使用过 程中．支座部位由于桥面系漏水而被雨水侵蚀或冬 季使用除冰盐产生大量盐粒子．冰雪融水渗漏至梁 体使支座钢板遭受电化学腐蚀：灰尘堆积亦会增加 锈蚀发生的几率。后期检查未能及时发现锈蚀部位 或未对锈蚀部位及时进行处理造成锈蚀进一步发 展．甚至影响支座使用性能 ２．２锚栓松动 盆式橡胶支座上支座板与梁体连接．下支座板 与墩台顶部连接，在使用过程中承受巨大的横向及 竖向作用力，作用力的传递依靠连接螺栓ｆ栓接形 式），在上部荷载反复作用下锚栓容易出现松动． 再加上支座安装过程中的缺陷．锚栓连接部位就更 易出现问题 ２．３ 滑动失灵 滑动失灵形式有两种：聚四氟乙烯板与不锈 钢板之间滑动失灵、盆式橡胶支座及球型支座转 动失灵。滑动失灵可能是由灰尘进入滑动面造成 聚四氟乙烯板严重磨损或者由钢板锈蚀引起的． 支座制造过程中下支座钢盆内径与中间钢衬板凸 缘外径公差配合设置不当亦会影响盆式橡胶支座 转动量。 ２．４其他病害 盆式橡胶支座在使用中还可能会出现底盆开 裂，造成原因可能是设计选型不正确、底盆铸造 质量差或钢材使用不当、安装施工措施不当等 ３盆式支座病害成因分析 ３．１设计因素 导致盆式支座病害的设计因素有： （１）设计时对支座材料的性能不够了解．对支 座水平位移量及转角大小计算不准确．致使支座在 使用过程中过早出现破坏： （２）设计时对支座脱空、梁体纵坡较大等情况 考虑不足： （３）设计验算未将支座平面尺寸、橡胶体厚 度、位移量及支座抗滑性等方面综合考虑 ３．２安装施工因素 导致盆式支座病害的安装施工因素主要表现在 以下几个方面： （１）支座垫石表面不平整或者表面标高控制不 好．使支座安放后局部出现脱空或者偏压严重．表 面受力不均匀： （２）支座安放时支座中心线与墩台上的支座中 心线不重合。支座就位不准确。使支座处于不利的 受力状态： （３）落梁、支座安放过程中，操作不平稳，使 支座安放后出现偏心受压或剪切变形： （４）梁体有纵、横坡时，支座上承面（梁底调 坡楔块）安放不理想，使支座出现偏压、初始剪切 变形等现象： （５）支座安装就位后未将支座附近的杂物清除 干净，使支座表面脏污、支座不能正常滑动或传递 荷载．失去支座应有的作用 ３．３后期使用及养护因素 导致盆式支座病害的后期使用及养护因素有： （１）实际车载及交通量超出原设计车辆荷载及 交通量．支座超负荷使用致使病害过早出现．使用 寿命降低： （２）支座处于桥面系下部．养护检查一般不太 方便．由于空间狭小实现全方位检查也很困难．因 此在养护检查中容易遗漏病害．致使病害进一步发 展、恶化； （３）养护管理方案不够科学，周期太长或者遗 漏检查项目 ３．４环境作用 导致盆式支座病害的环境因素有： （１）严寒或高温、光及空气中的臭氧对橡胶热 老化、臭氧老化的不利影响：尘土在支座周围堆积 第４２＠第１期 张景堂：高速公路盆式橡胶支座病害分析与施工方法 ４１ 产生有氧细菌环境，使支座橡胶发生生物老化： （２）大气中酸性气体、沿海环境中的湿气及盐 离子在支座表面附着．使支座钢板遭受电化学侵 蚀。不断锈蚀： （３）意外事故对支座的影响，如火灾、地震等 偶然作用一旦发生往往对支座产生破坏性损坏 ４桥梁支座更换方法 支座失效后如不及时更换．在温度变化的影响 下梁端局部可能产生较大的水平力．导致梁体出现 裂缝，严重时甚至可能导致梁体断裂 目前支座更 换施工方法主要有枕木满布式支架法、整体顶升 法、鞍型支架法及吊篮式施工四种，其中前三种方 法较早开始使用，在支座更换中采用较多。一般称 为传统方法：吊篮式施工为最近几年发展起来的． 但在国内几座大桥支座更换的应用中均取得了良好 的效果．值得推广 ４．１ 枕木满布式支架法 该法是在桥跨下的地面设置枕木．以枕木为基础 设置满布式或部分木支架至桥梁梁体处．在支架上安 置千斤顶顶升梁体 适用于宽浅河枯水季．桥下净空 高度不大于３￣４ｍ．桥梁跨径不大：］Ｃ４ｍ的情况。 该法的优点是工作设备和施工方法简单：缺点 是不适用于桥墩过高的桥梁 若桥墩过高．为保证 顶升过程的安全．支架稳定性和承载力都要提高， 导致支架过于高大、工序长而不经济，此外桥下有 水或地基过于松软的情况亦不适用．故对桥梁及环 境状况依赖较大 ４．２整体顶升法 该法的工作原理与枕木法相似 在墩台两侧 建立顶升基础，然后用贝雷架、槽钢、螺栓连接 成受力钢梁．在其上安装千斤顶 梁两端同步整 体顶升．待梁体抬升到施工高度后更换支座 适 用于桥梁下部结构附近无水．桥下净空不大于４～ ５ｍ的情况 该法对桥下通车影响不大．能满足桥面下不中 断交通的要求。与采用大吨位千斤顶相比，无须设 置过大的传力杆及横梁 该法的缺点是只适用于非 通行河流、河水流量较小可做围堰处理的桥梁，且 对桥跨下的地基基础要求较高，工期较长。 ４．３鞍型支架法 以上两种顶升法均以地面为支撑基础．用支架 顶升，鞍型支架直接搭设在盖梁上．用盖梁本身作 为支承设计成“鞍型支架”．在其上用千斤顶顶升 梁体。其施工步骤如下：先将钢梁穿过盖梁．两侧 悬挂预先焊接好的Ｌ型挂架，在其上放置千斤顶． 同时在两侧梁上加吊篮，然后在吊篮上控制千斤顶 抬升梁体。该法对桥下地质、水文状况无特殊要 求，且基本不改变盖梁的受力状态．无需大型架设 设备或杆件 该法与传统的枕木支架法和整体顶升法相比 具有以下优点：受环境限制小．不受河床地质、 桥下水深和桥梁高度的限制：缩短中断交通时问． 整个操作过程都在桥下进行．起升梁时影响车辆 行驶的时间短；效益较好，支架可多次重复使用． 且省工省时。 ４＿４吊篮式施工法 吊篮式施工方法以桥梁上部结构为支撑基础． 在梁端搭设工作平台．千斤顶置于墩台或盖梁顶 部，整体同步顶升。工作平台设计计算基于杠杆原 理，施工简单方便。吊篮平面、立面及侧面布置如 图１所示 ｆａ）桥梁路面及吊篮平面图 ｌ鼻 宦 ｌｌ 、、， 、 、， 、 、， 、／ 亓 『＿ 与亓 ＼ 斗一４～Ｊ—Ｊ，一】Ｊ一一 Ｊ一 ＼ ＼ ＼ 、 垡 ＼盖梁 ＼ ／／１ ＼桥墩 ｆｂ）吊篮立面布置图 图１支座更换吊篮式施工吊篮布置图 ４２ 交通标准化 ２０１４年１月 吊篮式施工方法与前三种施工方法相比． 具有 以下优点。 （１）施工简单方便。该法完全不受河床地质、 桥下水深和桥梁高度的限制．且施工现场集中．便 垫板平整、牢固； （４）防止橡胶支座接触油污引起老化、变质； （５）滑板支座、盆式橡胶支座的防尘罩应保持 完好，防止尘埃落人或雨、雪渗入支座内。 ５．２维修与更换 于管理。比起传统的枕木满布式支架法、整体提升 法，有不受环境地域条件限制的优越性 与鞍型支 支座如有缺陷或产生故障不能正常工作时．应 及时予以修整或更换，具体如下： （１）当支座锚固螺栓剪断，座板翘起、变形、 断裂时应予更换，焊缝开裂时应予整修： （２）支座出现脱空或不均匀压缩变形时应进行 调整： 架法相比，基本不受盖梁影响，在桥梁跨度大或跨 越山谷河流时更能体现其优越性 （２）对道路交通影响小。吊篮在桥面上只占用 路肩．施工全部在桥下进行．只需在梁体顶升时对 车辆进行短暂的限速 （３）移动拆装方便。吊篮与桥面及防撞墙之间 （３）支座发生过大剪切变形、中间钢板外露、 安装移动脚轮．移动方便，安装一次可完成一跨梁 两端支座的更换。拆装顺序与安装顺序相反。 （４）提高施工工效，经济效益好。该法对桥 梁整体及各部位无任何损伤，支架可多次利用．由 于缩短对交通的影响时间．因而与其他方法相比可 增加社会效益 橡胶开裂、老化时应及时更换 ６ 结语 本文对盆式支座病害及其成因进行了深入分 析．对支座运营期间的养护管理有很好的借鉴使用． 使养护人员在桥梁检查时．对支座病害有了更加深 入的认识，检查更具有针对性 在支座更换施工中， ５ 支座养护 详细比较分析了枕木满布式支架法、整体顶升法、 鞍型支架法及吊篮式施工法四种更换施工法．并重 支座在使用期问应每年定期进行检查 现行 《公路养护技术规范》（ＪＴＪ ０７３—９６）对桥梁橡胶支座 日常养护和维修与更换有如下相关规定 ５．１ 日常养护 点讨论了吊篮式施工法．对支座更换施工方案进行 了分析．对支座更换施工均有一定的参考作用 日常养护要做到以下几点： 参考文献： ｆ１１夏娟，奚勇，刘洪涛．桥梁支座典型病害分析 及对策ｆＪ］．华东公路，２００８，（３）：３２—３４． ［２］曹蔚枝．桥梁支座更换施工及控制技术ｆＪ］．山西 交通科技，２００７．（４）：５９—６１． （１）支座各部位应保持完整、清洁．每半年至 少清扫一次，清除支座周围的油污、垃圾，防止积 水、积雪，保证支座正常工作： （２）对钢支座要进行除锈防腐．除铰轴和滚动 面外，其余部分均应涂刷防锈油漆： （３）及时拧紧钢支座各部位接合螺栓．使支承 【３】刘静．支顶法更换桥梁支座的施工技术［Ｊ］．黑龙 江交通科技，２００８，（３）：６２—６４． （上接第３８页） 式立交形式经济适用，造型美观，总体布局紧凑． 参考文献： 【１１刘寿安，陆纪时．长沙市中心广场立交设计构 思［Ｊ］．城市规划，１９８６，（４）：３４—３５． 结构简单明了，匝道布设合理，行车方向明确． 又减少了占地、拆迁．降低了工程造价 应对互 通式立交设计方案进行技术经济论证比选．合理 ［２】刘智春．互通式立交选型和设计［Ｃ］／／中国土木 工程学会１９９８年全国市政工程学术交流会论文 取用匝道设计参数，准确运用技术指标．注重主 体线形设计 集．北京：中国土木工程学会，１９９８：３－４． ［３】ＪＴＧ Ｄ２０－－２００６，公路路线设计规范ｆＳ］．