公路桥梁板式橡胶支座早期病害成因分析与质量控制

陈华明，温伟标

(广东交科检测有限公司,广州 510550)

0 引言

支座是连接桥梁上、下部结构的重要部件，它在将上部结构作用力传递给下部结构的同时，保证了活载、温度和混凝土收缩和徐变等因素作用下结构受力变形与理论计算图式相符，支座质量直接影响桥梁的适用性和耐久性[1]。

板式橡胶支座具有构造简单、易于制造、造价低廉、节省钢材等特点，材料来源充足，在我国公路桥梁中得到了广泛的应用。然而，由于板式橡胶支座部件的设计、生产和安装费用占比并不大，其设计、生产和施工质量控制容易成为工程技术人员忽视的薄弱环节。近年来，随着我国高速公路建设的大力发展，板式橡胶支座的生产厂家日益增多，市场竞争加剧，不少厂家为了占领市场，增加利润，盲目降低成本，板式橡胶支座产品质量参差不齐。板式橡胶支座施工措施不到位，某些施工技术人员支座安装技术能力欠缺，板式橡胶支座出现早期病害等现象也越来越普遍。

本文根椐近年来广东省100余座新建桥梁定期检查的结果，对公路桥梁板式橡胶支座的早期主要病害成因及危害进行了分析，并从现有板式橡胶支座设计选型、质量检测、施工质量控制和厂家信用评价等方面进行研讨，提出板式橡胶支座的质量控制措施，为防治桥梁板式橡胶支座早期病害提供借鉴。

1 板式橡胶支座早期病害成因及危害

导致桥梁板式橡胶支座早期病害的因素多样而复杂，其可能来自于支座设计选型、产品生产、安装、维护等过程。经过分析广东省100余座新建桥梁板式橡胶支座的病害情况，早期病害形式主要表现为：胶体开裂、剪切变形超限、偏位和滑移、脱空等。病害成因及危害分析见表1。

表1 板式橡胶支座早期病害成因及危害分析

(续表1)

2 橡胶支座质量控制措施

2.1 设计选型

我国板式橡胶支座的技术标准主要有：

(1)公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG 3362-2018)。

(2)公路桥梁板式橡胶支座(JT/T 4-2019)。

(3)铁路桥梁板式橡胶支座(TB/T 1893-2006)。

(4)普通橡胶支座(GB 20688.4-2007)。

(5)公路桥梁板式橡胶支座病害评定技术标准(DB32/T 2172-2012)。

其中，第(1)和(2)项标准用于板式橡胶支座的选型设计，第(2)～(4)项标准用于板式橡胶支座产品的质量检验，第(5)项标准主要用于营运中板式橡胶支座病害状况的技术评定。

目前我国在桥梁板式橡胶支座的选型设计中主要依据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG 3362-2018)和《公路桥梁板式橡胶支座》(JT/T 4-2019)，其中《公路桥梁板式橡胶支座》(JT/T 4-2019)以表格的形式给出了矩形和圆形状板式橡胶支座的规格系列参数，我国桥梁工程主要参照该规格参数进行板式橡胶支座的设计。《公路桥梁板式橡胶支座》(JT/T 4-2019)中板式橡胶支座抗压弹性模量E不是固定值，而是与支座形状系数S相关的，其换算关系如下：

E=5.4G·S2

(1)

式中：E—支座抗压弹性模量；

G—支座抗剪弹性模量，一般取值 1.0；

S—支座形状系数。

由于板式橡胶支座抗压弹性模量是随着形状系数线性变化的，形状系数越小抗压弹性模量越小。应力一样时，变形越大支座橡胶层鼓起就越大，在应力持续作用下，容易引起早期开裂，特别是在支座总厚度较小的情况下，这一现象尤为突出，这也在桥梁支座检查中得到验证。结合广东省多条高速公路常用的板式橡胶支座形状系数及设计荷载变形的计算结果(表2)，大部分形状系数在8～10之间，避免了板式橡胶支座变形过大的问题，其实际使用的效果较好，因此建议在设计上优先选用形状系数相对较大的支座。

表2 高速公路板式橡胶支座形状系数

2.2 质量检测

目前公路行业板式橡胶支座产品质量检验标准主要为《公路桥梁板式橡胶支座》(JT/T 4-2019)。该标准围绕其基本组成—钢板和橡胶材料使用性能、支座结构成品是否合理两方面作出了具体规定。标准中将板式橡胶支座的质量检验分为出厂检验和型式检验，其与国家标准《普通橡胶支座》(GB 20688.4-2007)和铁路行业标准《铁路桥梁板式橡胶规范》(TB/T 1893-2006)相比，在板式橡胶支座的基本力学性能规定方面相对严格(表3)。

表3 板式橡胶支座基本力学性能各标准规定值对比

采用《公路桥梁板式橡胶支座》(JT/T 4-2019)标准，经出厂检验合格的产品，虽然一定程度上使其基本力学性能满足短期检验荷载作用的要求，却难以实现板式支座产品质量的有效控制。其存在的不足：(1)单一的进行板式橡胶支座基本力学性能指标检测，并不能完整和全面反映板式橡胶支座的实际质量状况，无法实现板式橡胶支座长期使用性能老化性能检验；(2)现有公路行业标准中虽对影响板式橡胶支座长期使用性能的抗剪切老化试验方法进行了规定，但在进场检验中并未作强制性要求，导致在工程建设中某些建设单位在板式橡胶支座进场检验时，未对其进行抗剪切老化试验，给耐老化能力较差的板式橡胶支座流入桥梁工程建设提供了漏洞。

基于上述情况，为保证橡胶支座的产品质量，建议：(1)定期抽检橡胶的物理性能，并增加对橡胶类型的鉴定；优先对成品样检测，当成品无法制样时到厂家抽原检材料。建议进场前到厂家抽检采用的橡胶进行全套物理性能检测，进场后每个品牌每季度抽检一次橡胶物理性能，每个项目每个品牌不少于3次。检测指标采用《公路桥梁板式橡胶支座》(JT/T 4-2019)中的表2。(2)严格执行《公路桥梁板式橡胶支座》(JT/T 4-2019)的相关规定，并进行极限抗压强度、抗剪切粘结性与抗剪切老化交叉检验，保证板式橡胶支座的产品质量。

2.3 施工质量控制

从目前桥梁板式橡胶支座安装现状来看，主要存在部分施工人员素质低、支座安装方法不正确及操作不规范等问题，导致桥梁支座安装中经常出现各种各样的质量问题，因此应采取行之有效的措施，加强施工质量控制。

(1)制定科学合理的施工组织方案。结合施工现场实际情况，充分考虑桥梁支座安装的技术特点，对施工人员、施工机械、施工材料等进行合理安排，合理选择施工技术。

(2)加强施工管理，做好技术交底，跟踪工序检查。

(3)做好施工现场的质量监督。在桥梁支座施工过程中，严格按照设计与规范要求，对梁的安装、支座垫石等方面进行严格的质量监督，保证施工质量。

2.4 生产厂家信用评价

鉴于目前国内板式橡胶支座的生产厂家众多，而各厂家板式橡胶支座的生产管理水平差异性较大，为了保证桥梁工程建设中所采用的板式橡胶支座均来自生产技术水平较高的板式橡胶支座厂家，可以对生产厂家建立信用评价，择优选择生产厂家。

2.4.1 建立生产厂家的初始信用等级

根据以往板式橡胶支座的使用情况和近年来的检测数据资料，依据一定的分类评价体系进行评价，得出初始信用等级。

2.4.2 验证试验评价

对板式橡胶支座产品依据《公路桥梁板式橡胶支座》(JT/T4-2019)的相关规定进行抽检试验，并按不合格和合格两个等级评价。

2.4.3 在建项目抽检评价

分优秀、合格、不合格三个等级，根据抽检的力学性能和橡胶物理性能的检测结果进行评价。对于抽检支座检测结果全部符合招标标准，且无出现复检现象的品牌给予优秀评价；对于经过复检合格的品牌给予合格评价;对出现不符合招标标准的支座给予不合格评价，按不合格率扣分。对半年内同时在不同的在建项目出现不合格项的品牌进行通报处理，并降低信用等级。

2.4.4 营运项目质量抽检评价

分优秀、合格、不合格三个等级，根据桥梁支座定期检测的病害率进行评价。根据所有检测项目使用年限和交通量等情况，病害率平均值上下15%波动者给予合格评价；病害率小于平均值15%以下者给予优秀评价；病害率大于平均值15%以上者给予不合格评价。

3 结论与建议

板式橡胶支座早期病害的原因是多方面的，既有板式橡胶支座自身质量方面的缺陷，也包括板式橡胶支座设计、施工、产品质量等方面的不足。因此，早期病害防治应从支座设计选型、支座质量检测、施工质量控制和厂家信用评价等方面建立板式橡胶支座质量控制体系。

(1)在板式橡胶支座的选型设计中，除了严格执行现行相关规范的规定外，建议尽量选择形状系数相对较大的支座，避免板式橡胶支座变形过大的问题，确保橡胶支座使用性能满足设计要求。

(2)定期抽检板式橡胶支座橡胶的物理性能，并增加对橡胶类型的鉴定；优先对成品样检测，当成品无法制样时到厂家抽检原材料。建议进场前到厂家抽检采用的橡胶，进行全套物理性能检测，进场后每个品牌每季度抽检一次橡胶物理性能，确保支座组成材料的质量。

(3)在板式橡胶支座的进场检验上，应进行抗剪切粘结性与抗剪切老化检验。

(4)严格控制板式橡胶支座的施工安装质量，制定科学合理的施工组织方案，做好施工过程的监督检查。

(5) 建立生产厂家的信用评价体系，择优选择优质产品。