高速公路桥梁支座病害检测及维护技术分析

磨耀华

摘要：文章依托某高速公路桥梁检测及维护项目，针对涉及的诸多简支转连续箱梁、T梁的橡胶支座病害进行了汇总统计与类别划分，包括支座移动、支座超限剪切变形、支座脱空和支座开裂等，并对上述四类橡胶支座病害形成的原因展开深入分析，包括施工阶段动荷载影响、滑动支座上部润滑性欠缺、上部结构徐变作用及偏压剪切受力过大等。在成因分析基础上，阐述了梁板顶升要点，提出对应的桥梁支座维护方案，包括支座位置调节、硅脂油涂刷、钢垫片增设及支座整体更换等。研究成果可为高速公路桥梁支座病害检测及维护技术提供开拓思路，促进实现产业升级。

关键词：高速公路;桥梁支座;病害检测;滑动支座;动荷载

中国分类号：U449.7

0引言

高速公路在長期营运过程中，常发生各类病害，包括路面病害及沿线桥梁病害等，不仅影响高速公路行车舒适性，甚至有可能引发交通事故，因此需要对高速公路进行针对性的病害检测和维护，以恢复其使用性能。

其中，有关高速公路桥梁病害检测及维护方面已有诸多专家学者展开过研究：李进洲等[1]对益阳-长沙高速公路沿线桥梁进行了病害检测，针对空心板梁铰接缝病害、桥台台帽剥落露筋病害、桥面坑槽病害等进行了分析，并提出了碳纤维布粘贴、横向预应力加固等针对性措施;余常俊等[2]依托某高速公路桥梁病害分析及维修项目，针对先张预应力混凝土空心板梁桥面铺装经常性损坏问题展开探究，提出了顶板钢筋混凝土拆除置换为钢纤维混凝土，并重新铺装面层沥青混合料的综合治理方案;沈楸等[3]针对高速公路混凝土板梁桥常见病害进行了统计与分析，利用AHP法对各病害风险展开评估，基于此提出了桥梁日常养护建议;陈玉欣等[4]重点针对分布于滑坡体区域的桥梁横纵向常见病害，探讨了包括支座开裂错位、桥面不均匀沉降等病害的内在成因，并给出了针对性的维修加固方案。

可以发现，针对桥梁病害检测和维护技术方面已有一定的研究基础，但在桥梁支座病害的专项检测、病害汇总统计与类别划分，包括针对性的成因和维护技术分析方面仍有较大的空白。因此，本文依托某高速公路桥梁检测及维护项目展开探讨，针对涉及到的诸多简支转连续箱梁、T梁的橡胶支座病害进行了汇总统计与类别划分，并对上述四类橡胶支座病害形成的原因展开深入分析，在成因分析基础上，阐述了梁板顶升要点，提出对应桥梁支座维护方案。

1病害统计与划分

本文所依托的高速公路桥梁检测及维护项目地处我国东北部地区，属高寒区，全年温差明显。项目标段内囊括特大桥2座、大桥7座、中桥5座，共有桥梁支座4 524个。该高速公路已交工投入运营30个月，部分桥梁橡胶支座产生串动、超限剪切变形、脱空及开裂等病害。经对沿线桥梁支座病害进行检测、统计和类别划分，具体情况如下：

1.1支座移动

在检测的各座桥梁中共发现74个橡胶支座出现支座移动病害，大多集中于4座大桥中，占62个，其余分布于中桥。出现该病害的桥梁支座中，滑动支座数量占比达到92%，且多表现为同一桥墩全幅同向移动。

1.2支座超限剪切变形

在检测的各座桥梁中共发现25个橡胶支座出现支座超限剪切变形病害，绝大多数集中于相邻的2座大桥中，占21个。出现该病害的桥梁支座中，滑动支座数量占比达到88%。

1.3支座脱空

在检测的各座桥梁中共发现143个橡胶支座出现支座脱空病害，其脱空面积分布较为广泛，在10%～85%范围内均有发现，未见在某一病害面积占比区域较为集中现象。此外，在固定支座和滑动支座对应分布规律中，二者较为接近，其中固定支座占68个，滑动支座占75个。

1.4支座开裂

在检测的各座桥梁中共发现35个橡胶支座出现支座开裂病害，其中固定支座25个、滑动支座10个。25个固定支座中又分为矩形固定支座16个、圆形固定支座9个;10个滑动支座中又分为矩形滑动支座3个、圆形滑动支座7个，即4种支座类型中矩形固定支座出现支座开裂现象最多。

2病害成因分析

2.1支座移动成因

相较于固定支座，滑动支座更易发生支座移动病害。检测结果中显示有同一桥墩的多个橡胶支座发生纵向移动现象，这表明桥梁施工过程中预制梁体在完成横向连接后出现了梁体移动。进一步研究可发现，出现该现象的原因在于施工阶段的动荷载影响，包括运梁车等各类作业车辆的荷载作用。项目所在地温差明显，梁体易对应产生较大伸缩变形，进而与支座间有一定的相对位移。此外，梁体在安装过程中也有可能存在定位偏差，这也会在一定程度上引起桥梁支座移动病害的发生。

2.2支座超限剪切变形成因

与支座移动病害的情况相类似，支座超限剪切变形病害也多发现于滑动支座。在勘察检测过程中工程人员发现，出现超限剪切变形病害的滑动支座均未严格遵照设计方案中的描述，未在支座上钢板与四氟滑板间涂刷硅脂油，这直接导致了上钢板与滑动支座间的摩擦力过大，无法保证顺利滑动，当梁体活动端出现位移时将在摩擦力的作用下引起支座顶面随之移动。与此同时，滑动支座底面为固定端无法移动，因而最终出现支座超限剪切变形。

2.3支座脱空成因

支座脱空在固定支座和滑动支座的分布上并未表现出显著的特异性，二者均有分布，且在多次维修调整后常会重复出现。当预应力混凝土梁架设完成后，其纵向及横向均会在连接作用下具备整体性。桥梁营运过程中，在温度变化、预应力作用、混凝土收缩徐变、行车荷载及桥梁后期荷载的综合作用下，梁体逐渐发生变形，引起下部各类支座的受力不均，长期发展后出现支座脱空病害。总体来看，支座脱空的主要成因在于上部混凝土结构的徐变作用。此外，梁板制作尺寸不精确、梁体安装过程中定位偏差等，也会在一定程度上引起桥梁支座脱空病害的发生。

2.4支座开裂成因

（1）当桥梁支座超限剪切变形发展到一定程度后，会在横向力剪切作用下逐步发生开裂。

此类开裂的典型特征为：伴随着支座超限剪切变形，支座底面与顶面未位于竖向轴线，开裂点处于支座端部。

（2）针对预应力混凝土梁，在纵向及横向连接作用下具备整体性，后期营运过程中，在温度变化、预应力作用、混凝土收缩徐变、行车荷载及桥梁后期荷载的综合作用下，梁体逐渐发生变形，引起下部各类支座的受力不均，部分支座受力过大，出现超负荷开裂。针对简支梁，则是由于其安装施工过程中定位不精准，当临时支座拆除后，橡胶支座与梁体下部未完全紧密贴合，支座受力不均，因而部分支座受力过大，出现超负荷开裂。

此类开裂的典型特征為：支座底面与顶面对正位于竖向轴线，在偏压荷载作用下，支座一侧受压胀出，一侧位于支座中部，开裂则发生于胀出处，且常伴随支座脱空病害同时发生。

3维护技术分析

3.1梁板顶升要点分析

对发生病害的支座进行维护的重点工艺在于梁板的顶升步骤，应严格控制整幅梁体的同步顶升和回落，确保其高差<2 mm，避免出现梁板不均匀受力引起破坏。采用的施工设备以串联千斤顶为主，配合桥检车共同使用。串联千斤顶的基本原理是多个千斤顶以同一油管（上设有若干三通管）输油，且以同一油泵供油，从而达到多个千斤顶在工作中提供同等升力，且顶升速度持平、顶升距离相等。

选用串联千斤顶要控制好数量设置，其中T梁设置1台/端，箱梁设置2台/端。在互通立交处所用千斤顶数量最多，共有8片箱梁，即共设置有16台千斤顶。

将行车荷载、桥梁后期荷载、梁体重量等综合考虑在内，确定千斤顶的顶升力。本桥梁支座检测维护项目涉及的最大荷载在一特大桥梁的简支转连续T梁处，其支座反力达到 2 917 kN。考虑到可能出现的车辆超载及安全系数问题，最终选取了380 t顶升力的千斤顶。

为确保顶升最小间距及操作空间满足要求，要控制好千斤顶的尺寸规格和顶升高度。可选取相对较小规格和顶升高度的千斤顶，辅以高强垫板进行高度调整，最终选取的千斤顶厚度为10 cm。

考虑到维护过程中桥梁仍处于通车状态，在千斤顶顶升过程中，通过千分表精确测量其顶升高度，严格控制梁体各端部同步顶升。为确保施工作业安全，同时保证车辆通行不受影响，应将顶升高度控制在10 mm以下。

3.2支座病害维护方案

3.2.1支座移动维护

对于发生支座移动病害的维护，只需在梁体顶升后，对移动的支座位置进行调整，达到其与梁底预埋板正中位置对齐即可。

3.2.2支座超限剪切变形维护

针对支座超限剪切变形的维护，应在梁体顶升完成后进行观察，大多数情况下支座的超限剪切变形可自行恢复原位置。对于部分无法完全恢复原位置的支座，可将支座旋转180°，采用该方法能使超限剪切变形逐步恢复。其中部分滑动支座的超限剪切变形是由于缺少硅脂油润滑，对于此类情况须在滑动面进行硅脂油的均匀涂刷。当支座具备足够的润滑性，则不易发生超限剪切变形问题。

3.2.3支座脱空维护

在开展支座脱空病害的维护之前，要对其脱空高度和面积进行测量，用准备好的多种厚度（0.3～6 mm）钢垫片填充脱空空隙。在空隙填充过程中，考虑到支座具备一定的可压缩性，可预先多垫1 mm左右的垫片，确保千斤顶回落后不会再出现脱空现象。

3.2.4支座开裂维护

支座开裂维护要充分考虑到支座裂痕对桥梁运营可能带来的潜在危害，因此要在顶升完成后对其进行更换。

与此同时，在更换全新的桥梁支座后，也要充分观察推敲支座产生开裂的内在原因，对其进行针对性处理，防止新支座因同类原因再次损坏。

4结语

本文依托某高速公路桥梁检测及维护项目展开探讨，针对涉及的诸多简支转连续箱梁、T梁的橡胶支座病害进行了汇总统计与类别划分，包括支座移动、支座超限剪切变形、支座脱空和支座开裂等，并对上述四类橡胶支座病害形成的原因展开深入分析，包括施工阶段动荷载影响、滑动支座上部润滑性欠缺、上部结构徐变作用及偏压剪切受力过大等。在成因分析基础上，阐述了梁板顶升要点，提出对应的桥梁支座维护方案，包括支座位置调节、硅脂油涂刷、钢垫片增设及支座整体更换等。本文研究成果可为高速公路桥梁支座病害检测及维护提供参考。

参考文献：

[1]李进洲，余志武，宋力，等.长益高速公路桥梁病害调查及加固措施[J].世界桥梁，2010（4）：75-78.

[2]余常俊，雷波，贺厚.某桥梁病害分析及维修方案[J].公路，2009（8）：186-189.

[3]沈楸，康爱红，顾万，等.混凝土板梁桥典型病害风险矩阵评估及养护策略研究[J].公路，2020，65（7）：298-303.

[4]陈玉欣，王娜.滑坡体上桥梁病害分析及加固技术研究[J].公路，2021（11）：189-193.