公路桥梁板式橡胶支座串动成因分析及对策研究

在桥梁运营过程中，时常发现板式橡胶支座存在各种病灶，如脱空、开裂、变形过大、串动等。其中支座串动危害最大，当支座串动错位达到一定量值时，极易造成支座脱落，并导致上部结构落梁错位等重大安全事故，严重危害桥梁运营安全。支座串动错位现象具有易发现、易处理、过程缓慢且难以根治的特点，部分山区公路桥梁更易发生支座串动现象。此类高速公路桥梁均具有桥梁纵坡及横坡较大、弯坡斜桥较多、桥面车流量大、桥梁所处区域四季温差较大等特点。在公路桥梁养护实践中出现支座串动错位，常规解决办法是将个别串动严重支座顶回，部分串动数量较多的墩台则采用整体顶升再调整支座位置的方 案。采用这种处理方式，部分支座能够维持一段时间不串动，但也有部分支座很快又会产生位移，故无法对这种现象进行根治。

本研究依托某公路桥梁定期检测项目，针对近年某新建桥梁存在大量四氟板式橡胶支座串动错位，部分支座错位严重的情况进行分析研究。对该桥梁找出支座串动错位的病灶，应在原有处治方法的基础上采取针对性措施，以减缓甚至根治支座串动错位的情况发生，本研究旨在为类似工程施工起到借鉴意义。

1项目概况

泃河桥长207.08m、宽15.0m，桥梁结构体系为先简支后连续，跨径组合为4×25.0m+4×25.0m。上部结构为8跨预应力混凝土连续T梁，横向7片T梁；下部结构为肋板式桥台（0号台）、柱式桥台（8号 台）、三柱式桥墩，伸缩缝采用模数式伸缩缝。3号墩及6号墩顶设置板式橡胶支座，支座型号为GJZ 400×500×104；0号台、4号墩及8号台顶设置四氟板式橡胶支座，支座型号为GJZF4 250×450×66；其余墩顶设置四氟板式橡胶支座，支座型号为GJZF4 400×500×106；桥梁0号台设计标高46.070m，5号 墩设计标高47.040m，8号台设计标高46.680m。

该桥在2015年定期检查时发现0号台顶3块支座向前串动，8号台顶1块支座向后串动，其中0–2号 支座向前串动155mm。2018年定期检查时发现全桥共有19块支座存在串动错位，其中0–2号支座向前串动185mm。且0号台6块支座向前串动，8号台5块 支座向后串动，4号墩顶两排共9块支座分别向对应方向串动。经检查发现支座上下钢垫板表面均存在摩擦痕迹，部分支座钢垫板锈蚀严重且表面粗糙。

因此，针对上述桥梁四氟板式橡胶支座反复出现串动错位的问题，提出了针对性的解决方案，旨在为类似工程起到借鉴意义。

2支座串动原因分析

在发现该桥梁存在支座严重串动错位的问题后，现场对该桥梁下部结构垂直度进行测量，测量结果显示墩身垂直度满足规范要求，同时两侧桥台锥坡护坡完好，桥墩护墩及调治构造物完好，无外界荷载及不均匀堆放。对桥梁永久观测点进行复测，并对比往年数据发现，桥墩高程与两侧桥面线形均无明显变化，桥面线形平顺，各测点高差与设计基本相符，2011年 与2018年桥面线形对比曲线如图1所示。采用水准尺测量串动错位的支座上下钢垫板时，下垫板大部分处于水平状态，但上垫板则未处于水平状态。综合检查及测量结果得知，板式橡胶支座串动错位问题主要存在以下3方面原因。

图1 2011年与2018年桥面线形对比曲线

2.1设计方面的原因

（1）板式橡胶支座设计除需要满足结构受力传递、几何尺寸、角度等要求外，还应对弯坡斜桥及纵坡较大桥梁上的普通板式橡胶支座及四氟板式橡胶支座的摩擦系数进行单独验算。在满足结构正常伸缩量的同时，还应确保支座能够提供足够的摩阻力，以保证支座位置不偏移。（2）由于本桥每排垫石标高设计不同，每跨梁体均存在纵向坡度，故在设计上应针对支座的抗滑移性能进行单独验算，并在支座构造图中对钢垫板及预埋板材质、尺寸、安装位置、角度及安装方法进行详细说明。（3）针对本桥伸缩缝处支座串动错位较大且钢垫板锈蚀严重的情况，应在设计中有针对性的对伸缩缝防排水进行单独说明，并对支座以及钢垫板采取必要的保护性设计。（4）在桥面线形满足道路等级要求的前提下，依据经济适用性原则，应尽量避免使用弯坡斜桥的设计，一方面可减少设计及施工难度，另一方面可对桥梁运营安全以及养护施工作业等有较大帮助。

2.2施工方面的原因

（1）由于施工组织不力、精度控制不严格造成浇筑后垫石标高不满足设计要求而进行整改。整改后的垫石表面若出现不平整、钢垫板安装不到位等情况均会造成支座安装表面不平整现象。（2）在T梁预制过程中，梁端预埋板没有根据桥梁纵坡要求及时调整角度，导致支座上下钢垫板间存在楔形夹角，将支座挤压移位且无法有效恢复。（3）垫石浇筑前放样位置不准确，致使钢垫板安装位置不准确，导致支座安装位置出现错误，待支座安装完成后支座则无法处于设计受力状态。（4）部分桥梁在完成体系转换之后支座临时支撑不拆除或拆除不彻底，导致支座长期处于偏压状态，甚至是非受力状态，同时挤压同一墩台上的其他支座，致使其他支座变形或偏移。（5）支座安装前，未对上下垫板的安装螺栓高度进行调整，致使部分螺栓间相互顶死，影响梁体正常位移，同时也影响支座受力传递。（6）部分支座在安装时就存在偏位的情况，致使支座不均匀受力，在后期运营使用过程中加剧支座的串动移位。（7）待施工完成后，未及时清理桥台及墩顶处施工废料，导致连续梁桥一端或两端被顶死，部分梁体无法正常移动而其他梁体位移过大，故此带动支座位移超限。

2.3养护方面的原因

（1）在日常养护过程中，若只对个别位移较大的支座进行简单归位处理，最终还是没有从根本上解决支座串动的问题。（2）为方便日常检查维修，直接摘除防尘套会导致钢垫板脏污且未及时清理，导致四氟滑板接触面的阻力增加，最终影响支座正常滑移。（3）由于未能及时清理伸缩缝积土，影响伸缩缝正常变形。同时不能及时更换破损的伸缩缝止水带，导致污水侵蚀伸缩缝下钢垫板以及支座，影响其接触面摩擦力。（4）由于部分桥梁在上桥端未设置相应的限速、限载措施，导致部分重载车辆在下桥端频繁刹车，推动梁体纵向位移，这种情况不仅致使支座出现串动错位现象，甚至使整体梁体存在落梁风险。

3处治建议

3.1设计方面

（1）进一步细化与桥梁支座相关的设计工作，应根据桥梁结构形式、承载能力、跨径组合、支座作用反力、移动和转动的方向以及固定和可滑动支座位置等要素合理选择支座类型及型号。在满足道路整体设计的基础上进一步优化桥梁线形，避免因设计参数问题造成支座滑移。（2）对各墩台垫石标高及支座构造图的设计要做到细致精准，同时要考虑到设计图纸在实际施工中的可行性，必要时应出具施工详细说明，以确保施工能按照设计方案进行。（3）对支座周边偶发性及长期性环境变化进行充分考虑，并采取必要的应对措施以及防护性设计，确保支座在下垫板上位移不能超过规范限值，并有一定的限位措施。

3.2施工方面

（1）在实际施工中应严格按照施工图纸进行施工，做到科学化管理、精细化施工。施工前应反复论证施工方案的可行性，在出现问题后整改措施应到位。对垫石模板及支座安装应做到精确放样，确保支座安装位置满足设计要求。主梁预制时应在台座两端预留调节槽，根据设计文件调整预埋钢板角度，并在主梁实际吊装过程中注意吊装方向。（2）应严格按照施工图纸中标明的材料进行选购，选用正规厂家提供的产品，并在安装使用前按规定频率进行抽样检验，以检查原材料各项性能指标是否满足设计和规范要求，同时检查各部件相互配合是否满足设计要求，避免出现互扰现象。（3）加强施工现场材料运输、储存过程管理，特别是支座的存放应严格按照厂家说明执行。在前一施工工序完成后，应及时清理施工现场遗留废料，特别是支座临时支撑的拆除工作，要保持施工现场干净整洁且桥梁各构件活动自如，避免不利堆载。

3.3养护方面

（1）在日常养护过程中，应确保支座周边环境干净整洁，及时清理伸缩缝积土，更换破损的伸缩缝止水带，防止污水侵蚀橡胶造成支座老化，最终影响支座性能。定期检查四氟板式橡胶支座能否正常滑动，对于疑似变形较大的支座或不易检查的支座，可通过定期测量伸缩缝宽度的方式进行辅助判断。（2）应根据桥梁运营使用情况及周边交通环境实际情况，合理设置标识标牌，以及限速、限载等预防性措施，防止桥梁和支座在使用过程中出现极端不利状态。

4处治效果

（1）请原设计单位对桥梁顶升方案进行验算，将支座串动严重的桥跨整体同步顶升，打磨或更换钢垫板，确保上下垫板处于平行整洁状态。（2）定期清理伸缩缝积土，并更换破损的伸缩缝止水带，以修复桥面防排水设施。由于本桥8号台在下桥后存在交叉道口，故应在本桥0号台前设置限速、限载标识，以确保过往车辆平缓通行。（3）定期检查已修复支座使用状况，并通过测量伸缩缝宽度的变化进行辅助判断。观测桥梁支座修复后3个月内的变化可知，目前暂未发现新增支座串动错位的现象，由此可知修复措施满足既定修复要求。

5结论

由工程实践结果可知，本研究所提出的处治措施合理有效，可有效处治该桥梁板式橡胶支座串动错位的问题，对运营中桥梁支座的日常养护具有一定的指导意义，并对新建桥梁起到借鉴意义。