市政桥梁支座病害分析与更换技术研究

引言

桥梁支座作为连接梁体与墩台的关键构件，肩负着传递荷载、适应位移和缓冲振动的重要功能，其工作状态直接关系到市政桥梁的结构安全与使用寿命。在长期服役过程中，受荷载作用、环境侵蚀及养护不当等因素影响，支座不可避免地会出现各类病害，如橡胶支座老化开裂、盆式支座密封失效等。这些病害不仅会削弱支座自身的功能，还可能引发梁体受力异常、墩台损伤等一系列次生问题，严重时甚至会威胁桥梁的整体安全。

一、市政桥梁支座常见病害类型及特征

1.1 橡胶支座病害

橡胶支座的病害多与材料特性和受力状态相关。老化开裂是最常见的问题，初期表现为表面出现细密的网状裂纹，随时间推移裂纹逐渐加深、扩展，严重时会贯穿整个橡胶层，失去弹性。变形超限表现为支座在竖向荷载作用下出现不均匀压缩，部分区域鼓起形成鼓包，或与垫石之间出现缝隙导致脱空。脱空会使支座受力集中，加速局部损坏，而鼓包则可能因橡胶内部结构破坏，无法承受荷载而进一步恶化。剪切破坏常发生在水平位移较大的部位，支座出现明显的剪切变形，橡胶层与内部钢板之间发生剥离，失去整体受力能力。

1.2 盆式与球形支座病害

球型或盆式支座主要病害类型为金属构件和密封系统。密封失效、防尘罩老化、磕碰损坏，使得灰尘、雨水进入支座内部，造成钢件锈蚀。锈蚀从支座表面逐步深入至钢材内部，使支座部件厚度变薄，支座强度降低。位移受阻表现为支座不能顺利适应梁体水平位移，滑块磨损、润滑不良造成卡涩，导向装置变形导致梁体位移被限制。部件损坏主要有转动轴磨耗、盆环变形、密封圈老化等。

1.3 支座病害引发的次生问题

当支座发生病害时，若未能及时修复处理，则会产生一系列次生问题。如梁体受力不正常，支座发生病害后梁体在车辆荷载作用下会产生附加弯矩，而梁体内部会产生应力集中，随着荷载时间的不断增加，该应力累积可能会产生梁体裂纹；桥墩墩台损伤，支座传递的荷载不均匀，墩台受力不均，在桥墩墩顶会产生裂缝现象，情况较为严重时会导致桥墩墩台不均匀沉降，桥墩的受力不均匀将直接影响桥梁整体。桥面铺装破损，支座病害导致梁体发生位移、不均匀沉降等原因均会使桥面铺装产生附加应力而形成裂缝、错台等问题，影响道路通行性能。

二、支座病害检测与评估方法

2.1 现场检测技术

现场测试采用外观检验的方式，用目测对支座表面状态进行检查，是否开裂、变形、锈蚀、密封件破损，检查预埋件的连接状态。对于橡胶支座，用手触摸判断弹性是否老化；对于盆式支座和球形支座，检查防尘罩是否破损、支座各部件动作是否灵活。运用无损检测技术辅助判断内部情况，用超声检测橡胶支座的内部，是否存在分层、空洞情况，使用涂层测厚仪检测金属部件锈蚀厚度。试验测定运用对梁体发生位移状态时支座的响应，判断支座是否能正常适应梁体的位移和转角，检查支座产生荷载的变形量是否在合理范围内。

2.2 病害评估指标与标准

病害严重程度划分为轻、中、重度 3 个级别。轻度病害是指支座存在少量裂损、锈蚀轻微或轻微变形，不影响正常支座功能的病害；中度病害是指支座存在裂损发展、变形明显或局部锈蚀，对支座功能的影响较为严重的病害；重度病害是指支座出现大面积开裂、变形严重、损坏严重而不能正常工作的病害，对支座进行立即更换。支座功能的评估主要从支座能否有效地传递荷载 ( 是否存在支座受力集中 )、支座能否适应梁体的自由伸缩与转动以及支座的耐久性评估3 个方面展开。支座耐久性评估主要根据病害发展趋势判定支座剩余寿命，病害严重程度评估结合桥梁的重要性及使用状况，判定是否会对桥梁结构的安产生影响，由此判断支座的更换必要性。

2.3 评估结果应用

评价结果为编制整治方案提供了依据，对于轻微病害制定养护计划，如清洗支座、补充润滑、修复密封件等；中等病害制定详细维修方案，对破坏部位进行维修恢复支座功能；严重病害确定更换范围、数量、时间，为制订更换方案设计提供依据。评价结果可用于追溯病害产生的原因，剖析设计、施工、运营方面的问题，为下期桥梁支座的设计、施工养护提供经验教训，避免类似病害再生。

三、支座更换技术与工艺

3.1 更换方案设计

支座更换施工方案设计首先是对支座进行选型，根据梁体荷载、位移量、转角等要求，选取符合梁体使用的支座类型和规格，使支座满足桥梁实际需要，其次是对临时的支护体系进行设计。设计合理布置临时支撑，验算临时支撑的强度和稳定性，保证在顶升梁体的过程中，梁体与墩台的安全。临时支撑的强度、刚度大，而且还要便于调整高度。要安排施工工序计划，包括梁体的逐节顶升顺序，支座的逐节拆除、安装程序，要考虑交通组织，尽量对交通影响降到最小。对于多跨桥梁，确定梁体的合理顶升顺序，避免产生不利梁体变形。

3.2 梁体顶升技术

对于梁体顶升之前选择合适的梁体顶升设备，需要对梁体重度选择合适千斤顶，千斤顶吨位满足要求。采用同步顶升控制的方法，选择统一控制系统，千斤顶同步顶升，保证梁体每个千斤顶顶升速度均匀一致，避免产生梁体不均匀变形。顶升过程中同步跟踪，掌握梁体移动变形情况，实时掌握临时支撑的受力变形情况，发现情况立刻停止顶升，更改方案后进行顶升。顶升高度根据能拆旧支座和安装新支座的条件予以控制，不宜过高，避免改变梁体受力状态。

3.3 旧支座拆除与新支座安装工艺

旧支座拆除要结合支座的结构形式、安设方法来采用适当的方式进行施工。对橡胶支座支座而言，如与垫石粘结较紧时，直接采用机械切割分离的方法；盆式支座需先将锚固螺栓进行拆除，然后再通过液压进行支座从垫石上分离的操作。旧支座拆除过程尽量采取保护措施，不得损坏梁体和墩台。支座垫石处理主要是针对旧支座进行垫石的表面修整和找平操作，如若出现破损、不平的情况需要对其修补，确保支座的垫石面是平整且干净的。对旧支座位置不能满足新支座施工使用要求的锚固螺栓位置进行植筋加固，使新支座能够牢固安装。

3.4 更换后的验收与监控

更换后验收重点检查支座安装位置偏差、高程及水平度等是否符合规范要求，支座与梁体及墩台连接情况，支座的密封件是否破损；支座受梁自重时的支座变形情况是否正常。对支座进行短期运行监控，在更换后一定时段内定期检查更换后支座的工作情况，观察梁体在交通荷载下支座的变形、位移以及有无异响、漏油等支座异常工作情况，并判断支座是否正常工作。

结语

市政桥梁支座病害种类多样，不同类型的支座有着不同的病害特征，这些病害不仅影响支座自身功能，还可能引发一系列次生问题，威胁桥梁结构安全。因此，准确识别病害类型，分析成因，采取有效的检测评估方法，是保障桥梁安全的重要前提。

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