橡胶支座病害原因及更换方案

橡胶支座病害原因及更换方案【摘要】桥梁支座是连接桥梁上下部结构的纽合点，构造精微，由于野外环境影响，容易病害，一旦损坏，将严重影响桥梁的承栽能力和使用寿命，必须进行更换处理，以保证桥梁处于正常的使用功能状态。本文通过对桥梁橡胶支座损害原因分析，提出用矮千斤顶更换支座的施工工艺，既科学、实效，又简便、安全，具有较强的适用效果和参考意义。【关键字】桥梁支座损害处理橡胶支座广泛应用于各种形式的桥梁结构中，由于内外部的各种原因，在运营后一至两年内，部分支座即会出现不同程度的损害，严重影响梁板的受力状态，如不及时处理，在温度应力的作用下，会造成梁体的开裂及损坏，影响使用寿命，造成安全隐患。一、支座损坏原因分析（1）支座本身材料不均匀，个别支座采用再生橡胶。（2）部分滑动支座安装时未涂抹硅脂油，导致滑板支座剪切破坏。（3）安装过程中支撑垫石标高控制不好，单片梁四个受力支座受力不均衡，个别支座脱空，导致受力较大的支座变形超出规定值。（4）结构物伸缩缝未完成，交通未完全封闭，部分社会重车通过时刹车导致支座受剪力较大，产生损坏。二、更换方案（1）采用支架基础大吨位千斤顶一次顶起桥跨为便于安装支架并提供足够的支承能力，需在支架下设置钢筋混凝土基础。由于支架基础均处于河道，地基较为软弱，承载力低并且不均匀。基础置于其上将产生较大的不均匀沉降量。为了减小沉降量，必须增大钢筋混凝土基础尺寸，并对支架进行预压。此方案工程量较大、工期加长、安全性低、费用高。（2）采用超薄单向千斤顶墩顶及百分表配合支撑顶起桥跨充分利用梁体与墩顶的空间，采用超薄单向千斤顶墩顶支撑顶起桥跨，用高度为70mm，Φ=300mm的圆形扁式油压千斤顶（最大顶升重量为250t，最大行程为15mm）配电动油泵同步进行桥跨顶升，利用百分表观测梁体上升的速度，以保证桥跨各梁体受力均匀同步提升。三、方案的实施（1）配载计算及配载车布置为保证一孔桥梁的整体受力及同步顶升，首先应按照设计文件计算桥面、中梁、边梁、护栏等上部构造的重量，然后根据整体重量均衡的原则进行配载，通常选用车辆均匀布置配载，保证顶升过程中受力均衡。（2）主要施工材料设备机械名称：发电机组，电焊机，液压站，单向超薄千斤顶，百分表，手动千斤顶，配载车，登高吊篮架，气割设备，液压分配均衡器，高压分配油管。（3）施工准备1、搭设施工平台。2、将液压同步起重设备当中的单动式液压千斤顶逐一在项目部压力机上进行压力测试，采集在液压机l0、20、24、30、36、40MPa状态下在压力机上显示的力的读数，并记录、编号、保存，并做出直线回归，掌握不同千斤顶的内摩阻值。3、打磨桥台平面，清理干净桥台部位。4、落实施工荷载，选配施工设备。5、检查机具、新支座的规格、型号及数量、施工人员组成、交通控制设施、动力、信号系统，以及施工辅料等是否齐备；具体落实模拟演习的场地。6、模拟演习，检查设备性能，修正施工参数，熟悉施工操作，检验施工方案，校正施工细节。7、为防止操作过程中的不同步现象出现，将在每片梁下加设两块百分表，并且在相临桥墩设百分表两块，用来监测在升高过程中存在的同步差异，以便采取相应措施。（4）施工步骤1、完成施工准备工作后，进行施工技术交底。2、现场安装施工设备。3、摆放好交通控制设施，封闭交通，桥上桥下通讯畅通，定岗定员，全面检查。4、信号指挥员发出“预备”信号，各就各位，做好预备姿势。5、“开始”信号发出后，每台油泵同时缓慢、均匀地供油，随信号指挥，以顶举高程（百分表）和油压两项指标进行双控，按每顶起2mm为活塞行程步长，4mm为一个控制步阶，垫一次铁板；每到一个步长、步阶均停留l—2min，由技术员全面检查比较每片梁工作油压及高程变化，以便下一步顶举时进行适当调节（高程误差不大于2mm；油压误差不大于0．5MPa，但边梁除外），逐步顶升各片梁体，当达到每级指标后立即把结果报告给指挥组；安全巡视员同时把责任区内的安全信息报告给指挥组。6、在顶举过程中，注意及时垫好支撑垫块（钢垫板口200mm—300mm，垫在桥台顶面箱梁端横隔板之下紧靠垫石两侧，还应结合支座取出时所需要预留的进出空间进行考虑），保证每块垫板无翘角、歪斜等不良现象；若一个活塞行程不够，应在确保垫块稳固、到位（顶紧箱梁）以后，让活塞回油回程，取出千斤顶，在千斤顶底座位置，用钢板垫高至所需高度，重复4—6步骤相关顶举操作。7、每级操作都必须同步进行，高差、油压误差必须严格控制在误差范围内，上一级操作的误差可在下一级操作中进行调整，直到箱梁整体脱离支座顶面，继续提升，使得支座顶面具有5—10mm的施工空间。8、及时垫好端横隔板处的支撑垫块，确保每块垫板稳固，并支垫到位，保持住千斤顶的油压。9、迅速取出原有支座，把不需要更换的旧支座清理干净，并在四氟板的凹槽内均匀涂抹一层硅脂；同时，新支座的四氟板凹槽内也要均匀涂抹一层硅脂；清扫干净垫石表面。10、快速将涂好硅脂的支座准确放回拟定位置，注意有四氟板的一面朝上，支座安放完毕并经检查合格后，开始落梁。11、落梁时，注意避免碰撞支座，以保证支座位置准确；落梁采用与提升相逆的工艺法，亦按顶举时同一步长、步阶缓慢降落同一幅的每片箱梁，有利于主梁就位准确且与支座密贴；若主梁与支座密贴不好，应查明原因，采取有效措施予以纠正或重来。四、注意事项（1）施工过程中，为安全起见，必须封闭交通；（2）施工过程中，保证桥梁任何部位不得有丝毫附加损坏；（3）旧支座拆除和新支座安装（安装前涂满硅脂），工序紧凑，时间不得超过30min；（4）需要复位的旧支座必须拿出清理干净，并涂满硅脂后才能进行复位，经更换、复位后的支座，正交方向中线偏位不得大于2mm。盆式支座的安装方法A安装前检查盆式橡胶支座是由制造厂总装后整套发运的。安装前应全面检查，看零件有无丢失、损坏。B安装部位的要求梁底支座安装部位的混凝土要平整干净，最好局部用钢模底板。墩台顶面支座安装部位，应用高标号砂或环氧树脂砂浆做成的支承垫石，垫石的高度应考虑支座养护、检查的方便、并应考虑更换支座时顶梁的可能性。C支座安装（1）现浇梁的安装，一般将支座整体吊装，固定在设计位置，就位后同上下结构连结。预制梁，则支座的上、下座板，只能有一件先行连结，通常是先将支座上座板连结在大梁上，而后根据其位置确定底盆在墩台上的位置，最后予以固定。顶推法连续梁，则应先将下座板固定在墩台上，墩台上还应设置临时支座，当主梁顶推完毕，且校正位置后，拆除临时支座，让梁落在支座上。（2）支座顺桥向的中心线必须与主梁的中心线重合或平行。对于活动支座上、下座板横桥向的中心线应根据温度计算其错开的距离，错开后，上、下座板的中心线应平行。支座安装标高应符合设计要求，要保证支座平面两个方向的水平，支座支承面四角高差不大于2mm对于只允许在一个方向活动的支座，其上下支座板的导向挡块必须保持平行，其交叉角不得大于5’，否则将影响位移性能。（3）支座位置确定后，再将其同桥梁上、下部连结。支座与上下构造的连接方式，可以用焊接，也可用地脚螺栓锚固，或两种办法混合使用。当采用焊接法时，必须预埋钢板。焊接时，采用对称间断焊接，以避免焊接时局部温度过高而使支座或预埋钢板变形。采用地脚螺栓连接时，建议将支座上座板与地脚螺栓按设计要求放好，再浇灌上部混凝土。下支座板与墩台的连结则应预留地脚螺栓孔，孔的尺寸应大于或等于三倍地脚螺栓的直径，深度稍大于地脚螺栓的长度。孔中灌注环氧砂浆，插入地脚螺栓并带好螺母，地脚螺栓露出螺母顶面的高度不得大于螺母的厚度，待完全凝固后再拧紧螺母。环氧砂浆建议配比（按重量计算）：环氧树脂（6101）100、二丁脂17、乙二胺8、砂250。（4）支座安装完毕后，应及时拆除上下连接螺栓，以免约束梁体位移。D养护盆式橡胶支座无需特殊的养护，只需每年对外露表面的积水、积尘加以清楚，并逐个检查地脚螺栓。若表面防锈漆脱落，则涂刷防锈漆，涂时注意不得污染滑移表面。桥梁盆式橡胶支座的设计与施工1、前言多数桥梁在桥跨结构与墩台之间须设置支座。橡胶支座由于具有构造简单、结构高度小、安装方便和有利于抗震等一系列优点而得到普遍的应用。但一般的板式橡胶支座处于无侧限受压状态，其抗压强度不高，加之其位移量取决于橡胶的容许剪切变形和支座高度，所以板式橡胶支座的承载力和位移值受到一定的限制。近年来出现的盆式橡胶支座，克服了板式橡胶支座的缺点，其主要构造特点有二：一是将橡胶块放置于凹型的钢盆内，使橡胶处于有侧限受压状态，大大提高了支座的承载力；其二是利用嵌放在金属盆顶面的填充聚四氟乙烯板与不锈钢板相对摩擦系数小的特性，保证了活动支座能满足梁水平移动的要求。所以盆式橡胶支座一经问世，就被广泛地应用于大、中型桥梁和城市高架桥中。这里介绍公路和城市道路桥梁中使用的盆式橡胶支座（简称GPZ）的设计与施工。２、盆式橡胶支座的设计２.１、盆式橡胶支座类型的选择盆式橡胶支座包括固定支座和活动支座两大类。活动支座又区分为单向活动支座和双向活动支座。一般来说，桥梁固定端选用固定支座，活动端选用活动支座。例如：简支梁桥应在每跨的一端设置固定支座，另一端设置活动支座；连续梁桥应在每联中的一个桥墩上设置固定支座，其余墩台上均应设置活动支座。但若桥面较宽，固定端的两个支座间距较大，横桥向伸缩值不容忽视时，固定端就不能使用固定支座，而是使用单向活动支座，将其旋转90度置于梁下，这样既能保证纵桥向的固定作用，又能起到横桥向的活动作用。此外，为了减小墩台的受力，对于简支梁桥，宜将固定支座布置在标高低的墩台上；对于连续梁桥，为使全梁的纵向变形分散在梁的两端，宜将固定支座布置在靠中间的支点处。双向活动支座能在水平面内向任意方向移动。因此，弯桥的活动墩台上应选择这种支座。至于单向活动支座，可在直桥中使用。但应注意，只有当活动墩上只有一个支座，或者支座间横向温度伸缩量很小的情况下才宜采用。2.2、盆式橡胶支座承载力的确定承载力是盆式橡胶支座的重要指标。在求得桥梁的恒载和活载支座反力之和后，便可确定所选用的盆式橡胶支座的容许承载力。确定支座容许承载力时，一般应使支座的最大反力不要超过其容许承载力的5%。但需要注意的是，支座的容许承载力并不是选择愈大愈好，这是因为第一：容许承载力大，支座尺寸也就较大，这样会加大墩台尺寸，不仅造成浪费，也不美观。第二：更重要的是支座中四氟活板的摩擦系数与支座正压力成反比，如果支座反力比支座容许承载力小得多，则摩擦系数会大大增加，导致墩台和基础所受的水平力大幅度增加，这将极为不利。因此设计时不必担心支座的安全储备。2.3、位移量的计算为了增加行车的平顺，现在大型桥梁中的伸缩缝间距都很大，这就需要有大位移量的支座。每个级别的活动支座都有大、小两种位移量。因此，在设计盆式橡胶支座时，需要计算活动支座的最大纵桥向位移量。支座纵桥向的位移量应包括温度变化、混凝土徐变、混凝土干缩引起的位移和汽车制动力引起的位移。支座横桥向的位移一般均能满足要求，不需验算。3、盆式橡胶支座的施工3.1、安装前的准备工作盆式橡胶支座在安装前应检查零部件是否齐备。对活动支座应用酒精或丙酮清洗相对活动面，擦干后在四氟滑板凹槽内涂满295硅脂。支承垫石顶面及梁底的支座安装部位必须清洁平整。根据公路桥梁施工规范，支座的四角高差不得大于2mm。3.2、支座安装对现浇主梁，应将支座上、下底板临时固定相对位置，整体吊装，固定在设计位置上。对于预制吊装主梁，则应将支座上座板固定在大梁上，然后确定底盆在墩台上的位置。对具有临时支座的连续梁，则应先固定下座板，待主梁施工完毕，且校正位置后，拆除临时支座，让梁落在支座上。临时支座若系硫磺砂浆，在拆除临时支座时，必须在支座与临时支座之间采取隔热措施，以免损坏四氟滑板。支座安装时，其顺桥向中心线必须与主梁中心线或切线重合或平行。支座位置确定好后，即可将上、下部固定。支座与上、下构造连接方式，可采用焊接，也可采用地脚螺栓锚固。采用焊接时，不能连续施焊，要采用跳跃式断续焊接方法，逐步焊满周边，以免局部温度过高。采用地脚螺栓连接时，应将支座上座板与地脚螺栓按设计要求放好，再浇灌混凝土。下