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。桥梁橡胶支座处于桥梁上、下部构造接点的重要位置，它的可靠程度直接影响桥梁结构的安全度和耐久性。因此除了确何橡胶支座的设计选型合理，及加工质量符合核技术标准外、正确的施工与安装是橡胶支座应用成功与否的关键所在。2、普通板式橡胶支座的安装2.1、现浇梁安装橡胶支座比较方便。施工程序如下2.1.1、保持墩台垫石顶面清洁。如果支承垫石标高差距过大，可以用水泥砂浆进行调整。2.1.2、在支承垫石上按设计图标出中心，安装时橡胶支座的中心与支承垫石中心线要吻合，以确保支座就位准确。2.1.3、当同一片梁需两个或四个支座时，为方便找平，可以在支承垫石和支座之间铺一层水泥砂浆，让支座在桥梁体的压力下自动找平。2.1.4、在浇注梁体前，在支座上放置一块比支座平面稍大的支承钢板，钢板上焊接锚固钢筋与梁体连接，并把支承钢板视作浇梁模板的一部分进行浇注，按以上方法进行，可以使支座与梁底钢板及垫石顶面全部密贴。2.2、预制梁橡胶支座的安装：安装好预制梁橡胶支座的关键在于保证梁底在垫石顶面的平行、平整，使其和支座上、下表面全部密贴，不得出现偏压、脱空和不均匀支承受力现象。施工程序如下：2.2.1、处理好支撑垫石，使支撑垫石标高一致。2.2.2、预制梁与支座接触的底面要保持水平和平整。当有蜂窝浆和倾斜度时，要预先用水泥砂浆捣实、整平.2.2.3、橡胶支座的正确就位先使支座和支承垫石按设计要求准确就位。架梁落梁时，T型梁的纵轴线要与支座中心线重合；板梁、箱梁的纵轴线与支座中心线相平行。为落梁准确，在架第一跨板梁或箱梁时，可在梁底划好二个支座的十字位置中心，在梁的端立面上标出两个支座的位置中心线的铅直线，落梁时使之与墩台上的位置中心线相重合。以后数跨可依照第一跨梁为基准进行。2.2.4、架梁落梁时要平稳，防止压偏或产生初始剪切变形。2.2.5、安装T型梁时，若支座比梁筋底宽，则应在支座与梁筋底之间加设比支座大的钢筋混凝土垫块或厚钢板做过渡层，以免支座局部受压，而形成应力集中。钢筋砼垫块或厚钢板要用环氧树脂砂浆和梁筋底贴合粘结。2.2.6、落梁后，一般情况下支座顶面与梁面保持水平。预应力简支梁，其支座顶面可稍后倾；非预应力梁其支座顶面可略微前倾，但倾斜角度不得超过5。2.3、橡胶支座按装时的调整橡胶支座安装后，若发现下述情况，应及时调整：A、个别支座落空，出现不均匀受力B、支座发生较大的初始剪切变形C、支座偏压严重，局部受压，侧面鼓出异常，而局部落空调整方法一般可用千斤顶顶起梁端，在支座上下表面铺涂一层水泥砂浆(或环氧树脂砂浆)。再次落梁，在重力作用下支座上下表面相互平行且同梁底，墩台顶面全部密贴；同时使一片染两端的支座处于同一平面内，梁的纵向倾斜度应加以控制，以支座不产生时显初始剪切变形为佳。2.4普通板式橡胶支座安装注意事项2.4.1、矩形支座短边应与顺桥方向平行安置，以利于梁端转动。若需长边平行于顺桥向时，需通过转角验算。2.4.2、圆形支座具有各向同性。安装无需考虑方向性，只需将支座圆心同设计位置中心点相重合即可。为防止在离心力下梁体横向移动，可安装横向挡块。2.4.3、使用普通板式橡胶支座一般设有固定端与活动端。使用等高支座时，水平位移由同一片梁的两端支座的剪切变形共同实现。也可用厚度较小的橡胶支座支座。2.4.4、橡胶支座安装以春秋季节最佳。若预计不可能在春秋季节安装，则设计选用橡胶支座时可适当增加高度，使其在极端高、低温时，上部构造的最大位移量△L靠橡胶支座的单方向剪切变形来实现。即：△L≥0.5h0且满足h0≤0.2a，其中h0-支座橡胶层总厚度，a-支座短边尺寸。同时若支座增加所需高度不能满足h0≤0.2a时，则应采用四氟板式支座。这样可在任何气温下安装支座，并使最大剪切变形能控制在允许范围内，而无需用特殊手段施工。2.4.5、当梁体有纵向坡度或综合坡度时，可按下列几种方法处理。2.4.5.1在梁端底面与支座这间安置楔形钢板将支座扩垫石(梁端底面)制成斜坡状(图2-4)此种方法适用于坡度≤1%的桥.2.4.5.2采用坡型支座(适用于坡度≥1%的桥)对于有纵向坡或综合坡的桥梁采用坡型板式橡胶支座，早年法国CIPEC公司就已提出，并得到了广泛的应用。我国交通部公路规划设计院一九领先八年七月出版的“板式橡胶支座”一书中又做了大量的阐述，随着坡型支座应用范围的不断扩大，我国工程技术人员逐步规范了其名称和基准尺寸的标注方法。A、分类名称：有斜坡的圆形板式橡胶支座-圆坡支座(设计代号YT)；有斜坡的球冠形板式橡胶支座-球坡支座(设计代号YPQ)；有斜坡的矩形板式橡胶支座-矩形斜坡支座(设计代号JP)。注：以上三种斜坡的支座统称为坡度支座。B、通常适用于四种坡度和设计代号2%的坡度设计代号为“A”、4%的坡度设计代号为“B”6%的坡度设计代号为“C”、8%的坡度设计代号为“D”C、基准尺寸的标注方法(图2-5)坡型支座的厚度(高度)H指的是支座的中心厚度，坡型支座的最小厚度及平面尺寸是常规支座的额定厚及平面尺寸。D、坡度支座的安装及调整方法应符合2.1、2.2、2.3、所述(如在综合坡上使用、要依据支座上的坡度方向线选择适当的位置)。坡度支座的安装见图2-6a、b。注：由于四氢弹板式橡胶支座的四氟板面朝上布置，有利于支座的使用寿命，所以我公司推荐当有纵坡或有综合坡的桥梁选用的四氟板式橡胶支座时，最好采用楔形梁底钢板加以调整。如图2-6c所示。3四氟板式橡胶支座的安装3.1四氟板式橡胶支座的构造及连接四氟板式橡胶支座的整体结构有“封闭型”与“简易型”两种，对城市桥梁及紫外线辐射、空气污染与粉尘严重的地区，选用封闭型，其它场合要采用简易型3.1.1简易型构造见图3-13.1.2封闭型构造见图3-23.1.3四氟支座上下钢板与桥梁结构的连接3.1.3.1封闭型四氟支座下钢板的连接可在墩体支承垫石上预留相应凹坑，架梁时下钢板用环氧树脂砂浆粘于凹坑内，或在支承垫石上预埋锚固螺栓，架梁果先将下钢板固定3.1.3.2四氟支座上钢板的连接现浇梁施工，可按2.1.4采用上钢板焊锚固钢盘，就地浇注时同梁体连接(图3-3)预制梁施式，上钢板用环氧树脂砂浆与梁底粘接或锚固螺栓连接。3.2四氟板式支座的安装注意事项3.2.2四氟板式橡胶支座必须精心细致。支座应接设计支承中心准确就位。梁底钢板与支承垫石(或下钢板)顶面尽可能何持平行和平整，同支座上下面全部密