铁路桥梁盆式支座病害及典型实例分析

铁路桥梁盆式支座病害及典型实例分析

盆式橡胶支座与板式橡胶支座相比,具有承载力大,橡胶层在钢盆内不易老化,使用寿命长等突出优点,而在大跨度铁路桥梁中得以广泛应用。然而随着盆式支座的大量推广应用,近几年也相继出现了不少盆式支座安装质量事故和产品质量事故。通过事故实例分析,其事故原因有支座设计布置和选用不当、施工安装技术不到位和产品质量存在缺陷等多种因素所致,但在实际桥梁中发现应用不当,也经常会出现病害和质量事故。通过实际工程中的盆式支座病害和事故实例分析,提出了相应的防治措施。

标签：盆式橡胶支座;梁体滑移;防治措施

1 引言

盆式橡胶支座在我国铁路桥梁上应用已有近30年历史,最早在上世纪70年代京包和京唐铁路的铁路大桥上应用;20世纪90年代在京九铁路上推广应用抗震盆式支座;1998年在南京长江二桥的北汊桥5跨连续箱梁(90m+3×165m+90m)上应用大吨位盆式支座,最大设计承载力达到6500吨,是当时国内设计承载力最大的盆式支座。

2 典型实例分析

2.1 实例一

2006年武汉某现浇五跨50m预应力混凝土连续箱梁,采用移动支架施工,第一联跨落梁时,箱梁在活动盆式支座上出现滑移,3小时后最大横向滑移量达36cm,导致严重事故,见图1所示。

2.1.1 设计原因

①支座布置不合理,见图1所示。五跨50m现浇预应力混凝土连续箱梁桥的两端设计有伸缩缝,紧靠伸缩缝位置的第一联跨布置的4个支座都是多向活动支座是不合理的。由于采用移动支架施工时,其施工顺序是从伸缩缝处的第一联跨开始,依次向跨中推进施工,当第一联跨箱梁落梁时,落在4个多向活动支座上,由于未设临时支座等于一根简支梁落在4个球上面,使箱梁成悬浮状态。此时支座已不以承受竖向力控制,而是由支座接触面水平摩擦力来控制。由于活动支座的摩擦系数很小,实测为0.005。50m跨箱梁的理论自重为1600吨,平均每个支座反力为400吨。而每个支座的摩擦力为400×0.005=2吨,4个支座合起来为8吨,靠8吨的摩擦力支承1600吨的箱梁是不可能的。如果落架时高程有先后,就有可能产生水平推力,促使梁体在支座上发生滑移。②设计选用的盆式座的设计转角小于实际桥梁对支座产生的转角很多,也是梁体滑移的重要原因。GPZ(Ⅱ)型支座的设计转角为0.02rad,由于该桥梁的设计纵向坡度为3%,横面坡度为2%,由纵坡和横坡所造成的支座转角已达到0.032+0.02

2=0.036rad,再加上箱梁落架后的自重

产生的转角,4个多向活动支座上实际产生的转角有可能达到0.04rad,已超过支座设计转角的2倍,这对支座是很不利的。因为支座的设计转角0.02rad,主要是考虑梁体恒载和活载作用下的转角,并未考虑梁体设置纵、横坡所产生的永久转角0.036rad。由于转角过大安装支座时未加楔块调整,这是导致梁体在支座上发生滑移的第二个因素。安装布置活动支座就是要求梁体在正常使用时能自由滑动,不滑动就不正常了。由于上述两个因素,所以落梁后就开始滑动,3个小时横向滑移量为36cm,将支座内的橡胶体大部分挤出。

2.1.2 施工原因

由设计图可知第一联跨箱梁下面布置的是4个多向活动支座,制定施工方案时未考虑落梁时活动支座会产生滑移的防滑措施,未加设临时支座,施工方案考虑不周。另外落梁时不同步,有高程先后,反应在梁体向纵坡上方向滑移,充分说明梁体上坡方向先落,下坡方向后落,造成高差使梁体产生向上坡方向的水平推力,导致梁体向上坡方向滑移。

2.2 实例二

2005年某特大型桥梁在交工验收检查时发现南北引桥的盆式支座安装连接板大部分未拆除,见图2所示。盆式支座类似安装病害是普遍现象,许多桥梁在通车后,正常养护检查时才发现多数盆式支座的安装连接板未拆除,支座上压板被压弯,连接板被拉弯或拉断。

3 盆式橡胶支座病害防治措施

3.1 质量检测

对于盆式橡胶支座的产品质量应严格按铁道部和交通部相应产品标准和规范加强质量检测,不仅检测钢盆的质量缺陷,中间橡胶层也要检测,检测不合格者不准使用。杜绝支座带病使用。

3.2 支座设计布置

多跨连续箱梁的支座设计布置,要保证梁体受力合理。实例1的支座布置图是不合理的。对连续梁靠分隔带的一侧应该全部布置单向活动支座,靠护栏一侧的支座应全部布置多向活动支座,中间跨桥墩布置固定盆式支座,图3所示。设计选用盆式支座时,对有纵坡和横坡及纵向坡度≥3%的桥梁,一是要提供桥梁的设计支座转角,供厂家生产时参考。

3.3 支座安装

对多跨连续箱梁采用移动支架施工时,第一联跨箱梁安装支座时,在支座的两侧应设置临时支座,保证落梁时防止意外滑动事故,等到第二联跨箱梁落梁并张拉预应力后,第一联跨的临时支座和支座连接板方可拆除。当多跨连续箱梁施工结

束后,一定要检查将所有支座安装连接板全部拆除。保证支座按设计要求发挥作用功能。

3.4 支座连接板应及时解除

对多跨预应力变截面连续箱梁,采用挂篮悬挑法施工时,施工阶段箱梁为悬臂受力状态,支座受力很小,当箱梁合拢后体系转换为成桥受力状态时,梁体自重全部作用在支座上。所以体系转换阶段前应将盆式支座的安装连接板全部拆除、解除约束,使支座按设计受力状态正常发挥作用功能。

3.5 清除垃圾及废弃混凝土

支座垫石要保证平整,模板和废弃混凝土要随即清除干净,防止积水导致钢盆锈蚀,影响支座使用功能。

4 结语

(1)建议在墩、台顶面设置支座垫石;(2)盆式支座安装前应拆箱作全面检查及进行清洁。除去油污,特别是不锈钢与填充聚四氟乙烯板的相对滑移面应用丙酮或酒精仔细擦洗干净,支座其它各件也应擦洗干净,支座内不得涂刷防锈油;(3)支座除标高必须符合设计要求外,为确保支座的使用性能,须保证三个方向的平面水平;(4)支座上、下各部件纵横向必须对中,或由于安装时温度与设计温度不同,支座纵向上下各部件错开的距离必须与计算值相等;(5)支座中心线与主梁中心线应重合或保持平行;(6)连续桥梁实行体系转换时,必须在支座和硫磺水泥浆块之间采取隔热措施,以免损坏填充四氟乙烯板和橡胶块。

参考文献

[1] [2]

陆哲炜.钢筋混凝土连续弯箱梁桥支座病害处理方法及施工监控[J].铁周明华.橡胶支座的应用前景与质量忧患[J].桥梁建设,2003,(4):63-66.

道建筑,2009,(3).