大中型橋梁盆式橡膠支座的典型事故案例分析與防治
2011-09-13 來源：衡水中特制品網(wǎng)
1、大中型公路、鐵路橋梁盆式橡膠支座應用概述：
盆式橡膠支座在我國公路與鐵路橋梁上應用已有近30年歷史，最早在上世紀70年代京包和京唐鐵路的鐵路大橋上應用；90年代在京鐵路上推廣應用抗震盆式支座；1998年在南京長江二橋的北汊橋5跨連續(xù)箱梁（90m+3×165m+90m）上應用大噸位盆式支座，最大設計承載力達到6500噸，是當時國內設計承載力最大的盆式支座。由于盆式支座具有承載力大，其橡膠層在鋼盆內不易老化，維護保養(yǎng)簡單，使用壽命長，特別適用于大跨度橋梁等突出優(yōu)點，所以近十多年來，在全國高速公路上的橋梁、鐵路橋梁和城市市政橋梁中得以大量推廣應用。在長江、黃河、珠江、黃浦江等所建成的跨江特大橋上使用的幾乎都是盆式支座。為了規(guī)范使用，上世紀90年代初和90年代末，鐵道部和交通部相繼出臺了“盆式橡膠支座產(chǎn)品標準”，這對盆式支座的推廣應用起了有力的促進作用。
盆式橡膠支座與板式橡膠支座相比，具有承載力大，橡膠層在鋼盆內不易老化，使用壽命長等突出優(yōu)點，而在大跨度公路和鐵路橋以及市政橋梁中得以廣泛應用。但在實際橋梁中發(fā)現(xiàn)應用不當，也經(jīng)常會出現(xiàn)病害和質量事故。本文通過實際工程中的盆式支座病害和事故案例分析，提出了相應的防治措施。
然而隨著盆式支座的大量推廣應用，近幾年也相繼出現(xiàn)了不少盆式支座安裝質量事故和產(chǎn)品質量事故。通過事故案例分析，其事故原因有支座設計布置和選用不當、施工安裝技術不到位和產(chǎn)品質量存在缺陷等多種因素所致，這些事故案例已引起專家們的密切關注。
2、對于一些典型橋梁盆式橡膠支座的事故案例與分析
案例一、2008年青島某市政橋梁，在建設中發(fā)現(xiàn)箱梁安裝后盆式支座的鋼盆豎向開裂，出現(xiàn)鋼盆開裂事故并不是個別現(xiàn)象，橋梁養(yǎng)護檢查中發(fā)現(xiàn)已通車的橋梁中也不少。
案例分析：鋼盆鑄造質量低劣，盆壁內部有缺陷；使用材料不當，應該是鑄鋼，而有的廠家采用的是鑄鐵，鑄鐵容易開裂；橡膠支座的墊石不平整和梁底支承接觸面不平整，導致受力不均勻，局部應力集中，而使鋼盆豎向開裂.2010年某現(xiàn)澆七跨50m預應力砼連續(xù)箱梁，采用移動支架施工，第一聯(lián)跨落梁時，箱梁在活動盆式支座上出現(xiàn)滑移，1小時后最大橫向滑移量達46cm，導致嚴重事故。
案例二：1、對于一些盆式橡膠支座的安裝與設計原因：
①盆式橡膠支座布置不合理，七跨50m現(xiàn)澆預應力砼連續(xù)箱梁橋的兩端設計有伸縮縫，緊靠伸縮縫位置的第一聯(lián)跨布置的4個支座都是多向活動支座是不合理的。由于采用移動支架施工時，其施工順序是從伸縮縫處的第一聯(lián)跨開始，依次向跨中推進施工，當?shù)谝宦?lián)跨箱梁落梁時，落在4個多向活動支座上，由于未設臨時支座等于一根簡支梁落在4個球上面，使箱梁成懸浮狀態(tài)。此時支座已不以承受豎向力控制，而是由支座接觸面水平摩擦力來控制。由于活動支座的摩擦系數(shù)很小，實測為0.005。50m跨箱梁的理論自重為1600噸，平均每個支座反力為400噸。而每個支座的摩擦力為400×0.005=2噸，4個支座合起來為8噸，靠8噸的摩擦力支承1600噸的箱梁是不可能的。如果落架時高程有先后，就有可能產(chǎn)生水平推力，促使梁體在支座上發(fā)生滑移。
②設計選用的盆式座的設計轉角小于實際橋梁對支座產(chǎn)生的轉角很多，也是梁體滑移的重要原因。GPZ（Ⅱ）型支座的設計轉角為0.02rad，由于該橋梁的設計縱向坡度為3%，橫面坡度為2%，由縱坡和橫坡所造成的支座轉角已達到，再加上箱梁落架后的自重產(chǎn)生的轉角，4個多向活動支座上實際產(chǎn)生的轉角有可能達到0.04rad，已超過支座設計轉角的2倍，這對支座是很不利的。因為支座的設計轉角0.02rad，主要是考慮梁體恒載和活載作用下的轉角，并未考慮梁體設置縱、橫坡所產(chǎn)生的永久轉角0.036rad。由于轉角過大安裝支座時未加楔塊調整，這是導致梁體在支座上發(fā)生滑移的第二個因素。安裝布置活動支座就是要求梁體在正常使用時能自由滑動，不滑動就不正常了。由于上述兩個因素，所以落梁后就開始滑動，1個小時橫向滑移量為46cm，將支座內的橡膠體大部分擠出。
2、施工原因：由設計圖可知第一聯(lián)跨箱梁下面布置的是4個多向活動支座，制定施工方案時未考慮落梁時活動支座會產(chǎn)生滑移的防滑措施，未加設臨時支座，施工方案考慮不周。另外落梁時不同步，有高程先后，反應在梁體向縱坡上方向滑移，充分說明梁體上坡方向先落，下坡方向后落，造成高差使梁體產(chǎn)生向上坡方向的水平推力，導致梁體向上坡方向滑移。
3案例三、2005年某鄉(xiāng)村公路跨河大橋，為主跨36m的三跨變截面箱梁橋、雙向二車道。采用的是盆式橡膠支座，支座布置如圖4所示。箱梁合攏后受力體系轉換為支座受力時，由于盆式支座的安裝連接板未拆除，而導致活動支座不能自由滑動，使盆式支座嚴重損壞，喪失支座使用功能，三跨變截面箱梁盆式支座布置 。
案例分析：對大跨度變截面箱梁采用掛籃懸挑施工，在施工階段箱梁為懸臂受力狀態(tài)與合擾后體系轉換為成橋，受力狀態(tài)是完全不同的。施工階段支座受力很小，成橋后橋梁的自重完全由支座承擔，所以在箱梁合攏后體系轉換階段必須將支座的安裝連接板全部拆除，解除約束，使支座按設計受力狀態(tài)發(fā)揮支座功能。該工程未將連接板拆除，活動支座發(fā)揮滑移功能時受到約束，在成橋后的自重作用下將連接板的連接螺栓和連接板推斷，活動支座的上滑板在約束力作用下被壓彎，使支座的作用功能喪失。
4案例四、2005年某特大型橋梁在交工驗收檢查時發(fā)現(xiàn)南北引橋的盆式支座安裝連接板大部分未拆除，見圖6所示。盆式支座類似安裝病害是普遍現(xiàn)象，許多橋梁在通車后，正常養(yǎng)護檢查時才發(fā)現(xiàn)多數(shù)盆式支座的安裝連接板未拆除，支座上壓板被壓彎，連接板被拉彎或拉斷。
案例分析：盆式支座出現(xiàn)上述病害，是由于安裝連接板未拆除，導致成橋后支座不能自由滑動所致。
5案例五、SH-PZ盆式橡膠支座的橡膠體安裝在鋼盆內，一般檢測時，不檢測內部橡膠層，只是檢測鋼盆的豎向和徑向變形以及活動支座的滑板水平摩擦系數(shù)。養(yǎng)護檢查時發(fā)現(xiàn)，不少橋梁的盆式支座由于橡膠體的豎向壓縮變形大，支座的上壓板完全作用在鋼盆壁上，而失去橡膠支座的功能和作用，對梁體受力十分不利。所以近幾年，發(fā)現(xiàn)梁體普遍出現(xiàn)裂縫病害，與支座病害也有密切關系。
