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橡胶支座病害原因分析及相应解决方法!

返回列表 来源:楚天联发 浏览:- 发布日期:2018-08-21 17:06:14【

随着时间的发展,桥梁在运营时期支座不可避免的发生病害,养护中常常要进行支座的更换改造。目前由于车流密集、车辆超载,外加自然灾害等因素作用下,桥梁支座损坏越来越频繁,支座更换工程也越来越多。中资路桥给大家普及下如何选取合理的支座更换方案同时保证主梁及桥面铺装结构在支座更换顶升时而不被损坏,对于影响桥梁的安全运营,应该引起桥梁工作者的重视。基于广东省内某桥面连续预应力混凝土简支梁桥的支座更换工程实例,对更换支座采用的顶升方法和顶升量进行了研究。

主要做了以下工作:

(1)在总结前人已有研究成果的基础上,针对目前旧桥出现普遍的支座损坏问题,先介绍了支座常见的病害,分析病害产生的原因,进而提出相应的防治方法。

(2)详细分析了国内主要支座更换方法及其工作原理、适用范围和优缺点,为工程实例确定合适的支座更换方法做好前期准备工作。

(3)为了更好的了解我国桥梁支座设计的方法和步骤,利用有限元软件MIDAS

CIVIL 进行原桥支座反力和转角计算,分别选用公路桥梁中常用的矩形和圆形板式橡胶支座进行受力分析对比,为支座设计提供参考。

(4)针对工程实例,利用ANSYS 对该桥进行建模,模拟各种实际荷载以及可能出现的最不利荷载组合,找出桥梁最危险部位,为后续顶升梁选取顶升量做准备工作。

(5)利用有限元软件ANSYS 对某桥面连续简支梁桥进行原桥结构的建模,模拟在最大顶升量10mm下,分别采用逐墩顶升更换支座方法、逐跨顶升更换支座方法及逐联顶升更换支座方法进行分析对比桥面连续构造处部位所产生的最大拉应力,最终在桥梁结构受力最有利的情况下,提出选取何种顶升方法的建议。

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支座病害原因分析及相应解决方法

橡胶支座病害是指橡胶支座在使用中出现的对其使用功能造成不利影响的状态。依据公路桥梁支座现状,将公路桥梁板式橡胶支座病害划分为以下六类:支座脱空、支座剪切变形超限、支座开裂、橡胶层开裂、支座串位以及滑动支座不能正常滑动,各类病害允许程度参考以上规范确定。

1 、支座脱空

(1)定义支座脱空(图2-1)是指板式橡胶支座与梁体底面或墩顶支承垫石顶面之间出现间隙,通常称其为局部脱空。当支座脱空面积超过支座表面积的四分之一时,需要及时进行处理,不然很容易由于脱空边局部受压过大,导致橡胶层过早开裂而损坏。此外,公路桥梁支座还常常出现整体脱空病害,使支座受力偏离设计状态,引起支座位置桥面连续构造处破坏。因此,在桥梁运营阶段要密切关注支座受力情况,严格控制支座局部脱空面积。

(2)原因

支座脱空主要是由于支座垫石和梁底钢板不水平所导致的。梁底钢板在混凝土浇注前定位不牢或不正确,致使混凝土浇注后钢板不水平,吊装后与支座间出现脱空。此外,在预应力及混凝土收缩徐变作用下梁体向上拱起、梁底不平、梁底破损、墩顶支座垫石破损等原因也可以造成支座局部脱空或整体脱空。

(3)解决方法

处理方法为把支座垫石及梁底钢板调至水平状态,用钢板调整梁底与垫石之的空间高度,同时更换支座。

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2 、支座剪切变形超限

(1)定义支座剪切变形超限(图2-2)是指板式橡胶支座正常使用过程中剪切变形超过设计规范允许范围。当板式橡胶支座剪切变形超过设计限值时,支座一方面容易出现卷边危害,另一方面支座承压面积减少,支座承受应力增加,橡胶层破损,可能引发其他病害

(2)原因

支座剪切变形主要由于梁体受到温度应力、混凝土收缩徐变等因素作用下导致梁长发生变化所引起的。支座具有适当的剪切变形可以减小上部结构传递给下部结构的水平应力,若剪切变形未超过规范限值,则支座剪切变形满足规范要求,反之则不满足规范要求,容易引起支座开裂破损。该类病害大多因为桥梁施工时落梁不够平稳,导致支座产生较大的初始剪切应变。

(3)解决方法

处理方案为更换支座。

3、 支座开裂

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(1)定义支座开裂(图2-3)是指板式橡胶支座外表面橡胶层在使用过程中出现受力开裂或老化龟裂现象。通常板式橡胶支座使用一定年限后,表面均会出现裂纹,只要裂纹宽度不超过2mm,长度不超过支座边长的一半,支座是可以正常受力使用的。当支座裂纹程度超过以上限值时,需要对该支座进行更换。

(2)原因

除支座橡胶本身的质量原因外,支座脱空、异常变形、滑动支座不能滑动等病害也会导致支座橡胶开裂。此外,施工中没有把支座顶面和底面保持水平,造成支座不能水平均匀受力而容易开裂;车辆超载严重,对支座产生很大的压力及水平应力导致橡胶层开裂;墩顶在施工完后残留有混凝土垃圾、模板等限制了支座的变形或滑动也会导致支座开裂。

(3)解决方法

处理方法为更换支座。

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4、 支座串位

(1)定义支座串位(图2-4)是由于施工质量因素导致支座过早出现局部脱空病害,加上支座摆放位置不平整,汽车活载冲击作用下支座位置出现上下左右串位,情况严重时甚至可能会造成支座脱落,对桥梁结构安全造成危害。

(2)原因

引起支座串位病害的原因主要有以下两方面的内容:一方面由于公路桥梁横向每片梁布置多个支座,由于施工质量缺陷的存在,梁底支座安装定位偏差较大,导致支座早期处于串位脱空工作状态;另一方面由于设计考虑不周,结构受力过大,较大纵坡的斜桥梁底支座早期使用就处于偏压的工作状态,再加上未设置有效的限位安全保证措施,在汽车活载作用下不断移动,最终偏离原设计标高,导致支座串位病害。

(3)解决方法

当支座位置出现串动时,应加强监测,采取相应措施及时维修处理,经济条件允许的情况下,应及时更换支座,防止支座脱落病害的出现。

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5、 滑动支座不能正常滑动

(1)定义滑动支座不能正常滑动(图2-5)是指由于滑板磨损、滑脱、不锈钢钢板脱落、滑板倒置等或废弃混凝土和建筑垃圾堆积墩顶,使滑动支座无法正常滑移,从而影响支座使用功能。

(2)原因

造成滑动支座不能正常滑动主要有两方面的原因:一方面是支座滑板自身质量缺陷,在外界活载作用下,很快被磨损破坏而不能滑动;另一方面是支座安置施工时,滑板倒置,外加墩顶遗留有大量的废弃混凝土和建筑垃圾,不锈钢钢板生锈,摩阻力变大而支座无法滑动,引起支座受力过大,产生很大变形,橡胶层可能开裂。

(3)解决方法

清除墩顶建筑垃圾,更换不锈钢板和支座,保证支座正常滑动。

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