1、橋梁盆式橡膠支座的典型事故案例分析與防治對策摘要: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 出優點 ,而在大 跨度公 路和鐵 路橋梁 以及 市政橋 梁 中得以 廣泛應用。但 在實際橋梁 中發現應 用不當 ,也經常會 出現病 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。關 鍵 詞:盆 式 橡 膠 支 座、 支 座 安 裝 連 接 板、 支 座 布 置、支座 轉角、 鋼 盆開裂、 梁 體滑 移 、病害 和 事故 案 例 、 防治 措 施

2、。1、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年代在京九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。二橋主線橋上全部采用盆式支座。由于盆式支座具有承載力大,其橡 膠層在鋼盆內不易老化,維護保養簡單,使用壽命長,特別適用于大跨度橋梁等突出優點,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、

3、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“盆式橡膠支座產品標準” , 2009年交通部修訂出臺了新標準 公路橋梁用盆式支座 JT/T391-2009, 2006年國家質量監督總局聯合建設部、 鐵道部、 交通部出臺 了國家強制標準橋梁隔震橡膠支座 、 建筑用隔震橡膠支座和普通橡膠支座 GB20688-2006, 這對盆式支座的推廣和規范應用起了有力的促進作用。然而隨著盆式支座的大量推廣應用,近幾年也相繼出現了不少盆式支座安裝質量事故和產品質量 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

4、、施工安裝技術不到位和產品質量 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、典型事故案例與分析2.1案例一 、 2002年青島某市政橋梁, 在建設中發現箱梁安裝后盆式支座的鋼盆豎向開裂, 圖 1所示。出現鋼盆開裂事故并不是個別現象,橋梁養護檢查中發現已通車的橋梁中也不少。 案例分析:2.1.1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圖 1 盆 式 支座鋼盆 豎向開 裂鑄鐵,鑄鐵容易開裂;2.1.2支座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。2.2案例二、 2004年某現澆七跨 50m 預應力砼

5、連續箱梁,采用移動支架施工,第一聯跨落梁時, 箱梁在活動盆式支座上出現滑移, 1小時后最大橫向滑移量達 46cm ,導致嚴重事故,見圖 2所示。 案例分析:2.2.1設計原因: 坡和橫坡所造成的支座轉角已達到 rad 036. 002. 003. 022=+, 再加上箱梁落架后的自重產生的 轉角, 4個多向活動支座上實際產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,并未考慮圖 2 箱梁在盆 式 支座上 滑 移 (第 一聯 跨 梁體設置縱、 橫坡所產生的永久轉角 0.036

6、rad 。 所以梁體在支座上發生滑移是必然的。 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。但是落梁后就開始滑動, 1個小時 橫向滑移量為 46cm ,將支座內的橡膠體大部分擠出,這是不正常的,是嚴重的工程質量事故。 2.2.2、 施工原因:由設計圖可知第一聯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生滑移的防滑措施,太大意了,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 使梁體產生向上坡方向的水平推力,導致梁體向上坡方向滑移。出現滑移事故,不僅誤

7、了工期,而且 系轉換為成橋, 受力狀態是完全不同的。 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 態發揮支座功能。該工程未將連接板拆除,活動支座發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。這是施工過程中的嚴重失誤,也可能是施工人員根本不懂支座安裝技術所致。2.4案例四、 2005年某特大型橋梁在交工驗收檢查時發現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

8、普遍現象,許多橋梁在通車后,正常養護檢查時才發 現多數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。導致活動支座不能 自由滑動。另外還發現許多支座墊石的模板未拆除,廢棄砼未清除,導致積水,鋼盆嚴重銹蝕。 圖 6盆 式支座 連接板未 拆 除案例分析:盆式支座出現這些安裝病害,只能說明施工人員專業知識太差,不懂支座安裝技術, 另外監理不力,工程驗收不到位。2.5案例五 江陰市境內某 4聯跨匝道彎橋, 縱向坡度 7%, 2007年 10月被一輛滿載 60噸鋼板的 載重卡車爬坡時翻車事故砸壞,導致彎橋兩端支座移位,箱梁橋面和防撞護欄嚴重受損。在事故后的 糾偏加固中,發現跨中橋墩上的

9、固定盆式支座存在嚴重的安裝缺陷,圖 6所示。案例分析:對于多聯跨縱向坡度大于 5%以上匝道彎橋, 中間橋墩上固定盆式橡膠支座的安裝, 如 何解決大坡度的影響?從設計和施工兩方面均未考慮縱坡的影響,設計圖上未標注安裝圖,導致施工 單位胡亂安裝,造成圖 6所示的殘狀,使支座失去使用功能。從圖 6中可看出,由于縱坡的影響,支 座上壓板呈傾斜狀,已將鋼盆盆壁壓屈。 圖 6 支座安裝缺陷2.6 案例六 某長江大橋懸索橋兩端特大滑動支座,通車多年,支座滑板磨損嚴重,而影響滑動 功能,而不得不更換滑板。案例分析:支座滑板一般都采用四氟乙烯材料加工而成,摩阻系數很小,國家標準規定 3%, 實測一般在 0.5%

10、,但有規定條件,維護時一定要涂硅脂。2.7案例七、 盆式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。養護檢查時發現,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 蝕,影響支座使用功能。3.6 對于跨江河的特大型斜拉橋和懸索橋兩端大位移滑動支座,要求經常維護在滑板上加涂硅 脂,一般每個月一次,保證支座自由滑動,否則會磨損。參考文獻 1、莊軍生編著橋梁支座第二版 北京 鐵通出版社 2000.4 2、范立礎、袁萬城 橡膠支座減隔震性能研究 同濟大學學報 1989.4 3、交通部行業標準 公路橋梁盆式橡膠支座JT391-2009 人民交通出版社 2009 4、胡選儒、歐陽先凱等大噸位橋梁盆式橡膠支座的受力分析、加工質量控制與工程應用 中國路橋集團新津筑路機械廠 1999 年全國橋梁學術會議論文集 人民交通出版社 1999 5