橡膠支座常見問題及原因分析

 一、橡膠支座常見問題及原因分析 

橋梁支座缺陷的種類眾多，這里針對板式橡膠支座、盆式橡膠支座和坡形球冠板式橡膠支座的常見病害進行成因分析。 

（一）老化。板式橡膠支座和坡形球冠板式橡膠支座。板式橡膠支座和坡形球冠板式橡膠支座性能劣化類型包括橡膠老化開裂、鋼板外露、不均勻鼓凸與脫膠、脫空、剪切變形、鼓包開裂等現(xiàn)象，主要是施工單位在支座安裝時未重視坡形支座的合成坡度方向，隨意安裝，導(dǎo)致支座偏壓而產(chǎn)生不同變形；由于支承墊石標高不準，預(yù)制梁產(chǎn)生橫向滑移而對支座產(chǎn)生剪切；未將支座按設(shè)計及規(guī)范要求穩(wěn)固地粘貼在墊石上，致使吊梁時隨意拖動支座，導(dǎo)致方向、位置不準而不能均勻受力。 

（二）開裂。開裂是指板式橡膠支座表面形成的龜裂裂紋。一般板式橡膠支座經(jīng)一定使用年限后，均會出現(xiàn)表面的龜裂裂紋，但裂紋寬度和深度均不大。但是下圖支座在使用一年后就出現(xiàn)大量的起鼓、開裂，支座本身質(zhì)量問題占很大比例。 

（三）外露。鋼板外露是指由于橡膠龜裂或支座制作不佳使板式橡膠支座內(nèi)部的鋼板外露。 

（四）不均勻鼓凸與脫變發(fā)生在橡膠與鋼板粘結(jié)破壞時。通常板式橡膠支座在荷載作用下，鋼板之間的橡膠向外發(fā)生均勻的凸起屬正�，F(xiàn)象。當橡膠與支座內(nèi)加勁鋼板粘結(jié)不良，在荷載作用下發(fā)生鋼板與橡膠脫膠，引起不均勻的鼓凸，嚴重時就會出現(xiàn)起鼓開裂甚至爆裂。 

（五）支座脫空。脫空是指板式橡膠支座與橋梁底面及支承墊石頂面出現(xiàn)的縫隙大于相應(yīng)邊長的25%。支座脫空是由于支座底部砂漿塊開裂松散及墩臺頂面不平造成的底面局部脫空，頂部完全脫空，局部脫空及支座的缺失。某個支座脫空將造成其他支座受力過大，影響支座的耐久性，此外，可能會使上部構(gòu)造受力不均，對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不利影響。支座脫空產(chǎn)生的主要原因是： 

①墩臺頂支座墊石標高控制不當。

②梁體預(yù)制時梁端三角楔形塊不平，尤其是斜交板梁較難控制。

③墊石強度過低，受壓后墊石破碎，引起脫空。

④支座安裝溫度選擇不當，安裝時氣溫過高或過低，后期梁體伸縮過大導(dǎo)致支座出現(xiàn)難以恢復(fù)的縱向一側(cè)較明顯的半脫空。

⑤支座變形過大。

支座變形是指壓縮變形和剪切變形，剪切超限是指板式橡膠支座在最高及最低溫度條件下的最大恒載剪切變形tan>0.45.變形過大有支座本身質(zhì)量和安裝質(zhì)量兩方面原因。支座本身質(zhì)量問題是指支座抗壓彈模量大小主要影響支座在各級荷載下的豎向變形，而各種結(jié)構(gòu)對豎向變形的適應(yīng)性不同，過大的豎向變形可能對連續(xù)梁等上部構(gòu)造產(chǎn)生極為不利的附加內(nèi)力，有時與下部構(gòu)造的豎向位移疊加后總位移可能超出設(shè)計控制范圍。導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的破壞。過大的變形產(chǎn)生原因：一是由于同一梁體有的支座完全脫空導(dǎo)致個別支座手里過大而引起初試變形過大；二是安裝濕度過高，過低，隨環(huán)境溫度變化，混凝土脹縮、徐變和汽車制動力的作用引起過大剪切變形；三是橋梁縱坡設(shè)計過大導(dǎo)致縱向剪切變形過大。 

（六）支座串動。支座的串動是由于支承墊石不平，造成支座局部承壓，引起支座位置串動，嚴重時可能會造成個別支座脫落。 

（七）支座偏位。支座偏位是面前支座安裝上存在最普遍的問題，分為縱向偏位和橫向偏位，嚴重的支座偏位將造成支座不均勻受力，梁體受力附加內(nèi)里過大等病害。支座偏位產(chǎn)生的原因主要是支座或墊石放樣不標準，應(yīng)該在支座安裝時進行校核。如墊石位置有較小偏差，可采用環(huán)氧砂漿進行調(diào)整，如偏差過大，應(yīng)重新澆筑墊石。 

二、盆式橡膠支座問題及原因分析 

盆式橡膠支座缺陷類型包括鋼件裂紋和變形、鋼件脫焊、銹蝕、聚四氟乙烯滑板磨損、支座位移超限、支座轉(zhuǎn)角超限和錨栓剪斷等。盆式支座出現(xiàn)的問題主要是施工單位不熟悉安裝方法、縱橫限位概念模糊或施工管理不到位導(dǎo)致。 

鋼件裂紋及變形：是指盆式橡膠支座的鋼件中出現(xiàn)肉眼可見的裂紋，以及支座鋼板在荷載作用下發(fā)生翹曲。 

磨損：聚四氟乙烯板磨損指盆式橡膠支座中由于聚四乙烯和不銹板和不銹鋼滑板之間平面滑動所產(chǎn)生的磨損。磨損程度用測量聚乙烯辦的外露高度來表示。 

超限：支座位移超限是由于設(shè)計及安裝不當造成支座聚四氟乙烯板滑出不銹鋼板板面范圍。支座轉(zhuǎn)角超現(xiàn)實由于設(shè)計及安裝不當造成支座轉(zhuǎn)角超過相應(yīng)荷載作用下最大的預(yù)期設(shè)計轉(zhuǎn)角。支座轉(zhuǎn)角應(yīng)由盆式橡膠支座頂?shù)装逯�間的最大和最小間隙求出。 

非正常約束：這與支座本身質(zhì)量無關(guān)，主要是施工過程處理不當造成。 

三、應(yīng)對措施 

由于這些病害除了材料質(zhì)量問題需要生產(chǎn)廠家進行改良，主要是施工單位在支座安裝時未重視坡型支座的合成坡度方向，隨意安裝，導(dǎo)致支座偏壓而產(chǎn)生不同變形；由于支承墊石標高不準，預(yù)制梁產(chǎn)生橫向滑移而對支座產(chǎn)生剪切；未將支座按設(shè)計及規(guī)范要求穩(wěn)固地粘貼在墊石上，致使吊梁時隨意拖動支座，導(dǎo)致方向、位置不準而不能均勻受力；不熟悉盆式支座的安裝方法、縱橫限位概念模糊或施工管理不到位導(dǎo)致。支座安裝時，應(yīng)注意下列事項： 

1.橡膠支座在安裝時，應(yīng)檢查產(chǎn)品合格證書中有關(guān)技術(shù)性能指標，如不符合設(shè)計要求時，不得使用。 

2.支座下設(shè)置的支承墊石，混凝土強度應(yīng)符合設(shè)計要求，頂面要求標高準確，表面平整，在平坡情況下同一片梁兩端支承墊石水平面應(yīng)盡量處于同一平面內(nèi)，其相對誤差不得超過3mm，避免支座發(fā)生偏歪、不均勻受力和脫空現(xiàn)象。 

3.安裝前應(yīng)將墩、臺支座墊石處清理干凈，用于硬性水泥砂漿抹平，并使其頂面標高符合設(shè)計要求。 

4.將設(shè)計圖上標明的支座中心位置標在支承墊石及橡膠支座上，橡膠支座準確安放在支承墊石上，要求支座中心線同支承墊石中心線相重合。 

5.當墩、臺兩端標高不同，順橋向有縱坡時，支座安裝方法應(yīng)按設(shè)計規(guī)定處理。 

6.吊裝梁、板前，抹平的水泥砂漿必須干燥并保持清潔和粗糙。梁、板安放時，必須仔細，使梁、板就位準確且與支座密貼，就位不準時，或支座與梁板不密貼時，必須吊起，采取措施墊鋼板和使支座位置限制在允許偏差內(nèi)，不得用撬棍移動梁、板。 

7.梁、板就位準確且與支座密貼后，應(yīng)及時將縱橫向相鄰的梁、板進行聯(lián)系固定，防止梁、板縱橫向滑移，從而對支座產(chǎn)生剪切作用。 

8.支座安裝時必須考慮安裝時的工作環(huán)境和溫度影響，選擇適宜的安裝溫度和濕度是必要的。 

9.預(yù)制梁產(chǎn)生制作時，應(yīng)嚴格按設(shè)計圖紙的縱坡和橫坡、正斜交角度計算準確設(shè)置梁底楔形塊，同時必須考慮預(yù)應(yīng)力預(yù)制梁張拉起拱對楔形塊的影響。 

10.若橡膠支座施工過程中出現(xiàn)支座開裂，需要視開裂的嚴重情況進行處理，輕微的開裂可以采用橡膠專用膠表面涂刷封閉，防止支座內(nèi)鋼板銹蝕。如果開裂嚴重，鋼板外露，則需要制定專項施工方案用頂升法將梁頂起，進行支座更換。 

11.若出現(xiàn)偏壓、起鼓、剪切變形等情況，病害輕微就不需要處理，病害嚴重則需要調(diào)整支座或者更換。 

12.若支座出現(xiàn)局部脫空或全部脫空，可采用不銹鋼板墊塞密實。

橋梁橡膠支座常見病害

在20世紀60年代以前，我國的公路、鐵路橋梁上常不設(shè)支座或僅設(shè)置鋼支座，隨著橋梁建設(shè)事業(yè)的發(fā)展，各種橋式大跨度橋梁不斷涌現(xiàn)，因而對橋梁支座的承載能力、對支座的位移和轉(zhuǎn)角能力的要求不斷提高,普通板式橡膠支座在使用過程中，由于材料質(zhì)量以及老化、設(shè)計和施工的原因，經(jīng)常出現(xiàn)相交老化開裂、鋼板外露、不均勻鼓凸與脫膠、脫空、剪切超限和支座位置串動等病害；盆式橡膠支座缺陷類型包括鋼件裂紋和變形、鋼件脫焊、銹蝕、聚四氟乙烯滑板磨損、支座位移超限、支座轉(zhuǎn)角超限和錨栓剪斷等。這些病害除了材料質(zhì)量問題需要生產(chǎn)廠家進行改良，主要是施工單位在支座安裝時未重視坡型支座的合成坡度方向，隨意安裝，導(dǎo)致支座偏壓而產(chǎn)生不同變形；由于支承墊石標高不準，預(yù)制梁產(chǎn)生橫向滑移而對支座產(chǎn)生剪切；未將支座按設(shè)計及規(guī)范要求穩(wěn)固地粘貼在墊石上，致使吊梁時隨意拖動支座，導(dǎo)致方向、位置不準而不能均勻受力；不熟悉盆式支座的安裝方法、縱橫限位概念模糊或施工管理不到位導(dǎo)致。需要認真熟悉規(guī)范，嚴格按施工規(guī)范和操作規(guī)程施工。

公路橋梁橡膠支座的常見病害成因分析

橋梁支座缺陷的種類眾多，這里針對板式橡膠支座、盆式橡膠支座和坡形球冠板式橡膠支座的常見病害進行成因分析。

一）板式橡膠支座和坡形球冠板式橡膠支座

板式橡膠支座和坡形球冠板式橡膠支座性能劣化類型包括橡膠老化開裂、鋼板外露、不均勻鼓凸與脫膠、脫空、剪切變形、鼓包開裂等現(xiàn)象，主要是施工單位在支座安裝時未重視坡形支座的合成坡度方向，隨意安裝，導(dǎo)致支座偏壓而產(chǎn)生不同變形；由于支承墊石標高不準，預(yù)制梁產(chǎn)生橫向滑移而對支座產(chǎn)生剪切；未將支座按設(shè)計及規(guī)范要求穩(wěn)固地粘貼在墊石上，致使吊梁時隨意拖動支座，導(dǎo)致方向、位置不準而不能均勻受力。

1、開裂是指板式橡膠支座表面形成的龜裂裂紋。一般板式橡膠支座經(jīng)一定使用年限后，均會出現(xiàn)表面的龜裂裂紋，但裂紋寬度和深度均不大。但是下圖支座在使用一年后就出現(xiàn)大量的起鼓、開裂，支座本身質(zhì)量問題占很大比例。

2、鋼板外露是指由于橡膠龜裂或支座制作不佳使板式橡膠支座內(nèi)部的鋼板外露。

3、不均勻鼓凸與脫變發(fā)生在橡膠與鋼板粘結(jié)破壞時。通常板式橡膠支座在荷載作用下，鋼板之間的橡膠向外發(fā)生均勻的凸起屬正�，F(xiàn)象。當橡膠與支座內(nèi)加勁鋼板粘結(jié)不良，在荷載作用下發(fā)生鋼板與橡膠脫膠，引起不均勻的鼓凸，嚴重時就會出現(xiàn)起鼓開裂甚至爆裂。

4、支座脫空：

脫空是指板式橡膠支座與橋梁底面及支承墊石頂面出現(xiàn)的縫隙大于相應(yīng)邊長的25%。通常板式橡膠支座使用時，應(yīng)通過轉(zhuǎn)臺計算，使支座頂?shù)酌媾c橋梁全面積接觸。局部脫空一方面造成支座壓應(yīng)力增加，另一方面支座脫空部位與外界空氣接觸，容易產(chǎn)生橡膠老化。

支座脫空是目前支座安裝上存在最普通和嚴重的質(zhì)量問題之一。主要是由于支座底部砂漿塊開裂松散及墩臺頂面不平造成的底面局部脫空，頂部完全脫空，局部脫空及支座的缺失。某個支座脫空將造成其他支座受力過大，影響支座的耐久性，此外，可能會使上部構(gòu)造受力不均，對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不利影響。支座脫空產(chǎn)生的主要原因是：

1）墩臺頂支座墊石標高控制不當

2）梁體預(yù)制時梁端三角楔形塊不平，尤其是斜交板梁較難控制

3）墊石強度過低，受壓后墊石破碎，引起脫空

4）支座安裝溫度選擇不當，安裝時氣溫過高或過低，后期梁體伸縮過大導(dǎo)致支座出現(xiàn)難以恢復(fù)的縱向一側(cè)較明顯的半脫空。

5、支座變形過大

支座變形是指壓縮變形和剪切變形，剪切超限是指板式橡膠支座在最高及最低溫度條件下的最大恒載剪切變形tan >0.45.變形過大有支座本身質(zhì)量和安裝質(zhì)量兩方面原因。支座本身質(zhì)量問題是指支座抗壓彈模量大小主要影響支座在各級荷載下的豎向變形，而各種結(jié)構(gòu)對豎向變形的適應(yīng)性不同，過大的豎向變形可能對連續(xù)梁等上部構(gòu)造產(chǎn)生極為不利的附加內(nèi)力，有時與下部構(gòu)造的豎向位移疊加后總位移可能超出設(shè)計控制范圍。導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的破壞。支座安裝時也會引起支座初始變形過大，從耐久性來說是不好的，剪切變形越大越不好，長時間過大變形將加速橡膠老化，會降低支座使用壽命。過大的變形產(chǎn)生原因主要有：

1）由于同一梁體有的支座完全脫空導(dǎo)致個別支座手里過大而引起初試變形過大。

2）安裝濕度過高，過低，隨環(huán)境溫度變化，混凝土脹縮、徐變和汽車制動力的作用引起過大剪切變形。

3）橋梁縱坡設(shè)計過大導(dǎo)致縱向剪切變形過大。

6、支座的串動是由于支承墊石不平，造成支座局部承壓，引起支座位置串動，嚴重時可能會造成個別支座脫落。

7、支座偏位

支座偏位是面前支座安裝上存在最普遍的問題，分為縱向偏位和橫向偏位，嚴重的支座偏位將造成支座不均勻受力，梁體受力附加內(nèi)里過大等病害。支座偏位產(chǎn)生的原因主要是支座或墊石放樣不標準，應(yīng)該在支座安裝時進行校核。如墊石位置有較小偏差，可采用環(huán)氧砂漿進行調(diào)整，如偏差過大，應(yīng)重新澆筑墊石。

二）盆式橡膠支座

盆式橡膠支座缺陷類型包括鋼件裂紋和變形、鋼件脫焊、銹蝕、聚四氟乙烯滑板磨損、支座位移超限、支座轉(zhuǎn)角超限和錨栓剪斷等。盆式支座出現(xiàn)的問題主要是施工單位不熟悉安裝方法、縱橫限位概念模糊或施工管理不到位導(dǎo)致。

1）鋼件裂紋和變形是指盆式橡膠支座的鋼件中出現(xiàn)肉眼可見的裂紋，以及支座鋼板在荷載作用下發(fā)生翹曲。

2）聚四氟乙烯板磨損指盆式橡膠支座中由于聚四乙烯和不銹板和不銹鋼滑板之間平面滑動所產(chǎn)生的磨損。磨損程度用測量聚乙烯辦的外露高度來表示。

3）支座位移超限是由于設(shè)計及安裝不當造成支座聚四氟乙烯板滑出不銹鋼板板面范圍。

4）支座轉(zhuǎn)角超現(xiàn)實由于設(shè)計及安裝不當造成支座轉(zhuǎn)角超過相應(yīng)荷載作用下最大的預(yù)期設(shè)計轉(zhuǎn)角。支座轉(zhuǎn)角應(yīng)由盆式橡膠支座頂

底板之間的最大和最小間隙求出。

5）支座非正常約束：這與支座本身質(zhì)量無關(guān)，主要是施工過程處理不當造成。

四、對策

由于這些病害除了材料質(zhì)量問題需要生產(chǎn)廠家進行改良，主要是施工單位在支座安裝時未重視坡型支座的合成坡度方向，隨意安裝，導(dǎo)致支座偏壓而產(chǎn)生不同變形；由于支承墊石標高不準，預(yù)制梁產(chǎn)生橫向滑移而對支座產(chǎn)生剪切；未將支座按設(shè)計及規(guī)范要求穩(wěn)固地粘貼在墊石上，致使吊梁時隨意拖動支座，導(dǎo)致方向、位置不準而不能均勻受力；不熟悉盆式支座的安裝方法、縱橫限位概念模糊或施工管理不到位導(dǎo)致。因此需要認真熟悉規(guī)范，嚴格按施工規(guī)范和操作規(guī)程施工。使用過程中出現(xiàn)這些病害，就需要逐一分析原因，并進行相應(yīng)的處理，甚至更換。

一）板式橡膠支座安裝時，應(yīng)注意下列事項：

1、橡膠支座在安裝時，應(yīng)檢查產(chǎn)品合格證書中有關(guān)技術(shù)性能指標，如不符合設(shè)計要求時，不得使用。

2、支座下設(shè)置的支承墊石，混凝土強度應(yīng)符合設(shè)計要求，頂面要求標高準確，表面平整，在平坡情況下同一片梁兩端支承墊石水平面應(yīng)盡量處于同一平面內(nèi)，其相對誤差不得超過3mm，避免支座發(fā)生偏歪、不均勻受力和脫空現(xiàn)象。

3、安裝前應(yīng)將墩、臺支座墊石處清理干凈，用于硬性水泥砂漿抹平，并使其頂面標高符合設(shè)計要求。

4、將設(shè)計圖上標明的支座中心位置標在支承墊石及橡膠支座上，橡膠支座準確安放在支承墊石上，要求支座中心線同支承墊石中心線相重合。

5、當墩、臺兩端標高不同，順橋向有縱坡時，支座安裝方法應(yīng)按設(shè)計規(guī)定處理。

6、吊裝梁、板前，抹平的水泥砂漿必須干燥并保持清潔和粗糙。梁、板安放時，必須仔細，使梁、板就位準確且與支座密貼，就位不準時，或支座與梁板不密貼時，必須吊起，采取措施墊鋼板和使支座位置限制在允許偏差內(nèi)，不得用撬棍移動梁、板。

7、梁、板就位準確且與支座密貼后，應(yīng)及時將縱橫向相鄰的梁、板進行聯(lián)系固定，防止梁、板縱橫向滑移，從而對支座產(chǎn)生剪切作用。

8、支座安裝時必須考慮安裝時的工作環(huán)境和溫度影響，選擇適宜的安裝溫度和濕度是必要的。

9、預(yù)制梁產(chǎn)生制作時，應(yīng)嚴格按設(shè)計圖紙的縱坡和橫坡、正斜交角度計算準確設(shè)置梁底楔形塊，同時必須考慮預(yù)應(yīng)力預(yù)制梁張拉起拱對楔形塊的影響。

10、若橡膠支座施工過程中出現(xiàn)支座開裂，需要視開裂的嚴重情況進行處理，輕微的開裂可以采用橡膠專用膠表面涂刷封閉，防止支座內(nèi)鋼板銹蝕。如果開裂嚴重，鋼板外露，則需要制定專項施工方案用頂升法將梁頂起，進行支座更換。

11、若出現(xiàn)偏壓、起鼓、剪切變形等情況，病害輕微就不需要處理，病害嚴重則需要調(diào)整支座或者更換。

12、若支座出現(xiàn)局部脫空或全部脫空，可采用不銹鋼板墊塞密實。

二）盆式橡膠支座

支座規(guī)格和質(zhì)量應(yīng)符合設(shè)計要求，支座組裝時其底面與頂面（埋置于墩頂和梁底面）的鋼墊板，必須埋置密實。墊板與支座見平整密貼，支座四周不得有0.3mm以上的縫隙，嚴格保持清潔�；顒又ё�的聚四氟乙烯板和不銹鋼板不得有刮傷、撞傷。氯丁橡膠板塊密封在鋼盆內(nèi)，要排除空氣，保持緊密。

1、活動支座安裝前用丙酮或酒精仔細擦洗各相對滑移面，擦凈后在四氟滑板的儲油槽內(nèi)注滿硅脂類潤滑劑，并注意硅脂保潔；坡道橋注硅脂應(yīng)注意防滑。

2、盆式橡膠支座的頂板和底板可用焊接或錨固螺栓時，其外露螺桿的高度不得大于螺母的厚度；現(xiàn)澆梁底部預(yù)埋的鋼板或滑板，應(yīng)根據(jù)澆筑時的溫度、預(yù)應(yīng)力張拉、混凝土收縮與徐變對梁長的影響，設(shè)置相對于設(shè)計支承中心的預(yù)偏值。

3、盆式橡膠支座在現(xiàn)場安裝前嚴禁隨意拆卸頂板和底板，安裝時保證支座就位準確。盆式橡膠支座在橋梁恒載加載之前，不宜將支座固定鐵片拆除。如現(xiàn)澆箱梁梁底的盆式橡膠支座在混凝土澆筑完成后，進行預(yù)應(yīng)力張拉前或底板膜板拆卸前解除固定鐵片。

4、支座安裝時必須考慮安裝時的工作環(huán)境和溫度影響，選擇適宜的安裝溫度和濕度是必要的。

5、 盆式橡膠支座使用過程中發(fā)現(xiàn)銹蝕，需要對支支座外表涂刷防銹漆；鋼件脫焊需要進行補焊，但是在補焊時必須做好防護措施，應(yīng)防止燒壞盆內(nèi)橡膠和四氟板。

6、若盆式橡膠支座使用過程中鋼件裂紋和變形、聚四氟乙烯滑板磨損、支座位移超限、支座轉(zhuǎn)角超限和錨栓剪斷等病害則需要制定專項方案，對盆式橡膠支座予以更換。

國外減隔震橋梁的失效分析

大多數(shù)橋梁專家以及相關(guān)的媒體都過于推崇橋梁的正面效應(yīng)，如美觀的外形特征、交通問題的解決程度以及結(jié)構(gòu)設(shè)計上的創(chuàng)新點等等。然而，無論在國外還是國內(nèi)，橋梁的失效案例都屢有發(fā)生，而對其失效的原因卻鮮見詳細科學的報道和分析。這對于橋梁事業(yè)的進步和發(fā)展是不利的，它導(dǎo)致了完全可以避免的錯誤接踵發(fā)生。

案例一：博盧高架橋1號線概況

1999年，土耳其西部發(fā)生了7.2級大地震，據(jù)統(tǒng)計共造成1000多人死亡，5000多人受傷，震害區(qū)絕大多數(shù)建筑物都遭到了破壞。當時，作為連接土耳其博盧省西部和山嶺地區(qū)交通樞紐的博盧高架橋工程幾乎已經(jīng)竣工。

采用了“先進”的隔震和耗能技術(shù)的博盧高架橋1號線卻在此次地震中沒能幸免，遭到了嚴重的破壞

博盧高架橋失效原因分析

博盧高架橋的破壞引起了許多地震工程和橋梁工程界人士的高度重視。在大地震發(fā)生以后，美國M.C.Constantinou教授等人多次對該高架橋進行設(shè)計和破壞的深入調(diào)查和研究。他們的結(jié)論是：博盧高架橋的破壞是由于其結(jié)構(gòu)保護系統(tǒng)（即地震隔離系統(tǒng)）的失效所引起。根據(jù)計算分析結(jié)果并結(jié)合現(xiàn)場調(diào)查，指出了地震隔離系統(tǒng)的設(shè)計存在以下嚴重問題：

1.隔震系統(tǒng)的位移能力不足。依據(jù)AASHTO標準驗算可得，該高架橋隔震系統(tǒng)的最大位移為820mm。而原設(shè)計的隔震系統(tǒng)的極限位移僅有210mm(滑動支座)——480mm(屈服耗能裝置的極限位移)。通過利用博盧和達茲兩處地震觀測站分別對地震場地進行了地面運動情況的觀測，并模擬了近斷層的運動情況，得到的峰值位移應(yīng)為1400mm。這巨大的差別說明了該設(shè)計不僅非常不合理（隔震的兩部分位移能力不同），也遠遠不能滿足達茲近場大地震的要求。

2.屈服后的剛度值偏低。為了確保隔震裝置在地震中能自動回復(fù)原位，在1991年或1999年的AASHTO設(shè)計規(guī)范中均要求，在設(shè)計50%最大位移時，裝置的橫向恢復(fù)力應(yīng)大于支座承受重力的2.5%。該支座承受的重力為14200kN，50%的最大位移160mm時的恢復(fù)力僅有1652kN，為重力的1.2%。遠不能滿足設(shè)計要求，無法保證支座恢復(fù)原位。

3.地震隔離系統(tǒng)的周期不符合設(shè)計規(guī)范要求。對于1080kNm的屈服后剛度以及14200kN的重力荷載，該隔震橋梁的周期應(yīng)為7.27s，為了不使隔震系統(tǒng)有過大的位移，在1999年的AASHTO規(guī)范中將這個周期限制為最大6s。但該橋也不符合這一規(guī)范要求。

4.結(jié)構(gòu)保護系統(tǒng)沒有足夠的安全儲備。顯然，在對這座橋梁進行隔震產(chǎn)品的設(shè)計過程中,并沒有考慮到高架橋?qū)⒊惺艿饺绱舜蟮牡卣饎幼饔�，致使整個隔震系統(tǒng)遭到了完全的破壞。然而，意外的超荷載情況時有發(fā)生，在橋梁構(gòu)造設(shè)計中必須充分考慮，并采取必要措施才能滿足人們對橋梁的使用安全要求。顯而易見，連上述各項設(shè)計指標都不能滿足，就更談不上安全儲備。

案例二：日本On-Neton橋在1993年Kushiro-Ok地震中的反應(yīng)

1993年日本發(fā)生了7.8級Kushiro-Ok地震，日本地震工作者在約30km、震源深度107km處，1961年修建的On-Neton老橋上下采集到了該地震下的地震記錄。這些記錄被用來分析對比該老橋旁的On-Neton新橋。該新橋設(shè)計采用了結(jié)構(gòu)保護系統(tǒng)新技術(shù)，A1附助墩和P1墩上設(shè)置了橡膠支座，在墩P1、P2和P3上設(shè)置了帶鉛芯的橡膠支座。該橋地處日本北部，30年內(nèi)最低溫度達-9°C，處于日本嚴寒地帶。

地震并沒有給橋梁帶來巨大破壞，僅在P4墩上發(fā)生較大位移。然而，寶貴的地震記錄被用來對該新橋進行計算分析。分析時，該橋的橡膠支座使用了不同溫度作用下的試驗參數(shù)(見表1)。用記錄到的強震記錄對具有真實試驗參數(shù)的On-Neton新橋進行時程分析。分析結(jié)果表明，在-20°C的情況下會產(chǎn)生幾乎比20°C時幾乎大一倍的墩底峰值彎矩，遠大于原支座的設(shè)計參數(shù)(表2)。

案例三：英國塞沃爾高架橋失效案例

修建于1963年英國的塞沃爾高架橋是一座橫跨曼徹斯特大運河的著名高架橋，全長1.4km，高25m，由36個跨結(jié)構(gòu)組成，1996年，承包人Amec將塞沃爾高架橋進行了重新翻修，耗資2700萬英鎊。這次翻修的部分內(nèi)容是對該橋的支座進行了更換，安裝了新的輥軸支座和搖擺支座。然而，在重新翻修不到6年，2002年6月的常規(guī)檢查中發(fā)現(xiàn)，橋梁的輥軸支座受到了不同程度的破壞。最嚴重的甚至在單車道下方直徑為160mm的實心鐵柱形的輥軸支座裂成了兩半。如果沒有及時被發(fā)現(xiàn)，高架橋的混凝土墩和鋼梁都會超載并導(dǎo)致一連串致命的結(jié)構(gòu)破壞。隨后整個高架橋立即停止了交通運營，重新檢修。專家們還對這座橋進行了進一步的試驗和研究，漸漸地發(fā)現(xiàn)了全局的問題。為了保證整個高架橋最終的安全，高速公路管理局于2003年4月宣布，塞沃爾高架橋上所有的136滾動支座都要再次進行更換。全部換成滑動支座。全英多位橋梁專家和上百個工程師負責設(shè)計、監(jiān)控和評估所有滾動支座替換的方案。

1996年花費巨資翻修過的塞沃爾高架橋的支座何以再次發(fā)生破壞，專家們隨后作了相關(guān)調(diào)查分析。他們從支撐中跨橋墩的8個滾動支座中取下了4個支座進行了化學試驗,發(fā)現(xiàn)這些滾動支座受到了顆粒間腐蝕。專家還推測,其它的支座也都可能受到了同樣的損壞。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)損壞的支座有17個。支座開始出現(xiàn)破裂的時候并不明顯，到熱脹作用使支座開始搖動時才會使裂縫進一步暴露。隨后發(fā)現(xiàn)，他們一直認為性能穩(wěn)定的搖擺支座也開始出現(xiàn)了問題，由于聚四氟乙烯的薄板暴露,使搖擺支座一直處于惡劣的工作環(huán)境。專家們又取下了其中兩個搖擺支座對其進行進一步的評估。最終，高速公路管理局決定更換包括滾動支座在內(nèi)的一共148個支座。直到2005年2月，該高架橋才開放交通，共花費5200萬英鎊。