公路桥梁支座全寿命周期耐久性探索与思考

公路桥梁支座全寿命周期耐久性探索与思考

陈永超

广东省南粤交通投资建设有限公司

摘要：随着交通运输网越来越复杂，基础设施建设逐渐完善，公路桥梁作为公路交通的重要纽带，对其提出了更高的建设要求，不断满足区域间的交通运输需求，保证整个公路桥梁的安全与稳定，实现公路桥梁工程的经济效益。基于此，本文对公路桥梁支座进行了深入探讨，为提升支座的全寿命周期耐久性提出几点建议。

关键词：公路桥梁支座、全寿命、周期耐久性

引言：公路桥梁的工程数量日渐增长，重视工程管理，发挥工程技术，不断推动公共桥梁的建设水平，公路桥梁支座作为桥梁工程的关键环节，需要提升支座的使用质量，保证公路桥梁的承载量，满足结构荷载需求，根据桥梁支座的安装技术步骤，维系整个公路桥梁的运行环节。目前，在公路桥梁支座的安装和使用中仍存在诸多问题，支座的材料质量不达标，橡胶材料老化速度快，实际安装工艺无法展现支座价值，安装技术水平低，支座容易产生常见病害，需要结合实际情况，探讨支座安装技术，及时采取桥梁支座维护方案。

一、全寿命周期耐久性

关注桥梁使用的安全耐久性和全寿命设计研究，是当前公路桥梁建设的重要研究问题，有效迎合了当前桥梁等基础设施建设的热潮，改善了由于桥梁耐久性差，寿命短产生的一系列交通和经济问题，难以达到全寿命经济性指标，减轻了后续养护维修等运营管理负担，对公路桥梁支座表现的病害和缺陷，进行研究设计，满足使用需求。在公路桥梁工程的设计中符合目标使用期限，在使用期限内，不需要花费大量的资金进行维修养护，达到使用功能限值，经过一段时期的使用，投入后的材料和结构的承载能力与基本性能，没有产生较大变化，具有一定的抵抗衰退腐蚀能力。公路桥梁支座结构在周围外界环境和气象变化下，结构能够维持在使用极限状态下，保持适用性，即使产生有限的变形，但持有足够的强度。依据全寿命周期耐久性的定义，正确区分耐久性与承载力和安全性的区别，从耐久性角度出发，提升结构保持特定性能的能力。耐久性的核心问题是结构的寿命涉及到经济性的问题，需要综合建设成本、维修养护管理成本等经济条件，对公路桥梁耐久性做出评价，对比不同耐久性的设计方案，保证方案使用的必要性，能够符合结构设计理念。

  全寿命周期的设计包含了公路桥梁支座规划设计、工程施工、使用、维修保养等综合环节，考虑到了支座的寿命历程，以综合规划的理念提升支座使用质量，融于整个使用环境中，不仅仅从技术角度考虑工程问题，同时包括支座的可装配性与耐用性，有效承担维护公路桥梁承载力的任务。使各部门工作人员分工协作，结合传统工程设计展现全寿命周期的特点，使支座施工一次成功，达到相关性能指标，综合数值知识与非数值知识，反映工程设计的原理和本质。在公路桥梁支座的施工项目中，积极应用全寿命周期设计工具软件，同时研制和开发工具软件的应用功能，拓宽全寿命周期设计的应用领域。全寿命周期也是现代企业的特征，不断提升产品口碑与质量，将设计理念体现在整个工程环节中，减少了设计的失误，避免工程返工，有效适应市场需求，提升经济效益。达到全寿命周期的最优化，严格要求设计过程与数据管理，将设计图纸中的工程要求转化为实际的工程建筑物，探讨工程综合性能的影响，以及各建筑物之间的属性联系，在实际的工程经验总结中，缩短工程周期。储存大量的工程数据信息，实现数据的共享，保证数据真实性，合理调度施工团队的资源，及时发现工程设计错误与施工问题，使工程完工符合全寿命周期设计思想，提升公路桥梁使用的耐久性，积极突破设计技术突破点。

二、公路桥梁支座常见类型

（一）板式橡胶支座

  支座能够支承交通运输及公路桥梁建筑物的重量，同时承受地震载荷或交通运输产生的运输振动，如橡胶和包钢板紧密结合而成，板式橡胶支座能够承受竖向高度和垂直荷载，能够有效将上部公路桥梁的压力传递给墩台，地剪切变形适应上部结构的水平位移，根据形状可以划分为多种产品。其中，矩形式板应用范围较广，不局限于公路桥梁支座的使用中，在水电工程和房屋抗震中都有相关涉猎，与原用的钢支座相比，其结构简单，工程施工程序相对简易，对于后续的维修养护压力较小，有利于公路桥梁的工程造价，同时具有良好的隔震作用，减少运输及地震条件对建筑物本身的冲击。聚四氟乙烯滑板式的桥梁支座，在普通的橡胶支座之上，粘接一层厚度为1.5到3毫米的聚四氟乙烯板，与普通的支座相比，能够灵活适应梁端转动，承受垂直平面的荷载，增加了公路桥梁的跨度。球冠圆板式支座是由圆形板式支座改造得到的，在钢板的布置中和中间层橡胶的安装中与其完全相同，但在制作顶面使用了纯橡胶制成星球，在球面中心的最大厚度，保持在了4到10毫米，有效稳定了橡胶支座的受力，改善了支座底面的偏压和脱空等不规范现象，可以根据公路桥梁的不同坡度调整球冠的半径，改变支座的整体厚度。

  选用不同的公路桥梁板式橡胶支座，调整结构工程施工手段，满足支座施工技术要求，在支座型号的选取中，根据支座型号的表示方法，从外观、材料、力学性能和工艺要求等方面进行型号筛选，一般需要保证支座的最小含胶量不小于橡胶质量的55%，其中橡胶中不得掺杂外再生胶和粉碎的硫化橡胶，满足全寿命周期耐久性要求，使制作的设计使用寿命高于15年。板式橡胶支座的外观气泡和杂质的总面积，不能超过平面面积的0.1%，不得存在过多凹凸不平点、钢板外露、机械损伤，保持支座平面的整体平等度。达到工程安装规定的橡胶材料物理性能要求，符合各项技术应用指标，钢板使用需要提前进行除锈和去油污，并加以涂装。在公路桥梁支座的力学性能判断中，利用支座抗剪弹性模量，加以初步性能计算，使误差保持在允许范围之内。将支座平面尺寸、厚度尺寸和内部质量要求三个方面的误差与标准值对比，达到质检部门的工程要，求并对其进行整体组装，开展施工工艺。

  （二）盆式橡胶支座

  盆式橡胶支座由钢构件和橡胶组合构成，与其他类型的盆式相比，其结构承载能力更强，水平位移量更大，转动更灵活，一般用于桥梁跨度更大的施工背景，所以盆式橡胶支座广泛应用于公路桥梁。盆式橡胶支座在橡胶轴承的基础上加以改进，利用了弹性橡胶块均匀压缩大角度，在三向受力的状态下有着一定的流体性质，依靠低摩擦系数支撑上部结构的水平位移，能满足大的支承反力，有效提升了普通橡胶支座的承载能力。在支座的布置中需要考虑多项施工原则，能够同时适应桥梁顺桥向和横桥向的变形，判断支座高度调整的可能性，便于传递支座反力，保障三个方向的水平面水平。包括固定和活动支座两种类型，固定端一般选用固定支座，活动端一般选活动支座，在每联中的桥墩上设置固定支座，其他的墩台布设活动支座，既保证纵向固定作用，同时提升横向灵活性，不断减小墩台的受力。盆式橡胶支座的最大反力不能超过允许承载力的5%，合理设定支座的容许承载力，避免造成尺寸浪费，摩擦系数与增压力成反比，如果反力与承载力相比过小，会导致摩擦系数上升，容易产生支座安全隐患。公路桥梁中伸缩缝间距比较大，需要增加支座的位移量，计算活动支座的纵向位移量，考虑温度变化、混凝土干缩等引起的位移因素。

  为了充分发挥支座工程的技术性能，在了解工程概况的背景下进行各项数据的计算，从盖梁工程开始，思考地脚螺栓的位置，根据橡胶支座地板的尺寸制作几套模板，在地脚螺栓位置内抠出圆形孔，使圆形孔与橡胶支座中心重合。浇筑垫石混凝土，完成模板安装，控制垫石顶面精度，根据混凝土标号当天的实际温度，确定钢管的拔取时间，避免对管周混凝土造成扰动，实现科学的橡胶支座标高控制。安装前需要对垫石高程进行复测，用环氧树脂找平垫石，做好标记，根据墨线调整好连接位置，拆除靠近挡块一侧的锁定装置，对预留孔洞灌浆。在盆式橡胶支座的更换方案中，可以采取下钢板不动拆除上钢板，或上钢板不动卸除下钢板，在第一种方案的使用中，采用千斤顶将梁体顶升，根据受力计算结果，单墩顶起的位移不能超过五毫米，在千斤顶面上设有四氟板，保证顶后梁体能够自由伸缩，监测到横向位移量过大时加以横向限位处理。当上钢板与下钢板同时脱离取出后，可以将上钢板取出并矫正，填补上钢板和梁底部空隙，不能同时脱离取出时可以凿除支座垫石，使下钢板降低，完成更换措施后，观察量体位移变化和反弹情况，及时调整施工手段，达到工程施工要求。

  （三）球型支座

  球形支座能够有效连接桥梁上部结构与下部结构，在盆式橡胶支座的研究基础之上，产生的一种新型桥梁支座，由平面不锈钢板、密封装置、防尘围板等部件组合而成，根据使用功能分为多种支座类型，适用于不同的施工工程需求。没有采用橡胶材料，实现了施工环保，每个部件为面接触，清晰了传力路线，是大量科学实验研究的成果，采用了新型滑板材料，降低摩擦系数与磨耗率，在一定程度上增加了支座的使用寿命，耐久性更好。连接公路桥梁球形支座的钢件是使用广泛的结构材料，一般采用铸钢件或低合金高强度结构钢板，查验钢件的化学成分，加以机械性能检验，不断在复杂的环境下进行试验，确保最终使用效果。聚四氟乙烯滑板材料的使用频率较高，国产化率强，改性超高分子量聚乙烯板作为一种新型滑板材料，摩擦系数更低，承受力更高，适用于大吨位的桥梁工程使用。

  在支座的生产加工中增强工艺控制，选用合适的球型支座类型，增加支座的滑移性能和寿命使用，改造制作工艺流程，关注功能检测点，达到球型支座的生产质量标准。使用数控车床加工球冠衬板凸球面和凹球面，测量球面半径尺寸，控制相关刀具补偿量等操作参数，应用夹具定位和翻转凸球面，以便符合尺寸粗糙度等设计规范，在球面加工过程中使用球面样板加以对比，检查球面度。重点关注不锈钢板成型和焊接工艺，提升衬板的贴合精度和焊接质量，根据力学原理及扳金理论，在保压条件下对不锈钢板封焊，使球面与不锈钢滑板紧密贴合。采用整板镶嵌式结构开展球面滑板工艺技术，先将滑板预成型，准备好工作模具，直接在压机上定型。

三、公路桥梁支座常见病害

（一）支座裂纹

  桥梁支座在长期使用中容易产生局部病害，缩短桥梁支座的使用寿命，影响交通稳定性，支座表面产生裂纹，是常见的病害现象，在支撑体的表面产生了裂纹或水平裂纹，如果支座裂缝过大，支座承受过大压力，容易导致支座破碎，不能继续起到承载作用。裂纹的发展速度取决于自身的材料配方与支座表面的应变能力，建筑材料本身的结构弱点，部分添加剂成分影响材料寿命，所用材料质量差缺乏日常维修养护，支座直接暴露在大气中，容易与各种有害化学成分接触，产生化学反应，从而使支座丧失原有功能。据实际现象，支座的位置不同老化开裂的程度有明显变化，在伸缩缝漏水处，支座的老化开裂程度明显，开裂速度快。过早的出现支座开裂现象，说明不仅与支座本身质量有关，施工工艺没有满足施工原理，支座顶面和底面未保持水平，造成支座受压状态分布不均，部分区域压力过大，实际施工难以达到理想状态，预埋的钢板也不可能完全水平，梁体张拉起拱，产生轻微变形影响预埋钢板精确度，施工技术规范表明允许存在3mm的施工误差，施工因素的影响下导致支座脱空倾斜，变形越来越大，超出承载能力后，造成表面裂缝或开裂破坏。支座橡胶不均匀，制造工艺与支座标定的性能指标不吻合，也会使某些支座受力较大，弹性形变容易引起应力偏差，在后续使用中发生连锁破坏。在公路桥梁的实际交通运输中，容易产生公路超载现象，导致实际运输量过大，增加了支座的荷载，超过荷载限制，直接产生变形破坏。支座垫石标高偏低，在施工时支座处于局部受压状态，四周存在空鼓现象，造成支座顶面或侧面橡胶不断开裂，影响因素众多，需要采取人为控制，缓解支座变形。

  （二）支座腐蚀

  为了保证公路桥梁支座的安全使用，减少腐蚀破坏，一直采用涂料保护，桥梁支座作为重要成分，有效支撑着强大的桥梁结构，在严重的腐蚀环境中大大缩短了桥梁钢结构本身的设计寿命，支座很容易产生腐蚀，同时对其进行维护和更换，工艺要求更高，存在着多种腐蚀形态。均匀腐蚀造成了桥梁支座产生大量金属损失，腐蚀分布于整个金属表面，但腐蚀速度相对均匀，后续维修养护的难度程度较低，通过防腐措施能够有效控制腐蚀恶化。支座点蚀一般发生在沿海地区，建筑物周围环境存在大量的缘分，氯离子的含量很高，其离子半径小，穿透能力强容易附着于金属表面，诱发支座钢结构产生点蚀行为，氯离子会积聚成核，加速区域阳极溶解，不断向下深挖腐蚀，扩散到点蚀坑内，当浓度超过临界之后，阳极金属始终处于活化状态，点蚀坑进一步扩大，直至贯穿金属断面。点蚀是一种破坏性极强的局部腐蚀，有着隐患性特征，检测方法相对困难，需要在沿海地区加以强调。缝隙腐蚀一般发生在接触面不平整、不水平、填充不密实的结构之上，防水装置效果不明显，产生连接面积水，都会导致支座连接处形成缝隙，与其他建筑物的配合程度变差，是缝隙腐蚀的敏感区域，使桥梁支座强度降低。一旦缝隙内的腐蚀产物体积持续堆积，局部附加应力，造成装配困难，需要保持缝隙通风，降低缝隙湿度，减缓局部腐蚀速率，防止腐蚀现象的恶化。应力腐蚀是指在长年腐蚀和交变应力的共同作用下，产生更大的结构应力，在腐蚀和疲劳的连带条件下，诱发支座产生裂纹，加速裂纹扩展，使支座结构失去原本的支撑能力，不符合防腐蚀的保护标准，需要配合具有长期保护效果的涂层配套体系。

  （三）支座脱空

  支座脱空大大降低梁体的稳定性，如果不及时解决，将会产生严重的工程后果，梁体的约束力减少，改变受力体系，产生较大的扭转变形，影响伸缩缝功能，冲击了原本的支座承受荷载，更容易产生腐蚀破坏。在桥梁的工程设计中理论与实践结合不充分，没有按照设计数值规范施工程序，对于三维实体桥梁支座，受力结构复杂，支座偏歪造成支座脱空。在实际桥梁支座施工中，完全解决支座脱空问题可能性几乎为零，墩台和垫石的施工工程没有满足设计要求，施工过于粗糙，导致表面凹凸不平，地面与支座的接触不紧密，桥梁的运输和吊移产生梁体破坏，影响内力重分布，使其底面挠曲。相邻墩台的横线坡度不一致，在设计图纸中没有详细标注，产生了工程疏漏，四个支座标高没有处于同一平面，存在预应力的状态下，张拉力控制不足，产生梁体扭曲，锐角位置充分接触，但钝角位置接触不足，从而导致支座脱空。实际施工环境温度选择不当，安装时气温过高和过低都会导致梁体伸缩与预期设计不符，梁体的伸缩过大，一侧产生明显半脱空，对结构产生不利影响。

  （四）支座变形

  支座有三种常见的变形形式，纵向剪切、横向剪切和纵横向剪切变形过大，支座受力产生形变，规定了变形量的界限值，判断变形程度，严重变形的支座必须进行更换，分析产品本身构造与工程设计原理，判定支座变形产生的原因，从而缓解变形程度。投入工程实体的产品，没有达到实际要求，混存了不合格产品，工程设计承载力不足，截面积过小，但支座厚度偏高，为支座回位造成了困难，在桥梁工程的设计中纵坡较大，在水平分力的影响下，预埋钢板和支座没有处于同一水平面，产生了倾斜角度，造成了支座局部变形。曲率半径设计过小，支座与梁体没有处于统一平面，在横向存在一个分力，由此引发了横向变形。工程施工环节中，支座上没有涂抹硅脂油，增加了不锈钢板与四氟板之间的摩擦系数，违背了工程施工规定，两者之间存在阻碍滑动的杂质，支座位置没有精确放置在划定范围内，一部分存在于不锈钢板之外，破坏了滑动效果。预埋钢板标高控制不足，标高不一致，致使桥梁本身的预埋钢板未处于同一水平面，产生倾斜角度，加剧变形程度。自然环境对支座的变形影响，风沙较大的地区加剧了四氟板与不锈钢板之间的摩擦，植被稀少、环境恶劣，在施工过程中也破坏了自然环境，将部分沙尘卷入了支座处。

  （五）其他病害

  公路桥梁支座的病害类型复杂，为了保持良好稳定的状况，需要加强日常巡视和养护，中间钢板的外漏外露，造成支座受力不均，影响支座实际质量，需要及时更换并采取维修措施。支座产生脱胶可以嵌入钢板调整，位移超过规范限制，可能由于设计及安装不当，导致聚四氟乙烯板滑动超过不锈钢板板面面的实际范围。由于支承垫石不平，引起了支座位置串动，甚至造成个别支座脱落，产生纵向和横向偏位，在垫石位置产生偏差时，采用环氧砂浆重新浇筑。

四、公路桥梁支座施工技术

（一）板式橡胶支座施工技术

  满足公路桥梁板式橡胶支座的产品施工技术要求，在工程设计中确定结构和型号，通过实验操作，满足使用实际效果，根据板式橡胶支座的分类，选定公路桥梁支座使用结构，技术要求需要符合各项标准规定，首先满足支座外观要求，保持普通支座和滑板支座的表面平整度，分别使不平整度维持在0.4%和0.2%，不允许存在侧面裂纹和钢板外露，产生连接处开裂，气泡和杂质的面积不能大于50平方毫米。在橡胶材料的使用上，满足物理性能要求，审核材料硬度，拉伸强度，拉断伸长率等性能参数满足技术指标，侧面保护层的厚度大于5毫米，底面大于2.5毫米。选用 Q235C以上等级等加劲钢板，在同一支座中，连接相同厚度的钢板，钢板加工前去除油污，清理钢板表面缺陷，同时不锈钢板的厚度也需要达到相关参数。锚栓材料的化学成分符合规定值，滑板最小厚度满足标准要求，黏结剂连接橡胶与钢板、滑板。应用抗压弹性模量计算支座形状系数，在各项材料测量中保持在允许偏差范围值之内，提升内部质量水平，带有工厂质检部门的合格标记。

  开展板式橡胶支座的试验，为实际施工做好铺垫，通过目测和手感方法逐个检查支座外观，测定橡胶的各项参数，开展一系列实验，如热空气老化实验、脆性温度实验等，按照实验规定与标准值对比，分析实验结果，及时更换不符合标准的橡胶材料。精确测量平面尺寸，检验支座内部质量，剥离胶层后测定橡胶性能，制定支座型式检验和出厂检验项目的汇总表，逐一完成质检项目，对新产品和老产品鉴定，附有产品质量合格文件。在力学性能试验方法中，先确定试验条件，保持标准温度，设有两个同步实验室，达到抽取试样要求，其中试样需要在仓库内随机抽取，使试样的内外温度一致。检测仪器设备能够平稳连续加载，几乎没有冲击和颤动现象，实现自动采集数据，绘制曲线图，加以智能数据分析。开展一系列力学性能试验，测量抗压弹性模量，抗剪弹性模量，在各级的试验荷载作用下，实现数学计算，设计实验示意图，由专业人员检修和鉴定后，可以进行工程安装操作。抗剪老化实验与抗剪弹性模量实验计算方法相同，摩擦系数实验在滑板试样内灌注硅脂，连续进行三次试验得到摩擦系数，取三次试验结果的算术平均值，保证数据真实准确。转角实验，应用了转角试验装置，对其施加压应力，将试样按规定摆好，开展试验预压，最后正式加载，记录千斤顶和传感器的数值，将实测转角的正切值按照计算公式代入，得到支座边缘的最大和最小形变。在极限抗压强度的试验中，保持接触面整洁，对准中心位置，连续加载抗压强度，通过机械设备绘制应力-时间图，观察试样的受力状态和变化情况，在接受最大荷载作用时，能够保持支座的正常运行状态，能够认定支座符合基本的使用条件。

  （二）盆式橡胶支座施工技术

  结合盆式支座安装经验，先进行支座垫石施工，将上部结构反力传递到下部结构中，在墩台顶面支座安装部位，需要用高标后的砂浆制作成支承垫石，与下部结构共同浇筑，垫石的高度与支座安装和养护相结合，为后续工程维修提供便利，采取垂击的方法检查浇筑是否遗存缝隙，若存在缝隙可以人工凿除并返工。提前预留锚固螺栓孔，孔径大于直径的两倍，使孔的中心对齐对角线位置，当预留孔位置不垂直，需要及时修孔，采用人工凿孔。保持支座安装部位的混凝土整洁，一般采用钢模底板，使预埋钢板和预埋套筒焊接之后仍能保持垂直度，可以设置溢浆孔隙，提升混凝土浇筑之后的建筑物贴合度，避免增加摩擦系数。

  支座运输到施工场地后需要妥善存放，严禁与影响支座质量的化学物品或物体接触，安装之前充分了解和统计部件，保存装箱清单，先进行预制梁支座的安装，在支座垫石上用墨线弹出位置中心线，支座上也标记十字交叉中心线，使两者中心线重合。对活动支座和固定支座再校验，梁板按标准就位，对与标定位置不符的梁板重新吊放，确定底盆放置在墩台上的最终位置，当产生的相对高差超标后，用具有一定标号的水泥砂浆，对其开展调平处理。现浇梁支座的安装，对于地脚螺栓连接的安装，先清除孔隙内的杂物，在预留孔内注入环氧树脂砂浆，安放支座，接着插入地脚螺栓，待砂浆凝固后将螺母拧紧。采用焊接连接的盆式支座，在相应位置预留钢板，其厚度和平面尺寸大于支座的测量参数，在与混凝土接触的平面一侧，焊接锚固筋，能够提升支座的刚度，制作的焊接不能连续，温度不能过高，采取跳跃时段续的焊接方法，局部温度过高会引起支座变形。

  （三）球型支座施工技术

  球形支座通过球面传力，能够满足更大的转角需要，减少了力的缩颈现象，转动力矩较小，且与摩擦系数有关，尤其是用于低温地区，在使用球型支座时，混凝土标号不能低于300级，支座与梁体之间的连接可以采用预埋螺栓和预埋钢板，其中与预埋钢板焊接时需要及时降低钢体温度，防止烧坏硅脂。严格遵守支座安装养护细则，不能松动上支座作连接板，连接板安装完成后及时拆除，防止阻碍梁体的正常转动，并安装支座的橡胶防尘罩。对支座钢件油漆触碰到的部分，加以补漆，对支座起到良好的保护作用，防止外界腐蚀，在后续使用过程中定期对支座进行检查，不断校验损耗情况。

  形成完整的制造工艺流程，规范各部分安装与试验，通过整体性能试验达到支座的使用标准要求，提升球型支座结构的先进性，特殊情况下开展针对性特殊设计，不断拓宽支座使用规模和重要桥梁项目，与公路桥梁设计图纸配套，建成多条生产线，积极在各条新建线路中发挥优势作用。

  （四）支座更换施工技术

  支座结构在长期的交通运输使用中，承担着整个上部荷载，随着支座使用寿命的不断缩减，容易产生破损或老化变形现象，不能起到安全保障作用，严重威胁交通安全，为了保证桥梁的使用性能，需要更换支座，维持桥梁结构的安全，对桥梁结构的受力部位进行方位监控，保证更换支座过程中的可控性。枕木满布式支架法在桥跨下设置枕木，设置满布式或部分木架安置在梁体处，一般应用于宽浅河枯水季，施工工艺简单，工期较短，但不适用于桥墩过高的桥梁，不能满足承载力需求，该方法对于桥梁的环境状况要求较高；整体顶升法与枕木法的工作原理相似，先在墩台两侧建立基础，然后与其他材料连接形成受力钢梁，在结构上测安装千斤顶，当抬高至一定高度后，可以更换支座，对桥下通车的影响较小，不需要设置过大的横梁，但更换方法只适用于没有河流通行或河流量较小的桥梁更换中，而且对地基基础的水平要求高；鞋型支架法，直接将鞋型支架搭设在盖梁上，不需要以地面为基础，先将钢梁穿过盖梁，接着在两侧悬挂L型挂架，上面放置千斤顶在吊篮的控制下抬高梁体，维持盖梁的受力状态，对环境的限制较小，适用条件广，同时支架可以重复使用；吊篮式施工方法以桥梁上部结构为基本支撑点，在梁体的顶端搭建工作台，利用了杠杆原理对工作台计算，形成吊篮式施工吊篮布置图，施工简单方便，体现着多功能优越性，基本不受到盖梁影响，移动拆卸方便，对桥梁整体部位结构的损伤几乎为零，与其他方法相比，更能体现经济效益。

  在公路桥梁支座更换的施工方案选择中，需要结合公路桥梁支座的使用情况和结构基础，分析桥梁结构病害，在了解基础条件的情况下，降低施工工作难度。对需要更换支座的结构进行现场勘察，测量各项支座系数，做好工程记录，确定搭建脚手架的方案，检验支架结构的稳定性和安全性。督促施工单位组织相关技术人员，对更换之后的支座进行详细检查，并做好拍照和登记，明确具体工作环节，保证各项质量检验资料的真实性，在监理人员的视野之下，开展取样送检程序，对检测仪器的质量加以试验，确保顶升结构受力均匀。为了避免桥面产生剪切破坏，可以采用同步顶升法，控制顶升高度差，确保各项施工细节到位，解决支撑沉降和非弹性形变，提前进行工程试顶，在经过试验没有产生形变后，进行正式顶升，可以对接触位置加以木板沉淀，增加接触面之间的密合程度，避免梁底产生受损。在取出原有的支座之后，先对梁底进行杂质清除，预埋的钢板产生锈蚀后对其加以除锈处理，接着安装更换后的支座，根据顺序和分级情况使梁体回落。在实际更换工程中，为了确保结构安全，需要加强支座更换过程的监测，一旦产生施工问题，需要重新停工和返工，以确保相关结构的状态，在循环操作的过程中，满足支座处理操作水平。

五、提升公路桥梁支座全寿命周期耐久性有效策略

（一）探索支座使用寿命影响因素

  深入分析公路桥梁支座的全寿命周期耐久性，剖析影响支座寿命的相关因素，以此为基础，提升技术水平，改进施工工艺，有效应用全寿命周期设计技术，实现耐久性的有效探究，达到工程设计的各项要求。

  1、支座质量因素

  支座使用的材料质量直接影响支座的使用寿命和使用效果，严格杜绝相关企业，为了达到经济效益而选取质量差的廉价支座材料，同时与生产厂家做好质量交接工作，严格审批材料质量，匹配材料型号，切实满足工程的材料要求。在长期的施工经验中，选择可靠性强、信赖度高的生产厂家，在材料市场中进行考察，遏制不法生产商的市场流入，破坏市场风气，将劣质材料投入到工程使用中。不少生产厂家在实际生产过程中，由于人为因素、设备因素等多种原因，导致生产操作不到位，引发了材料本身的质量问题，影响桥梁的耐久性。无良商家为了使自身经济效益最大化，在实体生产过程中添加再生橡胶，减少生产成本，达到“生产目标”，加快了材料的老化速度，为后续的维护管理工作带来了负担。需要加强对支座的质量把控，从根源上延长寿命周期，执行监督管理部门的本职责任，实操质量检测程序，避免后续桥梁产生功能缺陷。

  2、支座安装工艺问题

  公路桥梁支座的安装环节是后续支座结构功能发挥的重要阶段，维系着整个桥梁工程的施工环节，一旦安装技术产生问题，没有达到安装标准，不仅会损耗实际使用寿命和耐久性，同时造成结构失衡，产生严重的安全隐患。公路桥梁的支座安装工程工艺复杂，后期维修养护工作困难，保证整体施工水平能够缓解后期的维修养护压力，但在实际工作展开中，部分施工建设单位的技术水平，并没有达到施工要求，安装技术质量较差，无法遵循国家标准，及时支座建设材料再好，也无法展现实际应用水平。安装施工人员自身的责任意识薄弱，没有良好的职业道德情操并且缺乏专业的安装知识，没有整体性的工程施工思路，将设计施工图纸中的原理展现到实际建设中，无法及时发现安装过程产生的质量问题，对工程的监管不足，最终导致工程安装没有达到预期效果，在工程整体性能检验中，容易产生建设问题，在未达到工程标准的情况下进行返工，浪费了施工工期和施工成本。

  3、支座维护工作不足

  忽视了后期支座维修养护工作，竣工完毕后没有定期开展检修工程，及时发现支座运行问题以及细节性施工漏洞，制作的实际使用功效之上，强化使用质量，提升使用耐久性。长时间未开展维护保养，导致支座大量积灰，受自然环境的侵蚀对本身结构造成破坏，加快老化速度和老化程度，支座对外界的侵害敏感度持续上升，需要对耐久性不足的结构和部件加以预防和更换，并记录好更换记录，为后续的维修养护工作提供数据基础。尽量避免大修，损害支座的本身结构，在日常的小修中，改善支座结构的不足，结合维修养护经验，减少负面影响的冲击力，缓解支座的疲劳作用。

  （二）引进大数据管理手段

  1、建立大数据平台

  根据当前的公路桥梁支座管理中所面临的需求与困境，建立人工智能数据管理平台，改变传统的测绘方法，以数字化形式，对文件进行重塑，直观的体现数据分析，通过大量的实时监控数据，实现对现场施工的细致监管并妥善保存。对工程的生命周期管理信息录入到数据库中，并附有企业信誉，为相关连带产业提供了竞争信息评价，体现数据的价值，加以可靠的数据参考。以多样化的数据接口，对数据分类储存，大大提升了数据处理的速度和精确度，对违章车辆绑定，根据筛选条件的预设获取目的信息，不断展现着大数据技术的可靠性。

  2、完善项目流程管控机制

  在电子化管控机制的制定中，需要完善和加强内容的设定，以真实的数据信息为电子化管控提供信息基础，对全寿命周期耐久性的判定条件进一步体现，实现对工程施工进度、质量和造价等一系列施工内容的科学化管理。通过电子管控机制提升项目建设的透明度，方便监管部门实时监督，提供详细真实的施工监管凭据，掌握施工进度，详细审查施工操作，提前做好工程预警。有效保障着监督质量，通过数据自动化分析，对施工作业现场中的潜在问题和风险点实现报警，及时制定工程指导方案，修正施工道路。督促工程项目责任制的落实和管理，以便后续产生支座安装问题时，能够应用各项上传信息数据，查明工程漏洞，对于相关人员的工作行为给予评价，实行责任一键溯源机制，保存了重要文件信息。

  3、提升数据管控的广度和深度

  充分应用大数据平台，优化硬件资源，为了给数据管控提供更广阔的运行空间，需要完善硬件设施的建设，依靠专业技术人员巩固网络设施，加密网络文件，拓宽数据采集资源池，识别公路桥梁支座主体的状态，实现风险深度剖析，以免造成后续深度维护的损失，是对项目成本预算的科学控制。开展高度集约的管理策略，能够完成数据价值的内在转化，从全方位考量工程信息，不断节省人力物力资源，为后续保养维护工作机制加以信息补充，发挥高新技术融合产物的信息化功能，使建筑设计富含更高的数字文化水平，全面提升全寿命周期的管理能力。

  （三）做好公路桥梁支座设计

  公路桥梁支座设计作为工程实施的前期阶段，与后续施工有着密不可分的联系，需要结合公路桥梁的实际施工情况，根据施工环境和施工需求开展支座设计，从制作的承受能力、位移情况和工作性质等多方面进行深层次考究，确保工程设计与施工工程适配。研究支座的受力理论，能够承担最不利的荷载作用，考虑一定范围内的施工偏差，是否能够继续正常工作及全寿命周期耐久性的抗老化年限，把控好安装控制手段。

  例如，相关企业在支座设计中，需要遵循支座结构的设计原则，假定支座受力均匀，根据不同类型的支座功能和特点，根据自身工程需求，开展支座设计，考虑变形能力、抗变性能力和摩擦系数等支座的基本参数。在实际建设中，很多设计人员并不了解安装过程和进度控制方法，一般抄录原文件中的大部分内容，在支座的设计上思维方式固定化，造成施工过程细节方面不理想，容易产生施工漏洞，为了达到设计简单、应用性强的优势，加强施工管控力度，实行数据再复核。支座的混凝土强度较高，在工程设计中要求高度高于支座，在预埋钢板和垫石时，严格规范混凝土振捣操作，避免水灰比过大，有效延长周期寿命。

  其次，增强支座局部总应变分析，计算拉扯伸长情况与局部总应变的关系，得到橡胶拉伸作用效果，确定扯断伸长率，当局部总应变≦设计上限值时，可以判定局部总应变满足设计需求。验算支座内部总应变，确保结构性能没有发生变化，应用我国发布的计算方法，使用总应变压算条件，得到支座总倾角，设计人员没有考虑到总应力变化时，将应力参数设置为9.5Mpa，在剪切作用力的影响下设置为10.2 Mpa，依据计算标准和特殊情况的规定得到内部总应变。在局部总应变的设计理念中，有效的保障了使用寿命的要求，避免由于局部总应变而产生开裂，使橡胶材料维持在限值标准之内，考虑到支座在实际使用环节中的不利运行条件，绘制应力-应变曲线并加以分析，避免产生严重的结构损害问题。在支座设计中加以减震率的设计，通过减震率计算公式，得到支座的地震反应，在持续性的作用之下，预期相应地震力度中产生的地震效果，适当增加阻尼系数，以增加抗震效果。根据铅销面积和减震质量之间的关系计算铅销面积，桥墩随铅销面积增大，减震率越大，而桥台相反，对地震能量加以设计控制，对墩台施加抗震频率干扰，进一步调整铅销设计面积，达到抗震效果的预期要求，有效弱化了地震条件对桥梁结构的破坏作用，增加支座的强度性能。

  （四）加强现场质量检验

  在支座工程安装前严格审查材料质量，监督施工过程安装手段，为后续支座高质量应用提供质量保障，对公路支座加以质量检测，监督现场施工程序，确定监监控制点，对整个工程环节建设的手续进行全面审查。

  1、施工材料质量

  施工工程开展前严格审查支座使用材料，以影响支座质量因素入手，检查支座的弹性模量，抗压强度，粘接性能等技术参数，从外观和性能两个方面判断质量问题，在不同的品种橡胶使用中，对于性能要求有较大差异，规范使用制作程序，避免产生施工隐患。作为影响支座寿命的重要因素，可以采用大吨位检测设备，对支座进行承载能力的检测，增强施工质量意识，匹配支座型号。支座并没有实现自动化生产，部分生产步骤有手工操作，工程程序的好坏与工人的熟练程度有直接关系，生产程序产生错误会影响产品质量。减少第三方检测的误差，遵循支座国家标准，在工程材料的置换中，需要对更换材料审查，并具有书面批准文件。

  2、安装现场质量检验

  公路桥梁支座质量检查过关后，投入到施工建设过程中，为了保证最后的施工效果和寿命，严格控制支座进场，在现场对支座质量进行抽样检测，选择具有代表性的能力进行二次查验。严格要求和把控支座安装技术，根据设计图纸内容规范使用安装手段，结合公路桥梁的实际情况，更改设计方案，引入优良的安装技术工艺，在安全过程中探索延长寿命的策略，防治建设质量通病，严禁支座与梁底产生脱空，或出现单梁受力的情况，监理工程师对于施工环节进行全面检查，审查支座的平面位置是否符合规范，做好施工的协调与统筹。

  （五）定期开展检修养护

  制定完善的检修维护制度，重视维修养护工作，在第一时间发现支座运行问题，当支座产生严重问题时开展更换支座工程，通过日常的养护工作，避免支座大修，有效维系交通运输的安全稳定性。

  1、日常养护措施

  日常养护作为一项主要工作内容，在一般情况下，三个月开展一次全面整体大排查，检查支座是否存在裂缝、开裂、变形，存在老化现象，支撑垫石是否完好如初，针对不同的支座类型更换支座检查的方法。判断螺栓是否连接紧密，存在腐蚀或生锈的状况，加以日常清理工作频率，保证每一个部位的干净，对松动的位置进行加固处理，为了及时了解支座的工作状态，可以制定针对性的养护维修策略。

  2、维修施工技术

维修施工是对已发现的桥梁支座问题展开修复，达到与原设计支座标准相符的状态，在桥梁的变形情况中，根据变形程度采取维修施工技术，可以找平梁底，重新安装支座，或直接更换变形严重的老化支座。桥梁支座脱空，脱空程度大利用环氧混凝土重新安放，脱空程度小可以采取环氧树脂砂浆密实，及时将支座调整到合理状态，通过科学的手段解决实际问题。

  （六）提升人员素质

  1、强化管理水平

  管理工作贯穿整个工程施工环节，在长期的工作管理中，能够有效提升施工水平，监督工程施工环节，管理施工程序，提升各工作部门的工作责任意识，有效发现问题，解决问题，以工程效益为基本出发点，自觉提升管理人员的工作管理能力，掌握各项工作流程与施工技术，正确判断施工是否符合国家标准，及时向上级部门反映工作情况。形成工作管理意识，自觉监督各工程环节，把控施工细节，及时有效的处理施工人员反映的申诉，按照管理流程行驶工作职能。

  2、强化技术手段

  在公路桥梁支座的建设中，涉及多种技术手段，对大型设备加以操控，提升技术性环节的施工水平，相关企业需要加大技术人才培养力度，积极引进国内外技术人才，承担起技术性施工的责任，主动革新落后设备，引入自动化程度更高的智慧型设备。促进技术人员的交流，到优秀施工建设单位学习，丰富自身的科技思维头脑，强化技术运用能力，设定正确的设备参数，遵循设备使用规范，及时发现设备运行问题，避免为工程带来后续损失。引导科技施工人员向科技领域探索，钻研科技成果，向国家研究专利靠拢，提升企业的整体科学施工水平，树立良好的企业形象，体现着不断创新的工作精神。

  3、增强施工经验

  施工人员作为公路桥梁支座建设与更换的直接建设者，提升施工人员的施工水平，能够为施工工程提供根本性质量保障，相关企业需要加强对施工人员的培训，定期考核和培训公路桥梁支座的建筑知识点，根据考核结果反映施工人员的施工水平与建设能力，督促施工人员完成基础性知识学习，不断丰富工作经验。建立健全工作责任制度，对施工人员造成的工程损失加以责任制度加持，提升对施工环节的重视性，将全部工作精力投入到施工工程中。摆正工作作风，以严谨的工作态度完成作业任务，应用员工鼓励机制，对优秀施工人员加以表彰，给予精神表扬和物质奖励，为施工团队树立工作榜样，自觉提升自身整体素质，满足企业施工需求，为企业创造收益，发挥工作价值，为后期的支座使用贡献力量，巩固支座桥梁使用耐久性。

  综上所述，探索支座全寿命周期耐久性设计方法，基于材料的耐久性退化机理提升材料的品质要求，对整个材料状况做到实时控制，与自然地理环境条件保持和谐，有效抵制有害物质的侵蚀，充分考虑构造细节，从各方面为全寿命经济性提供保障。支座在公路桥梁主体中起到了决定性作用，为了确保支座应用的实际效率，需要深入到实际现场设计并规划支座安装建设过程，做好现场质量检验工作，针对性的选择支座类型，应用数学计算和物理分析，对支座的作用情况准确判定，有效延长支座使用寿命。

参考文献：

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[2]梁肇赞. 改扩建高速公路桥梁支座更换施工技术分析[J]. 冶金丛刊, 2021(006-004).

[3]梁腾杭. 公路桥梁橡胶支座的使用寿命与应用对策分析[J]. 建筑工程技术与设计, 2017.