摘要：简要介绍我国桥梁普通橡胶支座、减隔震支座应用技术的发展，通过对我国长江某铁路桥梁隔震支座实际应用中的破坏形式、原因的分析和总结，国内首次采用“无支架顶升”更换支座方法在本桥成功运用的实例，希望能给从事桥梁建设事业的同行以借鉴和帮助。
关键词：隔震支座；外观分析；无支架；顶升；更换
Abstract: this article briefly introduce the ordinary rubber bearing, reduce bridge bearings application technology development, through to the our country Yangtze river a railway bridge bearings in the practical application, the destroy form, this paper analyzes and summarizes the reasons, for the first time in China, the "without stents roof up" replacement method in this bridge bearings successful application examples, the hope can give engaged in bridge construction business colleagues with the reference and help.
Keywords: bearings; Appearance analysis; No stent; Roof up; replacement
中图分类号： TU352.1+2 文献标识码：A文章编号：
一、概述
上个世纪30年代，西方国家为降低桥梁垂直菏载下的耗能和减少冲击，发明了桥梁橡胶支座，这种橡胶支座后来被广泛应用于地震多发的日本和新西兰的工程建筑领域。而我国是从1965年才开始橡胶支座的研究并投入应用，之前我国的公路或铁路桥梁几乎全部使用钢支座。随着化学工业的发展和我国基础建设的迅猛发展，目前我国橡胶支座的加工水平已达到或接近国际先进水平，以盆式橡胶支座和板式橡胶支座及聚四氟乙烯滑板组合支座等产品为主广泛应用。针对地震环境，国外许多国家引用建筑物方面的减隔震技术，深入研究桥梁减隔震技术，使其得到较快发展。近几年，我国的桥梁减隔震支座发展较快，橡胶隔震支座（简称EBP）、高阻尼橡胶支座（简称HDRP）等形式的支座都得到了广泛应用。但因支座生产、安装质量差或产品老化、剪力变形等原因，在使用过程中出现一系列的病害，影响了正常的使用，往往需要更换支座。2006年，在我国长江某铁路桥上第一次引进和采用了欧洲EBP橡胶隔震支座，目的是为了减震降噪，保护大桥所在长江水域“国宝”中华鲟，但该支座在使用过程中，出现了一系列病害。通过对该类支座外观检测，发现支座外观破坏特征明显。针对这些破坏特征，对产生此类问题的原因进行了深入的分析和总结，并根据现场实际情况，首次在国内采用“无支架顶升”方法对支座进行了更换处置。在此，希望通过对该类型支座外观破坏原因的分析和总结，“无支架顶升”更换支座方法的实践，能给从事桥梁建设事业的同行以帮助。
二、外观破坏分析
EBP设计压缩量
橡胶支承垫四周的压缩量约略是个定值，依其EBP 劲度与垂直载重而定，每层橡胶最大压缩量约为2.0mm。另外，由于橡胶潜变的影响，其潜变压缩量可为橡胶层总厚度的35%。
EBP橡胶隔震支座承载不均情况下的压缩变形示意图
（a，b代表压缩量值）
外观破坏形式和原因分析
a)橡胶裂痕。橡胶支撑垫的基本组成方式为2 层橡胶夹一层钢板。当在橡胶硫化过程中质量控制不佳，则在橡胶与橡胶之间可能出现这类问题。 当垂直载重产生时(恒载就已足够造成问题)就可能在橡胶与橡胶间产生此种裂缝，EBP需更换。
b) 橡胶不规则挤压鼓出变形。这是硫化不佳所产生的另一类问题，即中间层钢板与上、下层橡胶产生脱离，因而造成钢片控制水平位移的功能失效， 原本应该有2 层橡胶鼓出，但却是二层合而为一层的橡胶鼓出,EBP需更换。
c) 橡胶挤压鼓出异于常态。 在同一套EBP 中会有数片中间层钢板的组合，而在硫化过程中，有可能会产生中间层钢板轴心不一致的状况，也因而造成了橡胶鼓出有大有小的情况。这类问题，当受挤压鼓出状态轻微，可被接受且不危险，此状况无须更换EBP，否则要更换EBP。
d) 安装过程造成的裂痕。 在EBP 安装过程中是有可能产生裂痕，例如: 在墩台上使用绳子、铁链来调整EBP 安装位置都有可能造成表面裂伤。若裂痕不严重，则不需更换EBP，否则要更换。
e) 混凝土砂浆浇灌不良引起的变形。 此问题并非是由EBP 质量不佳所引起的，而是因为EBP 下锚锭板的砂浆浇灌不良所引起。如果浇灌不密实，将会产生孔洞、蜂巢。一但载入垂向力于EBP 上，将造成下锚锭板的弯曲变形，因而改变了EBP 的外形，需更换。
f) 喷漆防蚀不良造成的损坏。 不良的防蚀喷漆并不会立即造成EBP 的损坏，但是会在未来引发生锈等问题，并且无法确保EBP 在保固期内的正常使用。
此外应特别注意，即使EBP 压缩量正常，若出现上述问题( 例如a) 、b) )也需要更换。因为检查时，EBP 只承受恒载，再加上运行时的活载，就有可能由现在的小问题会变成未来严重的大问题。
工程实例检查图表
以下是对上述的长江铁路桥EBP支座检查、检测时拍摄的外观破坏明显的照片和所有EBP 的检查结果记录表，以供参考。
EBP外观严重破坏图片1
EBP外观严重破坏图片2
EBP外观检查结果记录表
EBP EBP 墩号与位置 EBP 四角量测高度 问题
分类
a b c d 平均值（m） 变异数(m)
1 0―1 19.2 19.2 19.1 19 19.13 0.009 a
2 1―1 18.8 18.8 18.9 18.8 18.83 0.002 c
3 15―3 18.6 18.7 - - 18.65 0.005 b
4 16―3 18.8 18.5 18.6 - 18.63 0.023 c-f
5 17―3 18.6 18.6 18.6 - 18.60 0.000 b-c
6 20―3 18.8 18.7 - - 18.75 0.005 c
7 23―3 18.7 18.7 18.7 18.7 18.70 0.000 d-e-f
8 27―2 18.4 18.7 18.8 18.8 18.68 0.036 d
9 7―4 18.9 18.9 18.9 18.9 18.90 0.000 OK
三、无支架顶升更换支座实践
桥梁支座更换方法很多，因工程的实际条件选择确定。这里主要结合上面所说的长江某铁路大桥首次在国内采用“无支架顶升”方法更换桥梁隔震支座的成功案例，向大家简要介绍这种新的工艺方法。
隔震支座的更换，最突出的矛盾就是剪力卡榫的配合间隙和顶升进程间的矛盾，也就是既要满足顶升进程要求，又要确保剪力卡榫导轨不脱槽要求。本桥引进台湾某公司无支架电脑程序控制顶升进程。
该桥工程概况
本桥为长江某铁路大桥，是目前世界铁路建设史上最大跨度“刚梁柔拱” 桥梁，按双孔双向通航设计，桥跨布置为双线连续刚构柔性拱(10×49.2+130m+2×275 m +130m)。本桥引进和采用了欧洲EBP橡胶隔震支座，在使用过程中出现了以上描述的支座不均匀变形和支座EBP橡胶本体开裂等问题。施工总承包商要求进行支座更换，经国内某知名桥梁支座制造公司和原该桥EBP支座欧洲供货商及台湾某公司联合制订方案，确定为整体顶升法进行支座更换。
无支架顶升方案实施
整体顶升法支座更换方案有两种，一是有支架顶升法更换桥梁支座，即在桥下搭设钢支架施工平台，支架顶放置大吨位千斤顶，顶起桥梁上部结构更换支座。二是无支架整体顶升法施工，即在梁端与墩台帽顶面之间放置油压千斤顶进行整体顶升。由于该桥墩台支承垫石与承台间相对高程达50m，通过对设计图纸地质勘探资料的查阅，河床顶面以下有3.6-6.2m不等的淤泥或淤泥质亚粘土，持力层上有强分化砂砾岩层，桥下搭设支架，整体稳定性难以保证，安全风险大，而且施工周期长，施工投入大。根据本桥工程条件，为确保安全和保证工期，最终确定采用第二种“无支架整体顶升”方案。此方案最大的好处是利用原桥墩台帽作为支撑点顶升上部结构，相对于支架施工更为安全、简便。但采用该顶升方法存在的问题是纵横向位移的精确度保证的控制。为此，顶升施工单位引进了台湾某公司的程序化顶升系统，通过线性变位计观测控制顶升全过程的纵横向位移量，以保证顶升过程纵横向位移的精度。最终经施工总承包和设计等单位审查，本方案顺利通过，并成功实施，安全、按期、优质完成了本桥的EBP支座更换。
顶升结构检算
本桥更换支座时，因桥面上线路轨道工程还未铺设，故其结构检算，不考虑轨道部分影响。由于顶升过程中，梁体与桥面铺装层同时进行竖向位移，其对桥面砼产生的拉力和压力较梁体水平向位移时对桥面混凝土产生的拉力和压力要小；从总体上看，顶升时起顶位置处的桥面混凝土受拉，相邻桥墩处的桥面混凝土受压，考虑到混凝土的抗拉能力较抗压能力小得多，以起顶位置处桥面混凝土的承拉能力(最大容许拉应力通过拉应变来体现)确定顶升量：
（1）桥面铺装的普通混凝土的最大拉应变约为0.0001～0.0015，计算时为安全计取下限0.0001；
（2）考虑到桥面铺装为整体化混凝土，计算桥面混凝土的横向变形量时，取桥面连续两侧各半孔梁长，即49.2m进行计算，梁高3.8m,桥面混凝土的横向变形容许值即梁体的容许水平向位移值为：49.2×0.0001＝0.00492m＝4.92mm 单孔梁体的水平向位移容许值为：[ΔL]=4.92/2＝2.46mm 梁体的竖向容许位移值可近似地计算为：[Δh] =2.46×30000/3800=19.42mm
（3）根据梁端距盖梁顶的距离，梁体顶升15mm就可以有足够的空间更换支座，且顶升15mm能够完全保证桥面结构的安全。而确保剪力榫导轨不脱槽的最大顶升量不得超过20mm,确定安全顶升高度为15mm。
四、结束语
随着我国基础建设的迅猛发展，橡胶支座已在公路、铁路桥梁及建筑物领域广泛应用，通过技术引进和自主创新，其技术发展日趋成熟，达到或接近发达国家水平。但在新技术试验阶段，常存在技术缺陷，希望支座生产企业和科研人员继续加大、加快技术研发，加强支座制造、检测等标准制定，不断提高支座产品质量。同时希望桥梁建设者不断创新既有桥梁支座更换、维修和维护等先进工法，提高和保证既有桥梁的使用寿命。
参考文献：
1范立础编著. 桥梁抗震. 上海: 同济大学出版社, 1997;
2欧洲标准EN1337-5，Structural bearings-pot bearing;
3何世兴著《无支架顶升法更换桥梁支座》；
4周明华《橡胶支座的应用前景与质量忧患》。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。