橋梁支座檢測方法分析

劉濱

（江西省公路工程檢測中心，江西 南昌330013）

0 引言

隨著交通事業不斷發展，我國很多基礎設施廣泛建設和運營，極大地促進了橋梁工程領域的全面發展。我國地域面積比大，不同地區的地形條件相差很大，尤其是山地、湖泊等地帶，必須建設大量的橋梁項目，以滿足交通需要。在橋梁結構中支座是主要組成部分，對于提高橋梁承載性能有著重要的影響，也是管理的重點與核心?；诖?，需要研發出先進的檢測技術、提高檢測水平，才能為提高橋梁工程質量起到一定的推動作用。

1 橋梁工程支座結構的檢測背景

我國的基礎建設尤其是橋梁工程，在世界上擁有較高聲譽，建設里程長、高度高是主要特點。因此，我國在橋梁建設領域有著非常高的成就和豐富的經驗。在橋梁結構檢測工作實施中，尤其是支座檢測技術，是世界上其他國家爭相學習的典范。一方面，我國橋梁建設數量多，經驗豐富，可以滿足不同條件下使用需要；另一方面，我國的橋梁支座工藝比較復雜，研發出多種檢測技術保障橋梁結構的性能，符合工程質量標準要求。目前，我國很多橋梁投入運營的時間都在25 年以上，各個結構都出現老化的情況，尤其是支座部位，老化情況比較嚴重，并且這些橋梁占比超過40%。橋梁長期投入運營，受到自然侵蝕、荷載作用，會出現結構損壞的問題，有嚴重的隱患存在，所以需要加強檢測與分析，以滿足橋梁的要求。在橋梁支座結構檢測中，應使用多樣化的檢測手段，了解承載力、主體結構性能等方面。如果技術人員無法選擇先進檢測技術，不能及時發現橋梁存在問題，會給橋梁通行帶來負面影響，也會造成嚴重的交通事故。

2 橋梁支座的檢測方式

2.1 接觸檢測技術

該技術主要是針對橋梁支座結構接觸檢測，快速確定橋梁支座結構的形狀與問題，以便采取合理的處理方式。接觸檢測技術使用的形式較多，一般可以分為建設環節的檢測技術與運營階段檢測技術。在橋梁建設施工中，質檢人員應用合適的檢測技術分析橋梁結構的質量，了解是否有缺陷問題，以便采取合理有效的處理措施。在橋梁項目的支座結構設計中，目前包含固定支座、單向活動支座、多向活動支座等，還有橡膠支座類型，形式多樣化，對檢測技術要求也是不同的。在目前的支座檢測的環節，要進行各項技術指標檢測與分析，考慮到不同檢測方法的優勢，快速確定其結構尺寸、外觀質量、極限抗壓強度、彈性模量、摩擦系數等，確保外觀、力學、結構等方面都能夠準確測量和分析。如果指標檢測符合要求，表示支座性能合格，達到正常使用的標準。目前橋梁工程的支座結構，主要是以鋼筋混凝土形式為主，所以檢測環節要從外部應力、彈性形變等方面出發展開，確定是否出現質量問題。接觸檢測技術也有一定的缺陷，比如會造成部分結構出現損傷的問題。如果經過檢測發現不合格，應及時進行重建施工。在橋梁建設完成后，投入運營的階段，通過應力檢測方式確定支座的質量問題，然后檢測承載力性能，確定該結構是否有任何隱患和問題。目前我國的接觸式檢測方式中，一般都是采用第三方機構進行的，以得出精確的檢測數據。

2.2 非接觸式檢測技術

該檢測技術一般也叫無損檢測技術，是隨著現代科學技術發展逐步形成的。對于橋梁支座結構檢測來說，使用非接觸檢測技術，對支座結構質量提升產生積極的作用。非接觸式檢測技術的應用，通過專業的檢測設備可以實現支座的快速檢測，一般會保持一定的距離即可完成檢測工作，得出檢測結論。比如應用紅外技術進行應力檢測。該技術是利用紅外線發射和接收設備，了解紅外線在樁基結構內傳播的情況，分析反射角度與折射角度的位置上差異，進而可以快速地確定支座結構質量問題。經過紅外線檢測技術，確定支座應變情況、鋼材料的情況、支座穩定性等參數，并結合紅外線反射角度，掌握具體的支座情況。如果橋梁支座有結構性能方面的問題，比如鋼筋老化嚴重、腐蝕問題嚴重等，應用紅外線測量技術可以快速確定支座情況，對后續的質量監測和應用提供基礎條件。

還有一種廣泛應用的檢測技術，那就是無人機檢測技術。目前，我國發布了較多無人機應用于橋梁檢測的標準，尤其是互聯網技術不斷發展，通過無人機進行全面檢測，主要是利用紅外設備與激光檢測設備進行，可以實現支座動態模擬和分析。橋梁支座是主要的承載結構部分，一旦在支座中出現了問題，如荷載分布不均勻等，容易造成支座結構效果變差，必須及時修復處理。無人機檢測技術進行支座性能檢測，快速記錄各項數據信息，并通過計算機軟件模擬分析支座的情況，構建三維模型，提高檢測準確性，為支座性能的提高奠定基礎。無人機檢測技術應用后，快速掌握橋梁支座的狀態，避免人員進入到作業現場，即使發生安全事故也不會危及人們的生命安全，同時還能夠確保檢測數據的精確性。無人機橋梁檢測技術的合理應用，做好現場數據記錄工作，構建三維模型，其數據精度能夠達到毫米級，還能夠對支座的裂痕等缺陷做出全面記錄，工作效果得到有效提升。

3 工程概況

該橋梁項目位于當地城市邊緣，為東西走向，橋梁總長度為9.25km，設計行車速度60km/h，完全執行城市主干道的標準要求進行設計和施工，規劃紅線寬度40m 市政工程和道路同時進行。在該橋梁項目中，包含橋梁、綠化、污水排水、給水、電力等等。整個項目為東西走向，縱斷面設計為高程控制點作為起始點，下部有高速公路通過。以該橋梁項目為案例，分析橋梁支座檢測技術，以期提升橋梁的性能水平。

4 橋梁支座損壞原因

4.1 內在因素影響

橋梁項目正式施工前，設計人員根據需要確定支座形式，并且采購合適的支座，以滿足橋梁工作標準。但是支座的采購成本較高，加上目前很多廠家都在生產，所以容易出現質量控制不嚴格的情況。還有些生產廠家為了獲取更高的經濟效益，生產一些性能、質量不合格的支座，在投入使用后出現早期損壞的問題，影響橋梁使用壽命。而一些生產廠家雖然取得了生產資質，但是技術水平較低，自身也不具備研發能力，造成支座性能較差，無法達到使用標準。橡膠支座是最早應用的橋梁支座類型，普通橡膠支座的生產中，抗壓彈性模量E 的允許偏差不能超過20%。支座生產制造的階段，只要發生縱向位移量相同但是承受壓力不同的情況，極易造成結構受力不均勻，投入使用后容易發生問題。

4.2 支座安裝影響因素

橋梁支座安裝與橋梁投入應用的質量有直接關系，要充分發揮出橋梁支座的性能，應做好支座支點位置、支座中心點的控制。但是在目前的橋梁支座應用中，難以實現對中精準的情況，所以偏心的問題非常普遍，這就需要詳細地計算允許偏心值參數。在支座安裝和使用中，支座中心允許偏差應控制在5mm以內、支座板安裝的誤差控制在10mm 以內。如果安裝施工階段控制不嚴格，尺寸偏差超過規定要求，橋梁支座受力會存在不均勻情況，支座損壞會變得更加嚴重，威脅橋梁安全性。

4.3 支座安裝高差

橋梁工程的要求較高，對于質量方面有著非常高的要求，所以必須嚴格執行國家標準和技術要求，并做好現場管理和控制工作。在橋梁支座的安裝施工中，確保橋墩、橋臺、支座等偏差控制在合理范圍內，高程偏差在10mm 以內。梁板預制環節，容易存在底模平整度不合格的情況，所以在安裝后極易存在支承點和上下部位發生高差偏差。水準儀檢測數據精度，支座頂面高程測量會給支座安裝效果帶來不利的影響。在梁板底面支承中間存在高差，與支座無法相互抵消，支座的受力會存在不均勻的情況。在橋梁正式使用后，支座損壞嚴重。在橋梁支座存在損壞的問題后，以板式橡膠支座作為中心，加強抗壓性檢測工作，及時處理損壞的部位，并且加強支座養護管理，才能消除問題，提升支座結構性能。

5 橋梁板式橡膠支座抗壓彈性模量檢測

5.1 檢測公式

目前相關部門對橡膠支座抗壓彈性模量檢測及時做出調整，以確定新舊抗壓模量參數，對比得出相應結論。根據檢測工作需要，將原抗壓彈性模量公式（1）

調整為

式（1）～（2）中：E 表示抗壓彈性模量（MPa）；G 表示抗剪彈性模量（MPa）；S 表示形狀系數。

按照目前的國家標準要求，橡膠支座的檢測關鍵性指標是抗剪彈性模量。遵循國家標準，抗剪彈性模量為1.0MPa。橡膠支座形狀系數應符合規定標準，然后進行抗壓模量檢測，得出是否達到標準的結論。

5.2 形狀系數、試驗方法、檢驗規則修改

在橋梁工程中，應用板式支座進行抗壓彈性強度的計算分析，應做形狀系數修正，具體方法如下：

首先，明確具體的支座支承面積，其與加勁鋼板面積是一致的，形狀系數小于原標準要求。其次，根據計算的需要，通過計算確定矩形支座的有效承載面積，再結合加勁鋼板尺寸、橡膠片厚度和實際情況及時修正彈性模量參數，上下壓板剛度有較高的要求，且要保證豎向精度偏差控制在1%以內。最后，在檢測環節，分析施加力速度、持續時間、力學等級，然后繪制出應力曲線，使得抗壓模量達到1MPa。自動采集數據信息，得出相應結論。

6 橋梁板式橡膠支座檢測方法分析

6.1 抗壓彈性模量檢測理論

在抗壓彈性模量檢測環節，根據需要確定抗壓、抗剪、極限檢測等相關數據。針對橡膠支座彈性模量檢測來說，目前主要應用1981 年提出的豎向剛度理論，其以橡膠的非壓縮性為基礎提出的。這是當前廣泛應用的橡膠支座檢測依據和標準。

6.2 確定橡膠支座檢測設計思路

橡膠支座是橋梁必不可少的組成結構，可以說該結構對橋梁性能和質量存在直接的影響。如果橡膠支座發生損壞，結構的抗壓強度下降，承載性能損失，將威脅橋梁的質量。在橡膠支座檢測中，應明確檢測思路，先確定檢測系統，再進行檢測方案的設計和應用。壓力試驗機、信號調整模塊、傳感器、檢測軟件等都是必不可少的組成部分，關系到檢測效果和水平。橋梁工程中，應用板式橡膠支座中，其抗壓彈性模量檢測環節，豎向力、豎向壓縮變化等都要通過獲取準確檢測數據才能確定，繪制出應力應變變化曲線，分析檢測結論，然后統計分析彈性模量偏差，并且對工作狀態做出監督和管控。橡膠縱向彈性模量檢測中，使得數據處于合理范圍內，還要規避不利因素影響，提高數據計算精度。

6.3 橡膠支座抗壓彈性模量自動測試

橡膠支座彈性模量檢測的環節，對于該工程項目來說，橋梁支座的直徑是150mm，高度尺寸為25mm，中間橡膠支座層厚度為5mm、鋼板層厚度為2mm，自身承載面積為15386mm，S 為7.0。根據目前檢測標準和規定，該工程中，支座抗壓彈性模量為303±60MPa。分析了解加載方法對于橡膠支座結果產生的影響，確定合適的檢測方案。以非標準規定為基礎，使用勻速施加力的方式，確保用力正常。開展持荷檢測，合理地開展橡膠支座加載、卸載操作，并且計算確定各項參數信息，使加載達到均勻性要求，并且獲取變形參數值，還要持續性增加荷載，間隔2min 記錄一次變形參數。施加力時應勻速進行，繪制出應力應變曲線。如果在檢測時出現大于3%的偏差時，應立即做出改變和調整。橡膠支座加載工作結束后，卸載會有滯后的情況，繪制曲線的環節，考慮數據變化確定抗壓彈性模量。偏差檢測工作結束后，開始統計持荷參數，蠕變為200kN/m。經過勻速施加力的持續作用，檢測發現持荷超出規定標準，在3%以上，對于該問題來說，應及時調節橡膠支座部位，并應用平板壓力傳感器，檢測確定壓力條件，調整壓力與變形間隙，如果選擇使用鋼板墊片形式，調整平板厚度，承載性能符合要求，才能達到結構平衡性要求。

6.4 橋梁支座檢測不確定因素

在橋梁支座抗壓彈性模量檢測環節，很多因素都會產生直接的影響，所以容易存在不確定性。對于這種情況，需要分析檢測工作原理，了解累計誤差產生的影響，制定出切實可行的檢測標準和方法，以減小誤差，提高數據精度水平。橡膠支座在使用中，也會出現不平衡變化的情況，特別是應變速率和應力速率，所以要想改變這一不確定值，應針對具體情況做出確定分析。在該基礎上，及時做出改進和調整，實現誤差積累和分析，才能確定相應的誤差上限，滿足運行要求?？紤]到測量標準和要求，分析了解參數變化的情況，整合后明確具體的準確性參數，比如計量參數、材料試驗參數等。根據測量精度的要求，分析相關的參數，得出相應解決和應對方案。加強測量結論審查，執行相應標準，提高橡膠支座彈性模量檢測水平，對橋梁質量提升產生積極意義。

7 結語

綜上所述，橋梁支座是橋梁工程重要的組成部分，對于提高結構受力性能有重要意義。因此，在橋梁支座檢測的過程中需要按照橋梁類型選擇針對性的技術實施檢測，如此才能明確橋梁支座檢測參數。同時，在今后橋梁支座檢測時還需要做好檢測技術的研究，加強改進檢測技術，且做好檢測數據核實，如此才能保證檢測結果滿足實際要求。