中交路橋科技是從事工程檢測監(jiān)測、城市安全監(jiān)測預(yù)警與評價(jià)、數(shù)字智能化研發(fā)為一體的復(fù)合型高新技術(shù)集團(tuán)企業(yè)。
支座作為橋梁上下部結(jié)構(gòu)的傳力緩沖核心構(gòu)件，其工作狀態(tài)直接決定全橋受力體系穩(wěn)定性。在長期溫度循環(huán)、車輛反復(fù)荷載、雨水侵蝕等多重外部作用下，支座位移超限、剪切變形、支座脫空是公路橋梁定期檢測中檢出率最高的三類結(jié)構(gòu)性病害，也是誘發(fā)橋梁重大安全隱患的前置誘因。本文結(jié)合現(xiàn)行規(guī)范與工程實(shí)踐，梳理支座位移、剪切變形與脫空三類典型病害的表現(xiàn)形式、風(fēng)險(xiǎn)機(jī)理，并探討輕量化監(jiān)測技術(shù)在此類場景中的應(yīng)用路徑。
一、支座病害在定期檢測中的典型外觀特征
依據(jù)《公路橋梁技術(shù)狀況評定標(biāo)準(zhǔn)》（JTG/T H21-2011）與大量實(shí)橋定檢數(shù)據(jù)，支座類病害的定檢記錄主要集中在以下幾種情形：
1、支座位移超出設(shè)計(jì)限值。表現(xiàn)為支座相對墩臺或梁體發(fā)生明顯的水平向或縱向串動，可能引發(fā)偏壓或滑移，嚴(yán)重時(shí)甚至導(dǎo)致支座局部脫空。盆式支座位移超過產(chǎn)品標(biāo)志或說明書載明的允許值時(shí)即應(yīng)引起注意，當(dāng)無法查證時(shí)，需按現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《公路橋梁盆式支座》（JT/T 391）取值判斷。
2、剪切變形超限與橡膠老化。板式橡膠支座剪切角大于30°即判定為剪切變形超限。伴隨剪切變形，橡膠層常出現(xiàn)外鼓、龜裂、破裂等老化變質(zhì)現(xiàn)象。定檢中須實(shí)測剪切變形角度、老化開裂寬度與長度，并記錄現(xiàn)場溫度，因?yàn)闇囟茸兓瘜ο鹉z支座剪切模量有直接影響。
3、支座脫空與墊石病害。支座脫空表現(xiàn)為上部結(jié)構(gòu)與支座之間出現(xiàn)可見間隙或接觸不良，常見于梁體預(yù)制誤差、墊石標(biāo)高控制不當(dāng)或主梁撓曲變形后。支座墊石開裂或混凝土壓碎也常與脫空相伴出現(xiàn)，需一并記錄其位置與范圍。
二、支座病害深層風(fēng)險(xiǎn)傳導(dǎo)路徑分析
所有支座類病害的風(fēng)險(xiǎn)根源均可歸結(jié)為結(jié)構(gòu)約束體系失效，其中支座脫空的連鎖破壞效應(yīng)最為突出。橋梁設(shè)計(jì)階段荷載分配邏輯為多支座協(xié)同均勻分擔(dān)豎向荷載，若支座出現(xiàn)持續(xù)性脫空，原有荷載傳遞路徑將發(fā)生根本性偏移，脫空支座喪失豎向承載能力，全部豎向荷載被迫集中至其余完好支座，形成局部超高應(yīng)力集中現(xiàn)象。該受力失衡會逐級衍生多層級結(jié)構(gòu)損傷：短期出現(xiàn)梁體底板橫向開裂、支座橡膠層壓潰；長期持續(xù)脫空工況下，梁體偏心受力加劇扭轉(zhuǎn)，極端重載通行時(shí)存在支座整體壓潰、梁體側(cè)翻落梁的重大安全風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，位移超限、剪切變形會持續(xù)損耗支座橡膠彈性性能，加速老化開裂進(jìn)程，與脫空病害疊加后，會大幅縮短橋梁整體服役周期，提升后期大修、頂升更換的運(yùn)維成本。
三、面向支座病害的輕量化監(jiān)測措施
傳統(tǒng)人工定檢雖然全面，但難以捕捉支座狀態(tài)的連續(xù)變化和瞬時(shí)異常。近年來，橋梁輕量化監(jiān)測系統(tǒng)以其低成本、高可靠、易部署的特點(diǎn)，為支座類病害的動態(tài)監(jiān)控提供了有效補(bǔ)充。當(dāng)前行業(yè)趨勢已從“人工巡檢、定期檢測”逐步向“事前預(yù)防、事中控制”轉(zhuǎn)變。
（一）傳感器配置原則
針對支座位移、剪切變形與脫空三類病害，監(jiān)測方案應(yīng)遵循“一橋一策”的精準(zhǔn)布設(shè)原則，以關(guān)鍵指標(biāo)連續(xù)跟蹤為核心：
1、壓力傳感器：布置于支座底部或墊石之上，監(jiān)測支座豎向反力變化。豎向反力的顯著異常下降或波動可作為判斷脫空或接觸不良的重要依據(jù)。部分脫空現(xiàn)象僅在重載交通通過時(shí)瞬時(shí)出現(xiàn)，因此需特別關(guān)注白天與夜晚、雨季與旱季的數(shù)據(jù)差異。
2、位移計(jì)：布設(shè)于病害支座附近，連續(xù)監(jiān)測梁體相對墩臺的水平位移與豎向位移累積變化。對于活動支座，位移計(jì)讀數(shù)可反映其實(shí)際滑動功能是否正常；對于固定支座，異常水平位移則可能意味著錨固失效或墩臺變位。
3、采集策略：以低頻連續(xù)采集（如每小時(shí)一次）為主，重點(diǎn)關(guān)注長期累積趨勢。對于可能出現(xiàn)的瞬時(shí)脫空（如重車通過時(shí)的豎向反力波動），可適當(dāng)提高采集頻率或采用觸發(fā)式采集模式。
（二）預(yù)警邏輯與分級響應(yīng)
預(yù)警體系應(yīng)設(shè)置“注意值”與“動作值”兩級閾值，并配套短信推送與平臺告警機(jī)制：
1、脫空預(yù)警：基于壓力傳感器實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，當(dāng)某支座豎向反力較歷史基準(zhǔn)值下降超過設(shè)定比例（如20%），或特定車輛通過時(shí)出現(xiàn)瞬時(shí)反力歸零現(xiàn)象，系統(tǒng)自動觸發(fā)注意值報(bào)警。若脫空率經(jīng)復(fù)核確認(rèn)大于1/2，則啟動動作值響應(yīng)，安排現(xiàn)場復(fù)核與維修。
2、位移超限預(yù)警：當(dāng)位移計(jì)累積位移量達(dá)到設(shè)計(jì)允許值的80%時(shí)觸發(fā)注意值，達(dá)到100%時(shí)觸發(fā)動作值，后者需立即組織現(xiàn)場復(fù)核。
（三）典型場景示例
某重車通行頻繁的簡支梁橋，在病害支座附近安裝了位移計(jì)，并在關(guān)鍵墩位支座底部布置了壓力傳感器。系統(tǒng)運(yùn)行一年后，位移曲線顯示雨季期間位移速率出現(xiàn)明顯躍升；同時(shí)，特定重車通過時(shí)，某一支座豎向反力出現(xiàn)瞬時(shí)下降，系統(tǒng)自動觸發(fā)脫空預(yù)警。檢測人員現(xiàn)場復(fù)核確認(rèn)該支座脫空率大于1/2，據(jù)此提前安排了支座頂升更換方案，避免了病害持續(xù)惡化。
支座位移、剪切變形與脫空是橋梁定檢中最常見卻也最具隱蔽性的病害類型。傳統(tǒng)人工定檢雖能發(fā)現(xiàn)已顯現(xiàn)的缺損，但對狀態(tài)演化過程的捕捉存在局限?；趬毫鞲衅髋c位移計(jì)的輕量化監(jiān)測方案，能夠以較低成本實(shí)現(xiàn)支座關(guān)鍵指標(biāo)的連續(xù)跟蹤，為養(yǎng)護(hù)決策提供數(shù)據(jù)支撐。中交路橋科技長期深耕工程檢測監(jiān)測領(lǐng)域，在橋梁結(jié)構(gòu)輕量化監(jiān)測及智能預(yù)警系統(tǒng)方面積累了豐富經(jīng)驗(yàn)。其技術(shù)方案涵蓋傳感器選型布設(shè)、數(shù)據(jù)采集傳輸、智能分析算法及平臺集成等關(guān)鍵環(huán)節(jié)，已為河北、湖南等多地重點(diǎn)橋梁提供監(jiān)測預(yù)警服務(wù)，助力公路養(yǎng)護(hù)向精準(zhǔn)化、預(yù)防性模式轉(zhuǎn)型。在支座類病害的早期識別與動態(tài)監(jiān)控方面，中交路橋科技具備成熟的系統(tǒng)化解決方案。
