预应力混凝土T梁施工质量通病分析及防范.pdf

8 6 管理施工 城市道桥与防洪 2 0 1 3 年 1 月第 1 期 预应力混凝土 T梁施工质量通病分析及防范 余 尧 文 ( 浙江交工路桥建设有限公司， 浙江诸暨 3 1 0 0 5 1 ) 摘要：该文首先分析了预应力混凝土 T梁的常见质量问题 ，根据工程实例分析预应力混凝土 T梁的施工工艺和病害防护措 施。对其施工过程中的控制要点进行了阐述， 分析了施工技术的要点和难点， 可供同行参考。 关键词： 预应力混凝土T梁 ； 现浇混凝土； 通病分析； 施工控制 中圈分类号： U 4 4 5 5 7 文献标识码 ： B 文章编号： 1 0 0 9 7 7 1 6 ( 2 0 1 3 ) 0 1 0 0 8 6 - 0 3 0 引言 桥梁所跨越的工程地质及水文地质条件复杂 多变 ， 涉及到地质 、 设计 、 施工、 运营、 维修管理等 方面，随着桥梁的飞速建设，病害问题也 日益突 出。 笔者结合近几年的桥梁施工经验， 对预应力混 凝土 T梁施工中常见的病害整理和加以分析， 并 提出若干需要进一步探讨的问题。常见 T梁质量 问题： 预应力值达不到设计规范要求控制应力值、 梁板裂缝、 相邻梁板顶面高差及横隔梁位差 、 通车 后湿接缝上方出现纵向裂缝，面积扩大，发展很 快， 严重时形成一条破碎带。有些已建桥梁的病害 已经影响了桥梁的正常使用 ， 甚至危及行车安全 ， 有些在政府部门的监督下进行了整治，但效果仍 然不是很理想，所以应在工程建设过程中确保桥 梁建设质量。 1 工程概况 T梁桥有结构简单， 受力明确、 线形简洁美观、 架设安装方便，跨越能力较大等优点， T型粱桥在 我国公路上修建越来越多。本文根据丽龙高速公 路滩下大桥的现况进行论述。 该桥地处瓯江上游， 上部构造采用 6 X 3 0 m预应力混凝土简支转连 续 T梁， 重力 U形桥台扩大基础， 柱式墩， 钻孔 灌 注桩基础 。 文重点描述 简支转连续 T梁施工 质量控制。 2 预应力 T梁施工工艺流程( 见图 1) 3 混凝土 T梁施工力学分析确保施工质量 分析桥梁施工过程中的力学性能 ，确保施工 质量。本文主要介绍利用 A N S Y S 对未加固的普通 钢筋混凝土梁施加三分点集中荷载，记录其 v 收稿 日 期： 2 0 1 2 1 1 - 1 0 作者简介： 余尧文( 1 9 6 8 一 ) ， 男， 浙江诸暨人， 工程师， 从事路 桥工程施工技术工作。 图 1 预 应 力 T粱 施 工 工 艺流 程 图 曲线 、 曲线 、 卜 曲线 ， 以及裂缝 的形成 、 发 展和分布情况。由计算可知， 在三分点集中力作用 下 ， 简支梁的开裂荷载对应的 7 8 7 0 N， 极限荷 载对应的 4 9 5 2 7 N。 图2为预应力 T梁应力荷载 P的变化图， 图3 为跨 中挠度随外荷载 P的变化 曲线图。 I ，一 J -r ， I 1 1 ， j j 0 1 0 0 0 0 2 0 0 0 0 3 0 0 0 0 4 0 0 0 0 5 0 0 0 0 6 0 0 o 0 荷载P N 图2 预应力T梁应力荷载 P变化曲线图 铷 薹 伽 蓍 咖 枷 0 B d R避 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 3 年 1 月第 1 期 城 市道桥 与 防洪 管理施工 8 7 垦 越 罂 ； 手 船 一 。 。 ， 】 0 0 4 0 岫 n n n 0 n B0 I 、 、 ： f ： 三 图 3的挠度曲线图与试验实测的数据也颇为 相似 ，说 明用 A N S Y S模拟钢 筋混 凝土 粱 的有效 性。计算数据显示， 在 P =- 8 0 0 0 N左右的荷载作用 下， 图 2 、 图3的曲线均出现一个突变， 尤其是钢筋 应力变化最为显著。该荷载即对应开裂荷载， 约为 理论计算值的 1 0 1 6 5 倍， 吻台较好。 而在P =- 4 8 4 3 2 N 、 的荷载作用下， 钢筋达到屈服应力 ， 梁体进入破坏 阶段， 该荷载与计算值 4 9 5 2 7 N为较为接近， 也吻 合较好 。加载过程 中， 裂缝首先 出现在跨 中底部 ， 为横向的弯曲裂缝。随着荷载增加 ，裂缝 向上延 伸。接近破坏荷载阶段 ， 裂缝迅速发展， 在三个方 向出现大量裂缝 。 为了达到较好的加固效果 ，在梁体上缘混凝 土强度满足的情况下， 尽可能施加较大的预应力。 钢绞线采用 初应变的方法施加预应力 ，两根钢绞 线均施加 3 0 0 M P a的预应 力 ，最终 的有 效预应力 为 ： 倾斜段 盯1 = 2 9 4 9 5 MP a ； 水平段 盯2 = 2 8 7 8 1 MP a 。 这种预应 力“ 损失 ” 是 由于混凝土的弹性压缩造成 的，而同一根钢绞线的应力差异是转向块处的摩 擦( 该处设置的摩擦系数 = 0 2 ) 及转角引起的。 在 该预应力作 用下 ， 梁体产生上拱 ， 形式与普通预应 力混凝土梁的上拱一样 。 对该模型施加三分点集中力 ，直至梁体上缘 混凝 土达到设计抗压强度 ，记录整个过程 的 v 曲线 、 卜 0 r s 曲线、 P_盯 曲线及 卜盯 曲线 ， 并 观察裂缝的开展情况。 分级加载， 每级荷载为 3 k N ， 最终加载值为P = 9 4 7 5 k N， 此时计算不再收敛， 普 通钢筋到达屈服应力 。 4 确保 T梁施工质量的措施 ( 1 ) 施工组织设计是承包人开工前 ， 按照合同 文件要求 ， 针对工程实际情况， 编制的工程实施性 方案、 计划 、 施工投入计划 ， 以及质量保证体系等， 对 指导工程施工 、保证施工质量和安全具有重要 指导意义。项 目部应及时做好施工组织设计的编 制工作， 上报审批。 ( 2 ) 严格按照设计规范要求进行张拉压浆 ， 张 拉采用双控 ， 严禁单端张拉 ， 采用智能张拉设备。 钢筒砂箱简单 、 安全、 成本低 ， 拆除应同步、 对称 、 均匀 ， 尽量减少振动。 ( 3 ) 在 进行 主梁混 泥土浇筑时 ， 混凝土粗骨料 宜用小粒 径碎石 ，同时采用科学 的方法严格控 制 水泥用量 以减 小混凝 土的收缩和徐变 。混凝土 收 缩引起 的结 构次内力混凝 土收缩是 随时间而变化 的， 它的增长速度受到空气湿度等条件的影响， 对 于墩梁固接的先简支后连续刚构桥，应考虑收缩 引起 的结构 次 内力 。建议 的连续梁徐变次 内力计 算 为 ： = l ( l g ) 1 - e 】 式中： 为在恒载作用下 ，考虑徐变影响， 连 续梁任意截面在 t 时刻的实际弯矩 ； 为基本结 构( 或称先期结构) 在恒载作用下的弹性弯矩； 为连续梁( 或称体系转换后的后期结构) 在恒载作 用下 的弹性弯矩 。 为改善混凝土的和易性 ，可适当掺入高效减 水剂，主梁混凝土和压浆应采用不小于 C 5 0硅酸 盐水泥。桥面整体化防水混凝土、 湿接缝混凝土及 连续接头混凝土分期浇筑 ， 浇筑前， 应注意连接钢 筋的焊接 ， 应将接触面混凝土凿毛， 并清洗干净、 不 留积水 。 ( 4) 主梁 的底模 、 底座应平整坚 固以免振捣时 模板钢筋移位 ， 对此 ， 要定期检查台座情况。预埋 钢筋与主梁普通钢筋焊接，保证预埋钢筋位置准 确。锚具垫板 、 普通钢筋、 预应力孔道等的位置要 求准确、 牢固。 边梁有左、 右边梁， 施工中应注意护 拦底座宽度不 同引起 的预埋钢筋 的差别 。 ( 5 ) 立模及混凝土浇筑时 ， 应注意控制 T梁顶 面横坡度 ， 减少相邻梁板高差 ， 根据气温情况、 混 凝土强度情况 ， 严格控制拆模时间， 减少因拆模引 起 的混凝土损伤及裂缝 。 ( 6 ) T梁 吊装 按 吊孑 L 穿 索兜 托梁底 的施 工 方 法 ， 吊点距 梁端应 小于 1 2 0 c m并大于支座到梁端 的距离。 T梁重心较高 ， 拉梁道路必须平整坚实 ， 以 免发生安全事故和破损梁板。梁板安装就位后 ， 应 及时焊接湿接缝、 横隔梁钢筋。 ( 7 )温度应力影 响在整个施工 中所 占比重随 跨径的增大而增大 ， 应引起足够重视。现场整体浇 筑 T 形截面连续梁 由温差产生的 内力可按公式 ： 肌= At T Ek ； MO = 一 e ； Mt= l+ 式 中 ： 为 在桥 面板 中心 处 由温差 引起 的纵 向力 ； A 为桥 面板截 面面积 ； 为混凝 土线膨胀 系 数 ； 鼠 为桥面板混凝土的弹性模量； e为桥面板截 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 8 8 管理施工 城 市道桥与 防洪 2 0 1 3 年 1 月第 1 期 面重心至全截面重心的距离； 为 、 7t对全截面产 生的初弯矩； 为 对全截面产生的二次弯矩 ； M 为 I 引起的总弯矩。 为了使预制主梁与现浇整体化混凝土间不产 生过大的收缩差 ，同时减少混凝土徐变引起 的上 拱值， 要求预制主梁的存梁期不得超过 9 0 d ， 且同 一 跨预制梁的施工龄期相差不得过大，以免挠度 相 差较 大 。 ( 8 ) 在浇筑整体化混凝土时 ， 预制梁顶面必须 拉毛。 这样有利于混凝土与预制梁间紧密结合成整 体。可采用垂直跨径方向划槽， 槽深 0 5 1 0 c m， 横贯顶板宽， 每延米板长不少于 1 5道。施工中应 根据实际施工工期对预拱度值进行调整，以保证 保证桥面线形 ， 做好混凝土养护工作 ， 养护时间不 少 于 1 0 d 。 ( 9 ) 检查抽样试验 。施工过程 中的取样试验 ， 是检验作控制工程施工质量的重要手段之一 ， 通 过室内试验的现场检测 ， 取得各种工程数据 ， 坚持 一 切用数据说话 。 ( 1 0 ) 检测与测量。测量检查与控制是掌握工 程施工的平面位置、 保护层 、 几何尺寸 、 预应力孑 L 道坐标 ， 等必不可少 的方法和 手段之一 ， 及时改进 施工工艺 。 ( 1 1 ) 工程质量缺陷或事故处理。当施工过程 中出现工程质量缺陷或事故时，必须及时采取保 护措施， 及时组织有关人员进行现场调查 ， 研究切 实可行的处理和补救措施 ， 进行认真处理 ： 处理完 善达到要求后再进行验收。对于工程质量缺陷或 事故， 要由始至终实施过程监督调查 ， 确保工程质 量 。 5 结语 综上所述 ，桥梁工程预应力混凝 土 T梁施工 质量控制是一个复杂的系统工程，与工程相关的 任何一个环节、 任何一个层面、 每一道工序都必须 认真控制。这就要求施工企业以完善的质量管理 体系为基础、 科学合理的施工工艺 ， 通过科学的管 理方式， 以及严格的质量控制确保工程施工质量 ， 避免工程质量隐患的发生 ，避免质量事故造成 的 成本增加 。 参考 文献 1 】 刘德坤 先简支后连续桥梁施工中的力学问题研究【 J 】 湖南大学 学报， 2 0 1 1 【 2 】 朱立锋 简支 T梁桥梁体多种受弯加固技术对比试验研究 D 】 南京： 东南大学， 2 0 1 0 【 3 范立础 桥梁工程【 M 】 北京；人民交通出版社， 2 0 0 0 【 4 】 周浪峰 超多跨大跨径连续梁桥施工控制研究【 D 西安 ： 长安大 学 。 2 0 1 0 【 5 Hy o G y o u n g K w a k ,Y o u n g - J a e S e o S h r i n k a g e c r a c k i n g a t i n t e r i o v s u p p o r t O 5 c o n n ll o u s p r e c a s t p r e - s t r e s s e d c o n c r e t e g i r d e r br i d g e c o n s t r u c t i o n a n d b u i l d i n g ma t e r i a l s ，2 0 0 2 ( 上接第 8 0页) 多， 其设计的理论依据也来源于工民建的规范 ， 在 水工中应用时， 安全系数的取值略有不同。 参考 文献 【 1 】 曹海顺， 王云龙， 许凯明 系杆拱桥端横梁牛腿分析【 J 城市道桥 与防洪， 2 0 0 9 2 】 国振喜， 张树义钢筋混凝土柱牛腿设计手册【 M 】 北京： 中国建筑 工业 出版 社， 2 0 0 6 【 3 】 沈蒲生 混凝土结构设计原理 【 M 北京： 高等教育出版社， 2 0 0 5 【 4 】 李德墉 牛腿双悬臂纵梁用于悬灌梁 块支架的研究 J 】 交通 标准化， 2 0 0 9 【 5 】 李冬， 张哲 新 型牛腿 设计及配 筋计算 J 1 公路 ， 2 0 0 6 【 6 】 徐有邻， 周氐 混凝土结构设计规范理锵与应用【 M】 北京： 中国建 筑工业 出版社 ， 2 0 0 2 【 7 】 王铁成， 等 混凝土结构基本构件设计原理【 M 】 北京： 中国建材 工业 出版社 。2 0 0 2 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m