铁路预应力混凝土简支梁存在的问题与控制措施.pdf

第 4 2卷第 4期 、f 1 1 42 NI 1 4 铁 道 技 术 监 督 l AI l W AY ( 1I 、 I 1 J 、 【 ) I J I 铁路预应力混濒 土简支梁存在的问题与控制措施 孙璐 (铁道部产品质量监督检验中心，北京 1 0 0 0 8 1) 摘要：通过对2 0 0 6 年以来近 1 5 0 场次铁路预应力混凝土简支梁检验结果的汇总分析 ， 指出高速铁路、 客运专线、客货共线铁路预应力混凝土简支梁存在的问题，从简支梁结构、施工、成品检验等方面分析问 题成因，并提出相应控制措施。 关键词：预应力钢筋混凝土梁；简支梁；桥梁制造；质量控制 中图分类号 ：U 2 4 8 3 5： U 2 4 8 2 1 7 文献标识码： B 文章编号： 1 0 0 6 9 1 7 8( 2 0 1 4) 0 4 0 0 2 0 0 6 Ab s t r a c t ：O n t h e b a s i s o f a n a l y z i n g and s u mma r i z i n g t h e i n s p e c t i o n r e s u l t s o f r a i l wa y p r e s t r e s s e d c o n c r e t e s i mp l e s u p p o r t e d b e a msf o r a b o u t 1 5 0 t i me s s i n c e 2 0 0 6，t h e a u t h o r p o i n t s o u t t h a l p r o b l e ms e x i s t i n g i n t h e p r e s t r e s s e d c o n c r e t e s i mp l e - s u p p o r t e d b e a ms o f h i g h - s p e e d r a i l wa y， p a s s e n g e r d e d i c a t e d r a i l w a y s ， r a i l wa y s wi t h mi x e d t r a n s p o r t a t i o n Th e a u t h o r an a l y z e s t h e c a u s e s f r o m t h e a s p e c t s o f t h e s t r u c t u r e ， e n g i n e e r i n g ， i n s p e c t i o n o f s i mp l e s u p po r t e d b e a m ，e t c ， a n d g i v e s c o r r e s po n d i n g me a s u r e s Ke y w o r d s ：P r e s t r e s s e d C o n c r e t e B e a m；S i m p l e - s u p p o r t e d B e a m；B ri d g e C o n s t ruc t i o n ；Q u al i t y C o n tr o l 0 引言 铁路预应力混凝土简支梁具有受力明确、质量 易控制、施工速度快、制造周期短等特点。我国新 建铁路桥中，9 0 以上采用全预应力混凝土简支梁 结构，按铁路通用图进行标准设计，一般采用现场 预制 ，常用跨度为 1 6 m，2 0 I n ，2 4In和 3 2In。根据 2 0 0 6年以来近 1 5 0场次的铁路预应力混凝土简支梁 质量检验、试验及现场考核结果 ，通过理论计算研 究 ，发现 目前的简支梁在结构设计和施工控制方面 存在一些不足之处。为此 ， 针对普遍存在的问题， 分析其形成原因，提出改进措施。 系列( 代表图号为通桥( 2 0 0 9) 2 2 2 9 系列、 通桥( 2 0 0 8) 2 2 2 1 系列等 )。 ( 2 ) T型截面，主要包括时速 1 6 0 k m h和 2 0 0 k m h 客货共线铁路预制后张法简支 T 梁 ( 代表图号 为通桥 ( 2 0 1 2 ) 2 1 0 1 系列、 通桥 ( 2 0 1 2) 2 2 0 1 系列 ) 。 ( 3 )跨度 1 6 In后 张法预应力混凝土简支槽形 梁 ( 双线、分片式 )。 目前 ，我国高速铁路 、客运专线铁路 、城 际 铁路桥梁主要采用抗弯和抗扭刚度较大的箱型截面 梁；普速、客货共线铁路桥梁主要采用传统的T型 截面梁；兰新铁路第二双线的 “ 百里风区”应用的 是槽形截面梁。 1 铁路预应 力混凝土简支梁主要结构型式 2 预应 力混凝土简支梁存在 的问题 我 国铁路常用跨度预应力混凝土梁的截面型式 主要有以下 3 种。 ( 1 ) 箱型截面 ，主要包括 3 5 0 k r n h高速铁路简 支箱梁系列 ( 代表图号为通桥 ( 2 0 1 3 ) 2 3 2 2 系列、 通桥 ( 2 0 1 3 )2 3 2 1 系列 )、2 5 0 k r n h铁路简支箱梁 收稿 日期 ：2 0 1 4 0 2 1 0 作者简介：孙璐 ，副研究员 2 0 2 1 结构性问题 2 1 1 简支箱梁 双线简支箱梁为截面对称、四点支撑结构， 但 在单线活载、列车横向摇摆力、风载、地震荷载、 支点不平整等工况下，或受施工造成的不均匀自 重、 提 ( 移、落 ) 梁过程中吊梁点受力不均匀等因素的 影响，都会造成梁体扭转。受支座约束，梁体各截 质 晕管理 与标准的不一致而导致成品梁的不合格。 3 2 加强施工控制 施工过程控制中发现的问题 ，多数属于操作不 规范所致。应从钢筋下料、绑扎、模板安装、混凝 土配合比设计、 浇筑、振捣、 养护、预应力施加、 管道压浆、封锚、防水层施工等环节人手 ，严格执 行标准、图纸、工艺细则、作业指导书的要求，以 实现每个分项工程满足验收标准的目标 。以下对 关键质量指标存在的问题及关键工序存在的普遍 I生 问题提出改进建议和控制措施。 3 2 1 梁体下翼缘受力裂纹 在桥梁静载试验时，有 1 0 余个梁场的样品梁 下翼缘出现受力裂纹。这类裂纹一般 出现在预应力 区域，且卸载后闭合，裂纹宽度小于0 1 l lm ，长度 较短 ( 1 0H 帅 2 0 0 mm) ， 事后验证裂纹深度较浅 ( 一 般不超过2 0 ln iT 1 ) 。 箱梁出现裂纹的频次多于T 型梁， 而且出现的部位偏离跨中截面。 出现受力裂纹的原 因一般有 3 种 ：预应力不 足导致开裂，这类裂纹一般出现在跨 中附近，横 向 贯穿梁底 ，沿腹板向上发展一定的高度 ；梁体的 收缩应力、温度应力等初始应力与静载试验产生的 应力叠加后，超出混凝土抗拉极限；梁体大体积 混凝土早期养护不当已产生的收缩裂纹 ，在施加预 应力时闭合，在外荷载作用下，梁体下翼缘 “ 消压” 后收缩裂纹重新显现 ，此类裂纹出现的部位不一定 在跨中截面。 大体积构件应力分布如图 1 5 所示 。 ( +) 应力 ； ( 一) 压应力 图 1 5 大体积构件应 力分布 根据箱梁抗裂安全系数较大、已发现箱梁裂 纹部位一般偏离跨中截面、 箱梁混凝土体积偏大、 梁体内外收缩不易均匀、温度场变化梯度较大，而 且裂纹多出现于北方干燥寒冷地区制造的梁体等综 合因素 ，故判断箱梁裂纹的成因为上述第 2 种或第 3 种。 防止受力裂纹的措施主要包括：进行预应力 的瞬时损失测试，调整张拉力数值，确保实存预应 24 力满足设计要求； 加强混凝土早期养护，控制收 缩和温度不均匀所产生的应力或裂纹 ；严格控 制混凝土浇筑与拆模的间隔时间，确保预张拉后冉 拆模的工艺要求。 3 2 2 防水卷材的搭接 目前，双面热融一次复合无纺纤维布 L类卷材 是桥梁防水卷材的主要材料 。现在几乎所有桥 梁生产企业的卷材搭接 二 艺均未按 T B T 2 9 6 5 -2 0 1 1 要求进行 “ 焊接”，铺设的卷材料未留 “ 焊接区”。 对此，施工单位应予以纠正，与卷材生产企业沟通， 要求卷材边缘搭接面为单向光面氯化聚乙烯卷材( 不 复合无纺纤维布 )，预 留光面宽度约 8 O m l Y l ，并在 施工工艺中详细规定操作要点，正确铺贴卷材，防 止 “ 光面”与水泥基胶接触。 3 2 3 混凝土坍落度及表面色差 引起混凝土坍落度变化的因素很多，包括水泥 品种 、掺合料用量 、外加剂、砂率、施工温度和时 间等。 目前 铁路 建设 对各 种 原材 料 的技术 指 标 要求较高，水泥和掺合料中 C 3 A含量要求不大于 8 、比表面积为 3 0 0 r n 2 k g - 3 5 0 112 2 k g ，需水量等指 标也有严格规定。外加剂要求采用聚羧酸类减水剂 ， 从化学反应机理上降低坍落度的经时损失速度。施 工时，应从上述原材料质量的稳定性、 b D N 剂与水 泥的相容性、砂率、温度、时间等方面从严把关， 砂率易取 3 5 4 0 ( 砂率过大会增加骨料的比表面 积，吸水过多降低坍落度；砂率过小则影响混凝土 的和易性 ，易产生泌水离析现象 ) ，尤其要防止外 加剂产品的质量波动 ，加强原材料进场检验 ，充分 发挥梁场试验室 的作用 。此外 ，应避免高温作业 ， 缩短混凝土浇筑时间。 混凝土表面色差的成因较复杂，原材料、配合比 ( 水灰比) 、模板锈蚀、脱模剂质量、 拌合时间、振 捣时间和振捣棒下插的深度等，均会影响混凝土表 面色差；虽然箱梁与 T 梁均为分层、分段浇筑，但 箱梁混凝土 ( 2 个拌合站同时浇筑 ) 表面的 “ 分层线” 出现的概率远多于 T 型梁 ( 只有 1 个拌合站)，可 见不同批次 ( 厂次 ) 的水泥、粉煤灰、矿粉等料源 是形成混凝土色差的重要因焘 此外， 水灰比的波动、 拌合时间的差异、上下层混凝土之间是否经振捣充 分融合、上下层混凝土浇筑时间间隔长短等也是影 响混凝土表面色差的因素。为防止混凝土产生色差， 应加强对上述因素的控制。例如：对模板除锈、 采 用优质脱模剂、稳定水灰比、不混用不同来源的粉 铁 道技术监督 料 、充分振捣上下层混凝土、尽量缩短浇筑间隔时 间等。 3 2 4 支座板处混凝土密实性 若支座板外露底面有空腹声 ，则意味该处混凝 土不够密实 ，会影响桥梁支点受力性能。为提高支 座板处混凝土的密实性 ，对于箱梁 ，浇筑混凝土底 板时 ，箱内的振捣人员应加强支座板和防落梁预埋 件处拌合物的振捣；对于 T 型梁，可后安装梁端横 隔板的上盖模板 ，在附着式振捣的同时 ，从外部横 隔板处采用插入式振捣 。 3 2 5 封端混凝土收缩裂纹 封端与梁端新 旧混凝土之间产生的收缩裂纹不 利于锚具 的耐久性防护，可通过调整封端混凝土中 微膨胀剂的掺量予以克服。 3 3 质量监督检验管理 3 3 1 检验机构 专业检验机构应补充检验方法 ，填补对抗扭转 刚度检验判定的空白 。对桥梁构件 、原材料、零 部件 的质量提供量化检验报告 ，并及时向生产单位 反馈检验结果 ，避免不合格品流入施工工序 ，减少 浪费和损失 ，防止铁路建设质量隐患。 3 3 2 施工监理 施工监理是专业化技术管理队伍 ，是过程控制 的主要力量 。施工监理应承担起施工质量 、进度 、 投资 ( 验工计价 ) 控制的责任，监督、控制、见证 产品质量形成的全过程 ( 尤其是关键工序 )，及时 提 出预见 生意见和可控方案 ，采取必要的预防措施 ， 杜绝不合格品的出现。 3 3 3 质量监督部门 质量监督部门应担负起对生产 ( 施工) 企业的 生产能力、施工资质、质量管理体系、施工业绩的 考核与评审工作 ，对企业的基础设施 、生产设备能 力 、技术人员、施1 二 人员 、特殊T种作业人员等影 响产品质量的关键因素严格把关，并在正常生产过 程 中保持严格 的后续监督 ， 确保企业 的生产 能力 、 质控能力始终满足相应细则的要求。 4 结语 铁路预应力混凝土简支梁是铁路桥梁的主要结 构型式 ，应用量大 、面广，其质量的优劣直接影响 着铁路运输安全。为此，应以设计、科研单位为先 锋，施工单位为责任主体 ，监督、质检部门保驾 护航 ，各尽其职，建设高标准、高质量铁路桥梁 工程 。 参考文献 1 孙璐 ，王文雷，吴 国琦 ，等 客运专线箱梁扭转裂纹成因分析 及施 工控制 J 铁道工程学报 ，2 0 0 7( 1 0)：4 4 4 9 2李耀 雄，孙璐 ，吴 国琦 铁路简支梁生产许可证核查中应注意 的几个问题 J 铁道技术监督， 2 0 0 7 ， 3 5( 4 )：1 6 - 1 8 3 黄士元 混凝土早期裂纹的成因与防治 J 混凝土， 2 0 0 0 ( 7 ) ： 3 5 4王文雷，李元龙 ，孙璐 ，等 对铁路桥梁混凝土桥面防水材料 检验依据的探讨及建议 J 铁道技术监督 2 0 1 1 ，3 9( 8 )： 1 - - 4 5 孙璐，李耀雄，吴国琦 客运专线双线箱梁扭转试验方法及判 定建议 J 铁道技术监督，2 0 0 7 ，3 5( 1 2 )：1 5 一 l 7 ( 责任编辑刘春雨) 国家铁路局发布 铁路机车车辆驾驶人员资格许可实施细则 国家铁路局 2 0 1 4年 3 月 2 5日发布 铁路机车车辆驾驶 人员资格许可实施细则 ， 进一步明确细化了相关铁路机车、 动车组及轨道车等自轮运转车辆驾驶员申请条件和考试程序 等规定。 我国现有铁路内燃、电力机车约2万台，C R H系列动车 组约千组，包括大型养路机械、轨道车、接触网作业车在内的 自轮运转车辆约4 5 干辆 ( 组 )。全国共有铁路机车车辆驾驶 人员近 1 5万人。铁路运营里程特别是高速铁路里程的不断增 加，对机车车辆驾驶人员数量和技术水平要求进一步提高。 该实施细则适应铁路发展形势要求。一是增加了动车组 准驾类型，并对申请条件作出了一些特殊规定。如申请人必 须经动车组驾驶适应性测试合格。二是对高速列车驾驶人员 和相关企业，要求加大监督检查力度。三是要求相关企业为 驾驶人员学习培训提供条件，聘用取得驾驶证的人员，还应 进行岗前培训，合格后方可上岗。 同时，为落实简政放权、规范管理、便民利民的行政审 批制度改革要求 ，该细则进一步精简合并准驾类型，由此前 的2 1 类减少到 9类。如考试通过获得 J 1 类驾驶资格的，可 准驾动车组和内燃机车、电力机车；如考试通过获得 L 1 类 驾驶资格的， 可准驾大型养路机械和轨道车、 接触网作业车； 单司机、重载列车司机无需再单独申请驾驶资格。考试科 目 也进一步精简，由原来的6项精简为 4项。取消了驾驶证年 审制度，改为用人企业每年一次将所聘用驾驶人员的情况书 面报告所在地区铁路监督管理局。 摘自 国家铁路局网站 2 5