预应力砼箱梁预制的质量控制.doc

预应力砼箱梁预制的质量控制黄雪林宿迁市公路工程建设处摘要：主要针对250省道宿迁至邳州公路（宿迁段）C合同段阎河大桥预应力砼组合箱梁的预制施工中，在底模制作、钢筋绑扎、混凝土浇筑、预应力张拉等方面所采取的质量控制措施，本文分析对桥梁施工中好的做法及出现的质量缺陷，提出一些防治、处理措施及建议。关键词：预应力砼；箱梁；预制；缺陷防治1、工程概况 阎河大桥采用13跨35m组合箱梁，共分三联，为435+535+435，共计104片。箱梁中心高度为1.8241.776m，边梁顶板宽为2.85m、中梁顶板宽为2.40m；底板宽均为1.0m，预应力钢束采用j15.24mm低松驰高强度预应力钢绞线。锚具采用OVM系列锚具，梁体为C50级砼。2、箱梁预制场地硬化及底模制作阎河大桥受桥梁两侧110万伏高压线限制，现场只能做10个台座。考虑到底座要周转多次，地基应坚固无沉陷。因此，在已经平整好的基础上，梁场场地硬化全部铺装12cm厚C25素砼。为加强底模稳定，保证钢绞线张拉后箱梁两端底模有足够的承载力，在底模两端各2m范围内进行加固处理。处理方法为：在梁端处夯打长4m、直径为15cm左右两排圆木桩，一端8根，再浇筑2.0m2.0m1.2m的钢筋砼支座。底模设计为20cm厚C40钢筋混凝土，并设一层16mm纵横间距为20cm的钢筋网，底模两侧用槽钢固定，便于控制箱梁底板的几何尺寸。底模面层铺设8mm钢板，以保证箱梁底部外观质量。梁端留20cm宽的槽口，浇筑时插上钢板，起吊后抽出，便于穿钢丝绳起吊。为防止张拉预应力后及存梁期内引起大的拱度，保持梁顶平整，经计算，需在35m底模跨中下设2.0cm预拱度，在30m底模跨中下设1.7cm预拱度，在21m底模跨中下设1.2m预拱度，在16m底模跨中下设0.9cm预拱度，预拱度按抛物线设置。缺陷防治措施：底台面层钢板接缝严密、平整、无凹陷、严格除锈、擦油均匀、无积油现象。底座尺寸准确，底座两侧槽钢由放橡胶软管，以便底座与侧模之间挤压严密，防止漏浆。底座长时间不用，应磨光涂油履盖保护，防止锈蚀和灰尘污染。所布置的箱梁底座严格按设计要求进行布置。底模预拱度设置准确，防止箱梁安装后梁底出现高差。3、模板制作及架立模板有足够强度、刚度和稳定性，能可靠的承担施工过程中各种荷载，且保证箱梁几何尺寸符合设计要求。箱梁外侧模采用5mm定型薄钢模板，模板骨架1m设一道，用角钢制成斜撑和横撑，用角钢连接各个骨架，芯模采用3mm定型薄钢模板，骨架50cm用角铁设置一道，芯模顶板为24m设置活动推拉下料口，芯模腹板用铰链链接，可拆成多个小片。缺陷防治措施：模板要有足够刚度和强度和稳定性，防止模板变形，改使箱梁几何尺寸改变；接缝严密、防止漏浆，形成蜂窝以用模错台，影响外观质量；外模除锈、除油、除尘彻底，防止影响外观质量。芯模上浮是箱梁施工中常遇到的问题，它严重影响构件的截面尺寸和桥面铺装层的厚度，采用在芯模顶部施加一组垂直压力的方法，防止芯模上浮。即：在横向槽钢上栓接25钢筋，钢筋抵在芯模顶板上，槽钢两端用紧固螺栓拉结在两侧外模钢支撑上，两侧外模钢支撑与底模固定（图1），养护完成后将其割除。为了固定芯模使其不偏移轴线位置，采用高强混凝土块和钢筋将芯模与外侧模顶牢，下部采用与相应腹板等厚长度钢筋焊接在腹板钢筋骨架，钢筋两端顶住外模和芯模。4、绑扎钢筋由于箱梁钢筋直径较小，顶板的钢筋为12mm、底板的钢筋为16mm、腹板的钢筋为12mm，底板钢筋在底模上绑扎，顶板、腹板钢筋在加工厂绑扎成片，然后再现场安装与底板钢筋相连，以提高钢筋绑扎的精度和效率。缺陷防治措施：钢筋下料准确。钢筋绑扎和焊接符合图纸和规范要求。预应力管道定位准确。管道内穿PPR管，砼浇筑结束立即抽出，防止水泥浆堵住管道，无法穿钢铰线。5、浇筑混凝土混凝土浇筑采用一次成型工艺，由一端向另一端全断面推进，同断面浇筑顺序为底板、腹板、顶板，分段分层循环推进，每段约3长，在前一段混凝土初凝前浇筑下一段混凝土，段与段之间不产生冷缝。浇筑底板混凝土：底板浇筑从端头及顶板预留工作孔下砼，用50插入式振捣棒振捣，插点均匀、严密、不得漏振。底板浇筑完成一段后，将芯模部分的活动模板压紧、固定，立即浇筑腹板混凝土。腹板混凝土浇筑：腹板混凝土浇筑采用对称分层浇筑的方式进行，分层厚度不得大于30cm，腹板混凝土的振捣采用复合振捣的方法，先用30型插入振捣棒振捣波纹管底部，再用50型插入振捣棒振捣腹部，腹板混凝土浇筑务必注意：混凝土的下料和振捣，两腹板必须同步对称进行振捣，间距相差2m，以防止芯模偏位和上浮。顶板混凝土浇筑：浇筑完一段腹板混凝土，浇筑该段顶板。顶板混凝土采用平板振捣器和插入振捣器二次振捣工艺，以防止出现松顶现象。浇筑顶板混凝土时应注意控制好顶板厚度和坡度，做好毛面。防治措施：箱梁砼坍落度不宜过大，但由于钢筋密、间距小并有波纹管，所以有又不宜太小、太大容易形成外表面气泡、水斑、沙纹等缺陷。坍落度太大，砼的密实很难保证，所以通过验证和现场实际操作总结，选用坍落度70-90mm。粗集料颗料较大，针片状含量超标，易产生云斑，且容易形成粗料集中波纹管上缘，形成一层水纹，根据现场情况和实际操作总结，粗集料最大粒径26.5mm连续粒级，针片状含量小于10%，压碎值小于20%。砼弹性模量一定要满足设计要求，设计值为3.75104mpa，如果偏小容易使张拉后拱度超过设计要求。砼的密度性直接影响到砼强度，我们参照砼渗水试验来检查砼密实性，其做法是箱梁浇筑成型3天后。在箱梁箱体内注入50cm深水，连续4小时水泵浇筑箱梁内腹板，检查外腹板是否渗水现象，重点检查水纹处无渗水现象。经现场检查：无渗水现象，回弹值良好且稳定，同时对顶板进行连续4小时水泵浇水试验，发现一处约为1.2m2有渗水现象，回弹仪法测定其强度，明显偏低，凿除重新浇筑。6、预应力的张拉箱梁设计预应力钢材均采用j15.24mm低松驰高强度预应力钢绞线，其截面积A140m2,标准强度Ryb=1860MPa，弹性模量Ey=1.95105MPa、松驰率3.5，（试验1.8）选用OVM15-3，OVM15-4，OVM15-5三种型号锚具及其配套张拉设备。张拉控制计算：通过测试同条件养护试块的强度，当混凝土强度达到设计的90（45MPa）以上后，可以进行正弯矩钢绞线的张拉。设计要求张拉控制应力为0.75Ryb，即Pk=kAg,Pkn=0.751860140n,n为钢绞线束数。考虑低松驰钢绞线，采用010k20k100k（持荷2min）进行锚固的张拉程序。实际操作证明可保证锚下应力达到0.75Ryb。张拉顺序：张拉顺序与张拉方法有关，本工程箱梁的特点是腹板不厚，为避免侧向弯曲，采取在两端对称张拉，张拉顺序为N2、N3、N5、N1、N4（图2），以控制应力和伸长值进行双控。（4）张拉伸长值的计算：根据钢绞线材料试验结果，弹性模量取1.99105MPa。箱梁腹板中的预应力钢束为既有竖弯又有平弯的空间曲线束，应以空间的包角计算值，计算孔道长度X亦应取相应空间曲线的弧长。由于本工程的预应力钢束在平弯方向的直线段较短，平弯角较小仅为1.8，可按平面曲线来计算。经验证，其误差很小。由计算得出中跨与边跨相应束号的钢绞伸长量基本相等。预应力钢绞张拉伸长值计算公式如下：PpP(1-e-(bx+)/kx+LLP/ASES（5）张拉伸长值的控制范围：现场实际张拉从010k 20k 100k，持荷2min来控制，根据施工规范的要求，实际张拉伸长值与理论计算伸长值的误差应控制在6。防治措施：张拉人员要相对固定，经过培训张拉时采用应力和伸长量“双控”；千斤顶、油表要定期校验，张拉时发现异常情况要及时停下来找原因，必要时重新校验千斤顶、油表；千斤顶、油表校验时尽量采用率定值，即按实际初应力、控制应力校验对应的油表读数；扩大钢绞线检测频率，每捆钢绞线都要取样做弹模试验，及时调整钢绞线理论延伸量。张拉严格按照张拉程序，严禁以0100k进行锚固。施加预应力大小控制不准，实测伸长量与理论计算伸长量超出规范要求的6。其主要原因：油表读数不够精确。目前，一般油表读数至多精确至1MP，1MP以下读数均只能估读，且持荷时油表指针往往来回摆动。千斤顶校验方法有缺陷。千斤顶校验时无论采用主动加压，还是被动加压，往往都是采用主动加压整数时对应的千斤顶读数绘出千斤顶校验曲线，施工中将张拉力对应的油表读数在曲线上找点，这样得到的油表读数与千斤顶实际张拉力存在着系统误差。另外，还可能由于千斤顶油路故障导致油表读数与千斤顶实际张拉力不对应。计算理论伸长量时，预应力钢绞线弹性模量取值不准。一般弹模取值主要根据试验确定，取试验值的中间值，钢绞线出厂时虽然能符合国标要求，但本身弹模离散较大，不太稳定，可能导致实测伸长量与理论伸长量误差较大，超出规范要求。7、孔道灌浆 孔道灌浆在预应力张拉后尽快进行，水泥采用52.5普通硅酸盐水泥。在水浆内掺JM-HF减水和微膨胀作用的外加剂，水灰比宜为0.200.45，由于掺入减水剂，水灰比可减小到0.35，本项目控制在0.37。保证水泥浆强度不低于40MPa。为防止预应力筋锈蚀，张拉后应及时压浆封锚。防治措施：箱梁压浆之前用高压空气将管道内浮尘吹清，再用清水冲洗干净。水泥浆的稠度控制在1418S之间。水泥浆拌制至压入孔道时间，不宜超过45min。当孔道较长或采用一次性压浆时，应适当加大压力。为保证管道内灰浆饱满，稳压时间不低于2min，压力不低于0.5Mpa。8、养护砼浇筑完成后，应在收浆后尽快予以覆盖和洒水养护，保持砼表面潮湿，养护时间根据气温、湿度和砼强度决定。箱室内宜采取筑坝注水养生，亦可检测腹板砼的严密性，特别是腹板与顶板交接处。缺陷防治措施：当气温低于5，用覆盖保温进行蒸汽养护。当气温太高，应避开中午，选择早晚浇筑。用渗水土工布履盖养生。9、结束语 通过工程实践，笔者认为组合箱梁结构如能在设计方面进一步完善，例如底板、腹板适当加厚，施工方面合理选择粗骨料粒径，优化施工工艺，同时严格按施工规范要求进行预应力张拉压浆，就能消除预应力混凝土组合箱梁的质量通病，保证预应力混凝土组合箱梁的内在质量和外在质量，使得组合箱梁这种结构形式得到更大的推广应用。（1）预制箱梁为薄壁结构，对施工要求高，内外模板要求采用有较大刚度和平整度的定型钢模，才能保证外观质量。（2）普通钢筋的绑扎及预应力管道的定位必须准确，普通钢筋在钢筋加工厂加工成网片组装，能够提高生产效率。（3）浇筑混凝土时，水泥、砂、石子、水配合比（质量比）建议采用1：1.383：1.862：0.362。水泥用量470kg/m3，碎石粒径5-25mm，坍落度810cm，并加入复合型外加剂，充分保证混凝土的流动性和初凝时间。浇筑顺序为先底板，然后接着浇筑腹板、顶板、能够保证预制箱梁连续浇筑的整体质量。（4）预应力张拉采有两端同时张拉的方法，张拉效果完全满足设计要求。参考文献：JTJ041-2000公路桥涵施工技术规范.北京人民交通出版社，2000JTG D62-2004 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥梁设计规范. 北京人民交通出版社，2004邵旭东，桥梁设计百问.北京人：人民交通出版社，2003.