预应力混凝土桥梁施工质量通病与防治措施课件（46页）

1、预应力混凝土桥梁施工质量通病与防治措施武汉市市政工程质量监督站 何祖亮2014年4月预应力混凝土桥梁病害分析预应力混凝土桥梁施工控制要点预应力混凝土桥梁施工质量通病防治措施预应力工程简述预应力钢筋混凝土结构是以预应力钢筋（钢束）为主要受力的钢筋混凝土构件。 预应力筋在张拉过程中的控制和孔道压浆的质量对构件的受力状态、使用性能和耐久性极为关键。参与预应力钢筋混凝土施工的技术人员 ： 了解预应力筋的重要性； 并应熟练掌握张拉、压浆的施工工艺； 预应力筋相关计算方法。 预应力工程简述预应力钢筋混凝土的特点如下： 增大混凝土构件的刚度，减少裂缝的发生； 节省钢材和混凝土，构件跨度增大； 施工工艺较复杂

2、，施工质量要求较高； 混凝土强度高，能承受局部较大的压应力； 早期强度高，加快张拉机具的周转； 徐变较小，减少预应力的损失。一、预应力混凝土桥梁病害分析1 梁体下挠全预应力构件，预应力效应的作用是比较大的，其提供的消压弯矩能有效保证构件的预应力度。根据分析，150m的全预应力连续箱梁，预应力对挠度的效应是7cm。如果预应力施工不当，梁体内不能建立有效的预应力，在混凝土徐变的共同作用下，梁体必将发生严重的下挠。挠度过大不但会使跨中主梁下凹，破坏桥面的铺装层，影响桥梁的使用寿命和行车舒适性，甚至危及高速行车时的安全。跨中持续下挠的影响因素有：预应力的损失、结构的刚度、超重、混凝土的收缩徐变、温度的

3、影响，而最主要的因素是预应力的损失。2 梁体开裂在预应力桥梁使用中发现，有相当数量的箱梁在顶板、腹板、底板、横隔板以及齿块等部位出现了各种不同形式的裂缝，其中箱梁腹板裂缝最为普遍和严重。腹板裂缝一般集中在1/8跨至3/4跨之间，其中距支座L/4附近腹板斜裂缝数量较多，裂缝开展宽度一般在0.150.5mm之间；通常腹板内侧的裂缝数量较多，夏季缝宽较冬季有所增大，较宽的裂缝贯透腹板，在结构上呈一定的对称性。 3 梁体断裂 由于预应力筋的有效预应力失效或梁体裂缝，特别是纵向预应力损失过大引起下挠和底板横向裂缝的进一步发展。当发展到一定程度，由量变转为质变，使梁体发生结构性破坏。 病害实例1）钟祥汉江

4、大桥钟祥汉江大桥设计使用寿命50年，1993年竣工验收时工程质量等级优良，但仅运行10年便成为危桥。2001年检测，省交通部门就发现梁体有裂缝。2004年，大桥“病症”加剧，主桥箱梁腹板开裂，中间三跨跨中底板横向贯穿开裂，且仍在发展；两个次边跨下挠严重；混凝土劣化严重；箱梁接段质量较差，箱梁顶板开裂渗水；抽查的底板纵向预应力管道未见压浆；预应力钢束有断丝、滑丝现象，部分钢筋锈蚀严重。大桥荷载等级远低于原设计标准，不能满足使用要求，被定性为“危桥”。最终于2005年封闭。拆除中的钟祥汉江大桥 黄石长江大桥黄石大桥为一座5跨预应力混凝土连续刚构桥，跨径布置为 162.5m+3245m+162.5m

5、，于1995年建成。梁体下挠达30cm、腹板斜裂缝数以千计黄石长江大桥黄石长江大桥立面布置 该桥通车运营3年后，跨中仍然持续下挠。该桥运营7年后，各跨跨中均有明显下挠，与成桥时相比，大桥北岸次边跨2号墩和3号墩之间主梁跨中下挠累计已达30.5cm，中跨3号墩和4号墩之间主梁跨中下挠已达21.2cm，南岸次边跨4号墩和5号墩之间主梁跨中下挠累计已达22.6cm。 美国加州Parrots Ferry Bridge（主跨195m）跨中明显下挠由以上实例可见：预应力混凝土桥梁的病害主要是梁体下挠和开裂。而这种病害在刚成桥的检测和试验中无法体现，特别是梁体的下挠，在成桥荷载试验时，桥梁的承载力能够达到要

6、求，但运营阶段，在荷载特别是活载作用下，跨中将持续下挠。这是由于有效预应力不均匀度过大造成的预应力损失过大，相当于有效预应力大的钢筋承受了本应该所有预应力筋承受的力，这样有效预应力大的钢筋在使用阶段逐渐屈服，梁体也随之下挠。而随着梁体下挠和开裂的不断发展，桥梁承载力将严重下降，甚至有断裂的危险。二、预应力混凝土桥梁施工质量控制要点之 预留孔道 预留孔道的位置正确是保证结构受力状态符合设计的重要因素； 孔道位置即预应力的位置； 空间坐标的方式进行控制，至少利用两个既有基准面进行定位； 定位筋间距应符合规范要求，特殊位置定位(接头、曲线最低部、喇叭口尾部)； 定位筋的方式（井字形和U形）和安装方式

7、（焊接和绑扎。二、预应力工程施工质量控制要点之 预留孔道波纹管的接头： 套管采用大一号的波纹管；直径略大5mm； 防水宽胶带缠绕封闭； 接头管长度宜为25cm，不宜小于20cm（或3倍直径）； 两端对称伸入，两端旋入长度宜相等； 锚垫板后喇叭口也要封闭。二、预应力工程施工质量控制要点之 预留孔道注意：当普通钢筋和波纹管位置相冲突时，不得调整波纹管的位置，只能调整普通钢筋的位置，可适当弯折，尽量避免切断。波纹管检查注意：空间位置定位钢筋；外观直顺情况；有无破损和折角；密闭性。二、预应力工程施工质量控制要点之 张拉1、预应力筋7丝钢绞线 标准抗拉强度为: fPtk=1860MPa 高强度低松弛钢绞

8、线 直径j15.24截面面积为140mm2 张拉控制应力： 各设计不同。70%、72%、75% 二、预应力工程施工质量控制要点之 张拉2、下料和穿束 预应力筋下料：预应力筋下料时特别注意避免照搬图纸给定的下料尺寸，应根据现场拟采用的千斤顶、限位板及锚具的具体尺寸而定，最大限度地节省原材料，减少浪费。 钢绞线穿束可采用先穿法和后穿法两种形式，无论哪种方法，在混凝土浇筑过程中，均应对管道的畅通进行检查，可采用抽拉钢绞线（或预装的胶管）的方式，混凝土浇筑完成后，必须进行抽拉，确保管道畅通。 二、预应力工程施工质量控制要点之 张拉3、张拉前准备工作 千斤顶和油表的标定 千斤顶应在标定有效期内使用，一般

9、为6个月或200次张拉作业。工地转场（项目）后，无论是否在有效期内，均应重新进行标定后使用。 标定后，应保存好标定证书和相关参数资料的原件。应参照标定参数，重新复核线性回归方程。 使用时，应根据标定时的千斤顶和油表对应使用，每次张拉作业前，均应检查，严禁混用、替用。二、预应力工程施工质量控制要点之 张拉理论伸长量的计算 预应力张拉作业时，采用双控措施，以应力控制为主，伸长量校核。此伸长量为理论伸长量，需通过计算确定。 严禁直接采用设计图纸中给定的伸长量作为理论伸长量。因为设计给定的伸长量采用的计算参数和现场的参数不同，所以无任何参考价值。主要有以下参数不同：管道摩阻系数、钢绞线弹性模量、钢绞线

10、实际张拉的的长度等。 理论伸长量的计算结果并非是定值，不同批次的钢绞线的弹性模量均有变化，所以，应根据钢绞线的批次进行及时调整。即使误差很小，也必须进行重新计算，计算书应附相关批次钢绞线弹性模量检测报告复印件。二、预应力工程施工质量控制要点之 张拉锚垫板下混凝土密实度的检查 安装张拉机具前，必须对锚垫板后混凝土的密实度进行检查，可采用小铁锤轻敲锚垫板，听音检查。 当对混凝土密实度产生怀疑时，应从锚垫板后侧面进行凿开检查，发现确有空洞现象时，应凿除松散石子，采用高标号细石混凝土进行填补密实，待强度达到要求后再行张拉。 如必须尽快张拉时，可试配环氧树脂砂浆进行填补后，强度达到要求后张拉。二、预应力

11、工程施工质量控制要点之 张拉张拉机具及安装 根据规范要求，单束为长度小于25m的直线预应力筋可采用单端张拉，其余情况应采用两端张拉。钢绞线调整完毕后，安装工作锚具和夹片，工作锚具紧贴锚垫板，注意检查锚具底面是否完全嵌入锚垫板的凹槽内，钢绞线是否扭曲。安装限位板，限位板的凹槽应紧扣工作锚具。安装千斤顶和工具锚、工具夹片。 锚垫板压浆孔的位置应在低端。安装锚垫板时一定要注意，认真检查压浆孔是否畅通，压浆端的压浆孔应设置在低端。安装时注意做到“三同心”，即：锚垫板与管道同心（ 锚垫板安装时，端面应垂直于管道轴线 ），锚具和锚垫板同心，千斤顶和锚具同心。 千斤顶安装时注意吨位是否符合要求，油表和千斤顶

12、是否对应。 二、预应力工程施工质量控制要点之 张拉对相关作业人员技术交底张拉前应对相关张拉作业人员进行技术交底。包括：施工技术交底、专项安全技术交底、临时张拉参数交底等。施工技术交底和安全技术交底交底采取交底会的形式，保存技术交底会签表。临时张拉参数技术交底应作为施工技术交底的补充交底形式进行（每次张拉前必须进行交底），只交至张拉操作员即可。二、预应力工程施工质量控制要点之 张拉4、预应力筋张拉 因预应力筋的张拉采取张拉控制应力为主，伸长量作为校核。所以在张拉时应根据控制应力分阶段张拉和量取伸长量。在张拉初期，由于钢绞线的松弛、夹片不够密贴、各张拉机具间的缝隙及弹性压缩等原因，其伸长量不足以反

13、映钢绞线在本阶段受力状态时的实际伸长量。 所以初张拉伸长量应采取较接近初张拉工况的相邻阶段伸长量为近似值。初张拉应力一般采取10%，则在张拉时控制应力分阶段应为：10%0、20%0、100%0。 张拉记录伸长量应采用经检测合格的钢直尺或钢板尺，严禁采用塑料直尺和卷尺。 张拉量取伸长量时，量取数值人员应站立在张拉机具侧面，不得正对张拉端。每阶段量取伸长值均为总伸长量（原始记录的数值应为总伸长值），精确至mm，并保留估计值。 二、预应力工程施工质量控制要点之 张拉 如某束钢绞线10%0、20%0、100%0时量取值分别为15.2mm、25.5mm、100.8mm，则实际伸长值的计算方法如下： 10

14、%020%0阶段的伸长量为：25.515.210.3mm 10%0100%0阶段的伸长量为：100.815.285.6mm 初应力阶段伸长量取相邻阶段应力伸长量，即0%10%0阶段伸长量也取10.3mm。 所以总伸长量应为： L10.385.695.9mm二、预应力工程施工质量控制要点之 张拉每束钢绞线张拉结束后，应立即进行伸长量的校核，当实际伸长量超出理论伸长量6%时，应进行分析原因并采取有效措施后，再进行其余预应力筋的张拉。张拉时应确保“两同时”，即两端、两侧同时、对称张拉。张拉时应注意两端伸长量的不同步率，一般不得超过10%。二、预应力工程施工质量控制要点之 压浆张拉结束后48小时内，无

15、断、滑丝现象或断、滑丝数在规范范围内，尽快进行压浆。压浆前应估算所需浆料，在压浆过程中严重超量时应检查是否有串孔、爆孔等原因。压浆料应进行试验确定配合比，现场必须严格计量各入仓料的重量，确保施工配合比。压浆压力在0.50.7MPa。压浆的充盈度应达到孔道另一端饱满且排气孔排出与规定流动度相同的水泥浆为止。关闭出浆阀，仍应保持一个不小于0.5MPa的稳压期，保压时间宜为35min。压浆顺序自下而上逐孔进行，每孔压浆时应缓慢均匀进行，不得中断。为避免预应力筋受热应力损失，锚外钢绞线应采用砂轮机等冷切割的方法割除，严禁电焊、氧割等热切割的方法切割。三、预应力混凝土桥梁施工质量 通病防治措施预应力工程

16、易出现的问题一：波纹管固定不牢防治措施1 预埋波纹管时，波纹管应用钢筋“井” 字架支垫，或采用“U”型定位钢筋居中定位，定位钢筋尺寸、间距应正确。2 定位筋的间距和数量应符合设计要求。 预应力筋锚固区、曲线部位，波纹管定位筋间距较直线段小。预应力工程易出现的问题二：波纹管线型和位置不符合设计要求预应力工程易出现的问题三：成品保护不到位，波纹管局部孔洞、塌陷、破损波纹管的破损问题在波纹管下料和安装过程中，由于操作不当或其他方面的原因，波纹管容易产生破损。在常规作业中，波纹管的安装是由钢筋班组完成，很多作业人员为逃避责任或避免返工，往往隐瞒不说。这就导致在混凝土浇筑过程中，水泥浆进入波纹管内，堵塞

17、预留管道，在进行钢绞线穿束时才发现堵管现象，此时只能开仓修补。所以，在波纹管安装完成后，应对所有波纹管进行全面检查，检查重点应在：波纹管接头处、曲线曲率最大处、定位钢筋焊接处等。波纹管的保护措施1.严格控制进场波纹管的材质质量。进到现场的波纹管应集中堆放整齐，工人不得在波纹管上踩踏。2.波纹管应覆盖保护，防止风吹雨淋使其提前老化。3.切割波纹管应平直，严禁切成斜口。4.波纹管接头的方法：波纹管接头处要外包不小于20cm的大号波纹管，并且两端头要对半拧紧，中间不得留有空隙。为保证中间不留空隙，应在两接头端头处做好标记后用防水胶带包裹严密，以防漏浆。 波纹管的保护措施5.安装波纹管后严格控制电焊机

18、的使用，防止电焊火花击穿孔道。靠近波纹管焊接钢筋时，应采取措施保护波纹管不被灼伤，如不小心灼伤，灼伤处要用胶带包裹严密。6.凡与波纹管冲突的部件都要避让波纹管。7.安装梁内外模板的对拉螺栓时，应防止木工钻孔钻头碰坏波纹管。 8. 浇筑混凝土时，严禁对着波纹管放料。振捣棒严禁碰撞波纹管，严禁两个振捣棒夹着一根波纹管振捣。特别是腹板混凝土振捣时，严禁振捣棒在同一位置长时间振捣，振捣时间以不超过20秒为准。9. 拆模时注意保护端头处外露的波纹管。预应力工程易出现的问题四：钢绞线互相缠绕穿束工艺不当，导致钢绞线无法穿全正确做法：对应预应力筋在锚环中的位置将其固定预应力筋的切割：机械切割，宜使用砂轮锯或切断机切断，不得采用电弧切割。钢绞线穿束问题钢绞线穿束易产生的质量问题为扭曲、长短不一、缠绕等。最好的检查方法为两端所有钢绞线束均平齐为准，穿束时应采取整孔整束的方法，条件限制等困难作业环境下，可采取35根作一束进行。尤其应注意的一点是，当作业班组完全穿进所有钢绞线存在困难时，可能会做假头（即两端仅1m左右，中间无钢绞线），旁站人员必须全程进行旁站，张拉完毕后应对钢绞线的夹片牙痕进行检查，无牙痕或牙痕明显不同于其他钢绞线的，可能为假头。预应力工程