大跨度预应力砼箱梁施工质量控制要素

1、 PAGE 9大跨度预应力砼箱梁施工质量控制要素关键词：大跨度箱梁预应力质量控制要素一、前言如今，除一些下承式拱桥和钢桁架桥外，几乎所有大跨度桥梁均采用预应力砼结构。预应力砼结构具有材料省、自重轻、以实现较大的跨度，而且还具有各部分材料受力均匀、节省投资等多方面优点，但另一方面。大跨度预应力砼箱梁多属于轻型 结构，其内普通钢筋和预应力筋密度大，布置较复杂，技术要求高，因而施工具有一定的难度 ,处理稍有不慎,将可能出现质量通病和质量缺陷，必须引起重视。为了能更好地从施工实践中 总结经验，进一步提高效益，促进推广应用，就通常大跨度预应力砼箱梁其施工工艺上需注意的问题以及施工中出现的一些问题的处理措

2、施,介绍如下，不妥之处请有关专家予以指正。大跨度桥梁最通常的结构形式有斜拉桥、T 型刚构、悬索吊桥等，其跨度一般在几百米左右或更长,主梁多为变截面，预应力多为三向或双向。其纵向预应力束通常是通长设置或以连接器连接布置。锚具除高强钢丝用 DM 型外，多为 OVM 或YM 等自锁式锚具型式。施加预应力为后张法，预应力工作环境为有粘结的形式，其横向预力束锚固多P 锚和扁锚型式.预应力筋多采用钢铰线和高强钢丝，以及精轧螺纹钢等其他类型的力筋，主梁砼浇筑多以分节段以悬臂浇筑的方法施工 .其质量控制面涉及较多,但重点和难点在于预应力施工。二、施工质量控制要素施工前的准备工作模板安装准备悬臂浇筑的挂蓝安装就

3、位，进行了荷载试压后 ,对模板的平整度进行校整，对模板倒角、转角仔细校正，确保不漏砼浆.在梁段端模纵向波纹管通过的位置所设置的管道通过孔,不可过大,以刚好通过为宜，其轴向误差为 10mm,纵向误差为30mm.预应力材料、设备准备波纹管、波纹管接头，预应力筋，合格证书及材料性能检验，锚具和夹具硬度和强度检验，符合规定要求。按照张拉设计控制应力，选定张拉设备、电动油压泵，压浆泵压力表等。千斤顶额定负荷大于最大张拉控制应力。将千斤顶和配套使用的油压表送与具有检测资质的单位检验 ,得到张拉力与油压表读数关系曲线方程,作为计算张拉控制应力相对应油表读数的依据。预应力束管道的形成工艺流程为：移动挂篮就位安

4、装梁段底模底板主筋和一部分架立筋安装底板纵向预应束波纹管安装腹板主筋和一部分架立筋安装竖向波纹管安装顶板主筋和一部分分布筋顶板纵向波纹管和横向波纹管顶板其余钢筋和张拉端锚杯定位底板其余钢筋锚杯定位组装其余模板。施工控制要点：(1）补齐其余钢筋之前，对所有的波纹管用井字形钢筋按设计座标准确定位 ,横向误差 10mm，纵向误差 30mm。到目前为止,预应力波纹管均是 PVC 管和 0.3mm厚的钢带卷成的金属螺旋管，其耐火性极差，而在钢筋和模板安装的整个过程中频繁使用火焰和电弧 ,难免对波纹管造成烧伤，要求操作人员在施工过程中，随时留意， 一经发现,立即修补好，不可延误。在波纹管附近作焊割操作时，

5、用湿布覆盖 ,加以保护。控制砼入模时砼的和易性、保水性和塌落度，砼振捣时避免碰触波纹管和锚杯。(4）在波纹管内插入芯棒（钢管和 PVC 管）以增加其刚度。波纹管在曲线段内，对波纹接头处两端各增加设置一个定位井字筋，芯棒不能插入的曲线部位梆一根粗钢筋加强其刚度。防止其接头在砼流动的较大推力下错开。可将 23 根竖向波纹管在底部连通，可在梁上对此三孔管道同时压浆，达到方便可靠的效果。连通管D=2030mm，要求有足够的强度，以抵抗浇筑时被砼压扁，。安装预应力波纹管时，在其最高点设置排气管(兼作泌水管），（D=20mm），竖向波纹管在其最低点设置排水管,浇砼时防止被砼堵塞和淹没.浇筑时应有专人负责预

6、应力孔道及排气孔、预埋件的保护。对于倾斜布置的预应力管道的锚杯，注浆端锚杯应设在较低处，排浆端设在较高的一端,安装锚杯时将其转动，使注浆口处于较高位置，有利于压浆时，管道内气体逸出，消除气囊而达到压浆饱满。锚杯安装好后，其轴线应与孔道波纹管轴线重合，在波纹管与锚杯的连结处应密封好 .预应力张拉准备工作预应力筋穿索：竖向和横向预应力筋砼浇筑后 ,一端已锚固，为单端张拉。纵向预应力筋多为两端张拉,多为砼浇筑后穿索，其索较长的达数百米，平均重达数吨 ,通常是卷扬机和人工相配合穿索。其工艺流程为:清孔钢绞线编束和焊牵引头穿束切割牵引头。清孔时以一根前端焊有用粗铁丝作成蛇头形状（此形状在孔道内可进退自如

7、）的钢绞线伸入预应力束孔道内,检查是否被堵塞，然后用水将孔道内的杂物清洗掉。牵引头制作：用一根 25 圆钢筋一端作成环状,将待穿束的钢绞线一根一根紧密围绕它另一端焊结，然后将此线束焊结端氧割成为半球状，以减小穿束阻力。尤其需要注意：在电焊焊结操作过程中， 电焊机负线， 始终连结此在25 圆钢筋环状端,并且，不允许电弧和火焰碰触钢绞线的其它任何部位 ,防止钢绞线的工作部位受到损伤,而失去承载能力。搭设张拉工作平台对危险的悬空作业部位，须搭设牢固张拉工作平台，满足张拉时方便操作，作业安全的基本要求 .安装工作锚具安装工作锚具之前，将锚杯内和锚杯压浆孔内杂物清除。锚圈和其锚孔夹片必需配套使用，不同型

8、号 ,不可混装.安装的锚圈贴紧锚杯 ,处于锚杯表面的限位凹面内,然后顶紧夹片。安装好的限位板的限位凹面应正对工作锚。安装千斤顶千斤顶安装好后，其轴线应与锚端孔道轴线重合 ,活塞端面向外，便于测量延伸量，以及保持千斤顶在工作时的稳定。新千斤顶工具锚具安装前，以及使用一段时间后，应在其夹片孔内抹适量的润滑介质，使得退锚时容易。悬挂千斤顶的着力处应稳固，张拉时千斤顶活塞方向有人可能出现时 ,须用厚木板摭挡，防止夹片炸裂伤人。对表面有锈的钢绞线,张拉前应彻底除锈，以减少磨擦损失。计算预应力筋的理论伸长值预应力筋张拉理论伸长值计算公式为： L= L Pp /（Ap Ep)。式中 Pp预应力筋的平均张拉力

9、。L-预应力筋的长度。Ap预应力筋的截面面积。Ep预应力筋的弹性模量。可以通过厂方的产品性能指标参数得到，必要时通过试验确定。在工程实际中，预应力孔道内的属性不一致，对此公式的实际使用，也可按如此进行：按相同的孔道曲率 ,将其分成若干段（i 个段）,则各段理论伸长值为： Li= Li Ppi / （Api Ep），其总和为:Li= Li Ppi /(Api Ep）=L即为预应力筋的理论伸长值.其中 Pp 为预应力筋的平均张拉力。 Pp=P（1e（kx+）/(kx+) k-孔道每米局部偏差对摩擦的影响系数。-孔道壁的摩擦系数，视孔道情况，一般情况下取中值。P为张拉控制力.当预应孔道为直线时，即力

10、筋与孔道不存在摩擦时，其理论伸长值的计算式为：L= L P /（Ap Ep）。张拉控制力的确定通常施工图给出锚下控制应力 k ，即不包含锚圈口的预应力损失和自锁式锚具锚固时，钢铰线回缩产生的预应损失.锚圈口的预应力损失可通过试验测定，其大小与锚杯长度，锚圈大小，限位板的限位深度有关。张拉锚固时钢绞线回缩产生的预应力损失 P,在实际控制所及的范围内,可由下式确定：P=/L锚固时钢绞线的回缩量，一般 46mm。L-张拉达到控制应力时,预应力筋的延伸量。可见较长的预应力筋，此部分预应力损失较小。而较短的预应力筋 ,其影响较大，短到一定的程度时，便不能满足其与理论延伸量比小于6的要求。对于较短的预应力

11、筋，可采用低回缩量的锚具，如 DM 型，DHS 型的锚具来进行锚固,可使钢绞线的锚固回缩小于 1mm。.由此可知,对于采用类似于 OVM 型和 YM 型的自锁式锚具，张拉控制应力 con,可由下式确定：con=k+ 锚圈口损失+/（L*A ）使用此式时注意：con不得大于设计规定的最大控制应力，并不得大于力筋标准强度的 80。有时，将锚圈口损失+/(L A)，作为超张拉应力的超张拉部分进行控制，其效果和原理没有多大的差别 .预应力张拉浇筑混凝土强度到达张拉设计所要求的强度，同时必须有三天以上成熟期方可进行张拉。张拉开机前对千斤顶的安装进行再次检查，包括压力表是否配套和正常，液压管道的连接是否下

12、确，各方面均要符合要求。张拉过程中，应注意是否有异常现象如响声、油压表指针抖动等 ,张拉完成后检查钢绞线上夹片留下的咬痕，以便及时发现滑丝问题.施加应力的程序（对于力筋为低松驰钢绞线），00.15con0。30concon(持荷 2min） 锚固，施加应力和锚固均须平稳而缓慢地进行，此处 0。15con 是初张拉应力0,0 的取值范围为 0。10。150 ,此段延伸量不便测量,按同级张拉推算得到， 此处，即 0。15con0。30con 的延伸量。张拉顺序为：先长索后短索，先腹板，后底板和顶板，先纵向，后竖向和横向 .并左右对称进行。张拉采取双控法，张拉达到控制力时，以延伸量进行校核 ,实测延

13、伸量不超过理论延伸量的 6%.纵向预应力筋通常要求两端张拉，目前，常用千斤顶的行程为 150mm和 200mm，对较长的力筋,为适应千斤顶行程，采取两端同步进行张拉，即施力同步，量延伸量同步，锚固同步，可用无线电对讲机进行协调同步。对更长的力筋，须采取分级张拉的方式，对每一级张拉均测量其延伸量，通过逐次张拉而达到控制应力，其张拉程序为：第一级：00.15con第二级：0。15con0。30con第三级：0。30con1（0。95 倍行程对应的应力).第四级: i1i(0.95倍行程对应的应力)第五级: icon(0.95 倍行程对应的应力）实际伸长量的计算:L=L1+L2（L1 为 0。15c

14、oncon的延伸量，L2=L0。3con- L0.15con,为 00。15con的延伸量 ）张拉过程中,高度注意，一旦有异常情况出现 ,立即停止，查明情况，并进行处理 .张拉时，任何人员不可出现在千斤顶活塞正对位置，防止出现危险。实测伸长量超过理论伸长量的6时，应停止张拉，查找原因。多级张拉每一级均不可拉满行程，一旦达到行程后，油表读数不再真实反映张拉力。从而达不到对张拉进行有效控制目的。张拉锚固后，在钢绞线上划线标，以便观察锚固有无相对滑丝情况。张拉过程中可能出现的问题张拉达到控制力时，延伸量偏小，不符合要求.产生原因：夹片与锚圈不配套,产生较大的锚圈口阻力 ,对力筋造成刮伤.预应力孔道内

15、渗入了砼浆对力筋产生很大的阻力,或完全被握裹住，千斤顶故障使行程变短,或千斤顶已达到行程.传力油路堵塞.锚圈孔内有石屑，或被其杂物堵塞 .限位板不配套，其限位深度过小。处理措施：所安装的工具锚，夹片，限位板 ,要求型号统一,配套使用。预应力孔道渗入砼浆不严生重时， 可将钢绞线先拉松动，冲洗后再进行张拉：渗入的砼浆较严重时，进行开仓处理。安装锚圈和千斤顶时，要将锚圈孔内和钢绞线上杂物清除。工作锚安装好后，防止异物进入其孔内。千斤顶除按规定要求进行检校外, 要经常维护和检修，作过较大的检修后，须重新校定后方可作预应力张拉使用。使用的千斤顶等张拉设备要求工作性能正常。张拉达到控制力时，延伸量偏大，不

16、符合要求.产生原因:对锚洞施力所加的垫板较多，其延伸量包含所加垫板的压密值，和垫板的变形值。此时实测延伸量计算应将其扣除,千斤油压表故障,或油路淤积造成压力传递阻碍。钢绞线的材料性能。处理措施：更换油压表并重新校定再进行张拉；对已经张拉的力筋卸荷，重新安装和张拉。对弹性模量 E 进行试验。确定准确的 E 值。张拉达到控制力前,整根钢绞线被拉断。产生原因：钢绞线受到电弧、电线短路、高温火焰灼伤，机械刮伤，塑性弯折；千斤油压表失灵，油压表被堵塞。浇砼时锚杯严重变位,在管道口形成突起的锐角形状，以至于在张拉时钢绞线被折断；千斤安装变位，使其轴线与孔道轴线不一至，张拉受力时 ,钢绞线在孔道口折断。千斤

17、顶工具夹片打紧不一至，使力筋束中各力筋受力不一至,或全束力筋共同承受的拉力仅有部分力筋承担，或有夹片掉落，未初被发现，张拉时超过其承载力而被拉断。处理和防止措施:在梁段施工过程中，严防钢绞线被机械损伤和灼伤；千斤顶等张拉设备张拉前进行存细检查 ,确保其工作性能正常。出现异常现象，查明并处理完好后，再继续张拉。对于力筋孔道口的突起状，将其打磨光滑。对于已被拉断的钢绞线束进行御荷和更换，按要求安装并重新张拉。张拉前仔细检查锚具和千斤的安装情况。滑丝产生原因：张拉时锚具锥孔与夹片之间有杂物；绞线上有铁锈、锚垫板喇叭口内有混凝土和其它杂物；线可能 有负公差及受力性能不符合设计要求；钢束中钢线受力不均，

18、引起钢绞线收缩变形；锚圈、夹片的硬度不够；千斤顶张拉时回油过快.处理和防止措施：张拉前对钢束锚锚固部分、锚环、夹片进行彻底清理，安装夹片时要保证外露部分相同，顶面平齐; 根据所采用的钢束种类选择锚具。当用高强钢丝时宜采用 XM型锚具，因该锚具夹片 有偏转角, 锚固方向为 360无间隙。当采用钢纹线时则OVM型锚具较为适宜。 滑丝处理一般采用单孔补张，补张不成功时可用叠加锚环法处理。断丝产生原因：钢束在孔道内部弯曲，张拉时部分受力大于钢绞线的破坏力。应力筋力学性能不合格。；千斤顶故障 钢束在孔道内部弯曲，张拉时部分受力大于钢绞线的破坏力; 钢绞线本身质量有问题；锚板喇叭筒、锚板、锚环及千斤顶不同

19、心，造成偏拉，受力不均. 锚垫板（锚杯）安装不正确，发生了偏斜. 锚具夹片硬度的和齿深不符合要求,防止和处理措施:严格材料力学性能试验。强度相同，延伸率差异较大的两批材料不能同束使用。在施工中应考虑锚垫板喇叭筒与波纹的连接。安装千斤顶应做到安正与垫板方向垂直. 处理方法为：先用卸锚器松锚， 然后移动钢束，用单孔小顶进行张拉，以减小千斤顶占用长度。必要时进行换索.当单张的钢束发生断丝时，在数量不大，通过计算允许的情况下，可采用超张拉的办法加以解决，超张时可采用全断面超张或同束号超张的办法。超张时应根据断丝数量计算超张值. 计算时应以规范控制应力误差下限0。8Rb为准。5预应力孔道压浆压浆是预应力

20、结构施工的重要环节之一。预应力筋张拉后应尽快压注水泥浆。预应力管道压浆后，防止预应力钢材锈蚀; 使预应力钢材与混凝土有效粘结, 实现整体应力效果, 增强梁体的承载能力；减轻锚固体系的负荷。因此，控制好压浆的质量与预应力张拉同等的重要。要求压入孔道内的水泥浆在结硬后应有可靠的密实性, 能起到预应力筋的防护作用，同时也要具备一定的粘结强度和剪切强度，以便将预应力有效的传递给周围的砼，达到确保结构耐久性。要使压浆达到要求，须在其施工各环节中进行有效的控制 , 悬浇箱梁的预应力压浆通常是一次性压注 , 通常拌制水泥浆中加入高效减水型外加剂, 气温较低时水灰比控制在 0。350.38, 气温较高时为 0

21、.380。41；稠度为1318 秒，但对其氯盐的含量按规定要求控制。压浆前的准备工作 张拉结束后，用压力水对预应力孔道冲洗,并用高压空气吹干，然后封锚圈：调制水泥砂浆,将锚圈孔内夹片间的空隙封住，确保压浆时，不会出现水泥浆泄漏，保住压力。待锚圈砂浆终凝后即可开始压浆。计算当次压浆量，检 查现场所用水泥,外加剂，水均须符规定要求。检查所安装的压浆设备压浆机、搅浆机真空机，以及连接的管道，确保压浆时保持正常。为使孔道压浆流畅，并使浆液与孔壁结合良好，压浆前用压力水冲洗孔道，并清除积水。同时， 可检查孔道是否畅通。 压浆前将排气孔、压浆孔、排水孔等全面检查，并对压浆设备进行安装检验 .压浆过程中的注意要点以稠度控制水