预应力混凝土桥梁施工质量通病与防治措施课件

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，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0.15～0.5mm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+3×245m+162.5m，于1995年建成。梁体下下挠达达30cm、腹板板斜裂裂缝数数以千千计黄石长长江大大桥黄石长长江大大桥立立面布布置该桥通通车运运营3年后，，跨中中仍然然持续续下挠挠。该该桥运运营7年后，，各跨跨跨中中均有有明显显下挠挠，与与成桥桥时相相比，，大桥桥北岸岸次边边跨2号墩和和3号墩之之间主主梁跨跨中下下挠累累计已已达30.5cm，中跨跨3号墩和和4号墩之之间主主梁跨跨中下下挠已已达21.2cm，南岸岸次边边跨4号墩和和5号墩之之间主主梁跨跨中下下挠累累计已已达22.6cm。美国加加州ParrotsFerryBridge（主跨跨195m）跨中中明显显下挠挠由以上上实例例可见见：预预应力力混凝凝土桥桥梁的的病害害主要要是梁梁体下下挠和和开裂裂。而而这种种病害害在刚刚成桥桥的检检测和和试验验中无无法体体现，，特别别是梁梁体的的下挠挠，在在成桥桥荷载载试验验时，，桥梁梁的承承载力力能够够达到到要求求，但但运营营阶段段，在在荷载载特别别是活活载作作用下下，跨跨中将将持续续下挠挠。这这是由由于有有效预预应力力不均均匀度度过大大造成成的预预应力力损失失过大大，相相当于于有效效预应应力大大的钢钢筋承承受了了本应应该所所有预预应力力筋承承受的的力，，这样样有效效预应应力大大的钢钢筋在在使用用阶段段逐渐渐屈服服，梁梁体也也随之之下挠挠。而而随着着梁体体下挠挠和开开裂的的不断断发展展，桥桥梁承承载力力将严严重下下降，，甚至至有断断裂的的危险险。二、预预应力混凝凝土桥桥梁施施工质量量控制制要点点之——预留孔孔道预留孔孔道的的位置置正确确是保保证结结构受受力状状态符符合设设计的的重要要因素素；△孔道道位置置即预预应力力的位位置；；△空间间坐标标的方方式进进行控控制，，至少少利用用两个个既有有基准准面进进行定定位；；△定位位筋间间距应应符合合规范范要求，，特殊位位置定定位(接头、、曲线线最低低部、、喇叭叭口尾尾部)；△定位位筋的的方式式（井井字形形和U形）和和安装装方式式（焊焊接和和绑扎。。二、预预应力力工程程施工工质量量控制制要点点之——预留孔孔道波纹管管的接接头：：△套管管采用大一一号的的波纹纹管；；直径径略大大5mm；△防水水宽胶带缠缠绕封封闭；；△接头头管长长度宜宜为25cm，不宜宜小于于20cm（或3倍直径））；△两端端对称称伸入，，两端端旋入入长度度宜相相等；；△锚垫垫板后后喇叭叭口也也要封封闭。。二、预预应力力工程程施工工质量量控制制要点点之——预留孔孔道注意：：当普普通钢钢筋和和波纹纹管位位置相相冲突突时，，不得得调整整波纹纹管的的位置置，只只能调调整普普通钢钢筋的的位置置，可可适当当弯折折，尽量量避免免切断断。波纹管管检查查注意意：■空间间位置置———定位位钢筋筋；■外观观直顺顺情况况；■有无无破损损和折折角；；■密闭闭性。。二、预预应力力工程程施工工质量量控制制要点点之——张拉1、预应应力筋筋☆7丝钢绞绞线☆标准准抗拉拉强度度为:fPtk=1860MPa☆高强强度低低松弛弛钢绞绞线直径φj15.24☆截面面面积积为140mm2☆张拉拉控制制应力力：各设计计不同同。70%、72%、75%二、预预应力力工程程施工工质量量控制制要点点之——张拉2、下料料和穿穿束预应力力筋下下料：：预应应力筋筋下料料时特特别注注意避避免照照搬图图纸给给定的的下料料尺寸寸，应应根据据现场场拟采采用的的千斤斤顶、、限位位板及及锚具具的具具体尺尺寸而而定，，最大大限度度地节节省原原材料料，减减少浪浪费。。钢绞线线穿束束可采采用先先穿法法和后后穿法法两种种形式式，无无论哪哪种方方法，，在混混凝土土浇筑筑过程程中，，均应应对管管道的的畅通通进行行检查查，可可采用用抽拉拉钢绞绞线（（或预预装的的胶管管）的的方式式，混混凝土土浇筑筑完成成后，，必须须进行行抽拉拉，确确保管管道畅畅通。。二、预应力力工程施工工质量控制制要点之——张拉3、张拉前准准备工作①千斤顶和和油表的标标定千斤顶应在在标定有效效期内使用用，一般为为6个月或200次张拉作业。工地转场（项项目）后，，无论是否否在有效期期内，均应应重新进行行标定后使使用。标定后，应保存好标定定证书和相相关参数资资料的原件。应参照标定参参数，重新新复核线性性回归方程。使用时，应应根据标定定时的千斤斤顶和油表表对应使用用，每次张张拉作业前前，均应检检查，严禁禁混用、替替用。二、预应力力工程施工工质量控制制要点之——张拉②理论伸长长量的计算算预应力张拉拉作业时，，采用双控控措施，以以应力控制制为主，伸伸长量校核核。此伸长长量为理论论伸长量，，需通过计计算确定。。严禁直接采采用设计图图纸中给定定的伸长量量作为理论论伸长量。。因为设计给给定的伸长长量采用的的计算参数数和现场的的参数不同同，所以无无任何参考考价值。主主要有以下下参数不同同：管道摩摩阻系数、、钢绞线弹弹性模量、、钢绞线实实际张拉的的的长度等等。理论伸长量量的计算结结果并非是是定值，不不同批次的的钢绞线的的弹性模量量均有变化化，所以，，应根据钢钢绞线的批批次进行及及时调整。。即使误差差很小，也也必须进行行重新计算算，计算书书应附相关关批次钢绞绞线弹性模模量检测报报告复印件件。二、预应力力工程施工工质量控制制要点之——张拉③锚垫板下下混凝土密密实度的检检查☆安装张拉机机具前，必必须对锚垫垫板后混凝凝土的密实实度进行检检查，可采采用小铁锤锤轻敲锚垫垫板，听音音检查。☆当对混凝凝土密实度度产生怀疑疑时，应从从锚垫板后后侧面进行行凿开检查查，发现确确有空洞现现象时，应应凿除松散散石子，采采用高标号号细石混凝凝土进行填填补密实，，待强度达达到要求后后再行张拉拉。☆如必须尽尽快张拉时时，可试配配环氧树脂脂砂浆进行行填补后，，强度达到到要求后张张拉。二、预应力力工程施工工质量控制制要点之——张拉④张拉机具具及安装根据规范要要求，单束束为长度小小于25m的直线预应应力筋可采采用单端张张拉，其余余情况应采用两端张拉。钢绞线调整整完毕后，，安装工作作锚具和夹夹片，工作作锚具紧贴贴锚垫板，，注意检查查锚具底面面是否完全全嵌入锚垫垫板的凹槽槽内，钢绞绞线是否扭扭曲。安装装限位板，，限位板的的凹槽应紧紧扣工作锚锚具。安装装千斤顶和和工具锚、、工具夹片。锚垫板压浆浆孔的位置置应在低端端。安装锚锚垫板时一一定要注意意，认真检检查压浆孔孔是否畅通通，压浆端的压浆孔应设置在低端。安装时注意意做到“三三同心”，，即：锚垫垫板与管道道同心（锚垫板安装装时，端面面应垂直于于管道轴线线），锚具和锚垫垫板同心，，千斤顶和和锚具同心。千斤顶安装装时注意吨吨位是否符符合要求，，油表和千千斤顶是否否对应。二、预应力力工程施工工质量控制制要点之——张拉⑤对相关作作业人员技技术交底张拉前应对对相关张拉拉作业人员员进行技术术交底。包括：施工工技术交底底、专项安安全技术交交底、临时时张拉参数数交底等。。施工技术交交底和安全全技术交底底交底采取取交底会的的形式，保保存技术交交底会签表表。临时张拉参参数技术交交底应作为为施工技术术交底的补补充交底形形式进行（（每次张拉拉前必须进进行交底）），只交至至张拉操作作员即可。。二、预应力力工程施工工质量控制制要点之——张拉4、预应力筋筋张拉因预应力筋筋的张拉采采取张拉控控制应力为为主，伸长长量作为校校核。所以以在张拉时时应根据控控制应力分分阶段张拉拉和量取伸伸长量。在张拉初期期，由于钢钢绞线的松松弛、夹片片不够密贴贴、各张拉拉机具间的的缝隙及弹弹性压缩等等原因，其其伸长量不不足以反映映钢绞线在在本阶段受受力状态时时的实际伸伸长量。所以初张拉拉伸长量应应采取较接接近初张拉工况况的相邻阶段伸长量为近似值。。初张拉应应力一般采采取10%，则在张拉拉时控制应应力分阶段段应为：10%σ0、20%σ0、100%σσ0。张拉记录伸伸长量应采采用经检测合格的钢直尺或或钢板尺，，严禁采用塑料直直尺和卷尺尺。张拉量取伸伸长量时，，量取数值值人员应站站立在张拉拉机具侧面面，不得正正对张拉端端。每阶段段量取伸长长值均为总总伸长量（（原始记录录的数值应应为总伸长长值），精精确至mm，并保留估估计值。二、预应力力工程施工工质量控制制要点之——张拉如某束钢绞绞线10%σ0、20%σ0、100%σσ0时量取值分分别为15.2mm、25.5mm、100.8mm，则实际伸伸长值的计计算方法如如下：10%σ0～20%σ0阶段的伸长长量为：25.5－15.2＝10.3mm10%σ0～100%σσ0阶段的伸长长量为：100.8－15.2＝85.6mm初应力阶段段伸长量取取相邻阶段段应力伸长长量，即0%～10%σ0阶段伸长量量也取10.3mm。所以总伸长长量应为：：△L＝10.3＋85.6＝95.9mm二、预应力力工程施工工质量控制制要点之——张拉每束钢绞线线张拉结束束后，应立立即进行伸伸长量的校校核，当实实际伸长量量超出理论论伸长量±±6%时，，应进行分分析原因并并采取有效效措施后，，再进行其其余预应力力筋的张拉拉。张拉时应确确保“两同同时”，即即两端、两两侧同时、、对称张拉拉。张拉时应注注意两端伸伸长量的不不同步率，，一般不得得超过10%。二、预应力工程程施工质量量控制要点点之——压浆张拉结束后48小时内，无断断、滑丝现现象或断、、滑丝数在在规范范围围内，尽快快进行压浆浆。压浆前前应估算所所需浆料，，在压浆过过程中严重重超量时应应检查是否否有串孔、、爆孔等原原因。压浆浆料应进行行试验确定定配合比，，现场必须须严格计量量各入仓料料的重量，，确保施工工配合比。。压浆压力在0.5～0.7MPa。压浆的充充盈度应达达到孔道另另一端饱满满且排气孔孔排出与规规定流动度度相同的水水泥浆为止止。关闭出浆阀，，仍应保持一个个不小于0.5MPa的稳压期，，保压时间间宜为3~5min。压浆顺序自自下而上逐逐孔进行，，每孔压浆浆时应缓慢慢均匀进行行，不得中中断。为避免预应应力筋受热热应力损失失，锚外钢钢绞线应采采用砂轮机机等冷切割割的方法割割除，严禁禁电焊、氧氧割等热切切割的方法法切割。三、预应力力混凝土桥桥梁施工质质量通病防治措措施预应力工程程易出现的的问题一：：波纹管固固定不牢防治措施1预埋波纹管管时，波纹纹管应用钢钢筋“井””字架支支垫，或采采用“U”型定位钢筋筋居中定位位，定位钢钢筋尺寸、、间距应正正确。2定位筋的间间距和数量量应符合设设计要求。。预应力筋锚锚固区、曲曲线部位，，波纹管定定位筋间距距较直线段段小。预应力工程程易出现的的问题二：：波纹管线线型和位置置不符合设设计要求预应力工程程易出现的的问题三：：成品保护不不到位，波波纹管局部部孔洞、塌塌陷、破损损波纹管的破破损问题在波纹管下下料和安装装过程中，，由于操作作不当或其其他方面的的原因，波波纹管容易易产生破损损。在常规规作业中，，波纹管的的安装是由由钢筋班组组完成，很很多作业人人员为逃避避责任或避避免返工，，往往隐瞒瞒不说。这这就导致在在混凝土浇浇筑过程中中，水泥浆浆进入波纹纹管内，堵堵塞预留管管道，在进进行钢绞线线穿束时才才发现堵管管现象，此此时只能开开仓修补。。所以，在波波纹管安装装完成后，，应对所有有波纹管进进行全面检检查，检查查重点应在在：波纹管管接头处、、曲线曲率率最大处、、定位钢筋筋焊接处等等。波纹管的保保护措施1.严格控制进进场波纹管管的材质质质量。进到到现场的波波纹管应集集中堆放整整齐，工人人不得在波波纹管上踩踩踏。2.波纹管应覆覆盖保护，，防止风吹吹雨淋使其其提前老化化。3.切割波纹管管应平直，，严禁切成成斜口。4.波纹管接头头的方法：：波纹管接接头处要外外包不小于于20cm的大号波纹纹管，并且且两端头要要对半拧紧紧，中间不不得留有空空隙。为保保证中间不不留空隙，，应在两接接头端头处处做好标记记后用防水水胶带包裹裹严密，以以防漏浆。。波纹管的保保护措施5.安装波纹管管后严格控控制电焊机机的使用，，防止电焊焊火花击穿穿孔道。靠靠近波纹管管焊接钢筋筋时，应采采取措施保保护波纹管管不被灼伤伤，如不小小心灼伤，，灼伤处要要用胶带包包裹严密。。6.凡与波纹管管冲突的部部件都要避避让波纹管管。7.安装梁内外外模板的对对拉螺栓时时，应防止止木工钻孔孔钻头碰坏坏波纹管。。8.浇筑混凝土土时，严禁禁对着波纹纹管放料。。振捣棒严严禁碰撞波波纹管，严严禁两个振振捣棒夹着着一根波纹纹管振捣。。特别是腹腹板混凝土土振捣时，，严禁振捣捣棒在同一一位置长时时间振捣，，振捣时间间以不超过过20秒为准。9.拆模时注意意保护端头头处外露的的波纹管。。预应力工程程易出现的的问题四：：钢绞线互相相缠绕穿束工艺不不当，导致致钢绞线无无法穿全正确做法：：对应预应应力筋在锚锚环中的位位置将其固固定预应力筋的的切割：机机械切割，，宜使用砂砂轮锯或切切断机切断断，不得采采用电弧切切割。钢绞线穿束束问题钢绞线穿束束易产生的的质量问题题为扭曲、、长短不一一、缠绕等等。最好的的检查方法法为两端所所有钢绞线线束均平齐齐为准，穿束时应应采取整孔孔整束的方方法，条件件限制等困困难作业环环境下，可可采取3～～5根作一一束进行。尤其应注意意的一点是是，当作业业班组完全全穿进所有有钢绞线存存在困难时时，可能会会做假头（（即两端仅仅1m左右右，中间无无钢绞线）），旁站人人员必须全全程进行旁旁站，张拉拉完毕后应应对钢绞线线的夹片牙牙痕进行检检查，无牙牙痕或牙痕痕明显不同同于其他钢钢绞线的，，可能为假假头。预