桥梁施工及其质量控制要点二

预制桥梁施工质量控制要点周水兴教授/博士重庆交通大学桥梁工程系主任2017年3月18日南通报告内容预制梁桥构造与受力特点预制梁常见施工通病桥面铺装层施工通病施工经验的辨证认识1）设计是一种有目的的行为。任何一个构造（细节）的背后都隐藏着某种设计意图，以满足构造、受力、耐久性等要求，如箍筋的长度；4）任何一个小小的工艺改进，都会提高施工效率与施工质量，节省工程造价（往往不太重视！）2）施工是实现设计意图的具体实践（按图施工）；3）技术人员要从力学、构造原理、耐久性等方面来理解和指导施工；一、预制梁桥构造与受力特点1.1T梁、小箱梁组成与构造要求T梁桥、小箱梁桥由若干片梁通过桥面湿接缝、横隔板连接而成；目的/作用：通过横隔板联结成整体，达到共同受力和起到分配荷载的作用。整体性是所有桥梁所追求的最基本也是最重要的要求。整体性通过横向联系（如横隔板、横系梁等实现，并且要求他们自身具有足够的强度和刚度）。1.2T梁的受力特点与计算理论国内早期采用少横隔梁建造的桥梁，普遍出现梁体开裂、振动大等问题。设计上采用的计算理论和假定：T梁桥按刚性横梁法——横隔板为刚性如何理解“刚性”？施工中如何去保证？当一个集中力P作用在中间梁时，没有横隔梁连接，则中间梁承担P，其余4片梁不受力（图a）；当一个集中力P作用在中间梁时，对刚性横隔梁，每片梁承担P/5（图c）；实际工程中，横隔梁为非绝对刚性，在P作用下各片梁按复杂规律受力。如中梁所受荷载为mP，则m必然大于0.2、小于1.0（图b）。施工中的指导意义：2#梁受力最为不利，当某片中梁施工质量相对较差时（仍满足设计要求），将其放在3#位置。1.3常见误区没有充分理解桥梁设计基本假定重视主梁施工质量，忽视横隔板的施工质量主梁施工再好，横隔板施工质量差，或失效，主梁同样会出现问题。相反，良好的横隔板施工质量，可以弥补主梁施工中的某些缺陷。二、预制梁常见施工通病与解决方法——以预制T梁桥为例2.1预制梁混凝凝土施工质质量混凝土中空空气被包裹裹在马蹄部部分，不宜宜溢出形成成气泡外加剂质量量差（如早早强剂、减减水剂），，也可能是是外加剂失失效（具有有较强的时效性）；外加剂与混混凝土相容性差；振捣时间控制制不当（人人为估计，，最好用秒秒表精确控控制）外观颜色不不一致（原原材料含泥泥量偏大、、外加剂问问题）。（1）蜂窝麻面面、颜色不不一致（2）原材料与与混凝土强强度偏低水泥品质差差、性质不不稳定外加剂行业业混乱，外外加剂质量量参差不齐齐骨料强度偏偏低，《高强混凝土土结构设计计与施工指指南》规定，骨料料母体岩石石的立方体体抗压强度度应比所配配置的混凝凝土强度高高20%以上粗骨料、细骨骨料混合堆堆放水泥和外加加剂（如粉粉煤灰）随随意堆放级配不合理理最终结果：：混凝土强强度偏低；；混凝土不不凝固。（3）混凝土强强度检测与与处理方法法回弹法钻芯取样法蒸养法：通通过对混凝凝土蒸汽养养护来提高高强度延时法：有有些混凝土土因外加剂剂影响，强强度发展缓缓慢，需要要足够时间间才能达到到设计强度度强度不足足的处理理方法（（需设计计单位同同意并完完成以下下工作））降低强度度验算法法；降低强度，并并计入桥桥面铺装装受力验验算法（（已没有有富余量量）；加固法梁体报废废重视混凝凝土强度度，忽视视弹性模模量（强强度、弹弹模双控控）重视主梁梁预制，，忽视横横隔板的的施工（（包括缺缺陷处理理）重视桥面面铺装层层混凝土土施工，，忽视现现浇纵缝缝施工梁体长度控控制差，，造成梁梁体抵紧紧（无法法实现自自由伸缩缩），或或者梁端端缝隙过过大（连连续桥面面铺装层层无法施施工、后后期开裂裂）（4）混凝土土施工梁端与桥台相抵——无法自由由伸缩好难打掉掉多余混混凝土！！T梁、小箱箱梁顶面面裂缝多多由混凝凝土收缩缩引起（（裂缝分分布不规规则），，可采取取拉毛、、加强养养护来处处置横隔板与与翼缘板板、肋板板交汇处处裂缝（（设圆弧弧过渡、、倒角，，能有效效克服））肋板竖向向裂缝（（台座不不均匀沉沉降，容容易断梁梁！）张拉后梁端开裂（（常见））拆模不当引引起的裂裂缝梁场排水水不畅（5）梁体常常见裂缝缝与成因因良好的表表面处理理与纵缝缝施工拆模造成（应敲掉掉，与横横隔板现现浇混凝凝土一起起浇筑））采用砂浆浆修补是是否可以以？收缩裂缝缝（应彻底底凿除））混凝土裂裂缝特性性反射性（（如，水水泥混凝凝土路面面）外裂缝与内内裂缝外裂缝可可以转化化为内裂缝（如如贴碳纤纤维布））（6）梁体裂缝处置置方法凿除法如梁体顶顶面、横横隔板拆拆模不当当造成的的裂缝，，应凿除除桥面裂裂缝和已已经有裂裂缝的横横隔板混混凝土，，然后与与桥面铺铺装层、、横隔板板现浇缝缝混凝土土一起浇浇筑。严禁采用用抹浆处处置。修补法出现在腹腹板与肋肋板，腹腹板、隔隔板和肋肋板间的的裂缝，，在不影响响结构安安全的前前提下，，可采取取修补方方式封闭闭，确保保耐久性性。因张拉引引起的梁梁端裂缝缝，采取取修补或或者凿除除再浇筑筑混凝土土进行修修补。试验认证证法梁体出现现竖向裂裂缝，除除封闭裂裂缝外，，一般都都要采用用荷载试试验方法法验证该该梁能否否满足承承载力要要求（但但成本高高，不如如弃梁））预制梁张张拉后会会上挠，，搁置时时间越长长、上挠挠越大，，为保证证现浇层层厚度，，有意减减薄预制制梁厚度度（错误误做法））明确一次次受力与与二次受受力的关关系正确方法法：合理理设置反反预拱度度，尽快快安装预拱度有有正负偏偏差，必必须保证证预制梁梁厚度（7）预制梁厚度与与桥面现现浇层关关系处理理不当2.2钢筋制作作检查与与常见问问题普遍出现现箍筋长长度或长长或短的的问题，，尤其是是弯钩筋筋长度普普遍偏短短。管理不够够到位。。现场询询问技术术人员或或制作工工人，一一时找不不到钢筋筋构造图图，或回回答不上上是哪个个钢筋。。钢筋间距距偏差较较大，随随意性较较强。未按设计计要求连连接主筋筋。漏筋、位置置不正确确。1）箍筋下下料长度度不够精精确，后后果是保保护层厚厚度要么么偏大要要么偏小小，甚至至影响受受力（如如预埋钢钢板中的的U形锚筋））；2）钢筋焊焊接过程程中，电电压偏高高，造成成主筋烧烧伤。3）钢筋间间距问题题。可以以用一根根B12mm的钢筋，，用红油油漆做好好间距刻刻度，绑绑扎箍筋筋时，先先将其绑绑扎在主主筋上。。一般只只需2根即可控控制好间间距。钢筋制作作中的常常见问题2.3支座预埋埋钢板与与锚筋作用：使钢板板与梁体体紧密联联结，承承受由温温变、车车辆荷载载、刹车车等引起起的水平平变位。。如施工工不当，，就会引引起支座座局部脱脱空、局局部受力力，支座座提前破破坏）、、钢板与与梁体脱脱离（十十分常见见）。支座垫石石不平整整！挤压后的的支座支座剪切切变形建筑垃圾圾建筑垃圾圾支座剪切切与开裂裂！可怜的支支座！2.3支座预埋埋钢板与与锚筋常见通病病：钢板厚度度不够（（偏薄））；锚筋长度（（L1、L2）不够、、改变锚锚筋直径径；改双面焊焊为单面面焊或点点焊，焊焊缝厚度度不足；；改变锚筋布置方方向，设设计为纵纵向布置置，焊缝受剪剪；施工中改改为横向向布置，，焊缝受弯弯；钢板锈蚀；坡桥上钢钢板未调调平，或或出现反反向调平平的错误误。未满焊焊缝不饱饱满纵向布置置，焊缝缝受剪横向布置置，焊缝缝受弯双面焊接接，未清清除焊渣渣先整体制作作好。当波纹管管与其冲冲突时，，可以适适当挪动动位置，否否则焊缝质量量无法保保证。——工序问题题！纵向坡度度的预埋埋钢板《公路钢筋筋混凝土土及预应应力混凝凝土设计计规范》规定，当当纵坡超超过2%时，应调调平；简单办法法：在钢钢板底面面设置一一个钢筋筋，或采采用垫砂砂（精度度低）；；后果：支支座局部部脱空。。支座局部部脱空造造成的损损失非常常巨大！！2.4钢筋与预预应力筋筋布置钢筋间距距不够均均匀；钢筋保护层厚厚度不足或超超厚（耐久性），主要要是钢筋筋下料长长度不正正确（设设计错误误、下料料不准）），垫块块脱落；；预应力筋筋管道布布置没有有严格按按设计要要求，造造成管道道摩阻损损失增大大；管道定位位钢筋控控制不严严，一般般曲线段段50cm，直线段段80cm左右设置置一根。。T梁跨中位位置预应力编束要要求：《公路桥涵施工工技术规范》规定：混凝土保护层层厚度偏大T梁翼缘底板钢筋外露露钢筋布置不均箍筋长度短了了！！钢筋接头钢筋焊接刚好是一根钢钢筋的直径间间距！钢筋严重扭曲，无法有效传传力漏筋力以最短路径径传递P您看得懂是什么吗？弯曲的钢筋能能够受力吗管道线形不顺顺弯曲的钢束曲曲线3/6/2023美国桥梁波纹管定定位3/6/20233/6/2023普通钢筋与预应力力筋冲突设计：允许适当挪挪动位置，但并不不允许改变普通钢钢筋的构造。在预应力混凝土T梁中，经常遇到部部分马蹄形钢筋与与预应力筋冲突.正确的处理方法是是不能改变封闭筋筋的构造，否则会会影响马蹄部分的的受力。普通钢筋与预应力力筋冲突（续）处理方法：提前封封闭普通钢筋。为什么马蹄形中要要设置封闭箍筋？？？目前预制T梁中出现的共性问问题开裂普遍集中出现在马蹄部部分沿跨径方向布置翼缘板下缘开裂多出现在运营阶段段原因封闭筋构造有关构造设计预应力张拉等梁底开裂！马蹄开裂！2.5预应力张拉与压浆浆双控：张拉力和伸伸长量油压表与千斤顶标标定压浆目的：满足有粘粘结设计要求、防防止钢绞线锈蚀、、断裂（十分严重重，有水有气必然然渗入管道内）西方发达国家：德德国、美国等，因因预应力筋锈蚀已已造成重大损失。。2.5预应力张拉与压浆浆常见通病张拉不对称（普遍遍）标定时间过长油压表失效进油太快，导致有效效预应力无法传递递到整片梁体浆液制作随意，没有严格按设计和和规范要求制作压浆不饱满封锚随意2）初始张拉力的确定定方法初应力大小与最终终建立的控制应力力密切相关，初应应力不足，则有效效预应力难以按设设计要求建立——满足设计意图的关关键！！；跨径30m：初应力取（10-15）%的控制应力；跨径30-60m的梁，初应力取（15-20）%的控制应力；跨径大于60m，初应力取25%的控制应力。3/6/2023（3）几何解析法确定初初始张拉力按5%分级直至100%锚下控制张拉力，，分级读取伸长长量，据此计算出出每一级之间伸长长量的差值。对应于每一级的实实测伸长量，以伸伸长量读数为纵坐坐标，以张拉力按按5%分级为横坐标，绘绘出张拉力～伸伸长量关系曲线。。考虑到压力表读数数不易读准确，可可多试拉几束，选选用读数较准确的的1～2束进行分析。从图2看出，曲线的后半半部分近似于一直直线，表明已消除除了钢束的松弛及及锚具的滑移因素素，张拉力与伸长长量成正比例。将将这一直线向坐标标原点方向延长，，直线与曲线分离离点(20%左右)对应的拉力值即可可确定为初张力值值。3/6/2023（4）预应力张拉后的主主梁变形值变形是整个结构的的反应，能够真实实反应结构的有效效预应力、混凝土土弹性模量等力学学和物理参数。预应力混凝土T梁在预应力筋张拉拉后发生上挠，上上挠值按设计文件件取值，当缺乏设设计值时，一般可可按（0.8-1.0）L估算。如跨径40m的T梁，正常情况下张张拉后的上挠值为为（0.8-1.0）×40=（3.2-4.0）cm。小于或超过变形值值情况分析：有效效预应力、弹性模模量、龄期、截面面尺寸——分析原因！3/6/20232.6混凝土凿毛目的：使新老混凝凝土结合良好，共共同受力存在的问题：“星星星点缀”，随意意凿一下正确的凿毛：应将将浮浆凿除，露出出粗骨料技巧：在模板上安安设钢筋条。止浆棉纱未清除干干净2.7现浇缝钢筋布置与与混凝土浇筑为单向受力板，现浇接缝承受正正弯矩环形筋应焊接/绑扎环形钢筋接头应朝朝上布置存在的问题：环形筋朝下布置模板破旧，接缝不不严密，振捣不密密实（甚至不振捣捣）与翼缘板连接差复杂的钢筋布置振捣不够吊装孔混凝土没有有振捣良好的纵缝施工质质量纵向湿接缝模板破破损2.8预应力混凝土小箱箱梁预应力管道布置、、线形对截面应力力影响很大梁底、台座不平整引引起的支座局部承承压，引起小箱梁梁畸变应力，造成成开裂箱梁内外温差顶板混凝土开裂（（收缩裂缝居多））布置在斜腹板中的的弯勾筋与设计严严重不符！——关键在于没有对该该筋作用的理解！！！！！小箱梁内侧混凝土土表面1.模板操作（拆除））难；2.内模塑料膜太薄（（不起作用）。如何改进模板工艺，需需要大家一起来努努力！2.9养护正确理解养护概念念（保持湿度和温温度两个方面）；；气温低于5℃时，需覆盖保温温养护，不能洒水水直接养护；采用微膨胀混凝土土，必须保水养护护，使钙钒石能够够充分生长；低水胶比的高强混混凝土不泌水，浇浇筑如不立即覆盖盖并养护很容易开开裂；防止太阳直射、覆覆盖养护。2.9养护养护日期不少于7d（高强混凝土结构构设计与施工指南、公路桥涵施施工技术规范）高强混凝土水化热热偏高，养护期间间混凝土的内部最最高温度不宜高于于75℃，混凝土内部与与表面温差小于25℃。为控制高强混凝土土的塑性裂缝、减减少自身收缩，必须从混凝土入模模开始就潮湿养护护，采取喷雾、浇水水、薄膜覆盖等措措施。决不能象普通混凝凝土施工，在入模模几小时后才开始始养护。2.10支座垫块平整度平整度差，施工控控制不严，导致支支座局部脱空，影影响支座使用寿命