预制桥梁施工质量控制要点

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，骨骨料母体体岩石的的立方体体抗压强强度应比比所配置置的混凝凝土强度度高20%以上粗骨料、细细骨料混混合堆放放水泥和外外加剂（（如粉煤煤灰）随随意堆放放级配不合合理最终结果果：混凝凝土强度度偏低；；混凝土土不凝固固。（3）混凝土土强度检检测与处处理方法法回弹法钻芯取样法法蒸养法：：通过对对混凝土土蒸汽养养护来提提高强度度延时法：：有些混混凝土因因外加剂剂影响，，强度发发展缓慢慢，需要要足够时时间才能能达到设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！纵向坡坡度的的预埋埋钢板板《公路钢钢筋混混凝土土及预预应力力混凝凝土设设计规规范》规定，，当纵纵坡超超过2%时，应应调平平；简单办办法：：在钢钢板底底面设设置一一个钢钢筋，，或采采用垫垫砂（（精度度低））；后果：：支座座局部部脱空空。支座局局部脱脱空造造成的的损失失非常常巨大大！2.4钢筋与与预应应力筋筋布置置钢筋间间距不不够均均匀；钢筋保护层层厚度度不足或或超厚厚（耐久性性），主主要是是钢筋筋下料料长度度不正正确（（设计计错误误、下下料不不准）），垫垫块脱脱落；；预应力力筋管管道布布置没没有严严格按按设计计要求求，造造成管管道摩摩阻损损失增增大；；管道定定位钢钢筋控控制不不严，，一般般曲线线段50cm，直线线段80cm左右设设置一一根。。T梁跨中中位置置预应力力编束束要求求：《公路桥桥涵施施工技技术规规范》规定：：混凝土土保护护层厚厚度偏偏大T梁翼缘缘底板钢钢筋外外露钢筋布置不均箍筋长长度短短了！！！钢筋接接头钢筋焊焊接刚好是是一根根钢筋筋的直直径间间距！！钢筋严严重扭曲，无法法有效效传力力漏筋力以最最短路路径传传递P您看得懂是什么吗？弯曲的的钢筋筋能够够受力力吗管道线线形不不顺弯曲的的钢束束曲线线3/7/2023美国桥桥梁波波纹管管定位位3/7/20233/7/2023普通钢钢筋与与预应应力筋筋冲突突设计：：允许许适当当挪动动位置置，但但并不不允许许改变变普通通钢筋筋的构构造。。在预应应力混混凝土土T梁中，，经常常遇到到部分分马蹄蹄形钢钢筋与与预应应力筋筋冲突突.正确的的处理理方法法是不不能改改变封封闭筋筋的构构造，，否则则会影影响马马蹄部部分的的受力力。普通钢钢筋与与预应应力筋筋冲突（（续））处理方方法：：提前前封闭闭普通通钢筋筋。为什么么马蹄蹄形中中要设设置封封闭箍箍筋？？？目前预预制T梁中出出现的的共性性问题题开裂普普遍集中出出现在在马蹄蹄部分分沿跨径径方向向布置置翼缘板板下缘缘开裂裂多出现现在运运营阶阶段原因封闭筋筋构造造有关关构造设设计预应力力张拉拉等梁底开裂！马蹄开开裂！！2.5预应力力张拉拉与压压浆双控：：张拉拉力和和伸长长量油压表表与千千斤顶顶标定定压浆目的的：满满足有有粘结结设计计要求求、防防止钢钢绞线线锈蚀蚀、断断裂（（十分分严重重，有有水有有气必必然渗渗入管管道内内）西方发发达国国家：：德国国、美美国等等，因因预应应力筋筋锈蚀蚀已造造成重重大损损失。。2.5预应力力张拉拉与压压浆常见通通病张拉不不对称称（普普遍））标定时时间过过长油压表表失效效进油太快快，导导致有有效预预应力力无法法传递递到整整片梁梁体浆液制制作随随意，，没有严严格按按设计计和规规范要要求制制作压浆不饱饱满封锚随随意2）初始张张拉力力的确确定方方法初应力力大小小与最最终建建立的的控制制应力力密切切相关关，初初应力力不足足，则则有效效预应应力难难以按按设计计要求求建立立——满足设设计意意图的的关键键！！！；跨径30m：初应应力取取（10-15）%的控制制应力力；跨径30-60m的梁，，初应力力取（（15-20）%的控制制应力；；跨径大大于60m，初应力力取25%的控制应力。。3/7/2023（3）几何解解析法法确定定初始始张拉拉力按5%分级直直至100%锚下控控制张张拉力力，分分级级读取取伸长长量，，据此此计算算出每每一级级之间间伸长长量的的差值值。对应于于每一一级的的实测测伸长长量，，以伸伸长量量读数数为纵纵坐标标，以以张拉拉力按按5%分级为为横坐坐标，，绘出出张拉拉力～～伸伸长量量关系系曲线线。考虑到到压力力表读读数不不易读读准确确，可可多试试拉几几束，，选用用读数数较准准确的的1～2束进行行分析析。从图2看出，，曲线线的后后半部部分近近似于于一直直线，，表明明已消消除了了钢束束的松松弛及及锚具具的滑滑移因因素，，张拉拉力与与伸长长量成成正比比例。。将这这一直直线向向坐标标原点点方向向延长长，直直线与与曲线线分离离点(20%左右)对应的拉力值值即可确定为为初张力值。。3/7/2023（4）预应力张拉后后的主梁变形形值变形是整个结结构的反应，，能够真实反反应结构的有有效预应力、、混凝土弹性性模量等力学学和物理参数数。预应力混凝土土T梁在预应力筋筋张拉后发生生上挠，上挠挠值按设计文文件取值，当当缺乏设计值值时，一般可可按（0.8-1.0）L估算。如跨径40m的T梁，正常情况况下张拉后的的上挠值为（（0.8-1.0）×40=（3.2-4.0）cm。小于或超过变变形值情况分分析：有效预预应力、弹性性模量、龄期期、截面尺寸寸——分析原因！3/7/20232.6混凝土凿毛目的：使新老老混凝土结合合良好，共同同受力存在的问题：：“星星点缀缀”，随意凿凿一下正确的凿毛：：应将浮浆凿凿除，露出粗粗骨料技巧：在模板板上安设钢筋筋条。止浆棉纱未清清除干净2.7现浇缝钢筋布布置与混凝土土浇筑为单向受力板，现浇接缝承承受正弯矩环形筋应焊接接/绑扎环形钢筋接头头应朝上布置置存在的问题：：环形筋朝下布置模板破旧，接接缝不严密，，振捣不密实实（甚至不振振捣）与翼缘板连接接差复杂的钢筋布布置振捣不够吊装孔混凝土土没有振捣良好的纵缝施施工质量纵向湿接缝模模板破损2.8预应力混凝土土小箱梁预应力管道布布置、线形对对截面应力影响很大梁底、台座不平平整引起的支支座局部承压压，引起小箱箱梁畸变应力力，造成开裂裂箱梁内外温差差顶板混凝土开开裂（收缩裂裂缝居多）布置在斜腹板板中的弯勾筋筋与设计严重重不符！——关键在于没有有对该筋作用用的理解！！！！！小箱梁内侧混混凝土表面1.模板操作（拆拆除）难；2.内模塑料膜太太薄（不起作作用）。如何改进模板工艺艺，需要大家家一起来努力力！2.9养护正确理解养护护概念（保持持湿度和温度度两个方面））；气温低于5℃时，需覆盖盖保温养护，，不能洒水直直接养护；采用微膨胀混混凝土，必须须保水养护，，使钙钒石能能够充分生长长；低水胶比的高高强混凝土不不泌水，浇筑筑如不立即覆覆盖并养护很很容易开裂；；防止太阳直射射、覆盖养护护。2.9养护养护日期不少少于7d（高强混凝土土结构设计与与施工指南、公路桥桥涵施工技术术规范）高强混凝土水水化热偏高，，养护期间混混凝土的内部部最高温度不不宜高于75℃，混凝土内内部与表面温温差小于25℃。为控制高强混混凝土的塑性性裂缝、减少少自身收缩，，必须从混凝土土入模开始就就潮湿养护，采取喷雾、、浇水、薄膜膜覆盖等措施施。决不能象普通通混凝土施工工，在入模几几小时后才开开始养护。2.10