客运专线预应力混凝土梁的质量控制

客运专线预应力混凝土梁的质量控制

xx建筑研究所

xx0.前言(1)我国既有铁路预应力混凝土梁的概况(2)客运专线预应力混凝土梁的特点(3)预应力混凝土梁质量控制是客运专线桥梁乃至高速铁路桥梁质量控制的关键问题。1.原材料

1.1总则1.2应重点控制的问题(1)水泥(2)骨料(3)粗骨料(4)高效减水剂(5)钢绞线(6)锚具(7)桥面防水层材料

2.制梁设备2.1总则2.2重点控制问题(1)模板(2)制、存梁台座(3)箱梁支点的不平整量支点不平整量的定义3.混凝土配合比及浇筑前的质量检查3.1总则3.2重点控制问题(1)预应力管道的位置与定位(2)箱梁支座板的不平整量(3)钢筋及预应力管道的混凝土保护层厚度各国规范对钢筋、预应力管道保护层的规定国家距表面最近钢筋保护层厚度(mm)预应力管道最小保护层厚度德国401.2倍管道直径(各向)日本301.0倍管道直径(各向)中国高速暂规30侧面：1.2倍管道直径底面：不小于60mm4.混凝土浇筑工艺4.1总则4.2重点控制问题(1)混凝土的配合比、准确计量及工作性能(2)各种试件的制备(3)混凝土施工时的温度控制混凝土施工时的温度控制（1）模板温度宜控制在5～35℃；（2）混凝土拌和物入模温度宜控制在10～30℃；（3）冬季施工的控制。5.混凝土的养护及拆模5.1秦沈客运专线箱梁制造的经验（1）秦沈客运专线的成功建成，标志者我国铁路预制梁技术的全面提高；（2）由于尚缺乏足够的经验，也存在一些不足，主要体现在以下几个方面：①混凝土养护温度的控制②先期生产时混凝土的早期开裂①混凝土土的水化化热发展展规律根据箱梁梁混凝土土水化热热温度随随时间变变化的测测试结果果，水化化热温度度在混凝凝土完浇浇筑成后后16～～20小小时左右右后达到到最高，，考虑各各箱梁浇浇筑时间间不同等等因素后后，箱梁梁混凝土土水化热热出现最最高温度度时间平平均约为为混凝土土入模后后24小小时。②混凝土土水化热热的下降降梁跨中及及端部截截面底板板每小时时降温约约0.45～0.55℃，顶顶板每小小时降温温约0.35～～0.45℃，，腹板每每小时降降温约0.30～0.35℃℃。③箱梁混混凝土与与环境的的温差停止蒸养养48小小时后，，箱梁内内外空气气温度差差在10℃之内内；除端端部腹板板及跨中中腹板上上部变截截面处与与环境温温度差在在17～～20℃℃外，箱箱梁其他他部位与与环境的的温差基基本在15℃之之内。同同时，梁梁体混凝凝土表面面与芯部部的温差差不大。。因此，，可选择择此时进进行箱梁梁模板的的拆除，，以防止止梁体由由于温差差过大出出现早期期裂缝。5.2混凝凝土养护及拆拆模的温度控控制养护的温度控控制：（1）静停时时间（2）升温速速度（3）蒸汽温温度（4）混凝土土芯部最高温温度（5）拆除保保温设施时的的温差拆模的控制：：（1）芯部与与表面、表面面与环境温差差、混凝土强强度（2）拆模后后宜进行早期期张拉（3）气温急急剧变化时不不宜拆模6.预应力施施工6.1质量量控制基本原原则（1）预应力力施工的质量量将直接影响响梁体的抗裂裂性能;（2）为有效效避免可能出出现的梁体早早期裂缝，除除应对拆模时时梁体芯部及及环境温度、、混凝土的强强度、弹性模模量进行控制制外，应采用用三次张拉工工艺；（3）应对张张拉用设备及及相关资料进进行检查；（4）终张拉拉应在存梁台台座进行，并并严格控制张张拉混凝土弹弹性模量及龄龄期不小于10天。（5）根据现现场实测的各各种摩阻结果果，复核设计计或施工单位位确定的各种种张拉参数。。6.2预应应力的各种损损失简介预应力混凝土土结构的预应应力损失分两两大部分：（1）瞬时损损失：后张法：管道道摩阻、锚口口及喇叭口摩摩阻、弹性压压缩、锚具回回缩；先张法：锚口口摩阻(折线线配筋时的转转折器摩阻)、温差损失失、弹性压缩缩、锚具回缩缩；（2）长期损损失：混凝土收缩徐徐变损失、预预应力筋松弛弛损失。6.2.1管管道摩阻损损失（1）管道摩摩阻损失的组组成

①由由摩擦引起的的摩阻(摩擦擦系数m)

②由管管道偏差引起起的摩阻（摆摆动系数k，，并与管道长长度有关）③③因此，，设计规范中中计算管道摩摩阻损失的公公式为：P2/P1＝e-(kx+mq)（2）影响损损失的主要因因素①摩擦系数(相对较稳定定)；②管道弯起的角角度；③管道的长度度；④直管道的平平顺程度。其中：2～4项与施工工工艺及质量关关系密切，变变化相对较大大。6.2.2锚锚口及喇叭叭口摩阻损失失（1）产生损损失的原因（2）影响损损失的主要因因素锚口摩阻：①夹片的加工工精度；②限位高度；③钢绞线的直直径。喇叭口摩阻：：①分丝角度；；②喇叭口的长长度。6.2.3弹弹性压缩及及回缩损失弹性压缩损失失主要取决于于梁体混凝土土及钢绞线弹弹性模量、张张拉顺序和张张拉吨位；一一般情况下，，只要终张拉拉时梁体的弹弹性模量满足足设计要求，，实测弹性压压缩损失往往往小于设计值值。夹片回缩损失失主要由夹片片锚固后的外外露高度和限限位板高度决决定6.2.4长长期损失（1）松弛损损失松弛损失主要要由钢绞线的的原材料性能能、加工工艺艺决定，相对对较稳定（2.5%）。。（2）收缩徐徐变损失主要影响因素素包括：混凝凝土的弹性模模量、张拉龄龄期、混凝土土的配合比、、初始应力的的大小、外界界环境等。因此，需要控控制终张拉时时混凝土的弹弹性模量、龄龄期；要求控控制混凝土中中水泥用量。。6.3预施施应力的质量量控制预应力混凝土土结构的大量量试验结果表表明，通过测测试管道、锚锚口和喇叭口口摩阻以及钢钢绞线弹性模模量确定预应应力筋伸长量量，并严格控控制预应力管管道位置，可可以获得准确确的梁体混凝凝土预施应力力。为此新技技术条件中规规定在试生产产期间应至少少进行2件瞬瞬时损失测试试，正常生产产后每100件进行一次次测试。6.3.1管管道摩阻试试验6.3.2预预应力张拉拉伸长量的计计算（1）预应力力施工中实测测伸长量的组组成：①梁体锚底之之间钢绞线的的伸长量(设设计值)；②工作锚与工工具锚之间钢钢绞线的伸长长量；③工具锚夹片片的回缩。（2）张拉力力不变条件下下，影响伸长长量的主要因因素：①钢绞线的弹弹性模量；②预应力的管管道摩阻、锚锚口及喇叭口口摩阻。（3）考虑管管道摩阻的伸伸长量的计算算令由钢绞线微段的的伸长量为，两边积分得得：（4）施工伸伸长量的计算算设计伸长量＝＝L1K1＝设计钢钢绞线弹模/实际钢绞线线弹模K2＝设计KZ/实测KZ工作锚与工具具锚之间钢绞绞线伸长量＝＝L2；工具锚夹片回回缩量＝L3施工伸长量L＝L1•K1•K2＋＋L2－L36.3.3严严格避免超超张拉超张拉后，虽虽然可以提高高梁体的有效效预应力，提提高梁体的抗抗裂性，但对对梁体的后期期徐变上拱影影响较大。高速铁路对轨轨道的平顺度度要求很高，，因此应控制制预应力混凝凝土结构的后后期徐变上拱拱度。技术条条件中除规定定测试梁体终终张拉的弹性性上拱度外，，特别规定进进行终张拉30天后的徐徐变上拱度测测试和要求。。增加上述规规定后，不仅仅可以控制梁梁体后期变形形，也可有效效地防止施工工单位为单纯纯满足梁体抗抗裂性检验要要求盲目加大大预施应力，，确保梁体的的长期性能。。7.预应力管管道压浆及封封锚7.1管道道压浆施工（1）后张预预制梁终拉完完成后，宜在在48h内进进行管道压浆浆。压浆前管管道内应清除除杂物及积水水，梁体及环环境温度不得得低于5℃（2）压浆用用水泥应为强强度等级不低低于42.5级低碱硅酸酸盐水泥或低低碱普通硅酸酸盐水泥，浆浆体水胶比不不应超过0.34，水泥泥浆不得泌水水，0.14MPa压力力下泌水率不不得大于2.5％；浆体体流动度不大大于25s，，30min后不大于35s；压入入管道的浆体体不得含未搅搅匀的水泥团团块，终凝时时间不宜大于于12h。水水泥浆28d抗压强度不不小于35MPa，抗折折强度不小于于7.0MPa；24h内最大自由由收缩率不大大于1.5％％，标准养护护条件下28d浆体自由由膨胀率为0～0.1％％。（3）水泥浆浆应掺高效减减水剂、阻锈锈剂，掺量由由试验确定。。严禁掺入氯氯化物或其它它对预应力筋筋有腐蚀作用用的外加剂。。（4）预应力力管道压浆应应采用真空辅辅助压浆工艺艺式，压浆泵泵应采用连续续式；同一管管道压浆应连连续进行，一一次完成。压压浆前管道真真空度应稳定定在-0.06～-0.10MPa之间；浆浆体注满管道道后，应在0.50～0.60MPa下持压2min。（（5）水泥泥浆搅拌结束束至压入管道道的时间间隔隔不应超过40分钟。（（6）冬季季压浆时应采采取保温措施施，并掺加防防冻剂。7.2封锚锚（1）封端混混凝土应采用用无收缩混凝凝土，抗压强强度不应低于于设计要求；；（2）封端前前应对锚圈与与锚垫板之间间的交接缝用用聚氨酯防水水涂料进行防防水处理。8.桥面防水水层8.1桥面面防水的重要要性及存在的的问题（1）桥面防防水是保证梁梁体耐久性的的重要环节，，我国既有铁铁路桥梁中80％以上的的病害均与水水害有关。（2）目前存存在的主要问问题：①生产厂家多多，各种低价价劣质成品多多；②低价中标、、原材料质量量低劣；③施工单位重重视程度低，，施工质量差差；④检验手段不不完善。8.2保证证桥面防水质质量的措施（1）加强原原材料的检验验和施工过程程的质量控制制；（2）桥面防防水层保护层层中聚丙烯纤纤维网掺量不不应小于1.8kg/m3；保护层混凝凝土断缝设置置应满足设计计要求，并用用聚氨脂防水水涂料将断缝缝垫实、垫满满；（3）防水层层构造、排水水坡度、桥面面泄水管位置置应符合设计计要求；（4）泄水管管和泄水管盖盖板构造应符符合设计要求求。9.架梁9.1支点点不平整效应应试验简介（1）支点不不平整量与支支点反力的关关系实测箱梁两对对角支点反力力为零时支点点不平整量＝＝11.99mm，限元元计算＝9.61mm。。当支点不平平整量大于7～8mm后后，箱梁顶、、底板纵向已已经开裂，横横向刚度降低低，因此实测测箱梁的临界界脱空量大于于计算值。箱梁下沉支点点及其对角支支点处顶板横横向承受正弯弯矩作用，同同端另一支点点处顶板横向向承受负弯矩矩作用。顶板板开裂前，实实测结果与计计算接近。当当支点不平整整量分别在4mm和6mm时，顶板板底面、顶面面的实测最大大拉应力各达达到4.0MPa；当支支点不平整量量大于7mm，顶板横向向出现肉眼可可见裂缝。（2）出现支支点不平整箱箱梁的顶板横横向应力箱梁支点下沉沉处的底板与与相同位置顶顶板所受的弯弯矩方向相反反。底板横向向开裂前，实实测结果与计计算接近。当当支点不平整整量大于6mm时，箱梁梁底板底面实实测应变明显显减小，说明明底面横向已已经出现细微微裂缝，顶面面横向拉应力力也接近4.0MPa；；当支点不平平整量大于8mm时，底底板出现明显显的肉眼可见见裂缝。（3）出现支支点不平整箱箱梁的底板横横向应力（4）试验研研究结论：为保证箱梁端端隔板不出现现裂缝，并留留有一定的安安全储备，箱箱梁支点不平平整度应控制制在3mm以以内，施工阶阶段可限制在在5mm以内内。当支点不不平整量超过过5mm后，，在端隔墙及及顶、底板出出现裂缝的可可能性很大，，只要恢复支支点平整，裂裂缝基本闭合合，肉眼仅可可观察到很细细微的裂缝（（≤0.05mm）。9.2保证证箱梁各支点点受力均匀的的措施（1）采用新新的架梁方式式，即预制梁梁落下后应采采用测力千斤斤顶作为临时时支点，应保保证每支点反反力与四个支支点的平均值值相差不超过过±5%。（2）支承垫垫石顶面与支支座底面间隙隙应采用压力力注浆填实。。（3）加强支支座成品的检检验工作，要要求配套检验验（四个支座座受力后的竖竖向相对变形形小于1mm）9.3架梁梁的其他要求求（1）落梁时时，支承垫石石顶面与支座座底面之间注注浆材料的强强度不应低于于垫石混凝土土的设计强度度，弹性模量量不小于30GPa，厚厚度不小于10mm。注注浆压力不小小于1.0MPa。（2）预制梁梁架设后，与与相邻预制梁梁端的桥面高高差不应大于于10mm，，支点处桥面面标高误差应应在+0～-20mm。。10.静载检检