浅谈预应力砼空心板安装质量的监理

浅谈预应力砼空心板安装质量的监理

1施工方法在预应力法上的应用,有利于提高主中小型桥梁通常采用先张法和工厂预制混凝土空心板梁的方法。同其它施工方法相比,采用集中预制、装配的施工方法具有以下特点:可以同桥梁下部结构同时平行作业,节约工期;有利于提高工程质量,在预制过程中易于做到标准化和机械化;工厂化批量生产可以增加模板周转次数,节约支架和模板费用;可以有较地利用专业劳动力,降低工程造价。近年来随着吊装能力不断提高和预应力工艺日趋完善,工厂化集中预制、工地安装的施工方法得到很大发展。据统计,在美国、前苏联和西欧各国,桥梁上部构造采用集中预制、装配施工的已占80%～90%以上,从设计角度来讲,对于10～20m跨径的桥梁,预应力砼空心板是一种较为经济实用的结构型式,曾在许多大型高速公路项目中被采用。由于一个大型项目空心板往往是集中统一预制,预制成品质量和安装质量的好坏,直接关系到全线桥梁上部结构施工的质量。因此,加强对集中预制生产空心板的质量和安装质量的监理显得尤为重要。笔者曾在广(州)三(水)汽车专用公路Ⅱ期工程(全线空心板数量有5000多块)和京珠高速公路粤境南段专门从事过预应力空心板质量监理工作,针对这两项工程普遍存在的几个问题,谈一谈个人的工作体会,供监理同仁参考。2常见质量问题的成因分析与评价2.1控制胶囊抽拔时间采用充气胶囊作为芯模施工时,有时会发现未施加预应力的空心板顶部出现有规则纵向裂缝。经观察分析,这主要是胶囊漏气或是过早抽拔出胶囊所致。为避免该问题发生,监理工程师必须严格控制以下两点:(1)对充气后胶囊密封性进行检查,发现漏气要及时通知施工单位作出修补处理。确保胶囊内气压在砼施过程中到胶囊放气前保持恒定。(2)严格控制抽拔胶囊时间。抽拔胶囊太早,砼强度不够,易造成板顶出现纵向裂缝;过迟则会造成胶囊抽拔困难,胶囊易被撕坏。根据经验,我们认为将抽拔时间控制在120°C·h为宜。2.2加固钢筋时板顶厚度在砼施工过程中会发现胶囊向上浮起,这主要是由于在振捣过程中处于流动状态下砼对胶囊产生很大上浮力所致。在此情况下,如果未采取有效措施控制胶囊上浮,必然会造成空心板顶板厚度不够,严重时胶囊甚至会将整个面层钢筋顶起,局部板顶厚度甚至只有几厘米。在广(州)三(水)汽车专用公路Ⅱ期工程中,某预制厂曾发生过类似的质量问题。顶板厚度不够极易造成桥面局部破坏,如未及时发现处理,则会遗留下十分严重的质量隐患。对此,监理工程师必须抓好以下几个方面:(1)督促施工单位设置相应加固钢筋用以固定胶囊。加固箍筋可以用ϕ6钢筋做成半圆弧状套在胶囊顶部,两下端空心板梁普通钢筋骨架连结固定。一般沿梁长方向每隔40～50cm设加固箍筋一道。(2)提高砼和易性,使砼易于振捣,从而可以缩短砼振捣时间,避免因局部振捣时间过长而产生过大的上浮力。2.3板两端斜交的尖角部分斜交板、特别是斜交角度较大的板,当预应力钢筋放张后,空心板顺板长轴方向上拱。此时,板两端斜交的锐角部分尖端先受力,尖角部分砼因超应力而崩裂,为避免该问题的发生一方面把板端尖角处做一倒角,以期减少应力集中;另一方面在尖角部分的底板和腹板处适当加一些纵向防裂钢筋,这样可以有效防止裂缝的产生和发展。2.4空心板反拱偏这是预应力构件中常见的问题。预应力反拱过大,安装好的空心板板顶部标高比设计值大,使桥面铺装厚度低于设计值。桥面铺装厚度不够,将直接影响桥面的耐久性,是桥面早期损害的主要原因之一。预应力空心板反拱由两部分组成,一是预应力产生了弹性上拱fe;二是砼徐变产生的上拱。预应力弹性上拱是梁体在张拉时瞬时产生的上拱度f同梁体脱离台座使梁自重起作用而产生的梁自重挠度δ叠加。根据线弹性理论:fe=f-δ(1)f=ML2/8EI(2)δ=5qL4/384EI(3)式中:L—梁跨度;M—张拉产生的预加负弯矩;E—梁体砼弹性模量;I—梁截面惯性矩;q—梁单位长度自重。计算表明,自重挠度δ要比f小得多,对于一种类型空心板梁长和梁截面惯性矩是一定值,故弹性上拱fe主要受预加负弯矩M和砼弹性模量E控制。京珠南高速公路16m空心板交二院提供理论弹性上拱度为10mm。另一方面,由于施加了预应力的空心板在恒截状态下长期处于预应力偏心受压状态,下缘压应力最大,上缘预压应力按线性变化规律逐渐减小。梁体上下缘砼长期在不同预压应力作用下产生不同徐变压缩变形,很显然徐变压缩变形以下缘压缩值最大向上缘逐渐减小,故在变形后全梁相对来讲是上长下短,因而出现向上拱起弯曲变形即砼徐变上拱。以16m空心板为列,其徐变上拱最大值可达40mm。由于种种原因,京珠高速公路粤境南段16m空心板上拱度有的竟达50mm之多,远大于设计值。这样就使桥面铺装厚度低于设计规定桥面铺装厚度极值13cm(设计值为15cm)。这给今后桥面施工带来很大麻烦。因此,空心板反拱偏大问题成为预应力空心板施工值得重视问题。从空心板反拱形成的机理来分析,造成反拱偏大主要有以下几方面因素;a.张拉应力控制不准,实际张拉力超过设计值,使得预加负弯矩M偏大;b.预应力钢筋放张时,梁体砼强度不够,使得砼弹性模量E偏小。c.砼徐变影响。d.存梁期太长。为解决该问题,监理工程师必须重点做好以下几个方面工作:(1)对预施应力实行“双控”,即张拉力和钢绞线引伸量同时控制。施工单位应对张拉设备用经常性的标定,检查张拉所用千斤顶和油层压表是否配套一致,即事先应对张拉所用的千斤顶和油压表进行标定。对整个张拉过程进行全过程旁站监督,检查整个张拉阶段千斤顶的张拉力和预应力钢筋实际伸长量,并同理论值比较(两者偏差控制在6%以内)。若偏差值超过规范要求,则要暂停张拉施工,查明原因。(2)严格控制预应力钢筋放张时砼强度(一般要求强度达到设计值80%以上)。为使砼试压件的强度较为真实地反映梁体砼实际强度,必须要求砼试压件同梁体砼在相同条件下养生。(3)减少砼徐变影响。在砼配合比设计方面可以考虑掺加高效减水剂,以降低砼水灰比和每立方砼的水泥用量。另外,在条件允许的情况下,尽量延长施加预应力时砼的龄期(一般要求预应力钢筋放张时的砼龄期大于5d)。注意梁体砼养生方法,尽可能做到淋水养生。(4)严格审查承包人的生产进度计划,确保生产好的梁能较快架设出去。同时,由于预应力空心板存放状态,同安装好状态一样即两端简支,故要求必须在板梁预制好60d内铺装桥面。2.5伸缩缝与桥梁接枝桥梁伸缩缝两侧的桥梁结构上要求有预埋锚固钢筋,使伸缩缝与桥梁结构牢固连接。一般空心板成批制造时没要求预埋钢筋,这是设计的疏忽,使伸缩缝安装困难、不牢固。对此应予补救。2.6空心板支设变形空心板两端共设4个支座支承在桥架墩台上。由于空心板的制造误差,板在存放期4个支点不一定均匀产生的砼徐变变形,桥梁墩台支座垫石标高误差,造成空心板安装时4个支点经常不在一个水平面上,空心板又有一定的抗扭刚度。因此,常出现一个支点脱空、三个支点受力的现象,这对空心板受力不利。故在空心板安装时需要用不同厚度的薄不诱钢板塞垫,也可采用铁路桥梁工程中用过的办法,在支座下铺垫干水泥粉。调整支座标高,简单可行。3质量管理的问题在预制厂集中预制预应力空心板数量较多,结构类型变