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1、先张法预应力空心板梁施工质量控制和病害防治【摘 要】本文介绍了先张法预应力空心板梁施工的质量控制及常见病害分析与防治措施，仅供相关技术人员参考。【关键词】先张法；预应力；空心板梁；质量控制；防治1 施工工艺控制1.1 准备工作1.1.1 张拉台座的检验先张法的台座设置应满足公路桥涵施工技术规范的相关规定，张拉横梁应具有足够的强度和刚度。张拉前台座必须平整，底板平整、清洁、无锈蚀。1.1.2 张拉机具设备的检验锚具、夹具和连接器，油泵、压力表、千斤顶在使用前应选择有资质的检测机构进行检验、检定，油泵和千斤顶必须配套测试和使用。1.1.3 钢绞线的下料、布设（1）钢绞线应无锈蚀，下料长度根据张拉台
2、座的长度和张拉机具的布置计算确定，既要满足使用要求，又要防止下料过长造成浪费。（2）安装钢绞线前，在底模上铺设塑料薄膜，防止预应力筋、钢筋骨架沾染底模上的隔离剂油污。（3）对照设计图纸编号的有效长度，采用对应长度的硬质塑料管将失效长度范围内的预应力钢绞线套住，并用塑料胶带缠封塑管端部，以防止混凝土进入胶管内，使胶管内的钢绞线与混凝土不发生握裹作用力。1.2 预应力筋的张拉1.2.1 张拉程序预应力筋选用高强度低松弛钢绞线，其质量应符合现行国家标准预应力混凝土用钢绞线（GB/T 5224）的规定。低松弛预应力筋张拉程序为：0 → 初应力σ0→（整体张拉）20%&s
3、igma;con→40%σcon→σcon（ 持荷5min锚固）1.2.2 初张拉将Φ25mm精扎螺纹钢拉杆穿在定位板上，再用连接器将钢绞线与螺纹钢拉杆连接，将被动端的拉杆以螺母固定在被动端横梁上，用YDC300型千斤顶逐根张拉至初应力，油表读数到初应力读数后，将钢绞线两端锚固，再利用千斤顶回油放松，然后进行下一根钢绞线的初张拉。张拉顺序：先中间后两边，全部初张拉结束后，将小顶卸下。1.2.3 整体张拉同时启动两台YDT1500-1000型千斤顶，推动活动横梁前进。在张拉力达到20%σk时测定油顶伸长值L1，在张拉力达到40%&s
4、igma;k时测定油顶伸长值L2，利用L2与L1的差值推算初应力（20%σk）时的伸长值，然后张拉至100%σk，再测得油顶的伸长值L3。总的实测伸长值即为（L2L1 +L3L1）。整体张拉过程中，两台油泵给油速度要同步，保证两侧千斤顶推进速度相同，以保证钢绞线的受力均衡。送油速度要慢，油表读数到达时，立即关紧油阀，进行锚固（锚固过程同时也是持荷过程），锚固完成后回油，拆除油顶。1.2.4 计算理论伸长值根据试验取得钢绞线的截面积和弹性模量值，计算出预应力筋的理论伸长值L， 预应力筋的张拉力一般由设计文件给出，当设计文件中未予明确的，可参考下式予以计算。P=&sigma
5、;con-Ag-n-b/1000式中：P预应力筋的张拉力（kN）；σcon预应力筋的张拉控制应力（N/mm2）；Ag每根预应力筋的截面面积（mm2）；n同时张拉预应力筋根数；b超张拉系数，不超张拉时为 1.0。理论伸长值计算 L=PP-L/AP-EP式中： L预应力筋的理论伸长值；PP预应力筋张拉端张拉力（N）；L预应力筋长度（mm）；AP预应力筋截面面积（mm2）；EP预应力筋的弹性模量（N/mm2）。1.2.5 张拉过程中采用油压表读数与伸长值双向控制，并分阶段做好伸长值和油表读数的记录，实测伸长值与理论伸长值之差在6%范围内，即可进行下一步工作。否则暂停张拉，查明原因采取措施
6、予以调整后，方可继续张拉。1.2.6 预应力张拉中经常检查机具设备是否运转正常，如果发生千斤顶漏油、油压表指针不回零时应停止张拉，更换油表重新检定。张拉过程预应力筋出现断丝等情况，张拉设备应重新进行校验。1.3 钢筋的制作与安装根据当前公路工程标准化施工的要求，预制场钢筋加工场地参照标准化厂房建设，全部场地硬质化，增设5吨行吊，钢筋原材料及加工半成品全部在厂房内分类堆放，分别标识。1.3.1 钢筋加工（1）钢筋表面洁净、无损伤、无油渍、漆皮、锈蚀。钢筋的形状、尺寸应按照设计的规定进行加工，加工后的钢筋表面不应有削弱钢筋截面的伤痕。（2）板梁钢筋连接宜采用闪光对焊或电弧焊，接头形式、焊接方法跟焊
7、接材料应符合现行行业标准钢筋焊接及验收规程的规定。每批钢筋焊接前先进行试焊，并检验接头外观质量及力学性能，经检验合格后方可正式施焊。（3）电弧焊宜采用双面焊缝，仅在双面焊无法施焊时，方可采用单面焊接，焊接时两钢筋搭接端部预先折向一侧，两结合钢筋的轴线应保持一致。焊缝长度双面焊不小于5d，单面焊不小于10d（d为钢筋直径）。电弧焊与钢筋弯曲处的距离不小于10d，且不得位于构件的最大弯矩处。1.3.2 钢筋绑扎与安装（1）在钢筋绑扎之前，先在台座上准确地进行定位放线，确保钢筋的位置、数量、间距、尺寸准确。（2）构件拐角处的钢筋交叉点应全部绑扎，中间平直部分的交叉点可交错绑扎，绑扎的交叉点宜占全部交
8、差点的40%以上。除设计有特殊规定外，箍筋应与主筋垂直。（3）混凝土垫块采用高强混凝土垫块，应错开、分散设置在钢筋与模板之间，但不应横贯混凝土保护层的全部截面进行设置。垫块在构件侧面和底面布设的数量不少于3个/m2，重要部位适当加密，以保证钢筋混凝土的保护层厚度满足设计要求和施工规范要求。（4）预埋件的埋设及其位置、数量、规格应与图纸相符，否则将会影响后续工程（ 如伸缩缝、防撞护栏、铰缝等） 的施工。（5）钢筋绑扎完毕，经监理工程师检验认可后，拆除底板上的塑料薄膜，进入下一道工序。1.4 模板安装1.4.1 模板的设计（1）模板采用组合式钢模板，应符合组合钢模板技术规范的规定。模板的强度、刚度
9、、稳定性和力学性能满足施工荷载要求和多次频繁周转使用的特点。（2）模板各部分几何尺寸，及预埋件位置应符合设计要求。1.4.2 模板制作与安装（1）模板组装前应对各部件的几何尺寸和焊缝进行全面检查，合格后方可进行组装。侧模和芯模的尺寸应符合设计图纸。（2）混凝土的脱模剂采用清洁的机油，不得使用废机油。（3）模板安装完成后，认真检查模内尺寸、梁端角度符合设计要求，接缝要紧密不漏浆，必要时在接缝间加密封条。确认合格后方可进行混凝土浇筑。（4）橡胶芯模在使用前应进行气密性检验，每次使用后，妥善存放，防止污染、破损及老化。从开始浇筑混凝土到气囊放气为止，充气压力应保持稳定。（5）模板在每次周转使用前都要
10、进行打磨处理，保证模板的平整度、顺直度、清洁度，以保证板梁的外观质量。1.5 混凝土拌制和浇筑的质量控制要点预制场内建设一个小型混凝土搅拌站，板梁高标号混凝土，对各种原材料的要求比较高，特别强调碎石的冲洗设备，以控制碎石的含泥量，更好地控制混凝土的强度。1.5.1 混凝土的拌和（1）混凝土施工前根据现场砂石料的含水率，调整施工配合比。现场配置洗石机，拌和前对碎石进行清洗，并设置污水过滤池、沉淀池，定期清理。（2） 混凝土拌制采用自动计量拌和站搅拌，拌和时各项原材料严格按配合比进行配料，其误差控制在规范要求的范围内。（3）混凝土拌和物应搅拌均匀，不得有离析和泌水现象。混凝土运至浇筑地点后发生离析
11、、泌水或坍落度不符合要求时，应进行第二次搅拌，二次搅拌时不得任意加水，确有必要时，须保持原水胶比不变。二次搅拌仍然不符合要求时，则不得使用。1.5.2 混凝土浇筑（1）先浇筑底板到设计要求的厚度，然后安装橡胶芯模，充气完成后再浇筑两侧腹板和顶板混凝土。混凝土应连续浇筑，按一定的厚度、顺序和方向分层浇筑，且在下层混凝土初凝或能重塑前浇筑完成上层混凝土。（2插入式振捣器不得碰触钢绞线和模板，移动间距不超过振动器作用半径的1.5倍，且插入下层混凝土中的深度宜为510cm。每一振点振捣至混凝土停止下沉、不出现气泡、表面呈现浮浆为度。（3）浇筑两侧腹板时应对称进行，防止芯模偏位。侧腹完成后浇筑顶板，顶板
12、混凝土浇筑后再用木抹子抹平。混凝土浇筑结束后，要留取同条件试件及标准养护试件，以备确定其强度使用。施工时注意上部构造预埋钢筋（防撞墙、伸缩缝预埋钢筋等）的埋设。（4） 预制空心板顶面必须拉毛划槽，采用垂直于路线定向划槽，槽深 0. 51cm，以保证空心板与桥面铺装混凝土良好地结合。1.5.3 混凝土养护与模板拆除（1）混凝土浇筑完成后，应在其收浆后尽快予以覆盖并洒水保湿养护。根据施工时的大气温度和施工组织计划安排，确定养护方式。（2）芯模的拆除应在混凝土强度能保证其表面不发生坍陷或裂缝现象时方可拆除。侧模板应在混凝土强度达到2.5MPa，且能保证其表面及菱角不至因拆模而受损坏时方可拆除。拆模时
13、间可根据气温，参考混凝土终凝时间经过试验确定。（3）洒水养生。应根据气温情况，掌握恰当的时间间隔，并用土工布覆盖，保持7d混凝土表面湿润，气温低于5度时，应覆盖保温，不得洒水养生。养护用水采用自来水或地下水。（4）蒸汽养生。混凝土的蒸气养护分为三个阶段进行，在送气养护前停放24h，停放温度不小于10。升温阶段：送气后逐渐加大送气量，使混凝土的温度逐渐上升，升温速度1015/h；恒温阶段：恒温温度保持60以内；降温阶段：当混凝土的强度达到90%时，减少送气量降低养护温度，降温速度控制在1520/h。当梁体温度与外界温度的温差不超过20时，撤除养护罩。1.6 板梁出槽质量控制要点1.6.1 预应力
14、筋放张时同条件养护构件混凝土的强度、弹性模量应符合设计规定，设计未规定时，混凝土的强度不低于设计强度等级值的80%，弹性模量不低于混凝土28天弹性模量的80%。1.6.2 在预应力筋放张之前，应将限制位移的侧模、端模或内模拆除。1.6.3 放张时防止构件发生翘曲、裂纹及预应力筋断折等现象，应分阶段、均匀、缓慢、对称、相互交错地放张。预应力筋切断顺序由放张端开始，依次向另一端切断，梁端自外侧向内侧对称割线，直到全部割线完成，放张结束。1.6.4 封头混凝土：浇筑梁体混凝土时，在顶面距梁端50cm处预留孔，将预制相应直径的厚5cm的混凝土板块置于孔内，预留孔处用钢筋定位，梁端用砂浆衬砌垫平，中间部
15、位用混凝土浇灌，混凝土强度等级按照设计要求配置。1.6.5 板梁存放：板梁放张后利用龙门吊出槽，把同座桥浇筑日期相近的堆放一起，板梁堆放高度不超过三层，堆放时，各层搁置点并保持同一垂直线，板梁堆放后将外露钢绞线用砂轮切割机切平，并派专人封头并用砂浆抹平。2 预应力混凝土常见病害分析及防治措施2.1 板梁上拱值偏差2.1.1 可能原因分析由于混凝土强度的差异、混凝土弹性模量不稳定、施加预应力的时间差异、板梁存放时间不一致，都有可能导致板梁上拱值的不稳定。另一方面同条件养护的试件弹性模量与构件存在一定差异，如果板梁弹性模量未达到设计值时放张，会导致板梁的上拱值偏大。第三方面就是计算采用的钢绞线的弹
16、性模量与实际值不吻合，大于实际值时计算的伸长值偏小，造成应力不够；小于实际值时计算的伸长值偏大，造成超张拉；施加预应力超过设计值时易引起板梁上拱值偏大，且出现裂缝。2.1.2 防治措施控制好混凝土的水胶比和配合比计量的准确性，混凝土应拌和均匀；严格控制放张时混凝土的强度和弹性模量，随槽养护试件取样要具有代表性，拆模后跟梁体同条件养护；计算伸长值时钢绞线弹性模量采用试验实测值，板梁存放时间不宜过长；浇筑混凝土时同一槽的梁尽量同时浇筑，缩短间隔时间，安装时浇筑日期相近的板梁靠在一起。2.2 板梁混凝土面层裂缝的防治2.2.1 可能原因分析：（1）水泥质量不好，安定性不合格，导致混凝土产生不规则裂缝
17、。（2）骨料含泥量过大时，随着混凝土的干燥、收缩，出现不规则的花纹裂缝。（3）混凝土搅拌和运输时间过长，导致整个结构产生细裂缝。（4）混凝土凝结过程中橡胶芯模漏气，导致混凝土产生裂缝。（5）浇筑过程中，橡胶芯模上浮，面层混凝土保护层偏小，使混凝土产生沿钢筋方向的裂缝。（6）混凝土产生大量水化热，与外界环境温差较大，导致混凝土凝固时因收缩产生的收缩应力超过混凝土极限抗拉强度而产生裂缝。（7）混凝土水胶比过大，由于干燥收缩而产生裂缝。2.2.2 防治措施（1）选用优质水泥和骨料，拌和前对石料进行清洗。（2）合理设计混凝土配合比，在工作条件能满足的条件下，尽可能采用较小水胶比及较低坍落度的混凝土。（
18、3）浇筑混凝土前检验芯模的气密性，从使用到气囊放气为止，充气压力应保持稳定。（4）严格按照图纸规定尺寸绑扎芯模定位钢筋并与钢绞线绑扎牢靠，以防止振捣过程中橡胶芯模上浮。（5）混凝土浇筑时振捣充分，浇筑后及时养护。2.3 混凝土回弹强度值偏低、不均匀2.3.1 可能原因分析（1）水泥性能不稳定或者砂石料含泥量过大影响混凝土工作性和强度。（2）混凝土拌和时原材料计量不准确，或者坍落度偏大，或者混凝土拌和不均匀、离析等造成混凝土成型后强度不均匀，离散型大。（3）混凝土振捣不密实导致强度不均匀。2.3.2 防治措施（1）原材料进场前进行严格检验，各项技术要求合格后方可使用，特别是碎石在使用前一天进行清
19、洗以控制其含泥量和含水量。（2）计量系统按规范要求时间检定，将各项原材料计量控制在允许误差范围内。混凝土拌和前测定砂石料含水量，调整施工配合比，适当延长拌和时间，拌和完成后尽量缩短混凝土运输、停滞、入模时间，以防混凝土有坍落度损失或离析现象。（3）混凝土入模后，严格按照施工技术方案振捣、操作，做到程序化、标准化、规范化，严格控制振捣时间、间距、速度，两侧对称浇筑。振捣过程中防止欠振、漏振造成混凝土空洞不密实或蜂窝麻面现象，影响混凝土的强度和外观质量，也要防止过振造成混凝土中骨料下沉，水分被提出，出现离析、砂溜现象，影响混凝土强度的均匀性。3 结论先张法预应力空心板的施工已经是一项非常成熟的施工工艺，只要从原材料、张拉机具、预应力张拉、钢筋加工、模板安装、混凝土浇筑、养生及放张，做好中间的各道工序控制，形成一种高标准、严要求的流水作业施工，加上对预制过程中容易出现的技术问题进行重点预防，对容易出现的质量通病进行有针对性的控制，就能够避免质量问题的出现，确保桥梁工程质量，加快施工进度，提高经济效益。【参考文献】【1】中交第一公路工程局有限公司.公路桥涵施工技术规范（JTG/T F50-2011）.北京：人民交通出版社出版，2011，07.