桥梁施工及其质量控制要点.pptx

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 1. 预制梁桥构造与受力特点 2. 预制梁常见施工通病 3. 桥面铺装层施工通病 4. 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 1.1 T梁、小箱梁组成与构造要求 n 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； n 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）。 1.2 T梁的受力特点与计算理论 n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。 n设计上采用的计算理论和假定： nT梁桥按刚性横梁法横隔板为刚性 n如何理解“刚性”？施工中如何去保证？ p 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）； p 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 ）； p 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 预制梁混凝土施工质量 n 混凝土中空气被包裹在马蹄部分，不宜溢出形成气泡 n 外加剂质量差（如早强剂、减水剂），也可能是外加 剂失效（具有较强的时效性）； n 外加剂与混凝土相容性差； n 振捣时间控制不当（人为估计，最好用秒表精确控制 ） n 外观颜色不一致（原材料含泥量偏大、外加剂问题 ）。 （1）蜂窝麻面、颜色不一致 （2）原材料与混凝土强度偏低 水泥品质差、性质不稳定 外加剂行业混乱，外加剂质量参差不齐 骨料强度偏低，高强混凝土结构设计与施工指南 规定，骨料母体岩石的立方体抗压强度应比所配置的 混凝土强度高20%以上 粗骨料、细骨料混合堆放 水泥和外加剂（如粉煤灰）随意堆放 级配不合理 最终结果：混凝土强度偏低；混凝土不凝固。 （3）混凝土强度检测与处理方法 回弹法 钻芯取样法 蒸养法：通过对混凝土蒸汽养护来提高强度 延时法：有些混凝土因外加剂影响，强度发展缓慢，需 要足够时间才能达到设计强度 强度不足的处理方法（需设计单位同意并完成以下工作 ） 降低强度验算法； 降低强度，并计入桥面铺装受力验算法（已没有富余量）； 加固法 梁体报废 n 重视混凝土强度，忽视弹性模量（强度、弹模双控） n 重视主梁预制，忽视横隔板的施工（包括缺陷处理） n 重视桥面铺装层混凝土施工，忽视现浇纵缝施工 n 梁体长度控制差，造成梁体抵紧（无法实现自由伸缩 ），或者梁端缝隙过大（连续桥面铺装层无法施工、 后期开裂） （4）混凝土施工 梁端与桥台相抵无法自由伸缩 好难打 掉多余 混凝土 ！ n T梁、小箱梁顶面裂缝多由混凝土收缩引起（裂缝 分布不规则），可采取拉毛、加强养护来处置 n 横隔板与翼缘板、肋板交汇处裂缝（设圆弧过 渡、倒角，能有效克服） n 肋板竖向裂缝（台座不均匀沉降，容易断梁！） n 张拉后梁端开裂（常见） n 拆模不当引起的裂缝 n 梁场排水不畅 （5）梁体常见裂缝与成因 良好的表面处理与纵缝施工 拆模造成（应敲掉，与横隔板现浇混凝土一起浇筑） 采用砂浆修 补是否可以 ？ 收缩裂缝（应彻底凿除） 混凝土裂缝特性 反射性（如，水泥混凝土路面） 外裂缝与内裂缝 外裂缝可以转化为内裂缝（如贴碳纤维布 ） （6）梁体裂缝处置方法 n 凿除法 如梁体顶面、横隔板拆模不当造成的裂缝，应凿除桥面裂缝和已经 有裂缝的横隔板混凝土，然后与桥面铺装层、横隔板现浇缝混凝土 一起浇筑。严禁采用抹浆处置。 n 修补法 出现在腹板与肋板，腹板、隔板和肋板间的裂缝，在不影响结构安 全的前提下，可采取修补方式封闭，确保耐久性。 因张拉引起的梁端裂缝，采取修补或者凿除再浇筑混凝土进行修 补。 n 试验认证法 梁体出现竖向裂缝，除封闭裂缝外，一般都要采用荷载试验方法验 证该梁能否满足承载力要求（但成本高，不如弃梁） n 预制梁张拉后会上挠，搁置时间越长、上挠越大 ，为保证现浇层厚度，有意减薄预制梁厚度（错 误做法） n 明确一次受力与二次受力的关系 n 正确方法：合理设置反预拱度，尽快安装 n 预拱度有正负偏差，必须保证预制梁厚度 （7）预制梁厚度与桥面现浇层关系处理不当 2.2 钢筋制作检查与常见问题 普遍出现箍筋长度或长或短的问题，尤其是弯钩筋 长度普遍偏短。 管理不够到位。现场询问技术人员或制作工人，一 时找不到钢筋构造图，或回答不上是哪个钢筋。 钢筋间距偏差较大，随意性较强。 未按设计要求连接主筋。 漏筋、位置不正确。 1）箍筋下料长度不够精确，后果是保护层厚度要么偏大要 么偏小，甚至影响受力（如预埋钢板中的U形锚筋）； 2）钢筋焊接过程中，电压偏高，造成主筋烧伤。 3）钢筋间距问题。可以用一根B12mm的钢筋，用红油漆做好 间距刻度，绑扎箍筋时，先将其绑扎在主筋上。一般只需2 根即可控制好间距。 钢筋制作中的常见问题 2.3 支座预埋钢板与锚筋 n 作用：使钢板与梁体紧密联结，承受由温变、车辆荷载、刹车 等引起的水平变位。如施工不当，就会引起支座局部脱空、局 部受力，支座提前破坏）、钢板与梁体脱离（十分常见）。 支座垫石不平整！ 挤压后的支座 支座剪切变形 建筑垃圾 建筑垃圾 支座剪切与开裂！ 可怜的支座！ 2.3 支座预埋钢板与锚筋 n 常见通病： 钢板厚度不够（偏薄）； 锚筋长度（L1、L2）不够、改变锚筋直径； 改双面焊为单面焊或点焊，焊缝厚度不足； 改变锚筋布置方向，设计为纵向布置，焊缝受剪；施 工中改为横向布置，焊缝受弯； 钢板锈蚀； 坡桥上钢板未调平，或出现反向调平的错误。 未满焊 焊缝不饱满 纵向布置，焊缝受剪 横向布置，焊缝受弯 双面焊接，未清除焊渣 先整体制作好。当波纹管与其冲突时，可以适当 挪动位置，否则焊缝质量无法保证。工序问题！ 纵向坡度的预埋钢板 公路钢筋混凝土及预应力混凝土设计规范规 定，当纵坡超过2%时，应调平； 简单办法：在钢板底面设置一个钢筋，或采用垫 砂（精度低）； 后果：支座局部脱空。 支座局部脱空 造成的损失非 常巨大！ 2.4 钢筋与预应力筋布置 钢筋间距不够均匀； 钢筋保护层厚度不足或超厚（耐久性），主要是钢筋下 料长度不正确（设计错误、下料不准），垫块脱落； 预应力筋管道布置没有严格按设计要求，造成管道摩阻 损失增大； 管道定位钢筋控制不严，一般曲线段50cm，直线段80cm 左右设置一根。 T梁跨中位置 预应力编束要求： 公路桥涵施工技术规范规定： 混凝土保护层厚度偏大 T梁翼缘底板钢筋外露 钢筋布置不均 箍筋长度短了！ 钢筋接头 钢筋焊接 刚好是一根钢筋的直径间距！ 钢筋严重扭曲 ，无法有效传 力 漏筋 力以最短路径传递 P P 您看得懂是什么吗？ 弯曲的钢筋能够受力吗 管道线形不顺 弯曲的钢束曲线 3/18/2017 美国桥梁波纹管定位 3/18/2017 3/18/2017 普通钢筋与预应力筋冲突 设计：允许适当挪动位置，但并不允许改变普通钢筋的 构造。 在预应力混凝土T梁中，经常遇到部分马蹄形钢筋与预应 力筋冲突. 正确的处理方法是不能改变封闭筋的构造，否则会影响 马蹄部分的受力。 普通钢筋与预应力筋冲突（续） 处理方法：提前封闭普通钢筋。 为什么马蹄 形中要设置 封闭箍筋？ ？ 目前预制T梁中出现的共性问题 u 开裂普遍 集中出现在马蹄部分 沿跨径方向布置 翼缘板下缘开裂 多出现在运营阶段 u 原因 u封闭筋构造有关 u构造设计 u预应力张拉等 梁底开裂！ 马蹄开裂 ！ 2.5 预应力张拉与压浆 n 双控：张拉力和伸长量 n 油压表与千斤顶标定 n 压浆目的：满足有粘结设计要求、防止钢绞线锈 蚀、断裂（十分严重，有水有气必然渗入管道内 ） n 西方发达国家：德国、美国等，因预应力筋锈蚀 已造成重大损失。 2.5 预应力张拉与压浆 n 常见通病 张拉不对称（普遍） 标定时间过长 油压表失效 进油太快，导致有效预应力无法传 递到整片梁体 浆液制作随意，没有严格按设计和 规范要求制作 压浆不饱满 封锚随意 2）初始张拉力的确定方法 u初应力大小与最终建立的控制应力密切相关，初应力不 足，则有效预应力难以按设计要求建立满足设计意 图的关键！； u跨径30m：初应力取（10-15）%的控制应力； u跨径30-60m的梁，初应力取（15-20）%的控制应力； u跨径大于60m，初应力取25%的控制应力。 3/18/2017 （3）几何解析法确定初始张拉力 按5% 分级直至100 %锚下控制张拉 力， 分级读取伸长量，据此计算出 每一级之间伸长量的差值。 对应于每一级的实测伸长量，以伸 长量读数为纵坐标，以张拉力按5 % 分级为横坐标，绘出张拉力 伸长 量关系曲线。 考虑到压力表读数不易读准确，可 多试拉几束，选用读数较准确的1 2束进行分析。 从图2看出，曲线的后半部分近似于一直线，表明已消除 了钢束的松弛及锚具的滑移因素，张拉力与伸长量成正 比例。将这一直线向坐标原点方向延长，直线与曲线分 离点(20 %左右)对应的拉力值即可确定为初张力值。 3/18/2017 （4） 预应力张拉后的主梁变形值 u变形是整个结构的反应，能够真实反应结构的有效预应 力、混凝土弹性模量等力学和物理参数。 u预应力混凝土T梁在预应力筋张拉后发生上挠，上挠值按 设计文件取值，当缺乏设计值时，一般可按（0.8-1.0）L 估算。 u如跨径40m的T梁，正常情况下张拉后的上挠值为（0.8- 1.0）40=（3.2-4.0）cm。 u小于或超过变形值情况分析：有效预应力、弹性模量、龄 期、截面尺寸分析原因！ 3/18/2017 2.6 混凝土凿毛 n 目的：使新老混凝土结合良好，共同受力 n 存在的问题：“星星点缀”，随意凿一下 n 正确的凿毛：应将浮浆凿除，露出粗骨料 n 技巧：在模板上安设钢筋条。 止浆棉纱未清除干净 2.7 现浇缝钢筋布置与混凝土浇筑 n 为单向受力板，现浇接缝承受正弯矩 n 环形筋应焊接/绑扎 n 环形钢筋接头应朝上布置 n 存在的问题： 环形筋朝下布置 模板破旧，接缝不严密，振捣不密实（甚至不振捣） 与翼缘板连接差 复杂的钢筋布置 振捣不够 吊装孔混凝土没有振捣 良好的纵缝施工质量 纵向湿接缝模板破损 2.8 预应力混凝土小箱梁 预应力管道布置、线形对截面应力影响很大 梁底、台座不平整引起的支座局部承压，引起小箱梁畸变 应力，造成开裂 箱梁内外温差 顶板混凝土开裂（收缩裂缝居多） 布置在斜腹板中的弯勾筋与设计严重不符！关键在于 没有对该筋作用的理解！ 小箱梁内侧混凝土表面 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，需要大家一起来 努力！ 2.9 养 护 n 正确理解养护概念（保持湿度和温度两个方面）； n 气温低于5时，需覆盖保温养护，不能洒水直接养护 ； n 采用微膨胀混凝土，必须保水养护，使钙钒石能够充 分生长； n 低水胶比的高强混凝土不泌水，浇筑如不立即覆盖并 养护很容易开裂； n 防止太阳直射、覆盖养护。 2.9 养 护 n 养护日期不少于7d（高强混凝土结构设计与施工指南、公路桥 涵施工技术规范） n 高强混凝土水化热偏高，养护期间混凝土的内部最高温度不宜 高于75，混凝土内部与表面温差小于25。 n 为控制高强混凝土的塑性裂缝、减少自身收缩，必须从混凝土 入模开始就潮湿养护，采取喷雾、浇水、薄膜覆盖等措施。决 不能象普通混凝土施工，在入模几小时后才开始养护。 2.10 支座垫块平整度 n 平整度差，施工控制不 严，导致支座局部脱空 ，影响支座使用寿命 n 对小箱梁，会造成畸变 应力，导致箱梁开裂 n 一、二级建造师中都有 要点 2.11 桥面连续 梁端缝隙过大 梁端缝隙过大 注意桥面连续与结构连续的区别 三、桥面铺装层施工通病 3.1 现浇铺装层的作用 n 起调平层作用 n 起连接整体作用，并参与部分受力 n 梁体上布置了剪力键钢筋，确保共同受力 3.2 施工常见通病 n 没有清除梁顶已经出现的裂缝（裂缝具有反射性） n 将钢筋网（片）直接搁置在梁顶面上，实际上起隔 离层作用（恶化桥面受力，致使桥面破坏严重） n 正确方法 清除顶面裂缝 对裂缝分布较多、较密区域，可适当加密钢筋 应设置有足够的保护层厚度，确保钢筋网与梁顶之间 能有混凝土达到 桥面连续梁端模板施工随意（填砂），填砂应确保密 实，最好采用泡沫，或施工通病造成结构连续 钢筋直接搁置在梁顶面 钢筋直接搁置在梁顶面 桥面混凝土浇注后钢筋上浮 四、施