预应力混凝土梁的质量控制

预应力混凝土梁的质量控制

讲座内容一.

前言二.预制箱梁的混凝土浇筑三.预制箱梁质量控制要点21.前言(1)我国既有铁路预应力混凝土梁的概况(2)高速铁路预应力混凝土梁的特点(3)预应力混凝土梁质量控制是高速铁路桥梁工程质量控制的关键。1.前言

(1)我国既有铁路预应力混凝土梁的概况我国既有铁路桥涵大量采用标准设计，常用跨度桥梁一般采用单线钢筋混凝土及预应力混凝土双片式T梁桥，两片T梁通常用横隔板联结，部分20m以下的双片式T梁无横向联结。列车速度较低，客车一般按120km/h，货车在规范中没有明确规定，但实际运营速度一般只能达到60km/h。桥梁设计主要满足承载能力和节省材料，而对桥梁的结构构造、刚度、长期变形、动力性能和耐久性考虑不足。存在问题：A.耐久性问题混凝土梁的设计主要由于结构构造处理不当以及对耐久性和混凝土材料性能认识不足，造成：横隔板断裂；预应力梁上拱度过大；混凝土碱骨料反应造成部分桥梁严重的纵向水平裂纹；混凝土保护层过薄，防排水系统失效，污水流经梁体表面，造成钢筋锈蚀和混凝土腐蚀。B.提速问题既有混凝土双片式T梁的桥面不成整体、横向联结弱，造成一些跨度的横向自振频率偏低，当提速货车通过桥上时，由于货物列车的横向激振频率与梁体的横向有载自振频率接近，从而产生剧烈的横向振动现象。6设计时速300km、350km的铁路全部采用无砟轨道；桥梁必须预制、架设，以实现一次铺设无缝线路；传统的铺轨、架梁施工方法与施工组织不再适用；国情要求建设速度快。(2)高速铁路预应力混凝土梁的特点7我国高速铁路常用跨度桥梁选择的考虑因素：刚度大、变形小，能够满足各种使用要求；标准化，品种、规格简洁；施工能力的考虑；便于快速施工和质量保证；力求经济与美观的统一。8经专项研究论证：常用跨度桥梁以等跨布置的32m双线整孔预应力混凝土简支箱梁为主型结构，少量配跨采用24m简支箱梁。施工方法主要采用沿线设置预制梁厂进行箱梁预制，运梁车、架桥机运输架设。部分采用移动模架、膺架法桥位灌筑。2混凝土梁浇筑

预应力混凝土梁的预制包含：预制场地的选择和建设；模板设计、制造和安装，钢筋绑扎；预应力体系的布置，预埋件的正确埋设；混凝土的拌制、输送和灌注，混凝土的养护；预应力张拉；预应力孔道的压浆与封端；预制梁体的存放、运输和架设。2.1预制场地布置预制梁场地选择的基本原则：场地处于硬地基区域以减少基础处理工作量；场地的面积能满足需要；具有良好的预制梁体出运条件；良好的材料运输、设备采购、员工生活等条件；良好的水电供应、交通、通讯条件；受气候影响小，生产条件好；具有良好的社会治安状况；预制的综合成本低。2.2模板模板的设计计、制造、、安装质量量直接影响响预制梁体体的生产效效率、产品品质量，模模板应具有有足够的刚刚度，合适适的分块，，快捷的安安装和拆除除速度，液液压部件活活动灵敏，，不漏油。。模板表面面平整，棱棱角分明，，没有锈斑斑和污渍。。2.3钢筋工程及及预埋件钢筋工程可可以采用就就地绑扎或或分块吊装装，就地绑绑扎占用预预制台座的的时间较长长，需要较较多的预制制台座，整整体吊装速速度快，可可缩短梁体体预制周期期。钢筋应根据据设计要求求和施工规规范要求进进行加工和和绑扎，应应具有足够够的整体性性，符合要要求的保护护层厚度，，为防止扎扎丝锈蚀，，扎丝应背背向模板。。预应力管道道应预埋准准确、定位位有效，安安装中应保保证不漏浆浆，无损伤伤，管道应应具有足够够的刚度和和抗拉强度度。喇叭口口安装精度度应严格控控制，使预预应力钢筋筋在喇叭口口处不产生生折角。预埋件应在在混凝土灌灌注前列表表检查落实实，预埋件件的内容、、数量、规规格应经过过设计、监监理单位等等的认可，，防止漏埋埋。预埋件件应有效定定位，防止止在混凝土土灌注过程程中发生移移位、损坏坏等。钢波纹管道道2.4混凝土的灌灌注与养护护（1）预制准准备混凝土正式式施工前，，应针对工工程特点、、施工环境境与施工条条件，制定定施工全过过程和各个个施工环节节的质量控控制内容与与质量保证证措施，进进行施工工工艺设计。。混凝土原材材料的质量量要求及管管理措施，，包括水泥泥、掺加料料、外加剂剂、砂、石石等原材料料的具体品品质指标要要求及实现现手段，原原材料质量量检验制度度，维持原原材料质量量稳定的控控制措施等等。落实混凝土土配合比设设计中所提提出的特殊殊要求的具具体措施。。混凝土生产产过程中下下列各关键键工序的质质量控制措措施，包括括：拌制工工序、运输输工序、灌灌筑工序、、振捣工序序、养护工工序。混凝土专项项检查的方方法、设备备以及试验验人员培训训的落实情情况。按照混凝土土验收标准准的要求对对施工试件件的制样和和养护所作作出的明确确规定。（2）作业条件件检查施工工艺设设计所确定定的工艺流流程，流水水作业段的的划分，灌灌筑程序和和方法，混混凝土运输输与布料方方式、方法法以及质量量标准，安安全施工、、环境保护护措施等已已交底，且且作业人员员经知会考考核合格。。施工场地，，水、电、、照明已布布设。施工检查梯梯、安全防防护设施已已搭设完毕毕。输送泵及泵泵管已布设设并调试完完毕。模板板、、钢钢筋筋预预埋埋件件、、波波纹纹管管或或橡橡胶胶棒棒已已准准备备就就绪绪，，模模板板已已涂涂刷刷隔隔离离剂剂，，测测温温元元件件或或测测温温管管、、高高程程线线等等已已检检验验合合格格。。模内内清清理理干干净净，，排排出出积积水水。。保温温保保湿湿材材料料已已备备。。工具具备备齐齐，，振振动动器器试试运运合合格格。。现场场测测塌塌落落度度、、检检测测人人员员到到位位、、试试模模备备齐齐。。、混混凝凝土土搅搅拌拌站站的的制制梁梁用用混混凝凝土土材材料料备备齐齐，，并并已已试试车车。。联络络、、指指挥挥器器具具已已准准备备就就绪绪。。需需持持证证上上岗岗人人员员业业经经培培训训，，证证件件完完备备。。模板板维维护护工工已已备备齐齐。。（3）混混凝凝土土浇浇筑筑箱梁梁混混凝凝土土的的灌灌筑筑应应尽尽可可能能一一次次灌灌筑筑完完成成，，水水平平分分层层、、斜斜向向分分段段、、两两侧侧腹腹板板对对称称、、连连续续灌灌筑筑。。灌灌筑筑时时间间不不宜宜超超过过6h或不不得得超超过过混混凝凝土土的的初初凝凝时时间间。。灌灌筑筑时时先先灌灌筑筑腹腹板板根根部部及及底底板板，，然然后后腹腹板板、、顶顶板板，，最最后后灌灌箱箱梁梁桥桥面面上上翼翼缘缘板板。。不不能能一一次次灌灌筑筑完完成成，，需需要要分分层层灌灌筑筑时时，，底底板板须须一一次次灌灌筑筑完完成成，，腹腹板板可可分分层层灌灌筑筑，，分分层层间间隔隔时时间间应应控控制制在在混混凝凝土土初初凝凝前前2h以上上且且使使层层与与层层覆覆盖盖住住。。灌筑筑混混凝凝土土前前，，应应仔仔细细检检查查保保护护层层垫垫块块的的位位置置、、数数量量及及其其紧紧固固程程度度。。混混凝凝土土保保护护垫垫块块厚厚度度尺尺寸寸不不应应出出现现负负偏偏差差，，绑绑扎扎垫垫块块和和钢钢筋筋的的铁铁丝丝头头不不得得伸伸入入保保护护层层内内，，避避免免形形成成锈锈蚀蚀通通道道。。混凝凝土土采采用用连连续续灌灌筑筑。。灌灌筑筑时时采采用用斜斜向向分分层层，，水水平平分分层层的的方方法法灌灌筑筑。。水水平平分分层层厚厚度度不不得得大大于于30mm，先先后后两两层层混混凝凝土土的的间间隔隔时时间间不不得得超超过过初初凝凝时时间间。。灌筑筑梁梁体体混混凝凝土土时时，，应应保保持持预预埋埋管管道道不不发发生生挠挠曲曲或或移移位位，，不不要要对对预预埋埋部部件件造造成成损损伤伤。。梁体腹板混凝凝土采用插入入式振动器振振捣。在部分分腹板及腹板板与底板钢筋筋及预应力管管道密集处，，插入式振动动器难以发挥挥作用的地方方，制定周密密的捣固方案案，宜用附着着式振捣器捣捣固。插入式振动器器的移动间距距不应超过振振动器作用半半径的1.5倍并与侧模保保持50~100mm的距离，插入入下层混凝土土50~100mm，振完一处应应边振边徐徐徐提出，振动动时禁止触碰碰波纹管。在灌筑混凝土土梁体时，应应安排专人负负责监视振动动器的运转使使用情况，如如有故障则迅迅速更换，以以避免因振动动不及时而导导致混凝土出出现空洞或蜂蜂窝麻面。另另外还应有专专人负责监视视模板、管道道、钢筋和预预埋件，如联联结螺栓松动动、模板走形形或漏浆应及及时采取措施施予以处理。。及时进行混凝凝土表面的二二次收浆是保保证混凝土表表面不产生龟龟裂的重要手手段，必须安安排足够的人人力保证二次次收浆及时进进行，按时完完成。灌筑混凝土时时，应填写混混凝土施工记记录。（4）混凝土的的养护混凝土的养护护工艺主要有有浇水保湿养养护、蒸汽养养护、喷洒养养护液等养护护措施，浇水水养护中应注注意水资源的的循环利用，，蒸汽养护中中应注意蒸汽汽管的布置，，出汽口的朝朝向，温度场场的均匀性，，注意混凝土土静养、升温温、降温、脱脱模温差的控控制等。喷洒养护液养养护中应注意意养护液喷洒洒的均匀性、、密度等，养养护液的选择择应注意不造造成混凝土颜颜色、外观的的损伤。3预应力预制梁梁质量控制要要点20梁场建设试生产局级鉴定(单位自检)铁道部鉴定(资格认证)1.管理及技术文文件；2.施工工艺、设设备；3.人员配备4.现场梁体静载载检验颁发许可证正式批量生产产（1）主要控制制流程注：认证不通通过不允许正正式生产，若若由于梁体本本身缺陷引起起，试生产的的梁作废(施工方承担损损失)。生产过程中工工艺(摩阻等)检验及静载抽抽检21-过程控制（控控制生产工艺艺稳定性）3.1原材料应重点控制的的问题包括：：(1)水泥(2)细骨料(3)粗骨料(4)高效减水剂(5)钢绞线(6)锚具(7)桥面防水层材材料23质量控制要点点查对原材料出出厂检验合格格证书，按有有关检验项目目、批次规定定实施进场检检验。水泥品质稳定定、低碱。细骨料应采用用硬质洁净的的天然河沙，，细度模数2.6~3.0，含泥量不应应大于2％。粗骨料应为坚坚硬耐久的碎碎石，压碎指指标不应大于于10％，母岩抗压压强度与梁体体混凝土抗压压强度之比应应大于2，含泥量不应应大于0.5%，针片状颗粒粒含量不应大于5%。不得采用具有有碱－碱酸盐盐反应的骨料料。选用的骨骨料在试生产产前应进行碱碱活性试验，，当其碱－碱碱酸盐反应膨膨胀率在0.1~0.2%时，混凝土中中的总碱含量量不应超过3.0kg/m3。采用的外加剂剂应经铁道部部鉴定或评审审，并经部质质检中心检验验合格。混凝土掺合料料应采用粉煤煤灰和磨细矿矿渣粉。粉煤煤灰的需水量量比不应大于于100％，磨细矿渣渣粉比表面积积宜为350～500m2/kg。混凝土拌和物物中各种原材材料引入的氯氯离子含量不不得超过胶凝凝材料总量的的0.06%。预应力钢筋、、锚具、夹具具、普通钢筋筋、波纹管抽抽拔管、防水水层及泄水管管的质量性能能都应满足相相关标准要求求。3.2制梁装备(1)模板(2)制、存梁台座座(3)箱梁支点的不不平整量3.3混凝土配合比比及浇筑前的的质量检查(1)预应力管道的的位置与定位位(2)箱梁支座板的的不平整量(3)钢筋及预应力力管道的混凝凝土保护层厚厚度3.4混凝土浇筑重点控制问题题(1)混凝土的配合合比、准确计计量(2)各种试件的制制备(3)混凝土施工时时的温度控制制(4)混凝土养护混凝土施工时时的温度控制制模板温度宜控控制在5～35℃；混凝土拌和物物入模温度宜宜控制在5～30℃；静停期间应保保持棚温不低低于5℃，浇筑完4小时后方可升升温，升温速速度不得大于于10℃/h，恒温时蒸汽汽温度不宜超超过45℃，梁体芯部混混凝土温度不不宜超过60℃，降温速度不不应大于10℃/h；蒸养期间及撤撤除保温设施施时，梁体混混凝土芯部与与表层、表层层与环境温差差不宜超过15℃。。混凝土养护：：蒸汽养护结束束后，应立即即进入自然养养护，时间不不少于7d。梁体混凝土土采用自然养养护时，梁体体表面应采用用草袋或麻袋袋覆盖，并在在其上覆盖塑塑料薄膜，梁梁体洒水次数数应能保持混混凝土表面充充分潮湿为度度；当环境相对湿湿度小于60％时，自然养养护不应少于于28d；相对湿度在在60％以上时，自自然养护不应应少于14d；当环境温度低低于5℃时，梁体表面面应喷涂养护护剂，采取保保温措施，禁禁止对混凝土土洒水。蒸养工艺及质质量控制流程程图否否混凝土进入静停期4~6h混凝土进入升温期混凝土试件试压强度≥设计强度的60%降温期设专人跟踪检查落实，降温速率≤5℃/h10℃/h，30min记录一次恒温期（16~20h）如气温降低可适当延长拆除蒸养棚架和模型蒸养结束开始蒸养温度控制制阶段说明备注静停蒸养罩内4~6h温度保持＞5℃在升、恒、降温过程中，梁体混凝土芯部、表面、环境温度差异均不超过15℃。升温梁体混凝土在浇筑完4h后开始通蒸汽加温，升温速率在5~10℃/h。当环境温度＜15℃时，升温5℃，当环境温度＞15℃时，升温8~10℃/h恒温恒温约20h左右，养护温度≤45℃，梁体芯部混凝土温度应控制在60℃以内。降温降温速率在5~8℃/h蒸养其它注意意事项：(1)温度测点布设设（2）养护时，避避免蒸汽直接接喷射混凝土土表面；（3）静停阶段注注意混凝土保保湿；（4）恒温加热阶阶段应保持90～100％的相对湿度度；（5）降温阶段应应缓慢停气、、均匀降温，，保持湿度；；（6）做好施工记记录。3.5混凝土拆模拆模的控制：：（1）芯部与表面面、表面与环环境温差、混混凝土强度；；（2）拆模后宜进进行早期张拉拉；（3）气温急剧变变化时不宜拆拆模。①混凝土的水水化热发展规规律根据箱梁混凝凝土水化热温温度随时间变变化的测试结结果，水化热热温度在混凝凝土完浇筑成成后16～20小时左右后达达到最高，考考虑各箱梁浇浇筑时间不同同等因素后，，箱梁混凝土土水化热出现现最高温度时时间平均约为为混凝土入模模后24小时。②混凝土水化化热的下降梁跨中及端部部截面底板每每小时降温约约0.45～0.55℃，顶板每小时时降温约0.35～0.45℃，腹板每小时时降温约0.30～0.35℃。③箱梁混凝土土与环境的温温差停止蒸养48小时后，箱梁梁内外空气温温度差在10℃之内；除端部部腹板及跨中中腹板上部变变截面处与环环境温度差在在17～20℃外，箱梁其他他部位与环境境的温差基本本在15℃之内。同时，，梁体混凝土土表面与芯部部的温差不大大。因此，可可选择此时进进行箱梁模板板的拆除，以以防止梁体由由于温差过大大出现早期裂裂缝。3.6预应力张拉质质量控制原则则（1）预应力施工工的质量将直直接影响梁体体的抗裂性能能;（2）为有效避免免可能出现的的梁体早期裂裂缝，除应对对拆模时梁体体芯部及环境境温度、混凝凝土的强度、、弹性模量进进行控制外，，应采用多次次张拉工艺；；（3）应对张拉用用设备及相关关资料进行检检查；（4）终张拉应在在存梁台座进进行，并严格格控制张拉混混凝土弹性模模量及龄期不不小于10天。（5）根据现场实实测的各种摩摩阻结果，复复核设计或施施工单位确定定的各种张拉拉参数。预应力混凝土土结构主要控控制预应力损损失，分两大大部分：（1）瞬时时损失失：后张法法：管管道摩摩阻、、锚口口及喇喇叭口口摩阻阻、弹弹性压压缩、、锚具具回缩缩；先张法法：锚锚口摩摩阻(折线配配筋时时的转转折器器摩阻阻)、温差差损失失、弹弹性压压缩、、锚具具回缩缩；（2）长期期损失失：混凝土土收缩缩徐变变损失失、预预应力力筋松松弛损损失。。（1）管道道摩阻阻损失失管道摩摩阻损损失的的组成成①①由由摩擦擦引起起的摩摩阻(摩擦系系数m)②②由管道道偏差差引起起的摩摩阻（（摆动动系数数k，并与与管道道长度度有关关）③③因此此，设设计规规范中中计算算管道道摩阻阻损失失的公公式为为：P2/P1＝e-(kx+mq)影响损损失的的主要要因素素①摩擦擦系数数(相对较较稳定定)；②管道弯弯起的的角度度；③管道道的长长度；；④直管管道的的平顺顺程度度。其中：：2～4项与施施工工工艺及及质量量关系系密切切，变变化相相对较较大。。（2）锚口口及喇喇叭口口摩阻阻损失失产生损损失的的原因因主要影影响因因素锚口摩摩阻：：①夹片片的加加工精精度；；②限位高高度；；③钢绞绞线的的直径径。喇叭口口摩阻阻：①分丝丝角度度；②喇叭叭口的的长度度。（3）弹性性压缩缩及回回缩损损失弹性压压缩损损失主主要取取决于于梁体体混凝凝土及及钢绞绞线弹弹性模模量、、张拉拉顺序序和张张拉吨吨位；；一般般情况况下，，只要要终张张拉时时梁体体的弹弹性模模量满满足设设计要要求，，实测测弹性性压缩缩损失失往往往小于于设计计值。。夹片回回缩损损失主主要由由夹片片锚固固后的的外露露高度度和限限位板板高度度决定定。（4）长期期损失失松弛损损失松弛损损失主主要由由钢绞绞线的的原材材料性性能、、加工工工艺艺决定定，相相对较较稳定定（2.5%）。收缩徐徐变损损失主要影影响因因素包包括：：混凝凝土的的弹性性模量量、张张拉龄龄期、、混凝凝土的的配合合比、、初始始应力力的大大小、、外界界环境境等。。因此，，需要要控制制终张张拉时时混凝凝土的的弹性性模量量、龄龄期；；要求求控制制混凝凝土中中水泥泥用量量。预施应应力的的质量量控制制方法法预应力力混凝凝土结结构的的大量量试验验结果果表明明，通通过测测试管管道、、锚口口和喇喇叭口口摩阻阻以及及钢绞绞线弹弹性模模量确确定预预应力力筋伸伸长量量，并并严格格控制制预应应力管管道位位置，，可以以获得得准确确的梁梁体混混凝土土预施施应力力。为为此新新技术术条件件中规规定在在试生生产期期间应应至少少进行行2件瞬时时损失失测试试，正正常生生产后后每100件进行行一次次测试试。管道摩摩阻试试验精确计计算预预应力力张拉拉伸长长量（1）预应应力施施工中中实测测伸长长量的的组成成：①梁体体锚底底之间间钢绞绞线的的伸长长量(设计值值)；②工作作锚与与工具具锚之之间钢钢绞线线的伸伸长量量；③工具具锚夹夹片的的回缩缩。（2）张拉拉力不不变条条件下下，影影响伸伸长量量的主主要因因素：：①钢绞绞线的的弹性性模量量；②预应应力的的管道道摩阻阻、锚锚口及及喇叭叭口摩摩阻。。（3）考虑虑管道道摩阻阻的伸伸长量量的计计算令由钢绞线线微段段的伸伸长量量为，两边边积分分得：：（4）施工工伸长长量的的计算算设计伸伸长量量＝L1K1＝设计计钢绞绞线弹弹模/实际钢钢绞线线弹模模K2＝设计计KZ/实测KZ工作锚锚与工工具锚锚之间间钢绞绞线伸伸长量量＝L2；工具锚锚夹片片回缩缩量＝＝L3施工伸伸长量量L＝L1•K1••K2＋L2－L3严格避避免超超张拉拉超张拉拉后，，虽然然可以以提高高梁体体的有有效预预应力力，提提高梁梁体的的抗裂裂性，，但对对梁体体的后后期徐徐变上上拱影影响较较大。。高速铁铁路对对轨道道的平平顺度度要求求很高高，因因此应应控制制预应应力混混凝土土结构构的后后期徐徐变上上拱度度。技技术条条件中中除规规定测测试梁梁体终终张拉拉的弹弹性上上拱度度外，，特别别规定定进行行终张张拉30天后的的徐变变上拱拱度测测试和和要求求。增增加上上述规规定后后，不不仅可可以控控制梁梁体后后期变变形，，也可可有效效地防防止施施工单单位为为单纯纯满足足梁体体抗裂裂性检检验要要求盲盲目加加大预预施应应力，，确保保梁体体的长长期性性能。。3.7预应力力管道道压浆浆控制制（1）后张张预制制梁终终拉完完成后后，宜宜在48h内进行行管道道压浆浆。压压浆前前管道道内应应清除除杂物物及积积水，，梁体体及环环境温温度不不得低低于5℃（2）压浆浆用水水泥应应为强强度等等级不不低于于42.5级低碱碱硅酸酸盐水水泥或或低碱碱普通通硅酸酸盐水水泥，，浆体体水胶胶比不不应超超过0.34，水泥泥浆不不得泌泌水，，0.14MPa压力下下泌水水率不不得大大于2.5％；浆浆体流流动度度不大大于25s，30min后不大大于35s；压压入入管管道道的的浆浆体体不不得得含含未未搅搅匀匀的的水水泥泥团团块块，，终终凝凝时时间间不不宜宜大大于于12h。水水泥泥浆浆28d抗压压强强度度不不小小于于35MPa，抗折强强度不小小于7.0MPa；24h内最大自自由收缩缩率不大大于1.5％，标准准养护条条件下28d浆体自由由膨胀率率为0～0.1％。（3）水泥浆浆应掺高高效减水水剂、阻阻锈剂，，掺量由由试验确确定。严严禁掺入入氯化物物或其它它对预应应力筋有有腐蚀作作用的外外加剂。。（4）预应力力管道压压浆应采采用真空空辅助压压浆工艺艺式，压压浆泵应应采用连连续式；；同一管管道压浆浆应连续续进行，，一次完完成。压压浆前管管道真空空度应稳稳定在-0.06～-0.10MPa之间；浆浆体注满满管道后后，应在在0.50～0.60MPa下持压2min。

（5）水泥浆浆搅拌结结束至压压入管道道的时间间间隔不不应超过过40分钟。（（6）冬季压压浆时应应采取保保温措施施，并掺掺加防冻冻剂。封锚（1）封端混混凝土应应采用无无收缩混混凝土，，抗压强强度不应应低于设设计要求求；（2）封端前前应对锚锚圈与锚锚垫板之之间的交交接缝用用聚氨酯酯防水涂涂料进行行防水处处理。3.8桥面防水水质量的的措施（1）加强原原材料的的检验和和施工过过程