箱梁質量控制

客運專線預應力混凝土梁的質量控制

鐵道科學研究院鐵道建筑研究所

2005年12月0.前言(1)我國既有鐵路預應力混凝土梁的概況(2)客運專線預應力混凝土梁的特點(3)預應力混凝土梁質量控制是客運專線橋梁乃至高速鐵路橋梁質量控制的關鍵問題。1.原材料

1.1總則1.2應重點控制的問題(1)水泥(2)骨料(3)粗骨料(4)高效減水劑(5)鋼絞線(6)錨具(7)橋面防水層材料

2.制梁設備2.1總則2.2重點控制問題(1)模板(2)制、存梁臺座(3)箱梁支點的不平整量支點不平整量的定義3.混凝土配合比及澆筑前的質量檢查3.1總則3.2重點控制問題(1)預應力管道的位置與定位(2)箱梁支座板的不平整量(3)鋼筋及預應力管道的混凝土保護層厚度各國規(guī)范對鋼筋、預應力管道保護層的規(guī)定國家距表面最近鋼筋保護層厚度(mm)預應力管道最小保護層厚度德國401.2倍管道直徑(各向)日本301.0倍管道直徑(各向)中國高速暫規(guī)30側面：1.2倍管道直徑底面：不小于60mm4.混凝土澆筑工藝4.1總則4.2重點控制問題(1)混凝土的配合比、準確計量及工作性能(2)各種試件的制備(3)混凝土施工時的溫度控制混凝土施工時的溫度控制（1）模板溫度宜控制在5～35℃；（2）混凝土拌和物入模溫度宜控制在10～30℃；（3）冬季施工的控制。5.混凝土的養(yǎng)護及拆模5.1秦沈客運專線箱梁制造的經驗（1）秦沈客運專線的成功建成，標志者我國鐵路預制梁技術的全面提高；（2）由于尚缺乏足夠的經驗，也存在一些不足，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：①混凝土養(yǎng)護溫度的控制②先期生產時混凝土的早期開裂①混凝土的水化熱發(fā)展規(guī)律根據(jù)箱梁混凝土水化熱溫度隨時間變化的測試結果，水化熱溫度在混凝土完澆筑成后16～20小時左右后達到最高，考慮各箱梁澆筑時間不同等因素后，箱梁混凝土水化熱出現(xiàn)最高溫度時間平均約為混凝土入模后24小時。

②混凝土水化熱的下降梁跨中及端部截面底板每小時降溫約0.45～0.55℃，頂板每小時降溫約0.35～0.45℃，腹板每小時降溫約0.30～0.35℃。

③箱梁混凝土與環(huán)境的溫差停止蒸養(yǎng)48小時后，箱梁內外空氣溫度差在10℃之內；除端部腹板及跨中腹板上部變截面處與環(huán)境溫度差在17～20℃外，箱梁其他部位與環(huán)境的溫差基本在15℃之內。同時，梁體混凝土表面與芯部的溫差不大。因此，可選擇此時進行箱梁模板的拆除，以防止梁體由于溫差過大出現(xiàn)早期裂縫。5.2混凝土養(yǎng)護及拆模的溫度控制養(yǎng)護的溫度控制：（1）靜停時間（2）升溫速度（3）蒸汽溫度（4）混凝土芯部最高溫度（5）拆除保溫設施時的溫差拆模的控制：（1）芯部與表面、表面與環(huán)境溫差、混凝土強度（2）拆模后宜進行早期張拉（3）氣溫急劇變化時不宜拆模6.預應力施工6.1質量控制基本原則（1）預應力施工的質量將直接影響梁體的抗裂性能;（2）為有效避免可能出現(xiàn)的梁體早期裂縫，除應對拆模時梁體芯部及環(huán)境溫度、混凝土的強度、彈性模量進行控制外，應采用三次張拉工藝；（3）應對張拉用設備及相關資料進行檢查；（4）終張拉應在存梁臺座進行，并嚴格控制張拉混凝土彈性模量及齡期不小于10天。（5）根據(jù)現(xiàn)場實測的各種摩阻結果，復核設計或施工單位確定的各種張拉參數(shù)。6.2預應力的各種損失簡介預應力混凝土結構的預應力損失分兩大部分：（1）瞬時損失：后張法：管道摩阻、錨口及喇叭口摩阻、彈性壓縮、錨具回縮；先張法：錨口摩阻(折線配筋時的轉折器摩阻)、溫差損失、彈性壓縮、錨具回縮；（2）長期損失：混凝土收縮徐變損失、預應力筋松弛損失。6.2.1管道摩阻損失（1）管道摩阻損失的組成

①由摩擦引起的摩阻(摩擦系數(shù)m)

②由管道偏差引起的摩阻（擺動系數(shù)k，并與管道長度有關）

③因此，設計規(guī)范中計算管道摩阻損失的公式為：

P2/P1＝e-(kx+mq)（2）影響損失的主要因素①摩擦系數(shù)(相對較穩(wěn)定)；②管道彎起的角度；③管道的長度；④直管道的平順程度。其中：2～4項與施工工藝及質量關系密切，變化相對較大。6.2.2錨口及喇叭口摩阻損失（1）產生損失的原因（2）影響損失的主要因素錨口摩阻：①夾片的加工精度；②限位高度；③鋼絞線的直徑。喇叭口摩阻：①分絲角度；②喇叭口的長度。6.2.3彈性壓縮及回縮損失彈性壓縮損失主要取決于梁體混凝土及鋼絞線彈性模量、張拉順序和張拉噸位；一般情況下，只要終張拉時梁體的彈性模量滿足設計要求，實測彈性壓縮損失往往小于設計值。

夾片回縮損失主要由夾片錨固后的外露高度和限位板高度決定6.2.4長期損失（1）松弛損失松弛損失主要由鋼絞線的原材料性能、加工工藝決定，相對較穩(wěn)定（2.5%）。（2）收縮徐變損失

主要影響因素包括：混凝土的彈性模量、張拉齡期、混凝土的配合比、初始應力的大小、外界環(huán)境等。因此，需要控制終張拉時混凝土的彈性模量、齡期；要求控制混凝土中水泥用量。6.3預施應力的質量控制預應力混凝土結構的大量試驗結果表明，通過測試管道、錨口和喇叭口摩阻以及鋼絞線彈性模量確定預應力筋伸長量，并嚴格控制預應力管道位置，可以獲得準確的梁體混凝土預施應力。為此新技術條件中規(guī)定在試生產期間應至少進行2件瞬時損失測試，正常生產后每100件進行一次測試。

6.3.1管道摩阻試驗

6.3.2預應力張拉伸長量的計算（1）預應力施工中實測伸長量的組成：①梁體錨底之間鋼絞線的伸長量(設計值)；②工作錨與工具錨之間鋼絞線的伸長量；③工具錨夾片的回縮。（2）張拉力不變條件下，影響伸長量的主要因素：

①鋼絞線的彈性模量；②預應力的管道摩阻、錨口及喇叭口摩阻。（3）考慮管道摩阻的伸長量的計算令由鋼絞線微段的伸長量為，兩邊積分得：（4）施工伸長量的計算設計伸長量＝L1K1＝設計鋼絞線彈模/實際鋼絞線彈模K2＝設計KZ/實測KZ

工作錨與工具錨之間鋼絞線伸長量＝L2；工具錨夾片回縮量＝L3施工伸長量L＝L1?K1?K2＋L2－L36.3.3嚴格避免超張拉超張拉后，雖然可以提高梁體的有效預應力，提高梁體的抗裂性，但對梁體的后期徐變上拱影響較大。

高速鐵路對軌道的平順度要求很高，因此應控制預應力混凝土結構的后期徐變上拱度。技術條件中除規(guī)定測試梁體終張拉的彈性上拱度外，特別規(guī)定進行終張拉30天后的徐變上拱度測試和要求。增加上述規(guī)定后，不僅可以控制梁體后期變形，也可有效地防止施工單位為單純滿足梁體抗裂性檢驗要求盲目加大預施應力，確保梁體的長期性能。

7.預應力管道壓漿及封錨7.1管道壓漿施工（1）后張預制梁終拉完成后，宜在48h內進行管道壓漿。壓漿前管道內應清除雜物及積水，梁體及環(huán)境溫度不得低于5℃（2）壓漿用水泥應為強度等級不低于42.5級低堿硅酸鹽水泥或低堿普通硅酸鹽水泥，漿體水膠比不應超過0.34，水泥漿不得泌水，0.14MPa壓力下泌水率不得大于2.5％；漿體流動度不大于25s，30min后不大于35s；壓入管道的漿體不得含未攪勻的水泥團塊，終凝時間不宜大于12h。水泥漿28d抗壓強度不小于35MPa，抗折強度不小于7.0MPa；24h內最大自由收縮率不大于1.5％，標準養(yǎng)護條件下28d漿體自由膨脹率為0～0.1％。（3）水泥漿應摻高效減水劑、阻銹劑，摻量由試驗確定。嚴禁摻入氯化物或其它對預應力筋有腐蝕作用的外加劑。

（4）預應力管道壓漿應采用真空輔助壓漿工藝式，壓漿泵應采用連續(xù)式；同一管道壓漿應連續(xù)進行，一次完成。壓漿前管道真空度應穩(wěn)定在-0.06～-0.10MPa之間；漿體注滿管道后，應在0.50～0.60MPa下持壓2min。

（5）水泥漿攪拌結束至壓入管道的時間間隔不應超過40分鐘。

（6）冬季壓漿時應采取保溫措施，并摻加防凍劑。

7.2封錨（1）封端混凝土應采用無收縮混凝土，抗壓強度不應低于設計要求；（2）封端前應對錨圈與錨墊板之間的交接縫用聚氨酯防水涂料進行防水處理。

8.橋面防水層8.1橋面防水的重要性及存在的問題（1）橋面防水是保證梁體耐久性的重要環(huán)節(jié)，我國既有鐵路橋梁中80％以上的病害均與水害有關。（2）目前存在的主要問題：①生產廠家多，各種低價劣質成品多；②低價中標、原材料質量低劣；③施工單位重視程度低，施工質量差；④檢驗手段不完善。8.2保證橋面防水質量的措施（1）加強原材料的檢驗和施工過程的質量控制；（2）橋面防水層保護層中聚丙烯纖維網摻量不應小于1.8kg/m3；保護層混凝土斷縫設置應滿足設計要求，并用聚氨脂防水涂料將斷縫墊實、墊滿；（3）防水層構造、排水坡度、橋面泄水管位置應符合設計要求；（4）泄水管和泄水管蓋板構造應符合設計要求。9.架梁9.1支點不平整效應試驗簡介（1）支點不平整量與支點反力的關系實測箱梁兩對角支點反力為零時支點不平整量＝11.99mm，限元計算＝9.61mm。當支點不平整量大于7～8mm后，箱梁頂、底板縱向已經開裂，橫向剛度降低，因此實測箱梁的臨界脫空量大于計算值。箱梁下沉支點及其對角支點處頂板橫向承受正彎矩作用，同端另一支點處頂板橫向承受負彎矩作用。頂板開裂前，實測結果與計算接近。當支點不平整量分別在4mm和6mm時，頂板底面、頂面的實測最大拉應力各達到4.0