预制箱梁质量控制.ppt

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1、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,2,1.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

2、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

3、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、

4、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、制造、安装质量直接影响预制梁体的生产效率、产品质量，模板应具有足够的刚度，合适的分块，快捷的安装和拆除速度，液压部件活动灵敏，不漏

5、油。模板表面平整，棱角分明，没有锈斑和污渍。,2.3 钢筋工程及预埋件钢筋工程可以采用就地绑扎或分块吊装，就地绑扎占用预制台座的时间较长，需要较多的预制台座，整体吊装速度快，可缩短梁体预制周期。钢筋应根据设计要求和施工规范要求进行加工和绑扎，应具有足够的整体性，符合要求的保护层厚度，为防止扎丝锈蚀，扎丝应背向模板。预应力管道应预埋准确、定位有效，安装中应保证不漏浆，无损伤，管道应具有足够的刚度和抗拉强度。喇叭口安装精度应严格控制，使预应力钢筋在喇叭口处不产生折角。预埋件应在混凝土灌注前列表检查落实，预埋件的内容、数量、规格应经过设计、监理单位等的认可，防止漏埋。预埋件应有效定位，防止在混凝土灌

6、注过程中发生移位、损坏等。,钢波纹管道,2.4 混凝土的灌注与养护（1）预制准备混凝土正式施工前，应针对工程特点、施工环境与施工条件，制定施工全过程和各个施工环节的质量控制内容与质量保证措施，进行施工工艺设计。混凝土原材料的质量要求及管理措施，包括水泥、掺加料、外加剂、砂、石等原材料的具体品质指标要求及实现手段，原材料质量检验制度，维持原材料质量稳定的控制措施等。落实混凝土配合比设计中所提出的特殊要求的具体措施。混凝土生产过程中下列各关键工序的质量控制措施，包括：拌制工序、运输工序、灌筑工序、振捣工序、养护工序。混凝土专项检查的方法、设备以及试验人员培训的落实情况。按照混凝土验收标准的要求对施

7、工试件的制样和养护所作出的明确规定。,（2）作业条件检查施工工艺设计所确定的工艺流程，流水作业段的划分，灌筑程序和方法，混凝土运输与布料方式、方法以及质量标准，安全施工、环境保护措施等已交底，且作业人员经知会考核合格。施工场地，水、电、照明已布设。施工检查梯、安全防护设施已搭设完毕。输送泵及泵管已布设并调试完毕。模板、钢筋预埋件、波纹管或橡胶棒已准备就绪，模板已涂刷隔离剂，测温元件或测温管、高程线等已检验合格。模内清理干净，排出积水。保温保湿材料已备。工具备齐，振动器试运合格。现场测塌落度、检测人员到位、试模备齐。、混凝土搅拌站的制梁用混凝土材料备齐，并已试车。联络、指挥器具已准备就绪。需持证

8、上岗人员业经培训，证件完备。模板维护工已备齐。,（3）混凝土浇筑箱梁混凝土的灌筑应尽可能一次灌筑完成，水平分层、斜向分段、两侧腹板对称、连续灌筑。灌筑时间不宜超过6h或不得超过混凝土的初凝时间。灌筑时先灌筑腹板根部及底板，然后腹板、顶板，最后灌箱梁桥面上翼缘板。不能一次灌筑完成，需要分层灌筑时，底板须一次灌筑完成，腹板可分层灌筑，分层间隔时间应控制在混凝土初凝前2h以上且使层与层覆盖住。灌筑混凝土前，应仔细检查保护层垫块的位置、数量及其紧固程度。混凝土保护垫块厚度尺寸不应出现负偏差，绑扎垫块和钢筋的铁丝头不得伸入保护层内，避免形成锈蚀通道。混凝土采用连续灌筑。灌筑时采用斜向分层，水平分层的方法

9、灌筑。水平分层厚度不得大于30mm，先后两层混凝土的间隔时间不得超过初凝时间。灌筑梁体混凝土时，应保持预埋管道不发生挠曲或移位，不要对预埋部件造成损伤。,梁体腹板混凝土采用插入式振动器振捣。在部分腹板及腹板与底板钢筋及预应力管道密集处，插入式振动器难以发挥作用的地方，制定周密的捣固方案，宜用附着式振捣器捣固。插入式振动器的移动间距不应超过振动器作用半径的1.5倍并与侧模保持50100mm的距离，插入下层混凝土50100mm，振完一处应边振边徐徐提出，振动时禁止触碰波纹管。在灌筑混凝土梁体时，应安排专人负责监视振动器的运转使用情况，如有故障则迅速更换，以避免因振动不及时而导致混凝土出现空洞或蜂窝

10、麻面。另外还应有专人负责监视模板、管道、钢筋和预埋件，如联结螺栓松动、模板走形或漏浆应及时采取措施予以处理。及时进行混凝土表面的二次收浆是保证混凝土表面不产生龟裂的重要手段，必须安排足够的人力保证二次收浆及时进行，按时完成。灌筑混凝土时，应填写混凝土施工记录。,（4）混凝土的养护混凝土的养护工艺主要有浇水保湿养护、蒸汽养护、喷洒养护液等养护措施，浇水养护中应注意水资源的循环利用，蒸汽养护中应注意蒸汽管的布置，出汽口的朝向，温度场的均匀性，注意混凝土静养、升温、降温、脱模温差的控制等。喷洒养护液养护中应注意养护液喷洒的均匀性、密度等，养护液的选择应注意不造成混凝土颜色、外观的损伤。,3 预应力预

11、制梁质量控制要点,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.管理及技术文件；2.施工工艺、设备；3.人员配备4.现场梁体静载检验,颁发许可证,正式批量生产,（1）主要控制流程,注：认证不通过不允许正式生产，若由于梁体本身缺陷引起，试生产的梁作废(施工方承担损失)。,生产过程中工艺(摩阻等)检验及静载抽检,21,-过程控制（控制生产工艺稳定性）,3.1 原材料应重点控制的问题包括：(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)桥面防水层材料,23,质量控制要点,查对原材料出厂检验合格证书，按有关检验项目、批次规定实施进场检验。水泥品质

12、稳定、低碱。细骨料应采用硬质洁净的天然河沙，细度模数2.63.0，含泥量不应大于2。粗骨料应为坚硬耐久的碎石，压碎指标不应大于10，母岩抗压强度与梁体混凝土抗压强度之比应大于2，含泥量不应大于0.5%，针片状颗粒含量不应大于5%。,不得采用具有碱碱酸盐反应的骨料。选用的骨料在试生产前应进行碱活性试验，当其碱碱酸盐反应膨胀率在0.10.2%时，混凝土中的总碱含量不应超过3.0kg/m3。采用的外加剂应经铁道部鉴定或评审，并经部质检中心检验合格。混凝土掺合料应采用粉煤灰和磨细矿渣粉。粉煤灰的需水量比不应大于100，磨细矿渣粉比表面积宜为350500m2/kg。混凝土拌和物中各种原材料引入的氯离子含

13、量不得超过胶凝材料总量的0.06%。预应力钢筋、锚具、夹具、普通钢筋、波纹管抽拔管、防水层及泄水管的质量性能都应满足相关标准要求。,3.2 制梁装备(1)模板(2)制、存梁台座(3)箱梁支点的不平整量,3.3混凝土配合比及浇筑前的质量检查(1)预应力管道的位置与定位(2)箱梁支座板的不平整量(3)钢筋及预应力管道的混凝土保护层厚度,3.4混凝土浇筑重点控制问题(1)混凝土的配合比、准确计量(2)各种试件的制备(3)混凝土施工时的温度控制(4)混凝土养护,混凝土施工时的温度控制,模板温度宜控制在535；混凝土拌和物入模温度宜控制在530；静停期间应保持棚温不低于5，浇筑完4小时后方可升温，升温速

14、度不得大于10/h，恒温时蒸汽温度不宜超过45，梁体芯部混凝土温度不宜超过60，降温速度不应大于10/h；蒸养期间及撤除保温设施时，梁体混凝土芯部与表层、表层与环境温差不宜超过15。,混凝土养护：蒸汽养护结束后，应立即进入自然养护，时间不少于7d。梁体混凝土采用自然养护时，梁体表面应采用草袋或麻袋覆盖，并在其上覆盖塑料薄膜，梁体洒水次数应能保持混凝土表面充分潮湿为度；当环境相对湿度小于60时，自然养护不应少于28d；相对湿度在60以上时，自然养护不应少于14d；当环境温度低于5时，梁体表面应喷涂养护剂，采取保温措施，禁止对混凝土洒水。,蒸养工艺及质量控制流程图,蒸养温度控制,蒸养其它注意事项：

15、(1)温度测点布设,（2）养护时，避免蒸汽直接喷射混凝土表面；（3）静停阶段注意混凝土保湿；（4）恒温加热阶段应保持90100的相对湿度；（5）降温阶段应缓慢停气、均匀降温，保持湿度；（6）做好施工记录。,3.5 混凝土拆模拆模的控制：（1）芯部与表面、表面与环境温差、混凝土强度；（2）拆模后宜进行早期张拉；（3）气温急剧变化时不宜拆模。,混凝土的水化热发展规律,根据箱梁混凝土水化热温度随时间变化的测试结果，水化热温度在混凝土完浇筑成后1620小时左右后达到最高，考虑各箱梁浇筑时间不同等因素后，箱梁混凝土水化热出现最高温度时间平均约为混凝土入模后24小时。,混凝土水化热的下降,梁跨中及端部截面

16、底板每小时降温约0.450.55，顶板每小时降温约0.350.45，腹板每小时降温约0.300.35。,箱梁混凝土与环境的温差,停止蒸养48小时后，箱梁内外空气温度差在10之内；除端部腹板及跨中腹板上部变截面处与环境温度差在1720外，箱梁其他部位与环境的温差基本在15之内。同时，梁体混凝土表面与芯部的温差不大。因此，可选择此时进行箱梁模板的拆除，以防止梁体由于温差过大出现早期裂缝。,3.6 预应力张拉质量控制原则（1）预应力施工的质量将直接影响梁体的抗裂性能;（2）为有效避免可能出现的梁体早期裂缝，除应对拆模时梁体芯部及环境温度、混凝土的强度、弹性模量进行控制外，应采用多次张拉工艺；（3）应

17、对张拉用设备及相关资料进行检查；（4）终张拉应在存梁台座进行，并严格控制张拉混凝土弹性模量及龄期不小于10天。（5）根据现场实测的各种摩阻结果，复核设计或施工单位确定的各种张拉参数。,预应力混凝土结构主要控制预应力损失，分两大部分：（1）瞬时损失：后张法：管道摩阻、锚口及喇叭口摩阻、弹性压缩、锚具回缩；先张法：锚口摩阻(折线配筋时的转折器摩阻)、温差损失、弹性压缩、锚具回缩；（2）长期损失：混凝土收缩徐变损失、预应力筋松弛损失。,（1）管道摩阻损失,管道摩阻损失的组成由摩擦引起的摩阻(摩擦系数m)由管道偏差引起的摩阻（摆动系数k，并与管道长度有关）因此，设计规范中计算管道摩阻损失的公式为：P2

18、/P1e-(kx+mq),影响损失的主要因素,摩擦系数(相对较稳定)；管道弯起的角度；管道的长度；直管道的平顺程度。其中：24项与施工工艺及质量关系密切，变化相对较大。,（2）锚口及喇叭口摩阻损失,产生损失的原因,主要影响因素,锚口摩阻：夹片的加工精度；限位高度；钢绞线的直径。喇叭口摩阻：分丝角度；喇叭口的长度。,（3）弹性压缩及回缩损失,弹性压缩损失主要取决于梁体混凝土及钢绞线弹性模量、张拉顺序和张拉吨位；一般情况下，只要终张拉时梁体的弹性模量满足设计要求，实测弹性压缩损失往往小于设计值。夹片回缩损失主要由夹片锚固后的外露高度和限位板高度决定。,（4）长期损失,松弛损失 松弛损失主要由钢绞线

19、的原材料性能、加工工艺决定，相对较稳定（2.5%）。收缩徐变损失 主要影响因素包括：混凝土的弹性模量、张拉龄期、混凝土的配合比、初始应力的大小、外界环境等。因此，需要控制终张拉时混凝土的弹性模量、龄期；要求控制混凝土中水泥用量。,预施应力的质量控制方法,预应力混凝土结构的大量试验结果表明，通过测试管道、锚口和喇叭口摩阻以及钢绞线弹性模量确定预应力筋伸长量，并严格控制预应力管道位置，可以获得准确的梁体混凝土预施应力。为此新技术条件中规定在试生产期间应至少进行2件瞬时损失测试，正常生产后每100件进行一次测试。管道摩阻试验,精确计算预应力张拉伸长量,（1）预应力施工中实测伸长量的组成：梁体锚底之间

20、钢绞线的伸长量(设计值)；工作锚与工具锚之间钢绞线的伸长量；工具锚夹片的回缩。（2）张拉力不变条件下，影响伸长量的主要因素：钢绞线的弹性模量；预应力的管道摩阻、锚口及喇叭口摩阻。,（3）考虑管道摩阻的伸长量的计算,令,由,钢绞线微段的伸长量,为,，两边积分得：,（4）施工伸长量的计算,设计伸长量L1K1设计钢绞线弹模/实际钢绞线弹模K2设计KZ/实测KZ 工作锚与工具锚之间钢绞线伸长量L2；工具锚夹片回缩量L3施工伸长量LL1K1K2L2L3,严格避免超张拉,超张拉后，虽然可以提高梁体的有效预应力，提高梁体的抗裂性，但对梁体的后期徐变上拱影响较大。高速铁路对轨道的平顺度要求很高，因此应控制预应

21、力混凝土结构的后期徐变上拱度。技术条件中除规定测试梁体终张拉的弹性上拱度外，特别规定进行终张拉30天后的徐变上拱度测试和要求。增加上述规定后，不仅可以控制梁体后期变形，也可有效地防止施工单位为单纯满足梁体抗裂性检验要求盲目加大预施应力，确保梁体的长期性能。,3.7 预应力管道压浆控制（1）后张预制梁终拉完成后，宜在48h内进行管道压浆。压浆前管道内应清除杂物及积水，梁体及环境温度不得低于5（2）压浆用水泥应为强度等级不低于42.5级低碱硅酸盐水泥或低碱普通硅酸盐水泥，浆体水胶比不应超过0.34，水泥浆不得泌水，0.14MPa压力下泌水率不得大于2.5；浆体流动度不大于25s，30min后不大于

22、35s；压入管道的浆体不得含未搅匀的水泥团块，终凝时间不宜大于12h。水泥浆28d抗压强度不小于35MPa，抗折强度不小于7.0MPa；24h内最大自由收缩率不大于1.5，标准养护条件下28d浆体自由膨胀率为00.1。（3）水泥浆应掺高效减水剂、阻锈剂，掺量由试验确定。严禁掺入氯化物或其它对预应力筋有腐蚀作用的外加剂。,（4）预应力管道压浆应采用真空辅助压浆工艺式，压浆泵应采用连续式；同一管道压浆应连续进行，一次完成。压浆前管道真空度应稳定在-0.06-0.10 MPa之间；浆体注满管道后，应在0.500.60MPa下持压2min。（5）水泥浆搅拌结束至压入管道的时间间隔不应超过40分钟。（6

23、）冬季压浆时应采取保温措施，并掺加防冻剂。,封锚（1）封端混凝土应采用无收缩混凝土，抗压强度不应低于设计要求；（2）封端前应对锚圈与锚垫板之间的交接缝用聚氨酯防水涂料进行防水处理。,3.8 桥面防水质量的措施,（1）加强原材料的检验和施工过程的质量控制；（2）保护层混凝土断缝设置应满足设计要求，并用聚氨脂防水涂料将断缝垫实、垫满；（3）防水层构造、排水坡度、桥面泄水管位置应符合设计要求；（4）泄水管和泄水管盖板构造应符合设计要求。,3.9 保持支点平整,支点不平整量的定义,支点不平整效应试验简介（1）支点不平整量与支点反力的关系,实测箱梁两对角支点反力为零时支点不平整量11.99mm，限元计算

24、9.61mm。当支点不平整量大于78mm后，箱梁顶、底板纵向已经开裂，横向刚度降低，因此实测箱梁的临界脱空量大于计算值。,箱梁下沉支点及其对角支点处顶板横向承受正弯矩作用，同端另一支点处顶板横向承受负弯矩作用。顶板开裂前，实测结果与计算接近。当支点不平整量分别在4mm和6mm时，顶板底面、顶面的实测最大拉应力各达到4.0MPa；当支点不平整量大于7mm，顶板横向出现肉眼可见裂缝。,（2）出现支点不平整箱梁的顶板横向应力,箱梁支点下沉处的底板与相同位置顶板所受的弯矩方向相反。底板横向开裂前，实测结果与计算接近。当支点不平整量大于6mm时，箱梁底板底面实测应变明显减小，说明底面横向已经出现细微裂缝，顶面横向拉应力也接近4.0MPa；当支点不平整量大于8mm时，底板出现明显的肉眼可见裂缝。,（3）出现支点不平整箱梁的底板横向应力,（4）试验研究结论：为保证箱梁端隔板不出现裂缝，并留有一定的安全储备，箱梁支点不平整度应控制在3mm以内，施工阶段可限制在5mm以内。当支点不平整量超过5mm后，在端隔墙及顶、底板出现裂缝的可能性很大，只要恢复支点平整，裂缝基本闭合，肉眼仅可观察到很细微的裂缝（0.05mm）。,