預(yù)應(yīng)力梁板施工質(zhì)量控制

預(yù)應(yīng)力梁板施工質(zhì)量控制「摘

要」本文介紹了預(yù)應(yīng)力砼梁（板）在預(yù)制張拉過程中因施工控制不當(dāng)，部分梁體出現(xiàn)預(yù)應(yīng)力損失過大、空心板梁梁端出現(xiàn)平行于預(yù)應(yīng)力筋的縱向裂縫、工字梁側(cè)向扭曲變形等質(zhì)量缺陷，對(duì)其成因進(jìn)行了分析，并就避免出現(xiàn)上述缺陷的防患措施進(jìn)行了探討?！戈P(guān)鍵詞」橋梁工程；砼梁（板）；預(yù)應(yīng)力施加；質(zhì)量控制O.前言二十世紀(jì)80年代以來，預(yù)應(yīng)力砼梁（板）因其節(jié)省材料，自重輕，減小砼梁的豎向剪力和主拉應(yīng)力，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安全可靠，便于安裝等優(yōu)點(diǎn)，在國(guó)內(nèi)橋梁建設(shè)中得到廣泛應(yīng)用。但預(yù)應(yīng)力施工工藝相對(duì)較復(fù)雜，要求預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)施工的專業(yè)性強(qiáng)，但在實(shí)際施工中，有的施工隊(duì)伍水平不高，經(jīng)驗(yàn)不夠豐富，加之有的設(shè)計(jì)方案考慮欠妥，引發(fā)梁（板）預(yù)應(yīng)力施工過程中損失過大；空心板梁張拉后梁端頂?shù)装逯虚g部位出現(xiàn)縱向裂縫；工字梁梁體扭曲變形、梁端底部砼破碎。1.預(yù)應(yīng)力空心板梁張拉過程出現(xiàn)縱向裂縫的原因及對(duì)策1.1.先張法1.1.1.缺陷及原因先張法施工的空心板梁的梁端放張后頂?shù)装逯胁扛浇霈F(xiàn)自兩端向跨中延伸的1至2.5m長(zhǎng)的縱向裂縫的現(xiàn)象較為常見，經(jīng)考證，均為放張作業(yè)不規(guī)范造成；主要原因有的采取單側(cè)放張，還有的承包人采用乙炔—氧氣切割放張，而且還是非對(duì)稱、相互交錯(cuò)切割，使梁體單側(cè)受力，導(dǎo)致梁端中部產(chǎn)生自梁端向跨中延伸的縱向裂縫。1.1.2.對(duì)策均勻放張。多根整批預(yù)應(yīng)力筋放張，宜采用砂箱法或千斤頂法。用砂箱放張時(shí)，放張速度應(yīng)均勻一致；用千斤頂放張時(shí)，放張宜分?jǐn)?shù)次完成；單根鋼筋采用擰松螺母的方法放張時(shí)，宜先兩側(cè)后中間，并不得一次將一根力筋松到位；嚴(yán)禁切割放張。1.2.后張法1.2.1.缺陷及原因后張法空心板梁在張拉過程中，梁端也有出現(xiàn)類似先張法的縱向裂縫，甚至有的在張拉時(shí)發(fā)生梁端底板砼壓裂破碎的現(xiàn)象。分析其原因，一是設(shè)計(jì)上對(duì)張拉時(shí)梁端砼局部應(yīng)力集中考慮不周；二是張拉時(shí)，張拉順序不當(dāng)，張拉速度過快；三是梁體砼質(zhì)量低劣、或張拉時(shí)間過早，以及錨墊板附近的砼不密實(shí)，導(dǎo)致梁端砼在張拉后出現(xiàn)碎裂。1.2.2.對(duì)策1.2.2.1.梁端布筋設(shè)計(jì)應(yīng)充分考慮張拉時(shí)產(chǎn)生的局部應(yīng)力集中，增加橫向分布鋼筋數(shù)量和適當(dāng)增加封錨端和梁端砼的幾何尺寸。1.2.2.2.預(yù)應(yīng)力筋張拉順序應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，當(dāng)設(shè)計(jì)未規(guī)定時(shí)，宜采取分次、逐級(jí)對(duì)稱張拉；張拉時(shí)，均勻加載，不宜過快；以盡可能減小張拉過程出現(xiàn)局部應(yīng)力集中。1.2.2.3.嚴(yán)格梁（板）砼澆筑時(shí)的施工控制，確保梁（板）砼澆筑質(zhì)量，特別要加強(qiáng)對(duì)錨墊板后的砼振搗。張拉前，應(yīng)對(duì)梁體進(jìn)行檢驗(yàn)，是否符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求；張拉時(shí)，砼強(qiáng)度應(yīng)達(dá)到設(shè)計(jì)要求；設(shè)計(jì)無規(guī)定時(shí)，以不低于設(shè)計(jì)強(qiáng)度值的95%為宜。2.工字梁張拉過程梁體側(cè)向扭曲、梁端底部砼破碎的原因及對(duì)策2.1.梁體產(chǎn)生側(cè)向扭曲的原因與對(duì)策2.1.1.原因工字梁腹板厚度一般僅為18cm～30cm，馬蹄寬度約為40～60cm，馬蹄部位預(yù)應(yīng)力筋一般上下布置2排，每排水平布置2孔；第一孔張拉時(shí)，張拉側(cè)向施加了預(yù)應(yīng)力而受壓，另一側(cè)梁體必然受拉，加之工字梁梁長(zhǎng)、腹板厚度薄、側(cè)向自由度大，如果張拉時(shí)采取一次張拉到位，則導(dǎo)致梁體側(cè)向扭曲（有的T梁張拉過程也出現(xiàn)類似側(cè)向扭曲變形）。2.1.2.對(duì)策宜采用分次逐級(jí)對(duì)稱張拉，第一次張拉時(shí)，逐孔預(yù)應(yīng)力施加至50%的張拉控制應(yīng)力σcon，張拉順序第一次為左右側(cè)對(duì)角線交叉進(jìn)行，因馬蹄寬度小，位置不夠，只能逐孔張拉。第一孔張拉至50%的σcon后拆下千斤頂，移至第二孔張拉，以次類推；第二次張拉時(shí)按第一次張拉順序逐孔張拉到80%σcon；第三次張拉時(shí)按前二次張拉順序逐孔張拉到100%σcon.有的項(xiàng)目采取這種方法，有效的解決了工字梁側(cè)向扭曲的問題。2.2.I字梁（及T梁）張拉后梁端底部砼破碎的原因及對(duì)策2.2.1.原因工字梁（及T梁）張拉后，梁體因預(yù)應(yīng)力的作用產(chǎn)生反拱，梁端底部一方面承受因梁體反拱而產(chǎn)生的水平摩擦力，一方面承受梁體的全部自重，導(dǎo)致梁端砼在壓應(yīng)力作用下破碎。2.2.2.對(duì)策有的項(xiàng)目在梁體預(yù)制的底模端部設(shè)置一塊長(zhǎng)約1m、厚約2～3cm的橡膠板（頂面與底模齊平），梁體張拉后，橡膠板受壓變形，受壓面積增大，梁端砼承受的集中壓應(yīng)力隨之減小，梁端底部砼完整不破碎；有的項(xiàng)目，梁體預(yù)制時(shí)在梁端底部設(shè)置梁長(zhǎng)方向約20cm、豎向約10cm的導(dǎo)角，有效地增大了張拉后梁端底部的受壓面積。3.預(yù)應(yīng)力損失過大的原因及對(duì)策3.1.原因設(shè)計(jì)計(jì)算預(yù)應(yīng)力砼受彎構(gòu)件張拉控制應(yīng)力σcon時(shí)，除需要根據(jù)承受外荷載的情況，估定有效預(yù)應(yīng)力σy外，還需要估算相應(yīng)的預(yù)應(yīng)力損失σs.即：σy=σcon-σs預(yù)應(yīng)力損失σs主要包括預(yù)應(yīng)力筋與管道壁間摩擦引起的預(yù)應(yīng)力損失σS1；錨具變形、鋼筋回縮和接縫壓縮引起的預(yù)應(yīng)力損失σS2；鋼筋與臺(tái)座間溫差引起的預(yù)應(yīng)力損失σS3（此項(xiàng)應(yīng)力損失，僅在先張法構(gòu)件采用蒸汽或其他加熱方法養(yǎng)護(hù)時(shí)才予以考慮），砼彈性壓縮所引起的預(yù)應(yīng)力損失σS4；鋼筋松弛（徐舒）引起的預(yù)應(yīng)力損失σS5；砼收縮和徐變引起的預(yù)應(yīng)力損失σS6等。但由于有的施工行為不夠規(guī)范，致使實(shí)際工況與原估算應(yīng)力損失的工況不完全相符，導(dǎo)致實(shí)際預(yù)應(yīng)力損失大于原估算值。3.1.1.預(yù)應(yīng)力管道安裝質(zhì)量控制不嚴(yán)管道位置偏差過大，或梁體澆筑過程中管道存在漏漿現(xiàn)象，致使σS1過大，超過原估算值。3.1.2.有的預(yù)制場(chǎng)設(shè)置過小梁的預(yù)制數(shù)量受場(chǎng)地限制，梁的預(yù)制采用早強(qiáng)劑或提高砼配置強(qiáng)度，梁體澆筑后一般4至5天砼強(qiáng)度就能達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的75%以上，有的甚至達(dá)到90%以上，而《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》對(duì)齡期也未作明確要求，結(jié)果梁體砼澆筑4-5天后即開始張拉。在此齡期內(nèi)砼的收縮和徐變并未完成，隨著齡期的增加所引起的預(yù)應(yīng)力損失σS6過大，且會(huì)導(dǎo)致張拉后梁體反拱度過大；再者，水泥用量大，如施工控制不當(dāng)也易造成較多的收縮裂紋。3.1.3.砂的級(jí)配不規(guī)范先張法施工采用砂箱法放張工藝時(shí)，如選用砂的級(jí)配不好，砂的空隙率大，張拉后砂箱的壓縮引起預(yù)應(yīng)力損失偏大。3.2.對(duì)策3.2.1.加強(qiáng)預(yù)應(yīng)力材料檢驗(yàn)和各工序的質(zhì)量控制嚴(yán)格按照有關(guān)規(guī)范組織施工，避免因預(yù)應(yīng)力材料不合格或施工行為不規(guī)范而造成預(yù)應(yīng)力損失過大。3.2.2.嚴(yán)格控制梁體砼齡期梁體張拉前，除對(duì)梁體砼強(qiáng)度有要求外，對(duì)齡期也應(yīng)進(jìn)行控制，避免過早張拉。有的項(xiàng)目設(shè)計(jì)規(guī)定齡期須達(dá)到10天以上方可張拉，對(duì)避免砼收縮和徐變引起的預(yù)應(yīng)力損失和梁體反拱度過大取得了明顯成效。3.2.3.采用級(jí)配良好的石英砂先張法施工采用砂箱法放張工藝時(shí)，宜采用級(jí)配良好的石英砂，預(yù)應(yīng)力施加后砂箱的壓縮值不應(yīng)大于0.5mm，裝砂量宜為砂箱長(zhǎng)度的1/3～2/5.4.預(yù)應(yīng)力施工值得注意的其它問題4.1.伸長(zhǎng)量的計(jì)算理論伸長(zhǎng)量和實(shí)際伸長(zhǎng)量計(jì)算時(shí)，應(yīng)考慮千斤頂?shù)念A(yù)應(yīng)力筋的工作長(zhǎng)度。張拉用千斤頂，按穿索類型分為內(nèi)陷式和穿心式二種，目前常用的預(yù)應(yīng)力錨具大多為OVM型、HVM型、LQM型、XM型、QM型等，與其配套張拉的千斤頂YCN型、YCL型均為穿心式千斤頂。張拉過程中千斤頂?shù)墓ぞ咤^錨住預(yù)應(yīng)力筋使其伸長(zhǎng)，量測(cè)到的伸長(zhǎng)量包括了千斤頂內(nèi)的工作長(zhǎng)度部分的伸長(zhǎng)量；有的在計(jì)算理論伸長(zhǎng)量時(shí)沒有考慮千斤頂內(nèi)工作長(zhǎng)度的伸長(zhǎng)量，而在實(shí)際量測(cè)的伸長(zhǎng)量數(shù)值中，已經(jīng)包括了工作長(zhǎng)度的伸長(zhǎng)量，導(dǎo)致計(jì)算的伸長(zhǎng)量誤差超過+6%；相反，若計(jì)算理論伸長(zhǎng)量時(shí)考慮了工作長(zhǎng)度的伸長(zhǎng)量，而在實(shí)際量測(cè)伸長(zhǎng)量時(shí)沒有包括工作長(zhǎng)度的伸長(zhǎng)量，則可能導(dǎo)致伸長(zhǎng)量誤差超出-6%.另外，計(jì)算實(shí)際量測(cè)總伸長(zhǎng)量時(shí)不應(yīng)扣除預(yù)應(yīng)力筋錨固階段的回縮量。4.2.張拉記錄換算有的施工人員概念不清，張拉記錄將油壓表讀數(shù)與張拉力混為一談。張拉過程中2σ0時(shí)的張拉力常用2倍的σ0時(shí)的油壓表讀數(shù)代替，且張拉控制應(yīng)力σcon對(duì)應(yīng)的油壓表讀數(shù)，沒有依據(jù)千斤頂與壓力表配套校正校驗(yàn)報(bào)告給定的相應(yīng)參數(shù)，進(jìn)行內(nèi)插法換算。4.3.張拉記錄初應(yīng)力的伸長(zhǎng)值推算有的張拉記錄初應(yīng)力的伸長(zhǎng)值推算方法不夠規(guī)范。預(yù)應(yīng)力筋張拉時(shí)，一般先張拉調(diào)整到初應(yīng)力后再正式分級(jí)張拉和量測(cè)預(yù)應(yīng)力筋伸長(zhǎng)值，由于最初張拉時(shí)各根（束）預(yù)應(yīng)力筋的松緊、彎曲程度不一致，所以初應(yīng)力時(shí)的伸長(zhǎng)量不宜采用量測(cè)方法，而宜采用推算的方法。筆者發(fā)現(xiàn)張拉施工人員對(duì)初應(yīng)力的伸長(zhǎng)值計(jì)算有四種方法。&考試大&第一種為直接量測(cè)法，初應(yīng)力的伸長(zhǎng)量為憑經(jīng)驗(yàn)感覺預(yù)應(yīng)力筋剛好拉緊后到張拉至初應(yīng)力σ0時(shí)量測(cè)到的預(yù)應(yīng)力筋的伸長(zhǎng)量；第二種為直接計(jì)算法，初應(yīng)力σ0的伸長(zhǎng)量為（σ0/σcon）×△L（△L為理論計(jì)算伸長(zhǎng)量）；第三種為間接計(jì)算法，張拉過程量測(cè)初應(yīng)力σ0至張拉到張拉控制應(yīng)力σcon的伸長(zhǎng)量（△L/），初應(yīng)力σ0的伸長(zhǎng)量取值為[σ0/（σcon-σ0）]×△L/（mm）；第四種方法為采用相鄰級(jí)的伸長(zhǎng)值，例如初應(yīng)力σ0為10%σcon時(shí)，其伸長(zhǎng)值采用由10%張拉到20%的伸長(zhǎng)值。第一種方法顯然錯(cuò)誤，不應(yīng)采用；第二、三種方法不夠規(guī)范、準(zhǔn)確，不能完全反映張拉至初應(yīng)力σ0的實(shí)際工況，不宜采用；第四種方法，比較科學(xué)、準(zhǔn)確、合理、規(guī)范，值得推廣采用。4.4.采用規(guī)范應(yīng)注意的問題《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》（JTJ041-2000）表12.10.3-1規(guī)定夾片式等具有自錨性能的錨具的張拉程序?yàn)椋浩胀ㄋ沙诹?→初應(yīng)力→1.03σcon（錨固）低松弛力筋0→初應(yīng)力→σcon（持荷2min錨固）這與舊規(guī)范（JTJ040-89）的張拉程