橋梁預應力混凝土施工技術及案例

橋梁預應力混凝土施工技術及案例江蘇省交通科學研究院股份有限公司2012.3橋梁結構研究所：朱曉文匯報提綱橋梁預應力混凝土施工施工主要問題橋梁預應力混凝土施工質(zhì)量控制措施兩個案例1.橋梁預應力混凝土施工主要問題混凝土施工中的問題原材料存放未采取覆蓋措施可引發(fā)的質(zhì)量問題細骨料在風的作用下，表面細顆粒損失較多，表層卵石含量大粗骨料粉塵含量、含泥量增加冬季料堆容易結冰，或殘留冰渣和冰塊，必須增加后續(xù)除冰工作雨季料堆含水量變化復雜，影響拌合物的均勻程度混凝土施工中的問題原材料場場地硬化不足，排水設施不通暢：場地硬化不足，使得在鏟車、叉車等運輸車輛的運行過程中，進一步損壞場地表面；尤其在取料處，容易形成面積和深度都較大的凹陷區(qū)，積水難以排除排水設施不通暢，降低了排水效率，造成料堆含水量受降雨影響程度加重混凝土施工中的問題水泥：細度過大，未按新標準進行檢測；砂、石：常缺乏骨料堿活性檢測；外加劑：盲目添加外加劑提高工作性能，不重視外加劑與水泥的適用性問題；盲目追求早期強度，造成混凝土強度最終明顯超過設計強度，或大量使用高強水泥配制低標號混凝土，以致出現(xiàn)混凝土開裂等問題；混凝土耐久性重要指標未受關注?；炷潦┕ぶ械膯栴}工程概況某預應力混凝土剛構-連續(xù)體系橋梁，兩聯(lián)跨徑組合分別為6×72m、57＋6×69m。采用節(jié)段預制拼裝施工方法，梁分節(jié)段在工廠預制完成。墩頂橫梁墻采用現(xiàn)澆施工，橫隔墻長度為3m，高度為2.9m，寬度為2m（頂板底板位置達到6m以上）為大體積混凝土結構?，F(xiàn)澆橫隔梁采用C55高性能混凝土，每立方米混凝土水泥用量為494kg，水灰比為0.314，不添加粉煤灰。水化熱溫度裂縫裂縫狀況右腹板外側面發(fā)現(xiàn)兩條水平裂紋，分別長1.7m、1.9m；左側腹板發(fā)現(xiàn)1條水平裂紋，長0.98m。裂縫寬度在0.3～0.4mm之間。2.5天橫隔梁最高溫度達66.5℃混凝土澆注2天后預制箱梁的外壁豎向最大拉應力達6.48MPa采用數(shù)值仿真方法對0號節(jié)段橫隔梁溫度場及溫度應力場進行分析。處理措施修改配合比設置冷卻水管管施工原始配合合比及修正配配合比配合比每立方米材料用量（kg）水泥礦渣粉粉煤灰水砂碎石外加劑硅粉原配合比49400155609110714.4221修正配合比3219974155609110714.42212.5天橫隔梁溫度度場，最高溫溫度為39.9℃（原方案66.5℃℃）混凝土澆注2天后預制箱梁梁的外壁豎向向最大拉應力力達2.96MPa（原方案6.48MPa））堿骨料反應空心板梁梁底底因骨料膨脹脹而產(chǎn)生沖剪剪裂縫形態(tài)，，放射形裂縫縫交點內(nèi)部有有一膨脹源（（膨脹骨料））空心板梁底因因骨料膨脹的的被沖剪部分分的錐狀體鑿鑿除后，可見見潮濕姜黃色色石子膨脹骨骨料－膨脹源源（直徑約11cm）空心板梁底骨骨料膨脹崩落落混凝土錐體體某三孔鋼筋混混凝土空心板板梁在2001年2月發(fā)現(xiàn)該橋北北半橋中孔和和邊孔車行道道橋面鋪裝碎碎裂，進而發(fā)發(fā)現(xiàn)空心板頂頂部碎裂，對對碎裂部分檢檢查可發(fā)現(xiàn)白白色、姜黃色色骨料，表面面呈粉狀，不不僅如此，還還發(fā)現(xiàn)常有白白色反應環(huán)的的碎石，這些些均為膨脹骨骨料。承臺頂面混凝凝土有放射狀狀裂縫和龜紋紋狀裂縫裂縫呈層離狀狀，用錘敲擊擊混凝土頂面面及側面，有有明顯起殼聲聲，這種剝離離層厚度達15cmm以上混凝土發(fā)黑，，可能系粉煤煤灰含碳量過過高所致聚羧酸減水劑劑可導致混凝凝土出現(xiàn)明顯顯氣泡外加劑、混合合料帶來的問問題選用水泥強度度應與配制混混凝土的強度度相互適應，，使用高強水水泥配制低標標號混凝土，，雖可少用水水泥，但也會會導致混凝土土和容易性不不好，容易離離析，澆筑混混凝土質(zhì)量差差。強度問題混凝土強度過過高，勢必要要增加膠凝材材料的用量，，不僅不利于于成本節(jié)約，，還會帶來水水化熱、收縮縮過大等問題題；混凝土收縮裂裂縫13＃墩身裂縫橋面收縮裂縫縫橋墩裂縫護欄貫穿裂縫縫，間距5-6m某橋面裂縫寬寬度測量預制T梁由于鋼模拆拆除不及時，，造成腹板豎豎向裂縫老橋混凝土腹腹板的碳化收收縮現(xiàn)象T梁腹板經(jīng)常發(fā)發(fā)現(xiàn)棗核形裂裂縫，即二端端細，中間粗粗。裂縫下端端細是由于下下緣配筋量大大，裂縫上端端由于逐漸上上伸到受壓區(qū)區(qū)而消失裂縫中間粗有有二個原因：：一是腹板水水平鋼筋少；；二是在原有有裂縫基礎上上，由于碳化化收縮而使裂裂縫寬度增寬寬梁上的收縮裂裂縫收縮裂縫引起起的質(zhì)量糾紛紛浙江某大橋，，梁上的小裂裂縫－－00年11月開工、01年4月停工，03年4月復工，04年11月竣工。設計－無法復復算質(zhì)監(jiān)－返工施工－無奈收縮裂縫的危危害拱片之間的橫橫系梁、橫隔隔板的濕接頭頭產(chǎn)生收縮裂裂縫后，大大大減弱橋梁橫橫向整體性①拱片頂部部橋面順橋向向裂縫;②荷載橫向分布布集中，降低低承載力③產(chǎn)生橫向向搖擺中承式拱吊桿桿上端封錨砼砼因收縮裂縫縫滲水，通過過錨頭孔隙流流水鋼束而銹銹蝕中承式拱吊桿桿頂端封錨砼砼周邊收縮裂裂縫吊桿鋼管內(nèi)部部黃油由于鋼鋼絲銹蝕物混混合成咖啡渣渣狀并含水份份氯離子擴散系系數(shù)RCM法：《公路橋涵施工工技術規(guī)范》耐久性指標可進行現(xiàn)場測測定混凝土氯氯離子滲透性性Peimit與RCM試驗都是基于于電化學理論論，且都是以以氯離子擴散散系數(shù)作為劣劣化指標，這這兩種電遷移移試驗結果的的變化規(guī)律更更為相似。優(yōu)點：對結構破壞較較小現(xiàn)場操作方便便具有廣泛的應應用前景檢測新技術一一：Permit法耐久性指標色差、氣孔、、蜂窩、麻面面、水波紋…混凝土施工中中的問題色差原材料導致的的色差；拌合的不均勻勻；振搗不充分；；模板導致的色色差；氣孔配合比的錯誤誤；振搗的不充分分；模板選擇；混凝土施工中中的問題混凝土施工中中的問題混凝土施工中中的問題混凝土梁端部部澆跑漿嚴重重混凝土施工中中的問題模板拼接處錯錯臺、漏漿現(xiàn)現(xiàn)象較多混凝土施工中中的問題橫隔板尺寸不不對稱局部脹?，F(xiàn)象象混凝土施工中中的問題鑿毛面積和深深度均不足混凝土施工中中的問題施工不當對預預應力材料造造成損害預應力施工的的問題直線段波紋管管定位筋間距距1.1m波紋管接頭處處套管長度不不足預應力施工的的問題預應力筋波紋紋管安裝定位位不準小箱梁端頭波波紋管偏差2～3cm小箱梁預應力力筋通過人孔孔部分未設波波紋管混凝土蒸汽養(yǎng)養(yǎng)生不當造成成預應力孔道道進水錨墊板未與模模板緊貼錨墊板上存在在凝固的水泥泥漿等雜物造造成錨板未能能與錨墊板緊緊貼預應力施工的的問題張拉預應力筋筋時，錨具與與設備不能準準確就位普遍缺少開展展現(xiàn)場摩阻試試驗的意識張拉時間控制制不嚴，張拉拉前千斤頂檢檢定不嚴格對錨固區(qū)構造造鋼筋重要性性認識不足張拉前對預應應力張拉準備備工作不足，，對設備未及及時檢查，張張拉同步性差差預應力施工的的問題飛錨滑絲某大橋預應力力筋張拉后十十余天未及時時壓漿，鋼絞絞線銹蝕明顯顯預應力施工的的問題對攪漿機轉速速重要性認識識不足，普遍遍轉速較低真空輔助壓漿漿灌漿料配合合比由于缺少少規(guī)范，制備備技術良莠不不齊，盲目采采用高標號水水泥漿配制壓壓漿料，有的的仍沿用普通通壓漿灌漿料料的水膠比指指標（高于0.4）預應力施工的的問題對國內(nèi)多座建建成并運營多多年的預應力力混凝土梁橋橋檢測結果發(fā)發(fā)現(xiàn)，多數(shù)預預應力管道壓壓漿不飽滿，，鋼絞線銹蝕蝕，如某連續(xù)續(xù)剛構橋頂板板管道進行補補壓漿就用了了約200t水泥，其中一一個管道注入入了約30t水泥，部分管管道打開后有有黃色的水噴噴出，表明存存水有一定壓壓力。預應力不足與與剪力滯效應應引起底板橫橫向裂縫3.橋梁施工質(zhì)量量控制措施（1）大跨徑預應應力混凝土梁梁橋主梁下?lián)蠐显蚍治黾凹皩Σ哐芯?；；?）懸臂施工大大跨度預應力力混凝土連續(xù)續(xù)剛構橋底板板破壞機理研研究；（3）大跨度預應應力混凝土連連續(xù)箱梁橋裂裂縫控制和配配筋設計研究究；（4）寬幅空心板板梁結構性能能試驗及設計計改進研究；；（5）后張法預應應力孔道灌漿漿質(zhì)量檢測方方法研究；（6）預應力梁真真空輔助壓漿漿技術及施工工工藝研究；；（7）大跨度預應應力混凝土梁梁橋長期變形形及控制技術術研究；（8）外加劑對橋橋梁混凝土長長期耐久性的的影響與關鍵鍵應用技術研研究；（9）江蘇省梁式式橋質(zhì)量通病病防治技術研研究；（10）橋梁體外預預應力加固技技術規(guī)程研究究…………國內(nèi)外科研項項目成果調(diào)研研主要依據(jù)公路橋涵施工工技術規(guī)范（（JTJ041-2000）公路橋涵施工工技術規(guī)范（（JTGTF50-2011）公路橋涵設計計通用規(guī)范(JTGD60-2004)高性能混凝土土應用技術規(guī)規(guī)程（CECS207-2006）混凝土結構工工程施工質(zhì)量量驗收規(guī)范（（GB50204-2002）混凝土結構耐耐久性設計規(guī)規(guī)范（GB50476-2008）GB175-2007通用硅酸鹽水水泥GB8076-2008混凝土外加劑劑GBT18736-2002高強高性能混混凝土用礦物物外加劑JGJT193-2009混凝土耐久性性檢驗評定標標準混凝土結構耐耐久性設計與與施工指南(CCES01-2004［2005年修訂版］））橋梁體外預應應力加固技術術規(guī)程（報批批稿）橋梁工程有效效預應力施工工控制、檢測測與驗收規(guī)程程（重慶地方方標準）文獻調(diào)研主要依據(jù)佛羅里達州后后張預應力橋橋梁新指南后張預應力筋筋安裝與壓漿漿手冊預應力混凝土土施工手冊國外文獻調(diào)研研不同細度水泥泥混凝土的干干縮率不同細度水泥泥混凝土的自自收縮率現(xiàn)有標準規(guī)定定了水泥細度度的下限300m2/kg我省現(xiàn)狀：細細度基本在330～400m2/kg細度：360細度：400細度：380開裂明顯增多多水泥序號項目指標水泥性能1比表面積（㎡/㎏）300~3802熟料中的鋁酸三鈣(C3A)含量（％）≤8.03堿含量(以Na2O+0.658K2O計)（％）≤0.804氯離子含量（％）≤0.10（鋼筋混凝土）≤0.06（預應力混凝土）注：（1）當骨料具具有堿—硅酸反應活性性時，所用水水泥的堿含量量不宜超過0.60%。（2）氯鹽環(huán)境下下熟料中的C3A含量可放寬至至≤10%。（3）低熱水泥的的7天水化熱不應應超過270J/g。膠凝材料用量量膠凝材料用量量應滿足最大大水膠比限制制和結構強度度設計所需求求的混凝土最最低強度，單單方膠凝材料料總量不宜高高于400(≤C30)、450(C35～C40)、480（C45～C50）和500(≥C55)kg/m3。細集料細集料中云母母過多時，會會削弱水泥的的膠結力，降降低混凝土強強度；有機物過多時時，會延緩水水泥的硬化過過程，降低混混凝土強度，，特別是早期期強度；含泥量過多時時，引起需需水量和水泥泥用量增加，，降低混凝土土強度、抗?jié)B滲性、抗凍性性；氯離子含量過過高會損壞鋼鋼筋的鈍化膜膜，加快鋼筋筋銹蝕；硫化物可與水水泥中鋁酸三三鈣發(fā)生化學學反應，體積積膨脹2.5倍，影響混凝凝土強度并腐腐蝕鋼筋；項目質(zhì)量指標≤C45≥C50含泥量，%≤2.5≤2.0泥塊含量，%≤0.5云母含量，%≤0.5輕物質(zhì)含量，%≤0.5氯離子含量，%＜0.02硫化物及硫酸鹽含量（折算成SO3），%≤0.5細集料細骨料填充充粗骨料空空隙，同時時砂漿包裹裹在粗骨料料外表面減減少石子間間摩擦，使使混凝土土具有一定定流動性砂率過?。海汗ぷ餍圆畈睿炷镣寥菀纂x析析砂率過大：：混凝土體體積穩(wěn)定性性差指南規(guī)定：：預應力混凝凝土，含砂砂率應不大大于40%（用中砂配配制的C50以上的混凝凝土含砂率率可控制在在36%~38%）；砂率小，出現(xiàn)輕微離析砂率大，砂漿富余量高細集料外加劑混凝土外加加劑是在拌拌制混凝土土的過程中中摻入，用用以改善混混凝土性能能的物質(zhì)，，摻量不宜宜大于水泥泥質(zhì)量的2.0％(特別情況除除外)；指南第7-8頁對其性能能指標與均均勻質(zhì)性指指標等作了了規(guī)定原材料存放放：采取覆蓋措措施，設置置頂棚場地以C20素混凝土進進行硬化，，厚度以30cm為宜設置排水溝溝，并定期期清理排水水溝內(nèi)砂石石等阻塞物物，確保通通暢。清理理頻率不少少于每月一一次，并依依據(jù)工程取取料頻率的的增加適當當增加施工對策——減少內(nèi)外溫溫差，進行行溫度控制制-入模溫度不不宜超過28℃，不應超過過32℃。可采取冷冷卻原材料料方法保證證入模溫度度；-控制水化熱熱引起內(nèi)部部最高溫度度不超過60℃；-控制混凝土土體內(nèi)的溫溫度梯度，，使表面溫溫度與中心心溫度的最最大溫差不不超過25℃。-控制混凝土土表面溫度度與外界相相連介質(zhì)(大氣、保溫溫層或老混混凝土、基基巖等)之間的溫差差15℃—20℃。-溫度升高的的速率不宜宜超過20℃/h；冷卻速率率不應高于于10℃/h；必要時設置置冷卻水管管，進行溫溫度控制。。重視混凝土土的養(yǎng)護，，外表面適適當保溫。。水化熱裂縫縫混凝土結合合面鑿毛試試驗研究鑿毛面積：：10%,20%,40%,70%;鑿毛深度：：2mm,4mm,6mm混凝土強度度：C40,C30隨著鑿毛面面積的增加加，劈裂抗抗拉強度逐逐漸增大。。在鑿毛面積積較低的情情況下（≤≤20%），實測劈劈裂抗拉強強度不足理理論強度的的60%，在鑿毛面面積較大的的情況下（（40%~70%），實測劈劈裂抗拉強強度可達理理論強度的的80%~90%，考慮經(jīng)濟濟和時間成成本，鑿毛毛面積達70%時，即可滿滿足工程質(zhì)質(zhì)量的控制制要求。隨著鑿毛深深度的增加加，劈裂抗抗拉強度逐逐漸增大；；在鑿毛深深度達到6mm以上時，實實測劈裂抗抗拉強度可可達理論強強度的70%~80%。試驗結論靜載錨固性性能試驗：：對大橋等等重要工程程，當質(zhì)量量證明書不不齊全、不不正確或質(zhì)質(zhì)量有疑點點時，…，進行靜載載錨固性能能試驗，標準《公路橋涵施施工技術規(guī)規(guī)范》（JTJ041-2000）標準《公路橋涵施施工技術規(guī)規(guī)范》（JTG/TF50-2011）每批抽6套錨具組成成3組進行試驗驗；如一個個試件不符符合要求；；則另取雙雙倍數(shù)量進進行試驗，，仍有一個個試件不符符合要求，，該批錨具具為不合格格。箱梁各部位位出現(xiàn)裂縫縫的比例（（單位：%）腹板裂縫頂板裂縫底板裂縫橫隔板裂縫齒板裂縫86.490.954.586.436.49＃塊斷面4由泊松比效效應而產(chǎn)生生的拉應變變軸向壓力N由泊松比效效應次生的的拉應力由拉應力產(chǎn)產(chǎn)生的拉應應變而劈裂裂結構并產(chǎn)產(chǎn)生縱向裂裂縫8＃塊斷面通到底板上上的剪切裂裂縫7＃塊進入80cm位置齒板部分截截面厚則應應力小而沒沒有開裂波紋管間還還有斜向開開裂、底板板上縱向有有毛細裂縫縫。典型的壓應應力產(chǎn)產(chǎn)生拉應變變而將結構構劈裂廣東佛山某某橋底板鉤筋無鉤，且沒沒有鉤住底底板縱、橫橫向鋼筋一般管道中中心距離在在20厘米左右，，但是根據(jù)據(jù)設計，鉤鉤筋一般間間距在30厘米左右，，導致有的的預應力管管道間沒有有鉤筋。箍筋寬度按按（d+10)cm進行控制；；沿預應力筋筋方向每米米應配置的的防崩鋼筋筋截面積不不小于：N/(1000*R*fsd)裂縫形態(tài)單面180余條、平均均間距27cm與傳統(tǒng)認識識不同之處處首先開裂位位置：傳統(tǒng)認識：：試驗現(xiàn)象：：理論分析：：意義：跨中四分點附近彎起筋根部先裂跨中先出彎彎曲裂縫1）試驗證明明，采用拉拉伸—扭矩法施工工能較好地地控制豎向向預應力損損失，提高高豎向預應應力施工質(zhì)質(zhì)量。在當當前缺乏有有效的事后后檢測手段段時，建議議把