淺談預應力砼空心板安裝質(zhì)量的監(jiān)理

1施工方法在預應力法上的應用,有利于提高主中小型橋梁通常采用先張法和工廠預制混凝土空心板梁的方法。同其它施工方法相比,采用集中預制、裝配的施工方法具有以下特點:可以同橋梁下部結構同時平行作業(yè),節(jié)約工期;有利于提高工程質(zhì)量,在預制過程中易于做到標準化和機械化;工廠化批量生產(chǎn)可以增加模板周轉次數(shù),節(jié)約支架和模板費用;可以有較地利用專業(yè)勞動力,降低工程造價。近年來隨著吊裝能力不斷提高和預應力工藝日趨完善,工廠化集中預制、工地安裝的施工方法得到很大發(fā)展。據(jù)統(tǒng)計,在美國、前蘇聯(lián)和西歐各國,橋梁上部構造采用集中預制、裝配施工的已占80%～90%以上,從設計角度來講,對于10～20m跨徑的橋梁,預應力砼空心板是一種較為經(jīng)濟實用的結構型式,曾在許多大型高速公路項目中被采用。由于一個大型項目空心板往往是集中統(tǒng)一預制,預制成品質(zhì)量和安裝質(zhì)量的好壞,直接關系到全線橋梁上部結構施工的質(zhì)量。因此,加強對集中預制生產(chǎn)空心板的質(zhì)量和安裝質(zhì)量的監(jiān)理顯得尤為重要。筆者曾在廣(州)三(水)汽車專用公路Ⅱ期工程(全線空心板數(shù)量有5000多塊)和京珠高速公路粵境南段專門從事過預應力空心板質(zhì)量監(jiān)理工作,針對這兩項工程普遍存在的幾個問題,談一談個人的工作體會,供監(jiān)理同仁參考。2常見質(zhì)量問題的成因分析與評價2.1控制膠囊抽拔時間采用充氣膠囊作為芯模施工時,有時會發(fā)現(xiàn)未施加預應力的空心板頂部出現(xiàn)有規(guī)則縱向裂縫。經(jīng)觀察分析,這主要是膠囊漏氣或是過早抽拔出膠囊所致。為避免該問題發(fā)生,監(jiān)理工程師必須嚴格控制以下兩點:(1)對充氣后膠囊密封性進行檢查,發(fā)現(xiàn)漏氣要及時通知施工單位作出修補處理。確保膠囊內(nèi)氣壓在砼施過程中到膠囊放氣前保持恒定。(2)嚴格控制抽拔膠囊時間。抽拔膠囊太早,砼強度不夠,易造成板頂出現(xiàn)縱向裂縫;過遲則會造成膠囊抽拔困難,膠囊易被撕壞。根據(jù)經(jīng)驗,我們認為將抽拔時間控制在120°C·h為宜。2.2加固鋼筋時板頂厚度在砼施工過程中會發(fā)現(xiàn)膠囊向上浮起,這主要是由于在振搗過程中處于流動狀態(tài)下砼對膠囊產(chǎn)生很大上浮力所致。在此情況下,如果未采取有效措施控制膠囊上浮,必然會造成空心板頂板厚度不夠,嚴重時膠囊甚至會將整個面層鋼筋頂起,局部板頂厚度甚至只有幾厘米。在廣(州)三(水)汽車專用公路Ⅱ期工程中,某預制廠曾發(fā)生過類似的質(zhì)量問題。頂板厚度不夠極易造成橋面局部破壞,如未及時發(fā)現(xiàn)處理,則會遺留下十分嚴重的質(zhì)量隱患。對此,監(jiān)理工程師必須抓好以下幾個方面:(1)督促施工單位設置相應加固鋼筋用以固定膠囊。加固箍筋可以用?6鋼筋做成半圓弧狀套在膠囊頂部,兩下端空心板梁普通鋼筋骨架連結固定。一般沿梁長方向每隔40～50cm設加固箍筋一道。(2)提高砼和易性,使砼易于振搗,從而可以縮短砼振搗時間,避免因局部振搗時間過長而產(chǎn)生過大的上浮力。2.3板兩端斜交的尖角部分斜交板、特別是斜交角度較大的板,當預應力鋼筋放張后,空心板順板長軸方向上拱。此時,板兩端斜交的銳角部分尖端先受力,尖角部分砼因超應力而崩裂,為避免該問題的發(fā)生一方面把板端尖角處做一倒角,以期減少應力集中;另一方面在尖角部分的底板和腹板處適當加一些縱向防裂鋼筋,這樣可以有效防止裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展。2.4空心板反拱偏這是預應力構件中常見的問題。預應力反拱過大,安裝好的空心板板頂部標高比設計值大,使橋面鋪裝厚度低于設計值。橋面鋪裝厚度不夠,將直接影響橋面的耐久性,是橋面早期損害的主要原因之一。預應力空心板反拱由兩部分組成,一是預應力產(chǎn)生了彈性上拱fe;二是砼徐變產(chǎn)生的上拱。預應力彈性上拱是梁體在張拉時瞬時產(chǎn)生的上拱度f同梁體脫離臺座使梁自重起作用而產(chǎn)生的梁自重撓度δ疊加。根據(jù)線彈性理論:fe=f-δ(1)f=ML2/8EI(2)δ=5qL4/384EI(3)式中:L—梁跨度;M—張拉產(chǎn)生的預加負彎矩;E—梁體砼彈性模量;I—梁截面慣性矩;q—梁單位長度自重。計算表明,自重撓度δ要比f小得多,對于一種類型空心板梁長和梁截面慣性矩是一定值,故彈性上拱fe主要受預加負彎矩M和砼彈性模量E控制。京珠南高速公路16m空心板交二院提供理論彈性上拱度為10mm。另一方面,由于施加了預應力的空心板在恒截狀態(tài)下長期處于預應力偏心受壓狀態(tài),下緣壓應力最大,上緣預壓應力按線性變化規(guī)律逐漸減小。梁體上下緣砼長期在不同預壓應力作用下產(chǎn)生不同徐變壓縮變形,很顯然徐變壓縮變形以下緣壓縮值最大向上緣逐漸減小,故在變形后全梁相對來講是上長下短,因而出現(xiàn)向上拱起彎曲變形即砼徐變上拱。以16m空心板為列,其徐變上拱最大值可達40mm。由于種種原因,京珠高速公路粵境南段16m空心板上拱度有的竟達50mm之多,遠大于設計值。這樣就使橋面鋪裝厚度低于設計規(guī)定橋面鋪裝厚度極值13cm(設計值為15cm)。這給今后橋面施工帶來很大麻煩。因此,空心板反拱偏大問題成為預應力空心板施工值得重視問題。從空心板反拱形成的機理來分析,造成反拱偏大主要有以下幾方面因素;a.張拉應力控制不準,實際張拉力超過設計值,使得預加負彎矩M偏大;b.預應力鋼筋放張時,梁體砼強度不夠,使得砼彈性模量E偏小。c.砼徐變影響。d.存梁期太長。為解決該問題,監(jiān)理工程師必須重點做好以下幾個方面工作:(1)對預施應力實行“雙控”,即張拉力和鋼絞線引伸量同時控制。施工單位應對張拉設備用經(jīng)常性的標定,檢查張拉所用千斤頂和油層壓表是否配套一致,即事先應對張拉所用的千斤頂和油壓表進行標定。對整個張拉過程進行全過程旁站監(jiān)督,檢查整個張拉階段千斤頂?shù)膹埨皖A應力鋼筋實際伸長量,并同理論值比較(兩者偏差控制在6%以內(nèi))。若偏差值超過規(guī)范要求,則要暫停張拉施工,查明原因。(2)嚴格控制預應力鋼筋放張時砼強度(一般要求強度達到設計值80%以上)。為使砼試壓件的強度較為真實地反映梁體砼實際強度,必須要求砼試壓件同梁體砼在相同條件下養(yǎng)生。(3)減少砼徐變影響。在砼配合比設計方面可以考慮摻加高效減水劑,以降低砼水灰比和每立方砼的水泥用量。另外,在條件允許的情況下,盡量延長施加預應力時砼的齡期(一般要求預應力鋼筋放張時的砼齡期大于5d)。注意梁體砼養(yǎng)生方法,盡可能做到淋水養(yǎng)生。(4)嚴格審查承包人的生產(chǎn)進度計劃,確保生產(chǎn)好的梁能較快架設出去。同時,由于預應力空心板存放狀態(tài),同安裝好狀態(tài)一樣即兩端簡支,故要求必須在板梁預制好60d內(nèi)鋪裝橋面。2.5伸縮縫與橋梁接枝橋梁伸縮縫兩側的橋梁結構上要求有預埋錨固鋼筋,使伸縮縫與橋梁結構牢固連接。一般空心板成批制造時沒要求預埋鋼筋,這是設計的疏忽,使伸縮縫安裝困難、不牢固。對此應予補救。2.6空心板支設變形空心板兩端共設4個支座支承在橋架墩臺上。由于空心板的制造誤差,板在存放期4個支點不一定均勻產(chǎn)生的砼徐變變形,橋梁墩臺支座墊石標高誤差,造成空心板安裝時4個支點經(jīng)常不在一個水平面上,空心板又有一定的抗扭剛度。因此,常出現(xiàn)一個支點脫空、三個支點受力的現(xiàn)象,這對空心板受力不利。故在空心板安裝時需要用不同厚度的薄不誘鋼板塞墊,也可采用鐵路橋梁工程中用過的辦法,在支座下鋪墊干水泥粉。調(diào)整支座標高,簡單可行。3質(zhì)量管理的問題在預制廠集中預制預應力空心板數(shù)量較多,結構類型變