预应力混凝土空心方桩

预应力混凝土空心方桩（精选8篇）

预应力混凝土空心方桩 第1篇

某装配式先张法预应力混凝土空心板桥,跨径组合为2×20 m,两幅路整体式设计,单幅桥宽度15.75 m,由15块板组成,桥梁横断面如图1所示。板高0.80 m,采用C50混凝土,中板宽1 m,边板宽1.25 m(悬臂0.25 m),整体化现浇层厚15 cm,沥青铺装层厚5 cm,预应力钢束均采用16ϕs12.7。设计荷载为汽车—超20,挂—120。

本桥2005年建成通车,主体结构无明显病害。但由于近年来交通量增长较快,故主管部门要求对原桥荷载设计等级按现行规范荷载等级公路—Ⅰ级进行安全检算。

2 原桥检算

原桥上部结构按部分预应力A类构件设计,现对其进行安全性检算,将预应力混凝土空心板离散为22个梁单元,结构模型见图2。

桥面沥青铺装层厚9 cm,检算时,现浇层15 cm参与受力。

在对原桥进行结构安全验算后发现,桥梁上部的长期效应组合及短期效应组合应力均满足现行规范要求,但1/4L～3/4L截面的极限承载力不满足规范要求,需予以补强、加固。

从表1及图3可以看出,最大计算弯矩Mj=2 040 kN·m,而截面极限承载力只有1 770 kN,1/4L～3/4L截面的极限承载力不满足规范要求。

3 加固方案

对于承载能力不能满足规范要求的情况,结合本桥实际情况,提出了以下三种方案:

1)拆除原桥上部板块,重新按现行规范设计,以满足规范要求,保证行车安全;

2)拆除原桥桥面铺装,在板顶设置叠合梁,改变板中和轴位置,以此提高板块的承载能力;

3)在板底粘贴钢板,以提高板的承载能力。

方案比较:拆除原桥上部,更换桥面系,能很好地保证桥梁的安全性及耐久性,但中断交通时间太长,造价高,社会负面影响大;在桥面设置叠合梁,具有中断交通时间短,造价低的优点,但提高桥梁的承载能力有限,安全储备不足;在梁底粘贴钢板的加固方案,可以根据需要,计算钢板的厚度及宽度,不但可以保证桥梁的安全性及耐久性,而且具有工期短,造价省的优点。

故本桥采用粘贴钢板加固法来提高空心板的承载力。

4 加固设计

本桥在加固设计的承载力计算时,不考虑受压区钢筋的作用。中板、边板预应力钢筋采用16ϕs12.7的钢绞线,钢束总面积Ap=16×98.7=1 579.2 mm2,抗拉设计强度fpd=1 260 MPa,粘贴钢板等级为Q345,抗拉设计强度fsn=280 MPa,C50的抗压强度设计值fcd=22.4 MPa。

最大计算弯矩设计值,中板为Mj=2 040 kN·m,边板为Mj=2 300 kN·m。

将空心板简化为工形截面,见图4,图5。

下面以中板为例,介绍一下本桥的加固设计。

加固措施:拟在梁底粘贴两条210 mm宽,4 mm厚的Q345级钢板,粘贴钢板面积Asn=2×210×4=1 680 mm2。

首先,判别受压区是否考虑腹板作用:

fcdbfhf=22.4×1 000×(70+150)=4 928 000 N。

fpdAp+fsnAsn=1 260×1 579.2+280×1 680=2 460 192 N。

由于满足: fcdbfhf>fpdAp+fsnAsn条件,应按梁宽bf=1 000 mm的矩形截面计算,即不考虑腹板作用。

截面加固后,板高为800+150=950 mm,预应力筋合力点距板底的距离ap=45 mm,粘贴钢板合力点距梁底距离asn=4/2=2 mm,则所有拉筋合力点距梁底的距离为:

a=(fpdApap+fsnAsnasn)/(fpdAp+fsnAsn)=(1 260×1 579.2×45+280×1 680×2)/(1 260×1 579.2+280×1 680)=36.8 mm。

截面有效高度:h0=950-36.8=913.2 mm。

由于截面受拉区有预应力筋,根据“公桥规JTG D62-2004”第5.2.1条,截面相对界限受压区高度ξb=0.4,按以下公式可解得截面受压区高度x:

fcdbfx=fpdAp+fsnAsn。

解上式得:x=(fpdAp+fsnAsn)/fcdbf=(1 260×1 579.2+280×1 680)/(22.4×1 000)=109.8 mm<ξbh0=0.4×913.2=365.3 mm。

正截面抗弯承载力为:

fcdbfx(h0-x/2)=22.4×1 000×109.8×(913.2-109.8/2)=2 111×106 N·mm=2 111 kN·m>Mj=2 040 kN·m。满足规范要求。

极限承载能力——最大抗力及其对应的内力见图6。

5 结语

本桥加固设计说明,对结构的加固,必须从实际出发,具体情况具体分析,才能保证加固的有效性和可靠性。通过本桥加固案例,希望对其他桥梁的加固工程有所借鉴。

摘要：针对某空心板桥部分截面极限承载力不满足规范要求,需予以补强、加固的情况,提出了因地制宜的改造加固方案,并详细介绍了粘贴钢板加固的计算方法,以期指导该桥加固工作。

关键词：预应力混凝土空心板,承载力,加固措施,钢板

参考文献

[1]JTG D62-2004,公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥梁设计规范[S].

[2]JTG/T J22-2008,公路桥梁加固设计规范[S].

[3]单成林.旧桥加固设计原理及计算示例[M].北京:人民交通出版社,2007:2.

[4]吴建鑫,周超,邢佳鹏.论旧桥加固方案设计[J].山西建筑,2010,36(7):322-323.

预应力混凝土空心方桩 第2篇

某公路预应力混凝土空心桥施工测量控制技术

笔者对业主、设计提供的`施工控制网点,通过选点把图上设计的点位落实到实地,并根据具体情况进行修改.根据布网方案,测角网、测边网、导线网、边角组合网以及测边、网形和各点近似坐标,利用计算程序进行精度估算,优选出点位中误差最小,相对点位中误差在重要方向上的分量最小,以供未来同类公路桥预应力混凝土空心桥施工测量技术借鉴.

作 者：孙海兵 作者单位：长江设计院三江口水电站监理部,湖北,宜昌,443002刊 名：南北桥英文刊名：SOUTH NORTH BRIDGE年，卷(期)：2009“”(3)分类号：U4关键词：预应力 空心桥 工程测量 控制网 导线测量

预应力混凝土空心板施工质量控制 第3篇

G212线两罐二标共修建预应力空心板桥6座, 桥梁累计长度为197.74米, 设计荷载为公路—I级。空心板为C50后张法预应力混凝土, 钢绞线抗拉标准强度fpk=1860MPa, 公称直径15.2mm, 公称面积139mm2, 弹性模量Ep=1.95×105MPa, 松弛率3.5%。锚具采用M15-4、M15-5、M15-6型锚具及其配套设备。预应力管道采用镀锌钢波纹管成孔, 且要求波纹管钢带厚度不小于0.35mm。采用两端同时张拉工艺。

1 严格执行施工程序, 落实质量控制措施

1.1 工程施工的每道工序都要做到严格自检, 自检合

格后报请监理验收, 对施工的过程要有现场技术人员旁站指导监督。

1.2 要求建立健全质量自检体系, 成立质量自检小

组, 以质检负责人为组长, 技术人员为成员, 制定各自的岗位职责, 完善各项规章制度, 建立质量管理责任制, 使质量责任落实到人, 严把工程质量关。

1.3 做好各项准备工作, 抓好施工全过程的质量管

理。开工前做好设备、物资、技术、劳力等资源的投入准备, 组织技术人员及管理人员, 生产骨干熟悉设计图纸和施工技术规范, 并制定详细的预应力混凝土施工工艺。

1.4 认真做好各种原材料及外购材料的质量检验, 严

把材料质量关。加强对原材料及外购材料的质量检验, 严格执行检测程序, 认真落实检测项目、试验手段及质量标准, 杜绝不合格材料在工程中使用。

1.5 施工质量控制措施

(1) 要求施工人员必须熟悉施工图纸、技术规范、验收标准及工序操作规程。 (2) 空心板预制前要放样准确, 严格控制空心板的几何尺寸。 (3) 技术人员对关键工序要进行详细的技术交底并指导工程施工。技术人员和质检员在施工中随时检查每道工序的作业质量情况, 监理人员进行抽检。 (4) 在施工过程中现场施工人员要做好施工原始记录、施工测量记录以及相关的表格。 (5) 严格执行工程质量“三检”制度, 严把工程质量关。

2 预应力混凝土空心板的施工质量控制

2.1 预应力混凝土空心板施工总体方案

(1) 空心板施工采用现场预制, 就地吊装的方法进行。6座桥梁的空心板预制全部在桥位附近平整场地进行预制。 (2) 空心板预制所使用的碎石材料, 均由项目部在石料厂统一购买, 以利于石料质量的控制。

2.2 施工方法及质量控制

2.2.1 施工准备工作

主要包括场地的布置、平整, 施工测量放样, 施工机械的安排、调试和维护, 配套设施的安装和材料的运输、供应等。

2.2.2 预应力混凝土浇筑

(1) 平整空心板预制场地, 铺设空心板底模;场地须经碾压、夯实, 底模表面应平整、光滑, 应有足够的承载力。 (2) 预应力管道的孔径和线型严格按设计要求设置, 每隔1m设钢筋定位器固定在空心板钢筋网上, 曲线处加密至50cm一道。锚塞 (夹片) 、锚固和锚垫板的位置符合设计要求, 并连同锚固钢筋、螺旋钢筋可靠地固定在空心板两端的模板和钢筋网上。 (3) 混凝土浇筑的基本要求:a.混凝土的浇筑应连续进行一次性浇筑完成。b.根据施工现场具体的混凝土数量、拌和能力、运输便道状况、运距、混凝土浇筑时间等情况, 作出周密计划安排, 各种机械设备要配套, 操作人员要进行技术交底, 分工明确, 责任到人。c.混凝土拌合物要有良好的和易性, 振捣要密实, 表面应平整, 外观符合要求。d.模板应洒水润湿, 靠混凝土的一面应涂隔离剂 (脱模剂) 。模板内和钢筋上的杂物、泥灰、油污应清理干净。e.钢筋骨架及预埋件的位置要准确, 固定可靠, 如有移动应及时纠正、恢复。f.空心板浇筑可按以下程序进行:浇筑底板混凝土→穿芯模→浇筑腹板和顶板混凝土, 此法较易控制芯模的上浮, 易保证顶板厚度, 但要注意两次混凝土浇筑的间隔时间不得超过混凝土的初凝时间。 (4) 混凝土振捣的基本要求:a.该项目上空心板为后张拉法预应力混凝土, 故采用侧模的附着式振动器为主, 以插入式、平板式振动器为辅进行振捣。b.安装着附着式振动器的模板必须坚固、整体性强, 振动器的安装间距一般可为1.0~1.5m, 每处振动时间, 应以振到混凝土成一水平面且不再出现气泡时为止。c.插入式振动器的振动深度, 一般不应超过振动棒长度的2/3~3/4倍, 振动时应不断上下移动振动棒, 以便捣实均匀。d.振动时间不可过短或过长。一般振动适宜时间为20~30s。 (5) 拆除模板须待混凝土强度达到15MPa以上时方可进行。

2.2.3 预应力施工及质量控制

2.2.3. 1 做好各项准备工作

a.在空心板两端预设预应力张拉场地6m2, 并安装张拉千斤顶吊装架。b.钢绞线运抵工地后应放置室内, 防止锈蚀, 并抽检钢绞线内有无初应力。c.镀锌钢波纹管加工时应尽量减少接头, 并充分密封, 以避免在混凝土浇筑时漏浆。波纹管应进行漏水试验。安装前对波纹管进行检查, 保证接口无毛刺, 管道无破损。管道位置容许偏差:平面不大于1cm, 竖向不大于0.5cm。d.采用M15-4、M15-5、M15-6型锚具, 生产厂家为兰州斯凯特路桥预应力技术有限公司。施工时严格进行检查控制。e.施工前按照规范对设备进行检测和标定。千斤顶使用6个月或200次应重新校准, 测力环或测力计每2个月重新校准一次。

2.2.3. 2 认真进行预应力筋的张拉

a.混凝土强度达到设计强度的75%后进行人工穿束。穿束前应清理孔道内的污物和积水、钢绞线表面的油污。钢丝束前端应有护头, 孔道两端伸出的长度应大致相等。张拉前应作现场张拉实验, 即焊一个钢架, 用2-3m长钢绞线进行两端张拉, 放一段时间后查看夹片与钢绞线的锚定是否符合要求。b.每次张拉应有完整的现场原始记录。预应力的张拉班组必须固定, 应在有经验的技术人员指导下进行。c.预应力钢筋的张拉力采用双控。首先为张拉应力控制。张拉程序按规范规定为:0→初拉力 (划记号) →1.05ocon (持续5min) →ocon (锚固) 。其中:ocon为张拉时的控制应力。其次张拉伸长值控制。张拉伸长率:±6%;钢绞线应伸出千斤顶尾端10cm, 直接在钢绞线上测定初拉力、张拉控制应力及卸载后的拉伸值, 并按下式计算实测伸长值:△o=P (△2-△1) / (P-Po) 。式中:P—设计张拉力:P=AKXFK;保证容许误差为:5%< (△-△o) /△<10%。d.采用两端同时张拉。每束钢绞线的断、滑丝不得超过1根, 且每个截面的断、滑丝不得超过1%根。e.施锚后应截除露于锚头外部的预应力钢丝束。

2.2.3. 3 孔道压浆和封锚

a.压浆前应对孔道进行清洁处理。对抽芯成型的混凝土孔道应冲洗干净并使孔壁完全湿润。b.压浆设备包括泥浆拌和机、泥浆泵、泥浆输送管和压力表等。泥浆拌和机应能制备胶稠状的水泥浆;泥浆泵可连续作业, 压浆时泥浆泵的最大压力宜为0.5~0.7N/mm2;c.水泥浆强度应不低于构件本身混凝土强度等级的80%, 水泥浆采用525号水泥配制, 水灰比为0.4~0.45, 并掺入水泥用量0.01%的铅粉膨胀剂, 水泥浆的泌水率最大不得超过3%, 稠度宜控制在14~18s之间。d.压浆须在张拉完成10h后 (不超过24h) 进行。压浆时每一工作班应提取3组试件, 标准养生28天后测定水泥浆的标准强度。e.压浆结束后, 用与梁体同标号的混凝土将空心板两端封锚, 完成整个空心板混凝土的浇筑工作。

3 预应力空心板施工中常见的弊病及防治措施

3.1 预应力张拉时常见的弊病及防治措施

3.1.1 预应力筋张拉伸长量不足

预应力筋张拉伸长量不足的主要原因: (1) 所采用预应力筋的实际弹性模量与理论计算伸长量所采用的弹性模量数据有一定的差异; (2) 预留孔道不顺直; (3) 采用了先将预应力筋穿入管道后浇筑混凝土的方法时, 管道漏浆已将部分预应力筋粘结牢固。

防治措施: (1) 在计算理论伸长量时, 预应力筋的弹性模量要采用通过试验取得的实际数据; (2) 预埋管道时, 对每个坐标位置都要严格按照设计数据准确定位, 固定可靠, 整个管道线形要保持圆滑顺直。

3.1.2 管道堵塞预应力筋无法穿入

管道堵塞预应力筋无法穿入的主要原因: (1) 由于管道接头处理不好、管壁有小孔或在振捣混凝土时不注意将波纹管振漏; (2) 在穿入预应力筋时, 端头将波纹管接头处管壁刺破产生卷曲。

防治措施: (1) 在采用先浇筑混凝土而后将预应力筋穿入管道的施工方法时, 可在混凝土浇筑前将一外径稍小于预埋管道内径的厚壁塑料软管置入预埋管道内, 待混凝土浇筑完成并初凝后再与拔除; (2) 在安装波纹管之前要认真检查有无小孔; (3) 要特别注意波纹管的接头安装质量。

3.2 预应力空心板混凝土施工时常见的弊病及防治措施

3.2.1 混凝土表面浮浆过多

造成表面浮浆过多的主要原因是混凝土拌和物的坍落度偏大、运输过程中造成离析、过振等。预防措施:在混凝土浇筑施工中应加大对混凝土拌和物坍落度的检测频率, 严格控制水灰比;混凝土拌和物运输应采取相应措施防止离析, 发现离析后应二次拌制;在进行混凝土振捣时, 要把握好振捣时间, 均衡有序, 作到所有部位振捣到位。

3.2.2 空心板顶板厚度不够

此问题是空心板预制施工中最容易形成的质量弊病。产生原因为: (1) 浇筑混凝土时芯模发生了上浮; (2) 芯模定位措施不当; (3) 橡胶芯模在定位筋之间形成波形。

预防措施: (1) 对于橡胶芯模, 由于其弹性较大, 定位钢筋的长度可有意识的比设计值缩小1~2cm。 (2) 尽量采用后穿芯模的施工工艺流程, 即浇筑底板混凝土、穿芯模、浇筑肋板及顶板混凝土。 (3) 仔细检查芯模外形几何尺寸及定位措施是否得当, 适当调整加密定位钢筋, 定位筋间距以不大于40cm为宜。

3.2.3 预制梁板外观质量

常见的梁板外观质量缺陷有:线形不直、蜂窝麻而、露筋、漏浆、跑模、接缝错台、板底鼓包、砂浆垫块痕迹明显、局部裂纹等。

预防措施: (1) 严格检查梁体钢筋的制作加工、绑扎安装质量, 砂浆垫块设置应合理, 要确保钢筋保护层符合设计要求; (2) 采用三角形砂浆垫块, 使其与模板基本为线接触或用焊接短钢筋来代替砂浆垫块; (3) 严格控制混凝土振捣, 做到均匀有序, 不可漏振; (4) 采用定型钢模, 检查模板搭接有无错台, 模板安装就位是否准确、加固措施是否牢靠; (5) 混凝土浇筑前应严格检查模板拼接、安装、加固质量, 并加以粘贴密封条、胶带等措施, 防止漏浆跑模。

摘要：结合甘肃省国省干线公路地震灾后恢复重建项目G212线两罐二标桥梁工程的施工实践, 对预应力混凝土空心板施工质量过程中出现的一些常见的问题进行了分析, 并针对这些原因提出了一定的预防措施和处理措施。

关键词：预应力,空心板,施工,质量控制

参考文献

[1]李义敏, 李小重, 闫德新.预应力空心板施工的质量控制[J].筑路机械与施工机械化, 2001, (3) .

[2]徐华轩.预应力混凝土连续梁设计与施工中若干问题探讨[J].铁道建筑技术, 2010, (08) .

预应力混凝土空心方桩 第4篇

关键词：预应力,空心板,内力,计算

将板的横截面做成空心的板称为空心板。空心板较同跨径的实心板重量轻，运输安装方便，建筑高度又较同跨径的T梁小。钢筋混凝土装配式板桥，跨径增大，实心矩形截面重量较大，而将截面中部部分挖空，做成空心板，不仅能减小自重，而且对材料进行了充分利用，因此，在不同跨空形式的小跨径桥梁中使用较多。

1 空心板资料

标准跨径Lk=25 m，计算跨径Lf=24.60 m，主梁全长为24.96 m，桥面净宽:(9+2×0.75)m，主要材料由混凝土和钢筋组成如表1所示。

全桥空心板横截面布置:板的横截面尺寸参考我国交通部制定的跨径25 m的空心板的标准图，对于单个较宽的孔，挖空率最大，自重最小，空心板截面最薄处不得小于8 cm。本论文板厚采用1.20 m，并采用空心板截面以减轻结构自重。预制边板宽1.84 m，中板宽1.44 m，其五块中板的尺寸相同，两块边板的尺寸相同，见图1。

2 空心板的截面几何特性

1)边板的截面几何特性如图2所示，加上挖空部分以后得到的截面，其几何特性为:面积Ab=184×120=22 080 cm2;重心至截面上缘的距离ys=60 cm。对截面上缘面积矩Sb=Abys=22 080×60=1 324 800 cm3;毛截面几何特性:预制边板的截面分块，各挖空部分的几何特性列表计算，见表2。

则毛截面的面积:Ac=22 080-14 355.25=7 724.75 cm2，对上缘的面积矩:Sc=1 324 800-865 936.61=458 863.39 cm3，毛截面重心至梁顶的距离:ys=Sc/Ac=59.40 cm，毛截面形心的惯性矩:Ic=26 496 000+22 080×(60-59.4)2-11 119 083.73=15 384 865.07 cm4。

2)中板的截面几何特性如图3所示，加上挖空部分以后得到的截面，其几何特性为:面积Ab=144×120=17 280 cm2，重心至截面上缘的距离ys=60 cm，对截面上缘面积矩Sb=Abys=17 280×60=1 036 800 cm3，毛截面几何特性:预制中板的截面分块如图3所示，各挖空部分的几何特性列表计算，见表3，表中各挖空分块的几何特性均为左右两部分之和。

则毛截面面积:Ac=17 280-10 868.25=6 411.75 cm2;对上缘的面积矩:Sc=1 036 800-624 378.06=412 421.936 cm3;毛截面重心至梁顶的距离:ys=Sc/Ac=64.32 cm;毛截面形心惯性矩:Ic=30 736 000+17 280×(64.32-60)2-8 077 099.59=12 981 386.68 cm4。

3 内力计算

根据上述桥跨结构纵、横截面的布置，并通过活载作用下的梁桥荷载横向分布计算，可分别求得各主梁控制截面(取跨中、四分点和支点截面)的恒载和最大活载内力，然后再进行主梁内力组合。

按JTG D60-2004公路桥涵设计通用规范第4.3.1规定，公路—Ⅰ级车道荷载的均布荷载标准值为qk=10.5 k N/m。

集中荷载标准值内差为:

计算弯矩时采用该值:

计算剪力时采用该值:

人群荷载:

各板内力计算方法相同。

计算弯矩所用公式为:

其中，mi为荷载横向分布系数;ξ为汽车荷载的横向折减系数;Ω人为弯矩影响线面积;y为弯矩影响线坐标值。

计算剪力所用公式为:

其中，Ω人为弯矩影响线面积;y为剪力影响线坐标值;1.2为集中荷载标准值剪力提高系数。计算结果汇总于表4中。

通过表4可以看出:预应力混凝土空心板桥通过在梁的两端预留孔道，通过采用传统的铰接板理论和有限元建模，按持久状况承载能力极限状态和正常使用极限状态设计的预应力混凝土空心板桥进行分析，截面的抗弯、抗裂满足结构承载力的要求。

4 结语

在计算跨中荷载各分布系数时，按三列布载乘以折减系数要比两列布载不折减大，故按三列布载较为适宜。车道荷载集中值的取值为计算弯矩的1.2倍时，预应力筋的布置是边板多于中板，束界校核满足要求;而把空心板转化为工字形载面后，求得受压区位于上翼板。最终结果表明，正截面强度及其斜截面强度满足要求，不需要配置普通钢筋;正截面与斜截面抗裂性通过短暂状态与持久状况应力验算均满足要求;由于预加力产生的长期反拱值大于按荷载短期效应组合计算的长期挠度，所以可不设预拱度。

参考文献

[1]JTG B01-2003,公路工程技术标准[S].

[2]JTG D60-2004,公路桥涵通用设计规范[S].

[3]JTG D62-2004,公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范[S].

[4]GB50010-2002,混凝土结构设计规范[S].

[5]贾艳敏.结构设计原理[M].北京:人民交通出版社,2004.

[6]叶见曙.结构设计原理[M].北京:人民交通出版社,2002.

[7]李国强,黄宏伟,郑步全.工程结构荷载与可靠度设计原理[M].北京:中国建筑工业出版社,2002.

[8]杨宗放,方先和.现代预应力混凝土施工[M].北京:中国建筑工业出版社,2004.

[9]杜拱辰.现代预应力混凝土结构[M].北京:中国建筑工业出版社,2004.

预应力混凝土空心方桩 第5篇

预应力混凝土空心板桥梁底产生纵向裂缝的原因是多方面的, 涉及设计计算、设计的构造配筋、施工工艺、气候条件、日常养护等各个方面, 用一个综合考虑各种因素的统一模型来分析预应力混凝土空心板梁桥梁底纵向开裂的原因及各种因素的影响程度是极其困难的。本文主要对预应力混凝土空心板梁桥梁底纵向裂缝成因进行探讨。

1 空心板桥开裂原因分析

如前所述, 导致预应力混凝土空心板梁底产生纵向裂缝的原因是多方面的, 涉及设计计算、设计的构造配筋、施工工艺、气候条件、日常养护等各个方面。下面以某大桥为例, 从设计、材料、施工、运营使用等方面分别探讨引起空心板纵向开裂的原因。

1.1 设计方面的原因

1.1.1 底板厚度过薄

该桥的设计采用宽幅式空心板截面, 这种设计的好处在于减少预制梁数, 减少施工工期, 降低工程造价。由于板宽的增加, 为了使结构轻型化, 就需要加大截面挖空率。在设计中就必须减薄底板、腹板和顶板的厚度。但这样的设计对施工精度要求很高, 稍微的疏忽, 都会导致保护层厚度的不足, 使碳化速度加快, 引起预应力钢筋和普通钢筋的锈蚀, 影响结构的耐久性。

1.1.2 扁锚体系的应用

在增大挖空率减, 小顶板、底板、腹板厚度的同时, 预应力设计采用扁锚、扁波纹管体系。随着采用扁锚体系的后张预应力混凝土宽幅空心板桥梁结构在高速公路建设中得到广泛的应用, 因此而带来的问题也渐渐显现出来:预应力扁波纹管孔道摩阻系数偏大;预应力钢束单根张拉的相互影响;锚具锚口处应力损失大;扁锚锚下局部应力很大, 局部承压及抗裂不满足的情况下, 空心板梁底板锚下混凝土在张拉过程中有时会有裂缝出现;压浆后孔道内浆体密实度不明确, 扁波纹管孔道压浆质量较难保证等等。

1.1.3 深狭缝形式对整体性能的影响

大桥的湿接缝设计采用深狭缝形式, 深铰与窄缝通过填充混凝土, 传递弯矩作用较弱, 其受力形式基本符合横向铰接板 (梁) 法的假定。深狭缝空心板, 其主要的优点是接缝狭窄, 其截面挖空率比深宽缝更高, 降低了结构自重, 经济性更优, 且铰缝间混凝土的质量容易得到保证。

由于接缝间联系薄弱, 深狭缝的横向联结差, 整体性不好, 对铺装层的受力有较大影响。空心板铰缝间不设钢筋, 只在铰缝处对应的桥面布设铰缝筋。在长期的车辆荷载反复作用下, 绞缝可能会遭到破损, 使空心板横向失去联系。桥面在承受荷载作用时, 空心板梁产生较大变形, 桥面铺装在铰缝处不仅承受剪切力, 还有弯拉作用。而铺装层的布筋位于上部, 下部除了稀疏的铰缝钢筋, 几乎由桥面混凝土承受拉应力。在钢筋网间距较大的情形下, 桥面在企口位置沿纵向开裂的现象极有可能发生。由此可见深狭缝的设计对桥面受力有着不利的影响, 这也是大桥桥面出现纵向裂缝的原因之一。

1.2 材料方面的原因

1.2.1 混凝土材料

混凝土是弹性模量较高而抗拉强度较低的材料, 按照构造理论, 混凝土可视为骨料、水泥石、气体、水分等组成的非均质材料, 在温度、湿度变化条件下, 混凝土逐步硬化, 同时产生体积变形。这种变形是不均匀的:水泥石收缩较大, 骨料收缩很小;水泥石热膨胀系数大, 骨料较小, 它们之间的变形不是自由的, 相互之间产生约束应力, 这种应力引起粘着微裂和水泥石变裂。混凝土微裂缝宽度小于0.05 mm, 肉眼是不可见的。

微裂缝是构件制作和施工过程中出现的早期裂缝, 主要是因为混凝土收缩而产生的。在环境温度、湿度、荷载等因素的作用下, 这些微观裂缝就可能发展为肉眼可见的宏观裂缝。因此可以说微裂缝的形成是宏观裂缝产生的充分条件, 微裂的扩展程度就是材料破损程度的标志。

1.2.2 钢筋、预应力材料

由于混凝土质量较差或保护层厚度不足, 混凝土保护层受二氧化碳侵蚀碳化至钢筋表面, 使钢筋周围混凝土碱度降低, 或由于氯化物介入, 钢筋周围氯离子含量较高, 均可引起钢筋表面氧化膜破坏, 钢筋中铁离子与侵入到混凝土中的氧气和水分发生锈蚀反应, 其锈蚀物氢氧化铁体积比原来增长约2～4倍, 从而对周围混凝土产生膨胀应力, 导致混凝土保护层开裂、剥离, 沿钢筋纵向产生裂缝, 并有锈迹渗到混凝土表面。

随着空心高桥墩、大跨度预应力混凝土箱梁桥等一些混凝土结构的发展, 温度应力对混凝土结构的影响和危害, 已越来越引起工程界的重视。

1.2.3 混凝土徐变、收缩对桥梁结构的影响

在实际结构中, 徐变、收缩与温度应变是混杂在一起的。从实测的应变中, 应扣除温度应变和收缩应变, 能得到徐变应变。而在分析计算中温度应力与温度应变往往单独考虑, 徐变与收缩则往往在一起考虑。

1.3 施工方面的原因

1.3.1 底板混凝土施工质量

桥空心板预制采用一次性装模, 一次性浇注混凝土。由于板较宽 (1.5 m) 底板厚度较薄, 芯模底面下的底板混凝土不能直接振捣密实, 而是两侧的混凝土 (有的大部分是水泥砂浆) 挤压流动填充空心板的底板。如果混凝土石料规格过大, 水灰比不当, 就会出现底板混凝土不密实的现象。大桥空心板底板纵向开裂与底板混凝土的浇筑质量较差有着直接的关系。

1.3.2 预应力钢筋管道不直

由于预应力管道施工不当造成的曲折, 致使管壁混凝土局部劈裂或崩裂。空心板底板预应力钢筋设计为直线束, 但由于施工人员疏忽, 有时会将管道踏弯, 或是管道垫块放置较稀, 浇筑混凝土后管道下弯, 预应力筋在施工时不可能是理想的直线状态, 常常形成波状。一旦张拉, 沿钢束方向交替出现向上、向下的径向力, 使底板产生较大的横向应力, 从而导致沿钢束混凝土底板会出现裂缝, 而且保护层较薄的一侧, 裂缝常常首尾相接形成长缝。

1.3.3 预应力张拉后底板产生拉应力

预应力空心板在预应力张拉后, 混凝土构件在承受纵向压力的时, 纵向受压缩短, 其横向将因材料的泊松比效应而膨胀, 产生拉应变。同时张拉的预应力筋对变形的梁体产生反作用力。空心板梁在预应力的偏心压力作用下构件将发生上拱变形, 预应力筋在张力作用下具有力图保持直线状态的趋势, 于是预应力筋对上拱变形的空心板梁将产生径向力。底板纵向预应力钢筋的径向力成为了底板的附加法向荷载, 在此反作用力作用下底板扁波纹管下将产生横向拉应力, 可能导致底板开裂。

1.4 通车运营阶段的影响

1.4.1 车辆荷载作用

在公路桥梁的运营阶段, 汽车荷载的作用主要集中于超车道与行车道上。在这样的荷载作用下, 梁纵向横向受力最大, 产生变形最大。当超载车辆通过时, 空心板产生明显的弹性下挠, 并与两侧的板上下错动;超载车辆通过后, 错动消除, 变形恢复。在浅绞缝横向联系较弱的情况下, 将导致空心板间横向相分离, 部分或完全失去横向联结能力, 形成空心板“单板受力”现象。在重车及超载车辆长期作用下, “单板受力”病害逐渐加重, 弹性变形逐渐变成塑性变形, 受力单块空心板与其两侧板形成永久性台阶。在车辆反复作用下, 梁不断地变形又恢复, 增加了底板预应力钢筋对底板混凝土的反作用力。因此空心板梁可能会在施工阶段未开裂, 而在通车一两年时间内出现纵向开裂的现象。

1.4.2 温度效应

温度变形引起的应力可分为横向温差应力和纵向温差应力, 空心板箱形薄壁结构底板底部出现的纵向裂缝与横向温差应力有着密切关系。当桥宽较宽时, 在强烈的日照下或寒流降温时, 结构横截面的上、下温差很大, 在竖向和横向温度荷载的共同作用下, 会产生较大的横向温差应力。

2 结语

本文结合裂缝理论和结构计算结果, 从设计、施工、运营使用方面对公路空心板底板纵向开裂的原因进行分析, 重点考虑汽车荷载作用、空心板底板板厚变化以及空心板顶底板温差效应包含混凝土收缩徐变影响作用下空心板底板应力情况, 分析引起公路空心板梁桥底板纵向裂缝产生的原因, 为防止裂缝产生提供了理论依据。

摘要：从设计、施工、材料、运营使用等方面对公路空心板底板纵向开裂的原因进行分析, 为防止裂缝产生提供了理论依据。

关键词：预应力混凝土,空心板桥梁,纵向裂缝

参考文献

[1]JTG D60-2004公路桥涵设计通用规范[M].人民交通出版社, 2004.

谈预应力混凝土空心板的质量控制 第6篇

预应力混凝土空心板的几何尺寸有长度、宽度、高（厚）度、侧向弯曲、对角线差、主筋保护层厚度、表面平整、预埋件、翘曲9个项目往往容易出现质量问题。

1、长度：允许偏差为+10、-5mm。超差的主要原因有：（1）模板安装未进行校验或量具不标准；（2）端模不垂直、松动，受震位移；（3）木侧模，年久失修端模安装结合处变形；（4）端模与侧模联结处渣垢沉积；（5）混凝土坍落度大、脱模后缺乏认真修整；（6）振捣器功率过大，且局部振捣时间过长。相应的对策措施为：（1）模板安装时用标定的钢尺校核尺寸；（2）校正端模并使端模安装固定；（3）对木侧模进行校正、修理或更换新模；（4）生产过程中及时清除渣垢；（5）严格控制水灰比，采用半干硬性混凝土；（6）按规定选用振捣器。

2、宽度：允许偏差为±5mm。超差的主要原因有：（1）侧模刚度差，且施工过程中未安专用夹具或夹固不牢；（2）侧模中部夹具过紧造成负超差；（3）混凝土坍落度大，混凝土下坠；（4）侧模与端模连接处渣垢沉积。相应的对策措施为：（1）检查校验并加强侧模刚度，侧模中部用夹具卡牢；（2）调整夹具使之松紧适度；（3）调整并控制混凝土水灰比，采用半干硬性混凝土；（4）生产过程中及时清除渣垢。

3、高（厚）度：允许偏差为±5 m m。超差的主要原因有：（1）模板尺寸错误；（2）底模（平面）平整超差，振捣时砂浆外溢而抬高侧模；（3）混凝土坍落度大，未进行“收平”工序或操作草率。相应的对策措施为：（1）按设计图集制作、校验模板尺寸；（2）检修台面平整度，误差在2m内≤±3mm； (3）调整混凝土水灰比，使混凝土坍落度符合工艺要求，并认真进行“收平”。

4、侧向弯曲：允许偏差为L/750且≤20mm。超差的主要原因有：（1）侧模久用变形及意外因素；（2）侧模不平直或刚度差；（3）构件长3 m以上，生产时侧模中部未设夹具或夹具不紧；（4）预应力钢筋布筋不对称。相应的对策措施为：（1）模板严重抛扔、重叠、重压与撞击等，更换变形严重的侧模；（2）校验并修整侧模；（3）侧模中部设夹具并安装牢固；（4）对称布设预应力钢筋。

5、对角线差：允许偏差为10mm。超差的主要原因有：（1）模板制作及安装尺寸错误。模板端部夹持不紧、松动；（2）空心板模板久用联结使部位间隙增大，生产中空心板穿芯管、振捣、抽管撞击模具使其变形；（3）未认真进行修整工作。相应的对策措施为：（1）检验模板尺寸，严格控制安装尺寸，夹持牢固；（2）空心板芯管穿管抽管后及时进行校正，对称抽管。生产中严防车辆等异物撞击；（3）认真修整模板联结部位。

6、主筋保护层厚度：允许偏差为+5，-3mm。超差的主要原因有：（1）振捣时混凝土垫块位移或破碎；（2）未设垫筋或垫筋尺寸有误；（3）空心板端模穿筋槽积垢；（4）台面（底板）不平整。相应的对策措施为：（1）用直径为14mm的圆钢做垫筋（垫块），预应力“放张”时取出；（2）在预应力构件生产时设垫筋；（3）定期清理、疏通端模穿筋槽；（4）检查、修整台面。

7、表面平整：允许偏差为±5mm。超差的主要原因有：（1）操作粗糙，表面未认真进行“收平”；（2）混凝土坍落度大，空心板抽芯管发生塌孔现象；（3）表面“收平”时未用靠尺检查。相应的对策措施为：（1）混凝土入模铺匀，进行振捣和初次“收平”，混凝土“翻浆”后再一次“收平”；（2）检查调整混凝土坍落度。平直抽芯管；（3）表面二次“精收”时，用靠尺检查。

8、预埋件：中心位置偏移允许偏差为±1 0 m m、与混凝土面平整允许偏差为<5mm。超差的主要原因有：（1）预埋件制作质量与设计不符，有安装松移隐患；（2）预埋件固定不牢，生产位移；（3）振捣器等撞击预埋件。相应的对策措施为：（1) 按设计检验预埋件；（2）加强预埋件固定措施使之安装牢固；（3）操作中避免振捣器等撞击预埋件。

9、翘曲：允许偏差为±L/7 5 0 m m。超差的主要原因有：（1）台面本身不平整，或台面有残余渣垢；（2）钢模板刚度不够，或模板底部变形；（3）安装模板时，模一端端模未落到位，高于侧模；（4）蒸汽养护工艺构件带模入池，模板堆放不平稳，模板发生扭翘；（5）模板纵向发生翘曲。相应的对策措施为：（1）检查修整台面，及时清理台面渣垢；（2）核算钢模整体刚度，对模板底部的局部刚度也要进行核算；（3）及时进行检查、调整；（4）养护地底两根垫梁做成固定式，校核垫梁水平；（5）查找原因及时修整，模板应轻取轻放，严禁抛扔。

二、外观质量的质量控制

外观质量主要有产品标志、露筋、蜂窝、裂缝、外表缺陷、孔洞、连接部位缺陷、外形缺陷、外表沾污9种缺陷。

1、产品标志：生产单位、构件型号、生产日期和质量验收标志不齐全，甚至没有。缺陷的主要原因：管理不严。对策措施为：严格执行管理制度。

2、露筋：其现象表现为构件内钢筋未被混凝土包裹而外露。缺陷的主要原因：（1）未垫垫筋（垫块）；（2）未先浇底层混凝土，而是一次上料；（3）振捣不密实；（4）错误的边振动边抽垫筋；（5）砂石级配不好，石子最小粒径超过规定；（6）台面不平、跑浆严重；（7）混凝土漏振；（8）隔离剂质量差，造成混凝土与台面黏结；（9）用撬棍等撬钢筋。对策措施为：（1）设置垫筋（垫块）；（2）底层混凝土振实穿芯管后再浇上部混凝土；（3）保证振捣时间。振捣至混凝土表面不再下沉呈密实状为止；（4）构件放张起场时，方可取垫筋；（5）注意砂石级配，清除粒径过大的石子；（6）修整台面，使之在2m内误差±3mm； (7）振捣时平板振捣器前后移动搭接至少50mm； (8）选用质量合格的隔离剂，涂刷均匀，隔离剂干燥后再布钢筋；（9）严禁用撬棍撬钢筋。

3、蜂窝：指构件混凝土表面缺少水泥砂浆而形成石子外露的缺陷。缺陷的主要原因：（1）混凝土用石子级配不好；（2）夏季施工，混凝土坍落度损失大，振捣不匀；（3）混凝土和易性欠佳；（4）模板干燥，混凝土水分损失过多；（5）侧模与底模（台面）接触不良，水泥浆流失；（6）涂刷隔离剂遇雨天发生游离气泡，导致麻面。对策措施为：（1）注意石子级配；（2）根据气温、砂石含水率变化及时调整配合比，振捣均匀；（3）按工艺规定搅拌混凝土；（4）提前洒水润湿模板；（5）经常修整台面模板，清理残渣余垢；（6）雨后清理场地，重新涂刷隔离剂。

4、裂缝：其现象为缝隙从混凝土表面延伸到混凝土内部，缺陷的主要原因：（1）抽管方法错误，板底拉裂；（2）预应力钢筋严重超张；（3）混凝土放张强度未达到0.75fcu, k； (4）混凝土早期养护质量差； (5) 预应力钢筋未对称放张；（6）长线法生产工艺台面伸缩缝及台面裂缝受温差的影响；（7）板芯管变形弯曲；（8）未按设计规定配置板面构造筋；（9）构件堆放不当。对策措施为：（1）抽管时应边转动边抽管，保持平直抽管；（2）严格按计算张拉力控制张拉。如按渝结YKB9607，一根筋张拉控制力为8.53KN，西南04G231板长≥3600mm时，预应力检测时的规定值为4 2 6 N/m m 2； (3）混凝土放张强度等级必须≥0.75fcu, k； (4）混凝土浇铸完毕覆盖，干硬性混凝土脱膜后立即覆盖并养护，塑型混凝土12小时后覆盖；（5）预应力钢筋必须对称布筋，对称放张；（6）台座缝上加铺油毡、塑料薄膜等，提倡采用预应力整体台面，或避缝生产；（7）校正弯曲芯管，严禁乱扔乱抛；（8）按照图纸设计要求配置板面构造筋；（9）堆放场地应平整坚实，支点应按图集要求或经核算。竖向支点应在同一垂直线上，不能侧放。

5、外表缺陷：其表现为构件表面麻面、掉皮、起砂、玷污等。缺陷的主要原因：（1）台面（底模）不平整、不清洁、板底粘杂；（2）隔离剂质量不合格，隔离效果差，局部黏结；（3）混凝土振捣不密实；（4）构件起场修整差；（5）错误的用清水涂帚或用干水泥抹面。对策措施为：（1）检修台面，定期用磨石机清查，布筋前认真清场；（2）选用合格的隔离剂均匀涂刷；（3）穿芯管前底板混凝土必须振捣密实；（4）加强构件起场检验，对飞边等进行修整；（5）必须原浆抹面。

6、孔洞：指混凝土中深度和长度均超过保护层厚度的孔穴。缺陷的主要原因：（1）混凝土用石子级配不好，石子最大粒径超过规定；（2）混凝土和易性不好；（3）浇注时混凝土产生离析；（4）振捣不密实或漏振；（5）构件起场缺乏检查和进行必要的修补。对策措施为：（1）注意石子级配，清除超过规定粒径石子；（2）加强材料计量管理保证混凝土搅拌时间；（3）浇筑混凝土垂直高度不能过高；（4）保证振捣质量，振捣器移动均匀，速度不能过快；（5）起场时检查构件底面发现孔洞及时修补。

7、连接部位缺陷：是指构件连接处混凝土疏松或受力钢筋松动等缺陷。缺陷的主要原因：（1）混凝土构件成型后，管理不严，未加强产品保护；（2）板端振捣密实度不够；（3）混凝土质量差。拆端模时扰动；（4）钢筋有油污或沾染隔离剂； (5) 空心板预应力钢丝放张错误地用其他工具轧断和蛮干；（6）板端控制保护层垫筋边浇混凝土边抽芯管；（7）空心板预应力钢筋放张时未全部剪断。对策措施为：（1）成型24小时内严禁人踩车碾，严禁踩碾预应力钢筋。工艺交叉时应在钢丝上架放木桥；（2）加强板端混凝土振捣；（3）检验混凝土配合比，保证混凝土质量。拆端模时细心操作，事前清除钢筋油污，隔离剂干燥后方可布筋；（4）采取铺纸和认真操作等措施避免钢丝油污；（5）用专用剪刀对称剪断钢丝；（6）每块板端用Φ14筋垫起，严禁边打边抽，采用专用扳手缓缓弯曲钢筋；（7）加强放张工作责任心。

8、外形缺陷：指构件端头不直、倾斜、缺棱掉角、飞边和凸肋疤瘤等缺陷。缺陷的主要原因：（1）模具有损、模板与台面间隙大、漏浆严重；（2）振捣质量差；（3）构件起场、运输堆放中碰撞；（4）空心板生产时端模安装倾斜；（5）未配构造钢筋，起场时端部损坏；（6）混凝土凝固前，行人车辆踩碾；（7）端模刚度不够，形成“糟头板”。对策措施为：（1）检修或调整模具，修整台面；（2）认真振捣；（3）改善作业条件，认真操作，防止构件起吊运输中碰撞；（4）支模时用角尺检查；（5）按图配置构造钢筋；（6）混凝土浇筑24小时内严禁行人踩碾；（7）端模用厚1 4 m m以上钢板制作，以保证其刚度。

9、外表沾污：指构件表面有油污或其他粘杂物。缺陷的主要原因：（1）台面有残渣垢或杂物；（2）混凝土未初凝即用草袋等物覆盖构件（3）台面隔离剂涂刷不均匀；（4）生产中用废机油、石灰浆作隔离剂；（5）生产现场文明生产差。对策措施为：（1）刷隔离剂钱应认真清理台面，并保持清洁；（2）混凝土成型终凝后覆盖养护；（3）均匀涂刷隔离剂；（4）禁用废机油、黏土浆及石灰浆作隔离剂；（5）加强管理做到文明生产。

三、结构性能的质量控制

对不允许出现裂缝的预应力混凝土空心板结构性能有承载力、挠度、抗裂等三个重要项目，且这三个项目往往都出现。

（一）承载力：

1.受拉主筋处的最大裂缝宽度达到1.5mm或挠度达到跨度的1/50。不合格原因：（1）构件配筋率小；（2）预应力张拉值过低，粗钢筋冷拉未达到规定的冷拉控制应力；（3）构件跨中高度偏小。对策措施主要有：（1）严格按图配筋；（2）保证图纸规定的张拉力值；（3）钢筋冷拉建议采用“双控”以保证钢筋冷拉质量。2.受压区混凝土破坏，此时受拉主筋处的最大裂缝宽度小于1.5mm，且挠度小于跨度的1/50。不合格的原因：（1）构件配筋超过图纸规定；（2）混凝土强度不足；（3）压区混凝土缺陷。对策措施主要有：（1）仔细核对图纸，不得多配钢筋；（2）保证混凝土强度达到设计要求；（3）混凝土振捣密实，清除砂石中泥团或其他杂质。3.受拉主筋拉断，不合格原因：（1）受弯构件钢筋少于图纸规定；（2）钢筋强度不够，钢筋外部损伤，夹渣、起波、断面不匀；（3）预应力钢筋张拉过度。对策措施主要有：（1）严格按图纸配筋，不得随意减少配筋；（2）加强钢筋进场验收，使用合格的钢筋；（3）钢筋张拉机应定期校验，钢筋张拉应符合规定要求。4.腹部斜裂缝达到1.5mm或斜裂缝末端受压混凝土剪切破坏。不合格的原因：（1）跨边过大集中力；（2）构件截面太小；（3）混凝土强度低于设计规定；（4）混凝土局部缺陷。对策措施主要有：（1）构件检验均布加荷应均匀，集中荷载应换算为三分点或四分点加荷；（2）保证构件几何尺寸；（3）混凝土强度应达设计要求；（4）混凝土振捣密实，预防泥团等杂质造成内部缺陷。5.沿斜截面混凝土斜压破坏，受拉主筋在端部滑脱或其他锚固破坏。不合格原因：（1）预应力钢筋松动，锚固长度不足；（2）钢筋表面沾染隔离剂，黏结力丧失。对策措施主要有：（1）构件成型后，2 4小时内严禁车辆碾压，行人踩踏钢筋。空心板保护层垫筋禁止边打、边抽；（2）严禁隔离剂未干布钢筋，雨后钢筋沾污隔离剂应及时清除。

（二）挠度：

不合格的原因有（1）张拉时有误，预应值低；（2）跨中高度小于设计要求。对策措施主要有：（1）预应力张拉应计量准确，定期校验测力设备；（2）保证跨中高度达设计要求。

（三）抗裂：

不合格的原因有（1）钢筋张拉力偏低；（2）夹具滑移，超过规范太多，未及时补拉。对策措施主要有：（1）定期校验钢筋张拉测力设备；（2）检查修理或更换锚具，锚具滑移超过规范及时补拉。

四、原辅材料的质量控制

要保证预应力空心板的质量，除了要必须特别重视上述常常出现的质量问题外，还必须对原辅材料进行质量控制。

水泥：应符合G B 1 7 5等的规定；

砂：应符合J G J 5 2之规定；

石子：应符合J G J 5 3之规定；

水：应符合饮用水或JGJ63之规定；

外加剂：应符合GB8076、GB50119之规定；

混凝土配合比：按J G J 5 5有关规定；

钢筋：应符合GB13788规定。

五、结束语

总而言之，在预应力混凝土空心板的生产过程中，只要注意了以上所谈之要点，进行了严格的质量控制，就能保证预应力混凝土空心板质量，能使预应力混凝土空心板质量大大提高，跃上一个新的水平，从而保证了人民人身财产安全，维护了广大消费者合法权益，为加强建材质量，保障建筑工程做出最大的贡献！

摘要：预应力混凝土空心板是一种涉及人身财产安全的特殊产品。目前, 我国预应力混凝土空心板质量不容乐观, 令人担忧, 特别是近年来水泥、钢材等原材料价格猛涨, 现在不少农村个体企业利欲熏心, 为了节约生产成本而偷工减料、粗制滥造, 给预应力混凝土空心板产品带来严重的安全隐患, 致使预应力混凝土空心板质量问题更为严峻。几何尺寸、外观质量、结构性能和原辅材料等是预应力混凝土空心板最容易出现质量问题, 为确保预应力混凝土空心板质量, 保障人身财产安全, 维护消费者合法权益, 我们就要认真分析预应力混凝土空心板出现质量问题的原因, 并提出相应的对策和措施。因此, 本人就本文谈预应力混凝土空心板的质量控制。

关键词：预应力混凝土空心板的几何尺寸,外观质量,结构性能和原辅材料的质量控制

参考文献

[1]冷轧带肋钢筋预应力混凝土空心板图集.西南04G231

[2]预应力混凝土空心板图集.渝结YKB9607

[3]预应力混凝土空心板.GB/T14040-2007

预应力混凝土空心板静载试验分析 第7篇

某桥为预应力混凝土空心板桥, 跨径布置为7 m×26 m, 横向布置10片预应力空心板, 由绞缝联结, 桥单幅宽16.75 m, 结构简支, 桥面连续, 设计荷载为公路-Ⅰ级, 桥面为10 cm的C40混凝土现浇层与10 cm的沥青混凝土铺装层。为了检验该桥梁预制构件是否满足设计荷载标准及使用要求, 对该桥中跨中板进行了静载试验。

2 静载试验

2.1 试验荷载的确定

根据公路-Ⅰ级的设计荷载标准及桥面铺装厚度, 根据实际桥梁的内力影响线, 按最不利位置原则, 根据公路设计荷载进行布载, 得到活载内力, 达到荷载效率系数接近1.0。根据预制现场的实际条件确定加载方案, 采用空心板跨中截面弯矩等效的原则, 确定空心板所需试验荷载大小。计算结果如下:

(1) 截面特性:横截面面积A=0.697 m2;惯性矩I=0.159 m4;中性轴距梁底距离y下=0.64 m。

(2) 横向分布系数:采用“铰接板法”计算荷载横向分布系数, 中板汽车横向分布系数 (2#板或9#板最不利) m汽=0.317。

(3) 试验板的等效弯矩:在设计荷载作用下, 按纵向影响线加载得到一个车道跨中最不利弯矩值如表1, 公路-Ⅰ级布载见图1。

(4) 计算第2#空心板活载作用下的最不利弯矩值为Mq= (1+μ) ·mc·∑pi·yi=921.2 kN·m式中, 冲击系数为1.146。

2#空心板活载与二期恒载作用下, 跨中截面最不利弯矩值为M控=Mq+M二期恒载=1 511.1 kN·m

按空心板跨中截面弯矩等效的原则, 试验板的等效弯矩为M等效=1 511 kN·m

2.2 试验加载方案

根据预制场的实际加载条件, 采用均布堆放钢绞线的方式进行加载, 试验弯矩为1 390 kN·m, 荷载效率为0.92。8捆钢绞线分四级加载, 每次两捆对称加载, 具体布载方式见图2, 图中重物从左至右重量分别为:35.50 kN、35.50 kN、35.50 kN、41.20 kN、41.22 kN、35.46 kN、35.78 kN、35.28 kN, 荷载总大小为295.44 kN。

本次试验中的加卸载均采取分级的办法进行。本次试验的分级加卸载和等效跨中弯矩情况见表2。

2.3 测点布置

根据上述测试内容, 在空心板L/4、L/2、3L/4布置应变测点, 在L/4、L/2、3L/4处及两支点处共布置8个挠度变形测点。

2.4 试验空心板外观检查

在试验过程中以及试验完成后, 空心板未发现裂纹、裂缝产生, 外观检查符合《公路工程质量检验评定标准》。

3试验数据分析

3.1 支点沉降影响的修正

在挠度测试的数据中, 当支点沉降量较大时, 应修正其对挠度值的影响, 修正量C可按下式计算

undefined (1)

式中:C—测点的支点沉降影响修正量;

l—A支点到B支点的距离;

x—挠度测点到A支点的距离;

a—b支点沉降量;

b—B支点沉降量。

3.2 各测点变位与应变的计算

总变位 (总应变) :St=S1-Si (2)

弹性变位 (弹性应变) :Se=St-Su (3)

残余变位 (残余应变) :Sp=St-Se=Su-Si (4)

式中:Si为加载前测值, 因试验前所以仪器均可调零, 所以Si为零;S1为加载达到稳定时测值;Su为卸载后达到稳定时测值。

3.3 主要测点校验系数及相对残余变形计算

对加载试验的主要测点 (即控制测点或加载试验效率最大部位测点) 进行如下计算:

校验系数:η=Se/Ss (5)

式中:Se为试验荷载作用下量测的弹性变位 (或应变) 值;Ss为试验荷载作用下的理论计算变位 (或应变) 值。

相对残余变位:undefined

式中:Sp、St意义同前。

3.4 挠度测试数据分析

预应力空心板静载试验所测的挠度经过理论计算及把实测挠度变换。得到表3。挠度数据正负号的约定, “+”号为向下, “-”号为向上。

规范规定, 活荷载作用下, 挠度允许值为:f规=L/600=41 mm。从表3可知, 在荷载作用下, 总变位St均小于规范规定的挠度允许值及理论计算值。《大跨径混凝土桥梁的试验方法》规定校验系数η应满足β<η≤α的要求, 其中α=1.05, β=0.7。而实际的挠度校验系数η最大值为0.83, 说明空心板的实际刚度较理论预测值大。

相对残余变位S′p最大为0.04, 符合《大跨径混凝土桥梁的试验方法》所规定的容许值0.2的要求。

在每一级荷载作用下, 荷载-弹性位移曲线见图3。从图3可知, 实测挠度值的规律性较好。

3.5 应变测试数据分析

预应力混凝土空心板最终加载应变理论及实测对比如表4所示。表中应变数据正负号的约定, “+”号为拉应变, “-”号为压应变。

从表4可知, 在最大荷载作用下, 总应变St都小于理论计算值。《大跨径混凝土桥梁的试验方法》中规定校验系数应满足β<η≤α的要求, 其中α=1.05, β=0.7。而实际的应变校验系数η最大值为0.89, 表明试验板在设计荷载作用下具有足够的安全储备能力。相对残余应变S′p最大为0.05, 符合《大跨径混凝土桥梁的试验方法》所规定的容许值0.2的要求。在每一级荷载作用下, 跨中截面弹性应变沿高度变化曲线见图4。

从图4可知, 实测应变值具有较好的线弹性关系。图中所示的中性轴位置与理论计算值吻合较好, 混凝土处于弹性受力阶段。

4结论

通过空心板静载试验的实测结果及理论计算分析, 可得以下主要试验结果:

(1) 试验空心板外表没有明显的蜂窝、麻面等质量缺陷, 试验过程中没有发现空心板出现混凝土裂缝。

(2) 本试验荷载效率系数为0.92, 满足规范、规程中有关条文的规定。在确定试验荷载大小时, 偏安全考虑, 将混凝土面层作为二期恒载施加, 且未考虑混凝土面层对结构受力的贡献。

(3) 各级荷载作用下, 试验板跨中最大挠度测试结果小于理论计算值及规范规定挠度允许值 (41 mm) ;校验系数η最大值为0.83, 表明试验空心板的实际刚度较理论预测值大;相对残余变位S′p也小于0.2, 表明试验板处于弹性工作状态。

(4) 各级荷载作用下, 实测总应变St均小于理论计算值;校验系数η最大值为0.89, 表明试验空心板在设计荷载作用下具有足够的安全储备能力;相对残余应变S′p也小于0.2, 表明试验空心板处于弹性工作阶段。

(5) 在设计使用荷载作用下, 试验空心板的工作性能良好, 处于弹性工作状态, 满足桥梁使用性能要求, 各项检测指标均满足相关规范要求。

参考文献

[1]中华人民共和国行业标准.JTG D62-2004公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范[S].北京:人民交通出版社, 2004.

[2]中华人民共和国行业标准.JTG D60-2004公路桥涵设计通用规范[S].北京:人民交通出版社, 2004.

[3]中华人民共和国行业标准.JTJ071-98公路工程质量检验评定标准[S].北京:人民交通出版社, 1998.

预应力混凝土空心方桩 第8篇

1 混凝土裂缝种类、成因

混凝土结构裂缝的成因复杂而繁多, 并且多种因素相互影响, 但每一条裂缝均有其产生的一种或几种主要原因。混凝土梁板裂缝的种类, 就其产生的原因, 大致可划分如下几种:

1.1 温度变化引起的裂缝

混凝土具有热胀冷缩性质, 当外部环境或结构内部温度发生变化, 混凝土将发生变形, 若变形遭到约束, 则在结构内将产生应力, 当应力超过混凝土抗拉强度时即产生温度裂缝。温度裂缝区别其它裂缝最主要特征是将随温度变化而扩张或合拢。引起温度变化主要因素有:年温差、日照、骤然降温、水化热、蒸汽养护或冬季施工时施工措施不当等因素。

1.2 收缩引起的裂缝

在实际工程中, 混凝土因收缩所引起的裂缝是最常见的。在混凝土收缩种类中, 塑性收缩和缩水收缩 (干缩) 是发生混凝土体积变形的主要原因, 另外还有自生收缩和炭化收缩。

研究表明, 影响混凝土收缩裂缝的主要因素有:水泥品种、标号及用量;骨料品种;水灰比;外掺剂;养护方法;外界环境;振捣方式及时间等。对于温度和收缩引起的裂缝, 增配构造钢筋可明显提高混凝土的抗裂性, 尤其是空心板结构 (壁厚5～20cm) 。构造上配筋宜优先采用小直径钢筋 (Φ6～Φ12) 、小间距布置 (@10～@15cm) , 全截面构造配筋率不宜低于0.3%, 一般可采用0.3%～0.5%。

1.3 冻胀引起的裂缝

大气气温低于零度时, 吸水饱和的混凝土出现冰冻, 游离的水转变成冰, 体积膨胀9%, 因而混凝土产生膨胀应力;同时混凝土凝胶孔中的过冷水 (结冰温度在-78℃以下) 在微观结构中迁移和重分布引起渗透压, 使混凝土中膨胀力加大, 混凝土强度降低, 并导致裂缝出现。尤其是混凝土初凝时受冻最严重, 成龄后混凝土强度损失可达30%～50%。冬季施工时对预应力孔道灌浆后若不采取保温措施也可能发生沿管道方向的冻胀裂缝。温度低于零度和混凝土吸水饱和是发生冻胀破坏的必要条件。当混凝土中骨料空隙多、吸水性强;骨料中含泥土等杂质过多;混凝土水灰比偏大、振捣不密实;养护不力使混凝土早期受冻等, 均可能导致混凝土冻胀裂缝。

1.4 施工工艺质量引起的裂缝

在混凝土结构浇注、构件制作、起模、运输、堆放、拼装及吊装过程中, 若施工工艺不合理、施工质量低劣, 容易产生纵向的、横向的、斜向的、竖向的、水平的、表面的、深进的和贯穿的各种裂缝, 特别是细长薄壁结构更容易出现。

在混凝土的施工中, 微细裂缝的出现不可避免, 所以规范中均规定允许出现一定范围的裂缝。对浅表性肉眼不可见的裂缝, 由于其对结构强度影响不大, 且后期水泥生成氢氧化钙、硫酸铝钙等类物质, 能使裂缝自行愈合, 可不作处理;但对于深进和贯通性的裂缝, 则危害较大, 除影响构件外观外, 还有可能影响到结构的强度和耐久性, 形成隐患。

2 混凝土裂缝的预防措施

2.1 混凝土拌和

细致分析混凝土集料的配比, 控制混凝土的水灰比, 减少混凝土的坍落度, 合理掺加塑化剂和减少剂。混凝土拌和时间控制在3min, 不能过短, 也不能过长。搅拌时间短混合料不均匀, 时间过长, 会破坏材料的结构。保证混凝土的均匀性, 严格控制加水量, 经常检测混凝土的坍落度, 以保证混凝土具有良好的和易性。

2.2 混凝土的浇注

混凝土浇注应选择一天中温度较低的时候进行, 采用插入式振捣器振捣时, 移动间距不应超过振捣器作用半径的115 倍, 对每一振捣部位必须振到混凝土停止下沉, 不再冒出气泡, 表面呈现平坦、泛浆, 边振动边徐徐提出振动棒, 避免过振, 造成混凝土离析。

2.3 混凝土养护

不论是收缩裂缝还是温度裂缝, 混凝土的养护最为关键。等混凝土脱模之后才开始洒水养护的方法是错误的。混凝土浇注收浆完成后, 尽快覆盖和洒水养护, 使混凝土表面始终保持在湿润状态, 不允许混凝土在高温下裸露暴晒。由于水泥在水化过程中产生很大的热量, 混凝土浇注完成后必须在侧模外喷水散热, 以免混凝土由于温度过高, 体积膨胀过大, 在冷却后体积收缩过大产生裂缝, 养护时间不少于两周。

3 空心板裂缝的预防

3.1 精确空心板截面尺寸和预埋锚垫板位置是预防板端产生裂缝的基本措施

保证预应力空心板的截面尺寸也就保证了设计受压面积, 使单位面积所受的压力处于设计张拉力筋达到控制应力时的正常状态, 从而预防板端产生裂缝。

(1) 精确保证预应力混凝土空心板截面尺寸, 首先基础要有足够的强度、承载力和平整度, 其次模板及拉杆要有足够的强度、刚度和稳定性。

(2) 精确预埋钢垫板的位置使钢垫板准确垂直于预应力钢铰线孔道中心, 涉及到2个重要工作环节:一是钢铰线孔道一定要按设计中心线坐标置放好, 并牢牢固定;二是端模板上放置和固定钢垫板的预留孔位置要十分准确, 倾斜度与施工图一致, 以保证钢垫板和混凝土处于正压状态。

3.2 钢铰线张拉时还应注意的问题

(1) 张拉时, 构件的混凝土强度符合设计要求, 设计未规定时不应低于设计强度等级值的75%。

(2) 预应力筋张拉顺序符合设计要求, 当设计未规定时可用分批、分阶段对称张拉。

(3) 锚具安装正确, 夹片塞紧。

(4) 实施张拉时使千斤顶的张拉力作用线与预应力钢铰线的轴线重合一致。

(5) 预应力钢铰线张拉时, 先调整到初应力后, 再正式分级按规范要求张拉到控制应力, 待伸长量验算复核后, 停止张拉。

(6) 张拉与外界温度也有一定的关系, 当室温超过34℃或低于10℃时, 板端张拉容易在温度变化时产生裂缝, 所以要根据天气情况实时张拉。

4 结 论

预应力混凝土空心板是桥梁的承重结构, 因此, 在预制过程前, 一定要制定出施工工艺规程, 对所有参与施工的人员进行技术交底;掌握关键工序的技术要点, 严格按规范要求检测各项指标, 控制裂缝的产生, 及时找出问题产生的原因, 采用合理的方法进行处理, 并在施工中采取各种有效的预防措施来预防裂缝的出现和发展, 保证空心板安全、稳定地工作。

摘要：预应力混凝土空心板是桥梁工程目前经常采用的结构形式, 具有设计简便、施工方便快捷、易于工厂化生产的特点。但由于混凝土自身和空心板施工过程中的一些特点, 经常会产生各种各样的裂缝, 严重的影响了空心板的使用和寿命。通过对空心板裂缝原因的分析, 提出了相应的解决方法, 为空心板的设计、施工提供可借鉴的经验。