預(yù)應(yīng)力混凝土T梁施工質(zhì)量通病分析及防范

余堯文

（浙江交工路橋建設(shè)有限公司，浙江諸暨 310051）

0 引言

橋梁所跨越的工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件復(fù)雜多變，涉及到地質(zhì)、設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)、維修管理等方面，隨著橋梁的飛速建設(shè)，病害問(wèn)題也日益突出。筆者結(jié)合近幾年的橋梁施工經(jīng)驗(yàn)，對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土T梁施工中常見(jiàn)的病害整理和加以分析，并提出若干需要進(jìn)一步探討的問(wèn)題。常見(jiàn)T梁質(zhì)量問(wèn)題：預(yù)應(yīng)力值達(dá)不到設(shè)計(jì)規(guī)范要求控制應(yīng)力值、梁板裂縫、相鄰梁板頂面高差及橫隔梁位差、通車后濕接縫上方出現(xiàn)縱向裂縫，面積擴(kuò)大，發(fā)展很快，嚴(yán)重時(shí)形成一條破碎帶。有些已建橋梁的病害已經(jīng)影響了橋梁的正常使用，甚至危及行車安全，有些在政府部門的監(jiān)督下進(jìn)行了整治，但效果仍然不是很理想，所以應(yīng)在工程建設(shè)過(guò)程中確保橋梁建設(shè)質(zhì)量。

1 工程概況

T梁橋有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，受力明確、線形簡(jiǎn)潔美觀、架設(shè)安裝方便，跨越能力較大等優(yōu)點(diǎn)，T型梁橋在我國(guó)公路上修建越來(lái)越多。本文根據(jù)麗龍高速公路灘下大橋的現(xiàn)況進(jìn)行論述。該橋地處甌江上游，上部構(gòu)造采用6× 30 m預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支轉(zhuǎn)連續(xù) T梁，重力式U形橋臺(tái)擴(kuò)大基礎(chǔ)，柱式墩，鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。本文重點(diǎn)描述簡(jiǎn)支轉(zhuǎn)連續(xù)T梁施工質(zhì)量控制。

2 預(yù)應(yīng)力T梁施工工藝流程（見(jiàn)圖1）

3 混凝土T梁施工力學(xué)分析確保施工質(zhì)量

圖1 預(yù)應(yīng)力T梁施工工藝流程圖

分析橋梁施工過(guò)程中的力學(xué)性能，確保施工質(zhì)量。本文主要介紹利用ANSYS對(duì)未加固的普通鋼筋混凝土梁施加三分點(diǎn)集中荷載，記錄其P—v曲線、P—σs曲線、P—σh曲線，以及裂縫的形成、發(fā)展和分布情況。由計(jì)算可知，在三分點(diǎn)集中力作用下，簡(jiǎn)支梁的開(kāi)裂荷載對(duì)應(yīng)的P=7 870 N，極限荷載對(duì)應(yīng)的P=49 527 N。

圖2為預(yù)應(yīng)力T梁應(yīng)力荷載P的變化圖，圖3為跨中撓度隨外荷載P的變化曲線圖。

圖2 預(yù)應(yīng)力T梁應(yīng)力荷載P變化曲線圖

圖3 跨中撓度隨外荷載P的變化曲線圖

圖3的撓度曲線圖與試驗(yàn)實(shí)測(cè)的數(shù)據(jù)也頗為相似，說(shuō)明用ANSYS模擬鋼筋混凝土粱的有效性。計(jì)算數(shù)據(jù)顯示，在P=8 000 N左右的荷載作用下，圖2、圖3的曲線均出現(xiàn)一個(gè)突變，尤其是鋼筋應(yīng)力變化最為顯著。該荷載即對(duì)應(yīng)開(kāi)裂荷載，約為理論計(jì)算值的1.0165倍，吻臺(tái)較好。而在P=48 432 N、的荷載作用下，鋼筋達(dá)到屈服應(yīng)力，梁體進(jìn)入破壞階段，該荷載與計(jì)算值49 527 N為較為接近，也吻合較好。加載過(guò)程中，裂縫首先出現(xiàn)在跨中底部，為橫向的彎曲裂縫。隨著荷載增加，裂縫向上延伸。接近破壞荷載階段，裂縫迅速發(fā)展，在三個(gè)方向出現(xiàn)大量裂縫。

為了達(dá)到較好的加固效果，在梁體上緣混凝土強(qiáng)度滿足的情況下，盡可能施加較大的預(yù)應(yīng)力。鋼絞線采用初應(yīng)變的方法施加預(yù)應(yīng)力，兩根鋼絞線均施加300 MPa的預(yù)應(yīng)力，最終的有效預(yù)應(yīng)力為：傾斜段σ1=294.95 MPa；水平段σ2=287.81 MPa。這種預(yù)應(yīng)力“損失”是由于混凝土的彈性壓縮造成的，而同一根鋼絞線的應(yīng)力差異是轉(zhuǎn)向塊處的摩擦（該處設(shè)置的摩擦系數(shù)μ=0.2）及轉(zhuǎn)角引起的。在該預(yù)應(yīng)力作用下，梁體產(chǎn)生上拱，形式與普通預(yù)應(yīng)力混凝土梁的上拱一樣。

對(duì)該模型施加三分點(diǎn)集中力，直至梁體上緣混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)抗壓強(qiáng)度，記錄整個(gè)過(guò)程的P—v曲線、P—σS曲線、P—σy曲線及 P—σh曲線，并觀察裂縫的開(kāi)展情況。分級(jí)加載，每級(jí)荷載為3 kN，最終加載值為P=94.75 kN，此時(shí)計(jì)算不再收斂，普通鋼筋到達(dá)屈服應(yīng)力。

4 確保T梁施工質(zhì)量的措施

（1）施工組織設(shè)計(jì)是承包人開(kāi)工前，按照合同文件要求，針對(duì)工程實(shí)際情況，編制的工程實(shí)施性方案、計(jì)劃、施工投入計(jì)劃，以及質(zhì)量保證體系等，對(duì)指導(dǎo)工程施工、保證施工質(zhì)量和安全具有重要指導(dǎo)意義。項(xiàng)目部應(yīng)及時(shí)做好施工組織設(shè)計(jì)的編制工作，上報(bào)審批。

（2）嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)規(guī)范要求進(jìn)行張拉壓漿，張拉采用雙控，嚴(yán)禁單端張拉，采用智能張拉設(shè)備。鋼筒砂箱簡(jiǎn)單、安全、成本低，拆除應(yīng)同步、對(duì)稱、均勻，盡量減少振動(dòng)。

（3）在進(jìn)行主梁混泥土澆筑時(shí)，混凝土粗骨料宜用小粒徑碎石，同時(shí)采用科學(xué)的方法嚴(yán)格控制水泥用量以減小混凝土的收縮和徐變。混凝土收縮引起的結(jié)構(gòu)次內(nèi)力混凝土收縮是隨時(shí)間而變化的，它的增長(zhǎng)速度受到空氣濕度等條件的影響，對(duì)于墩梁固接的先簡(jiǎn)支后連續(xù)剛構(gòu)橋，應(yīng)考慮收縮引起的結(jié)構(gòu)次內(nèi)力。建議的連續(xù)梁徐變次內(nèi)力計(jì)算為：

式中：Mgt為在恒載作用下，考慮徐變影響，連續(xù)梁任意截面在t時(shí)刻的實(shí)際彎矩；M1g為基本結(jié)構(gòu)（或稱先期結(jié)構(gòu)）在恒載作用下的彈性彎矩；M2g為連續(xù)梁（或稱體系轉(zhuǎn)換后的后期結(jié)構(gòu)）在恒載作用下的彈性彎矩。

為改善混凝土的和易性，可適當(dāng)摻入高效減水劑，主梁混凝土和壓漿應(yīng)采用不小于C50硅酸鹽水泥。橋面整體化防水混凝土、濕接縫混凝土及連續(xù)接頭混凝土分期澆筑，澆筑前，應(yīng)注意連接鋼筋的焊接，應(yīng)將接觸面混凝土鑿毛，并清洗干凈、不留積水。

（4）主梁的底模、底座應(yīng)平整堅(jiān)固以免振搗時(shí)模板鋼筋移位，對(duì)此，要定期檢查臺(tái)座情況。預(yù)埋鋼筋與主梁普通鋼筋焊接，保證預(yù)埋鋼筋位置準(zhǔn)確。錨具墊板、普通鋼筋、預(yù)應(yīng)力孔道等的位置要求準(zhǔn)確、牢固。邊梁有左、右邊梁，施工中應(yīng)注意護(hù)攔底座寬度不同引起的預(yù)埋鋼筋的差別。

（5）立模及混凝土澆筑時(shí)，應(yīng)注意控制T梁頂面橫坡度，減少相鄰梁板高差，根據(jù)氣溫情況、混凝土強(qiáng)度情況，嚴(yán)格控制拆模時(shí)間，減少因拆模引起的混凝土損傷及裂縫。

（6）T梁吊裝按吊孔穿索兜托梁底的施工方法，吊點(diǎn)距梁端應(yīng)小于 120 cm并大于支座到梁端的距離。T梁重心較高，拉梁道路必須平整堅(jiān)實(shí)，以免發(fā)生安全事故和破損梁板。梁板安裝就位后，應(yīng)及時(shí)焊接濕接縫、橫隔梁鋼筋。

（7）溫度應(yīng)力影響在整個(gè)施工中所占比重隨跨徑的增大而增大，應(yīng)引起足夠重視?，F(xiàn)場(chǎng)整體澆筑T形截面連續(xù)梁由溫差產(chǎn)生的內(nèi)力可按公式：

Nt=At×T×α×Ek；M0=-Nt×e；Mt=Mt0+Mtl

式中：Nt為在橋面板中心處由溫差引起的縱向力；At為橋面板截面面積；α為混凝土線膨脹系數(shù)；Ek為橋面板混凝土的彈性模量；e為橋面板截面重心至全截面重心的距離；Mt0為Nt對(duì)全截面產(chǎn)生的初彎矩；Mtl為Nt對(duì)全截面產(chǎn)生的二次彎矩；Mt為Nt引起的總彎矩。

為了使預(yù)制主梁與現(xiàn)澆整體化混凝土間不產(chǎn)生過(guò)大的收縮差，同時(shí)減少混凝土徐變引起的上拱值，要求預(yù)制主梁的存梁期不得超過(guò) 90 d，且同一跨預(yù)制梁的施工齡期相差不得過(guò)大，以免撓度相差較大。

（8）在澆筑整體化混凝土?xí)r，預(yù)制梁頂面必須拉毛。這樣有利于混凝土與預(yù)制梁間緊密結(jié)合成整體。可采用垂直跨徑方向劃槽，槽深 0.5～1.0 cm，橫貫頂板寬，每延米板長(zhǎng)不少于15道。施工中應(yīng)根據(jù)實(shí)際施工工期對(duì)預(yù)拱度值進(jìn)行調(diào)整，以保證保證橋面線形，做好混凝土養(yǎng)護(hù)工作，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于10 d。

（9）檢查抽樣試驗(yàn)。施工過(guò)程中的取樣試驗(yàn)，是檢驗(yàn)作控制工程施工質(zhì)量的重要手段之一，通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，取得各種工程數(shù)據(jù)，堅(jiān)持一切用數(shù)據(jù)說(shuō)話。

（10）檢測(cè)與測(cè)量。測(cè)量檢查與控制是掌握工程施工的平面位置、保護(hù)層、幾何尺寸、預(yù)應(yīng)力孔道坐標(biāo)，等必不可少的方法和手段之一，及時(shí)改進(jìn)施工工藝。

（11）工程質(zhì)量缺陷或事故處理。當(dāng)施工過(guò)程中出現(xiàn)工程質(zhì)量缺陷或事故時(shí)，必須及時(shí)采取保護(hù)措施，及時(shí)組織有關(guān)人員迸行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，研究切實(shí)可行的處理和補(bǔ)救措施，進(jìn)行認(rèn)真處理：處理完善達(dá)到要求后再進(jìn)行驗(yàn)收。對(duì)于工程質(zhì)量缺陷或事故，要由始至終實(shí)施過(guò)程監(jiān)督調(diào)查，確保工程質(zhì)量。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，橋梁工程預(yù)應(yīng)力混凝土T梁施工質(zhì)量控制是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，與工程相關(guān)的任何一個(gè)環(huán)節(jié)、任何一個(gè)層面、每一道工序都必須認(rèn)真控制。這就要求施工企業(yè)以完善的質(zhì)量管理體系為基礎(chǔ)、科學(xué)合理的施工工藝，通過(guò)科學(xué)的管理方式，以及嚴(yán)格的質(zhì)量控制確保工程施工質(zhì)量，避免工程質(zhì)量隱患的發(fā)生，避免質(zhì)量事故造成的成本增加。

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