桥梁预应力结构施工质量控制

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• 施工单位采用梳编穿束工艺，在熟练掌握后
不仅不会耽误工期，还能大大提高工作效率，并 消除各根绞线受力不均引起的滑丝、断丝等事故， 是保证有效预应力均匀度的根本措施。
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新版《公路桥涵施工技术规范》（JTG/F502011）在预应力质量控制方面相对于原规范在上
述几个关键点进行了实质性的修订，有了很大的
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钢绞线断丝
原因：一根钢绞线没有 正确装上工具夹片
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钢绞线表面浮锈或水泥浆，张拉前要清理； 锚具与夹片安装后没有及时张拉，造成生锈锚固不牢。
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2、 锚垫板下陷和破裂，锚后混凝土局部开裂
➢锚垫板后砼不密实或者有空洞，引起锚垫板下陷，甚至破裂。
预应力损失可达张拉控制应力的20% 左右。
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有效预应力偏差(%)
▲有效预应力检测实例
20 15 10
5 0 -5 -10 -15 -20 -25 -30
5月
项目一梁板有效预应力偏差走势图
6月
7月
8月
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有效预应力偏差 9月
▲ 有效预应力不均匀度过大
• 概念：孔道内各绞线受力不均匀和同一断面各孔道受 力不均。
进步。这些修订内容是近年来预应力桥梁运营中
突出问题寻求解决方法的反映，是施工技术人员
长期施工经验教训的总结和技术进步的必然结果。
这些修订唤醒了施工参与者对长期被忽视的质量
隐患的关注，提出了依靠新材料、新工艺、新技
术的解决之道。
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新规范的贯彻和施工控制难点
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应力偏差提出了具体要求（见第7.12.2条第3款， ±5％；第7.6.3条第2款）；
4）延长了锚固持荷时间，由以前的2分钟延长 到5分钟（见第7.8.5条）；
5）重视有效预应力的均匀度，强调采用梳编整 体穿束工艺防止钢绞线缠绕。（见第7.12.2条第3 款；第7.2.7条；第7.8.3条第2款）
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▲孔道压浆不密实主要原因：
1、管道堵塞； 2、浆液质量差，水胶比大，泌水； 3、压浆工艺不能保证管道充盈。
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波纹管破裂
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波纹管接长不符合要求
管道与锚具处没有接好
管道有拐点，穿索容易损坏。
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压浆工艺落后
搅拌桶
• 有效预应力不均匀将导致预应力筋的早期疲劳，危及 桥梁使用寿命。有效预应力大的钢筋承受了本应该所 有预应力筋承受的力，这样有效预应力大的钢筋在使 用阶段逐渐屈服，梁体也随之下挠。
• 原因：钢绞线在孔道内相互缠绕，是导致有效预应力 不均匀大的根本原因。
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▲不均度检测案例
孔号：3
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➢锚垫板后螺旋筋过小，且没有紧贴锚垫板，锚垫板承力不够，开裂。
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➢锚板没有安装在锚垫板的限位圈内，张拉时锚板倾斜
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3、 张拉强度与张拉时间失控
➢为了加快工期，构件砼采用早强剂或提高混凝土配置比 强度，一般3~4天混凝土强度就能达到设计强度的80%以上， 有的甚至达到95%以上，结果梁体混凝土浇筑3~4天后即开 始张拉。在此龄期内混凝土的收缩和徐变并未完成，随着 龄期的增加所引起的预应力损失过大，且会导致张拉后梁 体反拱度过大。
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某城 市立 交桥 拆除 施工
预应力管道压浆不密实将严重影响结构的 耐久性，使得桥梁结构可能在毫无征兆的情况 下突然坍塌。
1985年2月1日，英国威尔士的Ynys-Gwas桥在正 常使用阶段、在没有受到任何外在冲击、在毫无征兆 的情况下突然倒塌，引起人们对灌浆质量的重视，必 须重新审视预应力桥梁的孔道灌浆问题。1992年9月 英国曾发布紧急通知，由于后张法预应力体系在压浆 方法上不能确保其安全性，在安全性得不到保证之前， 不得使用压浆的后张法预应力结构。
同束不均匀度：61.62%
索号 1 2 3 4 5 6 7 8
整束
疏束编束穿束质量：很差
实测值(KN) 199.31 76.48 171.74 183.24 175.44 172.71 175.36 175.02 1329.30
经检测发现问题、进行整改，采取规范的施工工艺进行整束穿束 后，预应力施工质量有了明显的改观，同束来自百度文库力不均匀度完全合格。
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▲病害案例
对某高速公路25mT梁进行静载试验：理论计算挠度14.276mm，实测值 16.121mm，超出要求。腹板裂缝加载前0.01mm,加载后0.3mm。
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▲预应力不合格的主要原因
• 1、张拉力张拉控制不准确。
• 2、张拉过程中预应力的损失过大 • 预应力钢筋与管道壁间摩擦引起的应力损失； • 锚具变形、预应力筋回缩和接缝压缩引起的应 力损失； • 弹性压缩引起的应力损失； • 预应力筋松弛引起的应力损失； • 混凝土收缩和徐变引起的应力损失。
➢用标养砼试件强度代替结构实际强度，张拉强度没有达 到要求。
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4、 钢绞线穿束时没有梳编，导致绞线在管道内 相互缠绕，导致单索张拉力不均匀。有的甚至少 穿或不穿钢绞线。
5、 材料质量问题： 主要材料，如钢绞线、锚、夹具、水泥及外
加剂、波纹管、压浆材料等未按规定频率送检， 导致质量失控，埋下了结构质量隐患。
3）对拌浆和压浆设备提出了更高的要求（见 第7.9.4条）
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3. 钢绞线梳编穿束工艺
• 梳编穿束不当会严重影响各绞线受力的均匀性。
《公路桥涵施工技术规范》（JTG/F50-2011） 7.8.3条规定：“宜将一根钢束中的全部预应力筋
编束后整体穿入孔道中…”
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预应力孔道压浆不密实导致钢绞线很快锈蚀。
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国内某大桥运行仅10年后，主桥箱梁腹板开裂，中间三跨跨中底 板横向贯穿开裂，跨中下挠严重。大桥最终于2005年拆除。
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拆除后的截面
预应力管道压浆质量存在严重缺陷
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管道压浆存在严重空洞
危桥拆除：预应力管道压浆缺陷
桥梁预应力结构 施工质量控制技术
湖南联智桥隧技术有限公司 唐登波
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概要
1.当前中国桥梁安全形势 2.威胁桥梁安全的关键因素 3.《公路桥涵施工技术规范》关键性修订 4.预应力智能张拉技术 5.预应力智能压浆技术
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一. 当前中国桥梁安全形势
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世界桥梁垮塌趋势
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二. 威胁预应力桥梁安全的关键因素
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1.外因
车 辆 超 载
2.内因：
轴
①预应力不合格 重
②孔道压浆不饱满 增
③施工质量通病 加
环境因素
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原因一：预应力不合格
检测中发现： 在用的预应力砼桥梁中，有 相当数量的箱梁在顶板、腹板、底板、横隔板 以及齿块等部位出现了各种不同形式的裂缝， 其中箱梁腹板裂缝、跨中下挠现象最为普遍和 严重。
3）张拉和压浆记录失真，监管手段缺失。
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如何解决这些问题，让中国桥梁更安全？
1）认真实施新的《公路桥涵施工技术规范》 （JTG/TF50-2011)，并推行标准化施工，克 服预应力施工质量通病； 2）控制预应力张拉精度，建立合格的预应力 体系； 3）控制孔道压浆质量，实现压浆饱满，保护 预应力体系，提高结构耐久性； 4）提高监管手段，提高施工质量监控水平和 效率。
预应力传统张拉工艺的特点：
概括为: 1、人工手动驱动油泵; 2、根据压力表读数控制张拉力; 3、待压力表读数达到预定值时，用钢尺人工 测量张拉伸长值; 4、人工记录张拉数据。
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量测伸长值，存在人身安全隐患
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记录数据，与理论值比较
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6、其它技术问题：
1）张拉机具质量较差，未按规定标定和使用。千斤顶、 压力表和油泵应当是一个完整的张拉施力系统，必须 现场整体标定，实际上却是分割标定——分别标定千 斤顶与压力表，往往导致张拉力偏差。
2）混凝土和浆液质量问题。混凝土原材料（特别是集 料）质量不稳定，为了保证砼强度，工地不得不加大 水泥用量，为了提高流动度，加水导致水胶比过大， 导致结构混凝土裂缝增多。
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同束索力不均匀度(%)
▲有效预应力不均匀度检测实例
70 60 50 40 30 20 10
0 5月
项目一梁板同束索力不均匀度走势图
6月
7月
8月
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同束索力不均匀度 9月
原因二：孔道压浆不密实
预应力筋通过灰浆与周围混凝土结成整体， 增加锚固的可靠性，提高结构的抗裂性和承载能 力。灌入孔道的水泥浆，既包裹预应力筋，又接 触孔道壁，把预应力筋和孔道壁粘结起来，共同 作用。保护预应力筋免遭锈蚀，保证结构物的耐 久性。 预应力筋在高应力状态下更易锈蚀（约是普 通状态下的6倍)；
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从1999年到 2009年，10年间全国发生的较 大桥梁垮塌事件为30起。
近5年来，全国共有37座桥梁垮塌，其中13 座在建桥梁发生事故，共致使182人丧生，177 人受伤。平均每年有7.4座“夺命桥”，即平均 不到两个月就会有一起事故发生。桥梁事故逐 年增长。
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三.《公路桥涵施工技术规范》（JTG/F50-2011） 关于预应力结构施工的关键性修订
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1.预应力张拉施工: 1）对张拉控制应力的精度提出了具体要求（第
7.12.2条第2款，±1.5％）； 2）对对称同步张拉工况张拉力提出了允许误差
要求（见第7.12.2条第1款，±2％）； 3）注重结构建立合格的有效预应力，对有效预
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▲病害案例
对某大桥（主跨7 ×96.0m预应力混凝土箱梁）进行检测：每跨箱梁内
腹板存在裂缝，共发现裂缝194条，裂缝宽度大部分在0.1mm～0.5mm，裂
缝长度在0.3m～3.0m 。与桥轴线夹角为30°～60°。
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某高速公路通车10年左右对预应力空心板桥梁进行了加固。
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2.预应力孔道压浆施工: 1）将压浆质量问题提到了前所未有的高度，
强调从压浆材料 、设备、工艺、组织管理等方 面全面提升来保证压浆密实度。
2）大幅度提出了对压浆材料的质量要求，并 要求采用专用压浆料或专用压浆剂。概括起来就 是：“低水胶比、高流动度、零泌水率”。（见 第7.9.2和7.9.3条）
通过对1200多片简支梁和七座连续刚构 梁桥的预应力检测数据分析，这种传统的张 拉工艺存在如下主要问题：
1、 张拉力控制误差过大,达±15%；
2、钢绞线伸长值测量不及时、不准确，不能实
现张拉力和伸长值的双重同步控制；
3、张拉过程很不规范,预应力损失大；
4、 两端对称张拉不同步,结构受力不均； 5、 人工记录数据，监管难度大，质量隐患被掩 盖。
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1、 断丝和滑丝
▲ 造成断丝和滑丝的原因
➢预应力钢筋表面或锚具夹片生锈或有油污； ➢夹片丝距过小硬度不够。 ➢预应力筋安装不规范，张拉中预应力筋受力不均 ➢张拉力过大，失控； ➢锚具发散锥度尺寸不够； ➢锚垫板安装倾斜不与管道垂直； ➢张拉机具（特别是限位板）与锚具不配套造成夹片咬伤 钢束或者锚具夹片硬度过大。
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单缸压浆泵
手持搅拌器
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进浆管
原因三：预应力施工质量通病
预应力施工质量通病主要体现在：断丝、滑 丝；锚下开裂、下陷；张拉强度和时间失控；锚 夹具质量差；钢绞线在孔道内缠绕；多穿或少穿 绞线；砼、钢筋质量问题；张拉、压浆作业不规 范等等方面。
有问题并不可怕，可怕的是这些问题被隐瞒， 将给结构留下了很大质量、安全隐患。
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生 命！
2004年6月10日早晨7时许，辽宁省盘锦市田庄台大桥突然发生垮
塌。专家组认定，该桥在超限车辆长期作用下，内部预应力严重受损。
重载冲击力使大桥第9孔悬臂端预应力结构瞬间脆性断裂、坍塌。
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国内某大桥运行仅10年后，主桥箱梁腹板开裂，中间三跨跨中底 板横向贯穿开裂，跨中下挠严重。大桥最终于2005年拆除。