4０m预应力T梁施工和质量控制探讨

　　摘要：本文介绍40m预应力T梁的预制过程中质量控制过程，详细阐述预制场地布置、梁体浇筑、张拉等对质量有较大影响的关键工序，供大家参考。
　　关键词：预应力T梁；预制；质量控制
　　1前言
　　某高速公路，全线多座桥梁上部结构使用了40m预应力混凝土先简支后结构连续T梁．T梁的施工工艺均采用现场预制吊装，简支安装后浇筑墩顶现浇连续段，并张拉墩顶现浇段负弯矩区预应力钢绞线，安装永久支座，拆除临时支座，最后形成结构连续，浇筑桥面系，完成桥梁的施工．结构所采用的主要材料如下：
　　(1)混凝土：预制T梁、现浇湿接缝、接头、调平层等均采用C50混凝土
　　(2)钢绞线：低松弛高强度预应力钢绞线复合GB/T5224-2003的规定，单根钢绞线直径φs15.2（1×7）mm，钢绞线面积A=139mm2，强度级别为fpk=1860MPa，弹性模量为1.95×105MPa。
　　（3）普通钢筋：当钢筋直径φ≥8mm时，采用Ⅱ级钢筋（即HRB335）；φ<8mm时，采用Ⅰ级钢筋（即R235级）
　　(4)钢板：符合GB700—2006规定的Q235B钢板．
　　(5)预应力锚具：符合国标GB／T14370—2007(预应力筋用锚具、夹具、连接器》要求的OVM锚具及配套产品．
　　2某高速公路工程梁体概况
　　T梁平均长39.6m，上宽2.2m，高2.5m，每隔6.5m设一道横膈板，腹板厚度为20cm。每片梁板有5道中横膈板、2道端横膈板，T梁按在主要荷载组合下全预应力构件，附加组合下为部分预应力A类构件设计，预应力束为符合ASTMA416—06标准、270级高强度低松弛钢绞线，公称直径为由15．24，标准强度1860MPa，弹性模量1．95×10MPa，采用LQM自锚式张拉锚固体系，后张法施工。梁体混凝土标号C50。
　　3T梁预制施工
　　3．1配合比设计
　　梁体设计为C50高标号混凝土，由于从梁体端部到马蹄部位钢筋密集，且有预应力束，腹板仅有20cm厚，梁体保护层最薄处只有l.7cm，因此对混凝土的质量有较高的要求。为此确定配合比主要考虑以下因素：①和易性，由于浇筑混凝土时砼只能从梁顶下料，因此砼配合比设计时要考虑砼的和易性既要保证混凝土能顺利进人梁体内各个部位，又要保证其不离析；②梁体表面积大，拆模后要保证梁体外观美观；③因施工梁板数量多，模板有四套(即中梁模板两件、边梁模板两件)，要每天生产1.5片，为模板周转，混凝土终凝时间不能太长；④梁体设计要求达到90%混凝土设计强度方可张拉，混凝土要早强；⑤因为此地交通不便，不能因原材料供应不上影响生产。为保证生产的连续性，配合比设计时要考虑原材料就近选材。
　　为满足以上要求，对周围可用料源取样试验，对其技术指标试验结果进行对比后，采用以下原材料：大雅石料厂4.15～19mm连续级配碎石，崇左河砂，东泥水泥厂425#水泥。配合比设计如下：水泥：碎石：砂：水：(SW)减水剂=1：2.27：1.34：0.31：O.018(SW1。减水剂采用天津冶建特种材料有限公司JG-ZH型减水剂，砼坍落度为15～18cm。开始正常生产前，先进行了T梁试浇注试验。随后对试浇T梁梁体砸开检查，结果梁体腹板、马蹄、梁端各个部位都均匀密实，证明此配合比能满足设计和施工要求。
　　3．2模板施工
　　3．2．1制梁台座与底模
　　制梁台座与底模设计主要考虑以下因素：①能承受梁体自重，中梁自重达142.5T，边梁自重达140.5T；②台座位置，台座位置尽量不要设在填挖结合部位，在梁厂选址时就应综合考虑，以免施工期间制梁台座基础产生不均匀沉降造成T梁开裂；③T梁生产周期中不同时期的受力情况，混凝土浇筑后至张拉前，台座受力接近均布荷载，张拉后T梁中间起拱，只有梁体两端与台座接触，台座两端头受集中荷载；④激振力的传递，由于马蹄部位不易振捣，因此采用新型附着式高频震动器，底模既要传递激振力，又不能发生较大变形；⑤密封性能，不致在高频震动器震动力作用下漏浆，影响T梁外观，而且要便于施工；⑥易维护，梁体移出台座后能尽快整修好，投入下一T梁生产周期；⑦易拆除，T梁预制完成后能尽快拆除，不影响后期路面施工；⑧经济性。
　　3．2．2台座与底模施工
　　根据施工条件，台座与底模按以下要求控制：①底模上沿梁长任意两点高差不大于lOmm；②任意截面横向高差不大于2mm；③底模长度误差为±5mm；④底板中线对理论中线横向偏差不大于3mm。⑤底模设置向下的二次抛物线反拱，反拱值按20mm设置。
　　基坑开挖后及时浇筑台座砼，砼墩体标高用水准仪测量，位置用经纬仪和钢卷尺精确定位。由于模板固定用底拉杆要从墩间穿过，故20个台座相同。先用经纬仪放出中线，安装30mmPVC管，安装c5槽钢，浇注混凝土底座，修整底座，在底座顶安装8mm厚钢板。每一块均用经纬仪精确定位中线。
　　复核预制台座，台座长度、标高、中线，20个台座均满足上述标准，尤其是中线偏差全部控制在3mm以内，满足要求。
　　3．2．3侧模加工及支模施工
　　由于施工时附着式高频振动器要安装在侧模上，侧模要传递高频振动器激振力，因此模采用了8mm厚钢板，按横隔板位置分段，每块模板长6．3m，设置底拉杆、顶拉杆、支撑架固定模板，其中支撑架用于调整模板垂直度、顶面横坡，并起到固定作用。
　　
　　立侧模应满足以下要求：①梁长误差+5,-10mm；②翼板宽误差±10mm；③腹板厚度误差+5mm,-0mm；④垂直度误差±3mm；⑤上口中线偏差±5mm；⑥横隔板对梁体的垂直度误差不超过5mm(模板加工误差控制，长时间使用不应发生变形)；⑦相邻两片钢模拼接高差±3mm。
　　施工中检测：全部模板校正完成，翼板钢筋笼入模固定好后对模板进行混凝土浇筑前检查。检查方法如下：①梁体腹板垂直度，采用在侧模上吊垂球方法，每7m检查两个点；②两端头各用垂球吊在翼板中线处，检测上口中线偏位；③翼板宽度用钢尺检查，每3．5m一个点，尤其边梁，翼板为曲线型，必须对照图纸设计尺寸逐点检查，确保翼板边曲线平顺，翼板宽度最好取误差范围下限，可抵消部分胀模及张拉时侧弯影响，利于后期T梁吊装就位；④翼板横坡用水平尺检查，每3．5m一个点，尤其是位于横坡较大段落的梁板，必须对照图纸设计尺寸逐点检查，确保翼板边横坡平顺；⑤端隔板夹角用水平尺检查，必须按图纸仔细对梁板的A端、B端的端横膈板检查，防止梁板就位后相邻梁板之间的隔板出现错位。⑥对梁板的梁靴检查，采用水平挂线，确保梁板就位后橡胶支座安装质量。
　　3．3钢筋笼成型、就位；波纹管固定并检查
　　最初拟定了三种施工方案：①先立一侧模板，然后在制梁台座上整体绑轧腹板及以下钢筋笼，合另一侧模板后绑扎翼板钢筋；②梁体翼板以下部分钢筋笼分为6．5m一段，先立一侧模板，然后在制梁台座上拼装钢筋笼，合模后绑扎翼板钢筋；③梁体翼板以下部分钢筋笼在制梁台座外整体成形，合模时整体吊至制梁台座。
　　经综合考虑，采用了第一种施工方案，均在底座上做好钢筋安装所需的刻度，先立好一侧模板，安装腹板钢筋笼，横隔板钢筋焊接好后，固定在腹板钢筋笼上，将翼板以下部位钢筋一次绑扎成形，然后用龙门吊配合安装另一侧模板。整个钢筋笼绑扎施工需6—7小时,,时。与另两种方案相比，模板安装相对省1～2小时，又提高了龙门吊使用率；缩短制梁台座周转时间，是最优化的一种方案。
　　钢筋笼固定好后穿波纹管，波纹管长39.4～39.52m，内穿一根42m的橡胶管。按图纸设计钢束竖向坐标位置固定波纹管，并逐个检查，全部符合设计要求才可合模。在施工中发现，由于定位钢筋间距为1．Om，在浇筑混凝土时，竖曲线段的波纹管会上浮，形成波浪形，不顺直，影响以后的张拉施工及预应力效应，将竖曲线段定位钢筋调整为0．5m间距，梁板混凝土浇注完，混凝土初凝后，抽出橡胶管。
　　3．4张拉
　　3．4．1张拉设备
　　配备两台YCQ一25OQ千斤顶，两台YCQ一4OOQ千斤顶，三台高压油泵，四只高压油表(60MPa)，精度1．5级。锚具采用柳州黔桥工程材料有限公司生产的BM15、M15系列自锚式锚具和夹片。
　　3．4．2张拉前准备
　　使用前对所有设备进行维修检查，千斤顶和油表送检标定。
　　混凝土浇筑完成后初凝后终凝前要拔出橡胶管，混凝土强度在4～8MPa左右，时间按以下公式确定：
　　t=100/T
　　式中：t一混凝土浇筑完毕至拔除橡胶管的时间(h)；
　　T—T梁所处环境温度。
　　同时根据实际情况灵活掌握，可用手指用力按混凝土表面，以按不动但可留下轻微指纹印时为好，由于采用波纹管成孔，橡胶管抽拔，不存在管道阻塞现象。
　　穿束张拉前，清理注浆孔、排气孔，实际施工中由于拔管后，及时清理注浆孔、排气孔，未发生过注浆孔、排气孔堵塞事故。
　　预应力束下料及穿束。下料时间应在T梁浇筑完成后进行，不易过早，以减少对预应力束污染。穿束用龙门吊牵引进行，下料时束长富余50cm，将预应力束每隔lm用铅丝将钢绞线绑成一束，用人工从一端穿入。用此方法预应力束不会互相缠绕，各钢绞线松弛程度一致。
　　3．4．3张拉工艺
　　采用应力与伸长值双控张拉，以应力控制为主。
　　施工时钢绞线的张拉步骤：0→10%σcon→σcon（持荷2分钟）→σcon（锚固）
　　实测伸长值与理论伸长值总有一定差异，主要有以下原因：预应力束的实际弹性模量与计算时的取值不一致，比如某批次现场取样实测Eg为1．914×105N／mm2，而原计算时Eg按1．95×105N／mm2取值，相差有1．88％；量测误差；孔道摩阻损失计算与实际不符。实际施工时50片T梁实测伸长值均在±5％误差范围之内。
　　3．4．4施工操作
　　随梁养生试件检验强度达到45MPa后，即可张拉施工。将顶压器，千斤顶，工具锚依次按顺序装好，将高压油管按标定时连接方法安装，两端张拉设备全部检查确认安装无误后才可开始施工。工具锚安装时在锚孔与夹片间涂一层蜡，便于拆卸。
　　按预先分级两端同时进行张拉，每拉一级测量一次伸长值，将两伸长值作对比，如相差不大即可进行下一级张拉。张拉至100％σcon时持荷2分钟，同时将量出的伸长值与计算的理论伸长值比较，若超出误差要求，则要查找原因并予以处理。持荷期间注意观察张拉设备及钢绞线束有无异常。整片梁张拉完成后测量梁体L/4、L/2处起拱值，以及跨中梁体侧弯值，观察梁体有无裂缝，并做好张拉记录。
　　割束采用砂轮切割机进行。封锚采用425R水泥拌制水泥砂浆，水泥和砂用量按1：1控制，做好覆盖养生，以减少开裂。
　　注意事项：①千斤顶要按规范要求每2个月或使用200次后重新标定，若使用中经常出现伸长值超出设计要求时也要重新标定，标定好的千斤顶不可再拆卸进行维修，只做正常保养即可。②张拉前梁体要做好支撑保护。张拉时梁体不是缓慢拱起，而是应力达到一定值后突然向上弹起，一般整片梁张拉过程中有3—4次。尤其边梁仅一侧有横隔板，重心偏离梁中线，而且张拉N1钢束时，左右张拉分级对称张拉防止侧弯现象。③张拉操作完成后，千斤顶进油管要关闭，操作千斤顶回油进行缓缓卸荷，否则易出现夹片不平现象。④张拉完成后要尽快压浆，一般控制在24小时之内，尽量不超出48小时，以减少预应力损失。⑤工具夹片使用前后要检查夹片有无裂缝，螺纹是否损坏，有以上情况则弃之不用。
　　3．5压浆与封锚
　　压浆配备一台活塞式压浆泵，一台灰浆搅拌机，7套进浆控制阀门。
　　压浆配合比如下：水泥：水：SW(减水剂)：铝粉(膨胀剂)1：0.38：0．008：0．000075，铝粉用量按所购型号，做配合比确定。中途如更换铝粉，要重新做配合比。铝粉细度在200～300目之间，过细膨胀率不够，过粗则会使灰浆凝固后，出现较大气泡，压浆时铝粉用量用天平精确称量(精确到0．Olg)。
　　压浆前，先用压浆泵在孔道内压入清水进行洗孔，同时可以检查孔道是否有串孔现象，以便压浆时进行相应处理。
　　水泥浆拌制。减水剂先溶于水，铝粉同时加入水中，搅拌均匀后倒入搅拌机中，水泥浆拌好后放人储浆容器后要不停搅拌，压浆前检验水泥浆稠度，符合要求才可使用，灰浆泵进浆口设置5mm滤网，过滤掉水泥块，避免堵塞灰浆泵或预应力孔道。
　　压浆顺序由下向上进行，以免有串孔时灰浆堵塞下面孔道。
　　压浆时由梁体一端向另一端压浆，将孔道内气体、水排出，直到另端出浆口流出的全部是稠水泥浆时暂停压浆，用木楔将出浆口楔紧封闭，然后加压至0．6Mpa，稳压10s～30s，稳压期间如压力下降，可以再加压，完成后关闭进浆口阀门。
　　注意事项：①压浆泵出浆管要安装缓冲容器，减小压浆泵的脉动力，压力表要安装在缓冲容器上能准确显示灰浆压力：②进浆口阀门在压浆完成至少30分钟以后才可取掉，拆除过迟阀门内水泥浆凝固后不易取出，会使阀门报废，过早灰浆会从孔道内留出，影响质量；③在冬季气温低时，压浆时温度不能低于5℃；④压浆后2-3天内梁体不能移动。
　　封锚：在压浆完成后即可封锚，设计使用M50细石混凝土，实际施工中由于其用量太少，称量人工拌和。
　　4结束语
　　40m预应力T梁预制工序多，施工难度大，经过全部264片T梁的预制施工，取得了令人满意的结果，证明上述施工与质量控制方法切实可行，实际使用效果良好。
　　施工时，一些工序中的细节不能因其小而不重视，比如翼板宽度、顶面横坡的控制，其大小可影响以后到以后的T梁吊装、相邻梁板的连接、桥面铺装厚度及护栏施工；横膈板位置、底部横坡及夹角的控制，其准确度直接影响梁板的吊装、相邻粱板的连接。因此，对预制施工中每一工序各项指标严格控制是十分重要的。

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