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预制箱梁质量通病及预防要点探讨

2024-05-21 13 上传者：管理员

摘要：为保证施工质量，节约工期，在桥梁上部结构施工中，往往采用预制的形式进行施工。但在实际施工中，往往会有多方面的原因，导致出现多种通病，为减少预制箱梁施工中一系列质量通病，展开了相关质量通病的研究。

关键词：
伸长率
保护层厚度
公路桥梁建设
裂缝
预制箱梁
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1、预制箱梁在桥梁工程中的优势

相比于现浇箱梁，预制箱梁由于具有工期短，质量可控等诸多优点而广泛应用于公路桥梁建设中。总的来说，预制箱梁在以下几方面具有显著的优势：

(1）环境友好。

由于预制箱梁仅需预制、养护和存放场地，可灵活将预制场设置在荒地、主线路基等处，施工结束后，可迅速恢复原地貌，能节约用地；由于采取集中预制的策略，建筑垃圾可集中收集、集中清运，可大幅减少建筑垃圾的产生；建设预制场时，往往同时采用喷淋养生系统、水循环系统，极大的减少了施工过程中水的消耗，相比于现浇箱梁，预制箱梁施工工艺对环境非常友好[1]。

(2）施工周期短。

在预制台座充足的情况下，一片预制箱梁通常仅需10 d即可完成预制及养生，并且预制场内预制台座数量较多，一个施工循环周期可生产数片预制箱梁。相比于传统满堂支架预制箱梁施工工艺，预制箱梁无需进行搭设支架、地基处理、预压等工序，极大节约了工期，缩短了施工周期[2]。

(3）易保证质量。

由于采取工厂式集中生产的策略，可进行标准化生产，质量检验容易，发现问题后便于及时处理，因此，相比于现浇箱梁，预制箱梁施工过程中质量可控[3]，更容易打造精品工程。

2、预制箱梁质量通病

2.1预应力筋伸长率异常

影响预应力筋伸长率的因素有很多，如计算方法、预应力筋与孔道的摩擦系数、预应力筋弹性模量、预应力筋截面面积、张拉力、内缩值、初应力下的伸长值等[4]。

(1）计算上的影响。

根据相关规范，预应力筋的理论伸长值可按下式计算：

ΔL式中，代表分段预应力筋理论伸长值（mm);Pp代表分段预应力筋张拉力（N);L代表预应力筋长度（mm);Ap代表预应力筋截面面积（mm2);Ep代表预应力筋弹性模量（MPa);P代表张拉控制力（N）；θ代表张拉端至孔道切线的夹角和（rad);x代表分段预应力筋长度（mm);k代表孔道的偏差系数，一般取0.001 5(1/m）；μ代表孔道摩擦系数，一般取0.25。

除上述计算公式外，分段预应力筋的张拉力还可以采用下式进行简化计算：

两种计算方法结果大致相同，但还是会出现一定的偏差，这种偏差会导致最终预应力筋的伸长率出现偏差。在实际生产中，建议采用（2）式计算分段预应力筋的张拉力。

除计算方法外，上述计算公式中，还同时存在张拉力、预应力筋截面面积及其弹性模量、孔道偏差系数及孔道摩擦系数，若取值不同也会导致最终预应力筋伸长率的不同。如预应力筋的截面面积及其弹性模量是已知的，但在预应力筋生产、运输及存储过程中可能出现一定的偏差，导致其截面面积和弹性模量发生变化，影响计算结果；又比如孔道偏差系数和孔道摩擦系数取值的不准确，也会影响最终计算结果。

(2）内缩值的影响。

内缩值可采用工具进行测量，方法如下：张拉系统安装调试完成后，随机选取一根预应力筋，在工具夹片向外10 mm处安装测量工具如图1所示，当张拉系统张拉至初应力σ0时，测出内缩初始值L0，当张拉系统张拉至初应力σ1时，测出内缩初始值L1，当张拉系统张拉至初应力σ2时，测出内缩初始值L2。然后再按照下式分别计算出各阶段的内缩值，最终计算得出全部内缩△l。

图1内缩值测量简图

由于存在测量误差，也可能导致最终内缩值计算出现偏差，最终影响预应力筋实际伸长量的计算结果。

(3）张拉力控制不准确。

在实际操作中，实际张拉力应为仪表显示的张拉力、千斤顶的内摩阻力、预应力筋与锚、夹具的摩阻力之和[5]。仪表显示的张拉力一般认为是准确的，千斤顶的内摩阻力可通过千斤顶标定时测得，但长时间使用后，其内摩阻力可能发生变化，预应力筋与锚、夹具之间的摩阻力可通过摩阻损失测得，但有一定的误差。当这三种力形成合力后，张拉力也会出现较大的误差，最终导致预应力筋伸长率出现异常。

2.2梁体出现裂缝

按照预制箱梁产生裂缝的部位的不同划分，有腹板裂缝和底板裂缝；按照产生裂缝的原因的不同划分，有结构裂缝和变形裂缝。

(1）结构裂缝。

产生这种裂缝的原有主要有以下几方面：一是由于水泥安定性不合格而产生的无规则的裂缝，这种裂缝较短；二是粗、细集料含泥量超标而出现的网状裂缝，或粗、细集料的级配不满足规范要求而产生的裂缝；三是模板拆除过早会导致预制箱梁在翼板处产生裂缝。水泥安定性不合格，会导致混凝土体积异常膨胀，最终导致结构裂缝的产生；集料含泥量超标除了会导致混凝土强度降低外，由于含泥量超标，会影响混凝土凝结，导致混凝土产生裂缝；若拆模过早，混凝土还未形成足够的强度，拆除外模后，翼板部位的混凝土由于失去支撑，最终导致翼板部位开裂。

(2）变形裂缝。

变形裂缝又称之为温度裂缝，主要是由于温度的急剧变化引起的。水泥在和水拌和后，会进行化学反应，期间会产生大量的热量，这种化学反应在混凝土浇筑完成后还会继续进行。若气温较低，则混凝土内外温差过大，将会导致预制箱梁出现网状裂缝。除此之外，预制箱梁混凝土在空气湿度较低或养护工作不到位时，由于水分的大量散失后，预制箱梁混凝土表面形成毛细压力，这种压力大到一定程度后，进一步增大其所承受的压力，最终导致混凝土表面呈现出显著的“压缩”现象，最终出现预制箱梁表面出现裂缝，这种裂缝被称之为干缩裂缝，如图2所示。

图2不同形式的裂缝

2.3保护层厚度不足

预制箱梁混凝土保护层厚度应根据设计及规范确定，主要在预制箱梁底板、腹板等部位。在安装外模时应对混凝土保护层垫块数量、间距及强度进行检查。然而在实际操作中，作业人员往往会忽视对混凝土保护层垫块的强度检查或对其数量和间距检查不到位。一般情况下，保护层垫块应呈梅花形布置如图3所示，间距满足设计及规范要求。

图3保护层垫块梅花形布置

忽视对混凝土保护层垫块强度的检查也是预制箱梁出现保护层厚度不足的主要原因之一。一般情况下，混凝土保护层垫块的强度，应不低于预制箱梁混凝土的强度，若垫块强度过低，在安装外模时，由于强大的挤压力会导致腹板部位的垫块被压碎，最终导致腹板混凝土保护层厚度不足；在预制箱梁钢筋骨架的重力作用下，也会导致底板部位的垫块被压碎，从而导致底板的保护层厚度不足。

3、预防措施

3.1预应力筋伸长率异常

从上述分析可知，钢筋预应力筋伸长率异常的主要原因是预应力筋的理论伸长值计算影响、实际伸长值的测量影响以及张拉力控制不准确等三方面原因造成的。因此，应针对上述原因加以防范。首先，应正确、合理、科学的选用预应力筋理论伸长值的计算方法，其次，正确计算出预应力筋的理论伸长值；再次，采用先进的测量工具、仪器对预应力筋的实际伸长值进行测量；最后，在预制小箱梁的施工过程中，应采用智能化的张拉系统，定期对千斤顶、油泵进行标定，并应做到“配套标定，配套使用”，当张拉设备张拉6个月，或张拉次数超过300次，或张拉过程中已经出现异常时，应及时标定，做到张拉过程中张拉力可控，测量准确，再计算预应力筋的伸长率。

3.2梁体出现裂缝

首先，从原材料上，应选择级配、含泥量等指标满足要求的集料，选用各项指标满足要求的水泥产品，重视拌制混凝土的原材料计量等工序。浇筑预制箱梁混凝土前，应对混凝土的各项指标进行检测，如塌落度等。在进行混凝土的配合比设计时，在满足其强度的情况下，应尽量选用水化热低的品种，尽量降低水泥的用量，并适当延长混凝土的初凝时间，从而达到减缓混凝土收缩裂缝产生的目的。

其次，在浇筑预制箱梁混凝土时，分两次浇筑，第一次浇筑底板，第二次浇筑腹板和顶板。振捣时，应进行充分振捣，但不宜在同一区域振捣时间过长，以混凝土表面呈现浮浆，不再冒出气泡为止。通过分次浇筑，可提高混凝土内部的密实程度，减小了混凝土内部的细小裂纹，有效地减小了混凝土裂缝出现的可能。值得注意的是应在混凝土初凝前完成振捣。

最后，应根据天气和气温情况进行养生。冬季寒冷时，可采用蒸汽养生，夏季高温时，可采用自动喷淋养护系统养生。开始养生时，应在预制箱梁的顶板覆盖一层土工布，然后再开启自动喷淋养护系统，该系统包括外部管路及喷嘴和内部管路及喷嘴，确保腹板外侧和和内侧能同时进行养生，在顶板设置一条管路及多个喷嘴，可使顶板上覆盖的土工布保持湿润。由于长时间对预制箱梁进行降温，可降低水化热对混凝土的影响，从而达到减少裂缝的目的。

3.3保护层厚度不足

混凝土保护层垫块进场前，检验其产品合格证、出厂合格证、检验报告等材料，同时对外观质量进行检查，然后再按规范的要求，抽取部分样品进行检测，确保其强度满足要求。在吊装预制箱梁钢筋骨架前，可将混凝土保护层垫块按照规定的数量和间距绑扎在钢筋骨架底板的钢筋上，然后再垂直将钢筋骨架吊装在预制台座上。对于腹板保护层，可将保护层垫块绑扎与腹板两侧的钢筋上，检查数量和间距后，再安装内、外侧模。模板安装完成后，再次检查、核对保护层垫块，确认在模板安装过程中，无保护层垫块破损、缺失等情况后，方可浇筑混凝土。经过上述操作后，保护层厚度不足的问题可以得到极大程度的改善。

4、结论

预制箱梁施工过程中常出现的预应力筋伸长率异常、裂缝、保护层厚度不足等通病是可以预防的。在施工过程中，应注重对相关细节进行把控，如预应力筋理论伸长值的计算方法的选择、混凝土的振捣、保护层垫块强度的检测等。在遇到问题后，经过一系列调整和改进，方可改善施工过程中遇到的质量问题。

参考文献:

[1]赵健,朱桂君,辛文青.浅谈预制箱梁质量通病防治及管理品质提升[J].江苏建筑,2022(S1):82-85.

[2]丁袁璞.桥梁预制箱梁外观质量通病产生原因及预防措施[J].黑龙江交通科技,2018,41(1):110+112.

[3]韦立桦,肖凯.平果至南宁高速公路项目预制梁质量通病原因及预防措施分析[J].西部交通科技,2023(8):92-94.

[4]王念.预制T梁混凝土质量通病和处理解析[J].运输经理世界,2020(10):35-36.

[5]纪厚强,朱星虎,赵公明.马鞍山长江大桥预制组合箱梁施工质量通病的预防技术[J].企业科技与发展,2018(8):66-68.

文章来源:李庆祥.预制箱梁质量通病及预防要点探讨[J].科学技术创新,2024(10):122-125.