桥梁检查制度包括哪些(桥梁工程预应力施工质量及检测技术)

Posted 2023-05-30

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桥梁检查制度包括哪些(桥梁工程预应力施工质量及检测技术)

路军王瑞达

湖南联智科技股份有限公司定西市交通运输局

摘要：目前预应力技术已在工程领域中广泛的应用，但同时，在实际应用中出现的一些质量问题，严重影响桥梁施工质量及运营安全，制约了预应力技术进一步的发展与应用。本文对预应力工程结构质量的检测技术及应用进行分析，通过对锚下有效预应力与孔道压浆质量检测来综合评价箱梁的总体质量状况，总结出影响工程实体质量的因素，为以后的施工提供参考，有针对性的加以改进。

关键词：桥梁;预应力施工;锚下有效预应力;孔道压浆;检测;

工程中随着预应力混凝土结构的常态化应用以来，对此类工程结构质量的检验检测也越来越引起广泛关注。目前受预应力混凝土生产工艺的制约及预应力材料的固有特性等因素影响，预应力筋的有效应力值从生产安装到预应力混凝土构件使用的整个过程中是呈现不断下降趋势。有效预应力是直接影响到桥梁的安全性和耐久性的重要因素。单束有效预应力过大会造成钢绞线的疲劳或断裂，单束有效预应力不足则会造成梁体内部约束力不足，从而产生梁体下挠，顶板开裂、底板纵向开裂、腹板斜裂缝开裂等。同时整束有效预应力的不均匀度，对梁板受力、变形等均有很大影响。

孔道压浆是为了使预应力筋束与混凝土结合良好，将预应力均匀分散于构件中，减轻锚具及结构边缘的负担，尽可能延缓预应力筋束的锈蚀，从而提高构件的安全使用寿命。通常由于施工过程中工人灌浆的不规范、压浆剂的膨胀率和稠度指标控制、压浆时工作压力、压浆浆体的泌水率和流动度等技术指标未达到设计要求等原因，预应力孔道内部可能存在裂缝、空隙等，这些缺陷将会导致预应力筋局部得不到保护而锈蚀，影响预应力筋的寿命，结构承载力下降，从而导致结构破坏。

1 影响预应力结构质量的主要因素

预应力施工质量控制不力，缺乏系统性，预应力结构质量涵盖原材料、施工工艺、施工设备、检测控制和施工组织管理等内容。任何一个环节失去控制都将导致预应力施工质量出现问题。导致病害产生的三大主要原因是:

(1)施工误差导致未能建立有效的预应力体系。

(2)孔道压浆不饱满导致预应力钢筋锈蚀。

(3)施工质量通病

1.1 未能建立有效预应力体系

主要体现在2个方面:

(1)有效预应力偏小，造成预应力结构内部约束力不足，易过早出现裂缝，梁体下挠过大。有效预应力偏大，导致预应力筋长期处于超负荷工作，会造成钢绞线疲劳，甚至断裂破坏，引起梁体耐久性降低。

(2)有效预应力分布不均匀，通常是因为钢绞线未进行梳编穿束，在单根钢绞线穿入过程中产生缠绕及打绞，最终体现在孔道内各根钢绞线受力和同一断面各孔道受力不均匀两个方面，有效预应力不均匀分布将导致应力过度集中，受力点易过度疲劳，容易造成结构破坏，降低桥梁使用寿命。

1.2 孔道压浆不密实

通过注入孔道的压浆料，包裹预应力筋，把预应力筋和孔道壁粘结起来，同时防止预应力筋在空气中氧化生锈，共同作用提高结构的整体性、抗裂性和承载能力，尽量延缓预应力筋锈蚀过程，保证结构物的耐久性。孔道压浆不密实使浆液未充满孔道中的间隙，出现压浆后孔道中钢绞线部分或全部裸露，孔道中存在钢绞线锈蚀的环境，容易引起钢绞线锈蚀，钢绞线和梁体未能形成一个有机整体，降低了预应力桥梁的耐久性。

1.3 预应力施工质量通病主要体现在

波纹管质量不过关;钢绞线断丝、滑丝;锚夹具质量差、安装位置有误;钢绞线与锚夹具不匹配;波纹管定位不准;混凝土构件张拉时强度不足;钢绞线未采用整编集束穿孔工艺，造成孔道内缠绕;预应力材料质量问题;张拉、压浆作业不规范等方面;张拉设备不符合要求;施加预应力不足;预应力损失过大;锚下混凝土开裂;压浆工艺选择不对。

2 造成施工质量问题的主要原因

2.1 张拉强度与张拉时间失控

为了加快工期，目前很多梁体在混凝土浇筑3～4天后即开始张拉，虽然由于现今很多混凝土采用早强剂或高强度混凝土，一般浇筑后3～4天混凝土强度即能达到设计强度的80%以上、甚至于更高。但是在此龄期内混凝土的收缩和徐变仍处于持续变化中，此时完成张拉施工后，会随着混凝土的徐变逐步造成有效预应力损失，从而导致梁体下挠过大、产生裂缝。

2.2 钢绞线穿束时没有梳编，导致钢绞线在管道内相互缠绕打绞，导致单索张拉力损失较大，张拉力不均匀。

有的甚至少穿或多穿钢绞线。

2.3 其他常见问题

(1)施工时未按设计图纸给定的预应力孔道坐标进行定位，最终成型的预应力孔道线形与设计线形相差较大。波纹管厚度不足，容易变形、开裂，波纹管接长不符合要求;

(2)混凝土浇筑后未能及时养生或养生不充分，同条件养护试块不能和梁体同条件养生，试块强度不能代表梁体强度，体现不了梁体混凝土强度，导致张拉时对梁体强度计算不准确，张拉后梁体受力与实际出入较大，达不到预期张拉效果;

(3)在现场加工时，采用了加热、焊接或电弧切割等错误方法切断钢绞线，造成张拉时钢绞线脆性断裂;

(4)张拉机具设备性能老旧，造成施工质量不稳定。目前大多数使用的张拉设备中千斤顶、压力表和油泵未进行现场整体标定或不能按照至少半年一标定，从而不能形成一个完整的力学传递系统，会导致实际应力与仪表显示存在误差;

(5)张拉机具设备力值传感器安装位置不正确。目前仍有一部分张拉设备厂家未将力值传感器安装在千斤顶上，而是安装在油泵上，从油泵到千斤顶上通过油管相连，油管长度较长容易产生力值传递损失，导致油泵上力值大于千斤顶上力值，而最终力值是以传感器为准的，这样导致实际张拉力小于设计张拉力，有效预应力偏小;

(6)张拉实际伸长值超出理论计算范围，预拱度达不到或者超过理论计算值;

(7)张拉顺序未按设计要求进行操作、张拉初应力选取不符合规范要求、张拉速率过大、持荷时间过短、卸载速率过快、未进行回缩量的测定和控制、未进行锚口及喇叭口摩阻、孔道摩阻试验，导致张拉过程中梁体出现侧弯、伸长值误差超标、锚下有效预应力偏小、回缩值偏大等情况;

(8)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，导致水化热增加使结构混凝土裂缝增多。为了提高混凝土流动度，加水导致水胶比过大，人为降低混凝土强度等级。压浆材料未能采用专用压浆料或专用压浆剂，不能达到“低水胶比、高流动度、零泌水率”;

(9)钢筋安装及混凝土浇筑过程中对钢筋保护层厚度控制不力，导致保护层厚度不够，底板或顶板厚度失控;

(10)张拉和压浆未按规定进行记录，往往是后补资料，导致记录混乱、失真。未采用智能张拉和智能压浆设备，张拉和压浆质量受人为因素影响较大。

3 施工质量检测

3.1 锚下有效预应力检测技术

锚下有效预应力的建立是预应力体系的必要条件和基本保障，锚下预应力的判定是一个隐蔽的技术指标，必须使用专业科学的技术手段进行检测与评判。通过对锚下有效预应力的测定，判断梁体张拉力是否满足设计及规范要求，确定梁体是否满足使用和耐久要求。锚下有效预应力测定分为压浆前检测和压浆后检测，压浆前检测分为单根反拉法和整束反拉法，压浆后检测分为等效质量检测法和埋入法(测力环)，具体见图1。

图1 锚下有效预应力测定下载原图

3.2 上拱度检查

预应力梁板的上拱值是一个重要的力学指标，反应的是预应力的效应。如果梁板的实际弹性模量和引起预应力损失的几种因素与规范的取值相符，那么理论计算值和实际上拱值一般可以较好的吻合，因此，如果实际上拱值与设计图纸上的上拱值相差较大，应搞清楚原因。目前，有相当多的项目T梁或空心板上拱值低于理论计算值较多，通过分析主要可能有两种原因:

(1)预应力张拉不到位

(2)实际混凝土弹性模量比规范值高

上拱值与混凝土弹性模量呈反比的关系，如果按7天弹性模量值38000MPa计算，那么上拱值就只有按照29325MPa计算的77%。以30m的中跨中梁为例，根据我们的计算，按弹性模量为2 9 3 2 5 M Pa计算的上拱值为1 7.0 3 m m，按弹性模量为38000MPa计算的上拱值为13mm，上拱值小了约4mm。又上拱值大小与预应力成正比。如果预应力比设计值低，混凝土弹性模量比设计计算取值高，两种极端情况叠加在一起，实际上拱值就可能比设计值低很多。

3.3 压浆质量评定

(1)水泥浆的工作性能，即水泥浆的初始流动度是否满足要求(10～17s),30min后流动度是否满足要求(10～20s),60min后流动度是否满足要求(10～25s);

(2)水泥浆的水胶比是否尽可能小，JTG/T F50-2011《公路桥涵施工技术规范》中要求水胶比为0.26～0.28;

(3)压浆料试块的强度是否满足设计需要和规范要求，即3天抗折强度≥5MPa，抗压强度≥20MPa,7天抗折强度≥6MPa，抗压强度≥40MPa,28天抗折强度≥10MPa，抗压强度≥50MPa;

(4)水泥浆的膨胀收缩是否在允许的范围内;

(5)水泥浆对管道的填充是否饱满，水泥浆硬化后管道内是否密实、充满。

3.4 孔道压浆饱满度检测

预应力孔道压浆质量检测课题虽然国内外研究很多，但目前尚无一套准确、稳定的的检测技术标准，应用于孔道压浆质量检验，还没有哪种检测方法和手段能进行大规模推广应用。经过我公司在工作中不断摸索，并进行了初步理论研究和科学试验，提出了基于冲击弹性波预应力孔道压浆综合检测体系和方法，包括定性测试和定位测试，将测试得到的数据进行的分析总结，然后对现场工程预应力桥梁的管道压浆施工质量进行评估。

图2 孔道压浆饱满度检测下载原图

4 结语

综上所述，预应力结构整体质量控制是复杂而系统的，在现行的经济技术条件下可以通过建立以项目为单位直接对业主负责的预应力桥梁整体质量的咨询服务机构，与预应力结构材料的专业、高标准试验室合作，推广预应力专项承包等质量管理手段;以及推广采用钢绞线梳编穿束工艺，大面积的使用智能张拉和循环智能压浆新工艺，采用新型压浆材料，加强事前事中控制、事后产品质量检测;是确保预应力结构施工质量，提高桥梁结构的安全和耐久性的主要途径。

参考文献

[1] JTG/T F50-2011，公路桥涵施工技术规范．

[2] 唐新宇．浅析锚下有效预应力施工现状及控制重点．《建筑工程技术与设计》．2018,31.

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路军 王瑞达

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1 影响预应力结构质量的主要因素

1.1 未能建立有效预应力体系

1.2 孔道压浆不密实

1.3 预应力施工质量通病主要体现在

2 造成施工质量问题的主要原因

2.1 张拉强度与张拉时间失控

2.2 钢绞线穿束时没有梳编，导致钢绞线在管道内相互缠绕打绞，导致单索张拉力损失较大，张拉力不均匀。

2.3 其他常见问题

3 施工质量检测

3.1 锚下有效预应力检测技术

3.2 上拱度检查

3.3 压浆质量评定

3.4 孔道压浆饱满度检测

4 结语

参考文献

路军王瑞达

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