預應力混凝土T梁施工質量通病分析及防范

余堯文

（浙江交工路橋建設有限公司，浙江諸暨 310051）

0 引言

橋梁所跨越的工程地質及水文地質條件復雜多變，涉及到地質、設計、施工、運營、維修管理等方面，隨著橋梁的飛速建設，病害問題也日益突出。筆者結合近幾年的橋梁施工經驗，對預應力混凝土T梁施工中常見的病害整理和加以分析，并提出若干需要進一步探討的問題。常見T梁質量問題：預應力值達不到設計規范要求控制應力值、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縱向裂縫，面積擴大，發展很快，嚴重時形成一條破碎帶。有些已建橋梁的病害已經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督下進行了整治，但效果仍然不是很理想，所以應在工程建設過程中確保橋梁建設質量。

1 工程概況

T梁橋有結構簡單，受力明確、線形簡潔美觀、架設安裝方便，跨越能力較大等優點，T型梁橋在我國公路上修建越來越多。本文根據麗龍高速公路灘下大橋的現況進行論述。該橋地處甌江上游，上部構造采用6× 30 m預應力混凝土簡支轉連續 T梁，重力式U形橋臺擴大基礎，柱式墩，鉆孔灌注樁基礎。本文重點描述簡支轉連續T梁施工質量控制。

2 預應力T梁施工工藝流程（見圖1）

3 混凝土T梁施工力學分析確保施工質量

圖1 預應力T梁施工工藝流程圖

分析橋梁施工過程中的力學性能，確保施工質量。本文主要介紹利用ANSYS對未加固的普通鋼筋混凝土梁施加三分點集中荷載，記錄其P—v曲線、P—σs曲線、P—σh曲線，以及裂縫的形成、發展和分布情況。由計算可知，在三分點集中力作用下，簡支梁的開裂荷載對應的P=7 870 N，極限荷載對應的P=49 527 N。

圖2為預應力T梁應力荷載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 預應力T梁應力荷載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實測的數據也頗為相似，說明用ANSYS模擬鋼筋混凝土粱的有效性。計算數據顯示，在P=8 000 N左右的荷載作用下，圖2、圖3的曲線均出現一個突變，尤其是鋼筋應力變化最為顯著。該荷載即對應開裂荷載，約為理論計算值的1.0165倍，吻臺較好。而在P=48 432 N、的荷載作用下，鋼筋達到屈服應力，梁體進入破壞階段，該荷載與計算值49 527 N為較為接近，也吻合較好。加載過程中，裂縫首先出現在跨中底部，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，裂縫迅速發展，在三個方向出現大量裂縫。

為了達到較好的加固效果，在梁體上緣混凝土強度滿足的情況下，盡可能施加較大的預應力。鋼絞線采用初應變的方法施加預應力，兩根鋼絞線均施加300 MPa的預應力，最終的有效預應力為：傾斜段σ1=294.95 MPa；水平段σ2=287.81 MPa。這種預應力“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力差異是轉向塊處的摩擦（該處設置的摩擦系數μ=0.2）及轉角引起的。在該預應力作用下，梁體產生上拱，形式與普通預應力混凝土梁的上拱一樣。

對該模型施加三分點集中力，直至梁體上緣混凝土達到設計抗壓強度，記錄整個過程的P—v曲線、P—σS曲線、P—σy曲線及 P—σh曲線，并觀察裂縫的開展情況。分級加載，每級荷載為3 kN，最終加載值為P=94.75 kN，此時計算不再收斂，普通鋼筋到達屈服應力。

4 確保T梁施工質量的措施

（1）施工組織設計是承包人開工前，按照合同文件要求，針對工程實際情況，編制的工程實施性方案、計劃、施工投入計劃，以及質量保證體系等，對指導工程施工、保證施工質量和安全具有重要指導意義。項目部應及時做好施工組織設計的編制工作，上報審批。

（2）嚴格按照設計規范要求進行張拉壓漿，張拉采用雙控，嚴禁單端張拉，采用智能張拉設備。鋼筒砂箱簡單、安全、成本低，拆除應同步、對稱、均勻，盡量減少振動。

（3）在進行主梁混泥土澆筑時，混凝土粗骨料宜用小粒徑碎石，同時采用科學的方法嚴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構次內力混凝土收縮是隨時間而變化的，它的增長速度受到空氣濕度等條件的影響，對于墩梁固接的先簡支后連續剛構橋，應考慮收縮引起的結構次內力。建議的連續梁徐變次內力計算為：

式中：Mgt為在恒載作用下，考慮徐變影響，連續梁任意截面在t時刻的實際彎矩；M1g為基本結構（或稱先期結構）在恒載作用下的彈性彎矩；M2g為連續梁（或稱體系轉換后的后期結構）在恒載作用下的彈性彎矩。

為改善混凝土的和易性，可適當摻入高效減水劑，主梁混凝土和壓漿應采用不小于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接頭混凝土分期澆筑，澆筑前，應注意連接鋼筋的焊接，應將接觸面混凝土鑿毛，并清洗干凈、不留積水。

（4）主梁的底模、底座應平整堅固以免振搗時模板鋼筋移位，對此，要定期檢查臺座情況。預埋鋼筋與主梁普通鋼筋焊接，保證預埋鋼筋位置準確。錨具墊板、普通鋼筋、預應力孔道等的位置要求準確、牢固。邊梁有左、右邊梁，施工中應注意護攔底座寬度不同引起的預埋鋼筋的差別。

（5）立模及混凝土澆筑時，應注意控制T梁頂面橫坡度，減少相鄰梁板高差，根據氣溫情況、混凝土強度情況，嚴格控制拆模時間，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，吊點距梁端應小于 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實，以免發生安全事故和破損梁板。梁板安裝就位后，應及時焊接濕接縫、橫隔梁鋼筋。

（7）溫度應力影響在整個施工中所占比重隨跨徑的增大而增大，應引起足夠重視。現場整體澆筑T形截面連續梁由溫差產生的內力可按公式：

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；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對全截面產生的初彎矩；Mtl為Nt對全截面產生的二次彎矩；Mt為Nt引起的總彎矩。

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

（8）在澆筑整體化混凝土時，預制梁頂面必須拉毛。這樣有利于混凝土與預制梁間緊密結合成整體。可采用垂直跨徑方向劃槽，槽深 0.5～1.0 cm，橫貫頂板寬，每延米板長不少于15道。施工中應根據實際施工工期對預拱度值進行調整，以保證保證橋面線形，做好混凝土養護工作，養護時間不少于10 d。

（9）檢查抽樣試驗。施工過程中的取樣試驗，是檢驗作控制工程施工質量的重要手段之一，通過室內試驗的現場檢測，取得各種工程數據，堅持一切用數據說話。

（10）檢測與測量。測量檢查與控制是掌握工程施工的平面位置、保護層、幾何尺寸、預應力孔道坐標，等必不可少的方法和手段之一，及時改進施工工藝。

（11）工程質量缺陷或事故處理。當施工過程中出現工程質量缺陷或事故時，必須及時采取保護措施，及時組織有關人員迸行現場調查，研究切實可行的處理和補救措施，進行認真處理：處理完善達到要求后再進行驗收。對于工程質量缺陷或事故，要由始至終實施過程監督調查，確保工程質量。

5 結語

綜上所述，橋梁工程預應力混凝土T梁施工質量控制是一個復雜的系統工程，與工程相關的任何一個環節、任何一個層面、每一道工序都必須認真控制。這就要求施工企業以完善的質量管理體系為基礎、科學合理的施工工藝，通過科學的管理方式，以及嚴格的質量控制確保工程施工質量，避免工程質量隱患的發生，避免質量事故造成的成本增加。

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