淺析預(yù)應(yīng)力混凝土梁裂縫

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1、淺析預(yù)應(yīng)力混凝土非結(jié)構(gòu)性裂縫中鐵四局二公司伍平【摘要】：預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中裂縫現(xiàn)象很普遍，裂縫的產(chǎn)生將直接影響結(jié)構(gòu)的抗?jié)B性、耐久性等，本文就預(yù)應(yīng)力混凝土非結(jié)構(gòu)性裂縫的產(chǎn)生原因進(jìn)行探討并對分析預(yù)應(yīng)力混凝土梁非結(jié)構(gòu)性裂縫問題的控制措施。關(guān)鍵詞：預(yù)應(yīng)力混凝土非結(jié)構(gòu)性裂縫分析防治裂逢是混凝土結(jié)構(gòu)普遍存在的現(xiàn)象，究其產(chǎn)生原因，一類是由外加荷載引起的裂縫，也稱結(jié)構(gòu)性裂縫或受力裂縫，這類裂縫的產(chǎn)生原因（1）結(jié)構(gòu)設(shè)計本身的缺陷；（2）外加荷載大于設(shè)計允許荷載；（3）結(jié)構(gòu)老化。另一類裂縫是由變形引起的，也稱非結(jié)構(gòu)性裂縫，指變形得不到滿足，在構(gòu)件內(nèi)部產(chǎn)生自應(yīng)力，當(dāng)該自應(yīng)力超過混凝土允許應(yīng)力時，引起混凝土

2、開裂。引起該類裂縫的原因主要有：（1）混凝土凝固過程中因收縮而產(chǎn)生裂縫，稱為收縮裂縫；（2）當(dāng)外界溫度變化時，結(jié)構(gòu)隨著溫度變化產(chǎn)生熱脹冷縮變形，當(dāng)這種溫度變化受到約束時，在混凝土內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力，當(dāng)此應(yīng)力超過混凝土抗裂強度，混凝土便開裂，即產(chǎn)生溫度裂縫，大體積混凝土內(nèi)水泥水化熱的溫度集中也會產(chǎn)生溫度裂縫；（3）預(yù)應(yīng)力產(chǎn)生的裂縫（4）施工不當(dāng)產(chǎn)生裂縫。在這兩類裂縫中，非結(jié)構(gòu)裂縫在梁體制造中出現(xiàn)比較普遍，本文主要分析混凝土非結(jié)構(gòu)裂縫。一、收縮裂縫混凝土是由水泥、砂、石組成的非均質(zhì)材料，收縮是混凝土的重要特性之一。混凝土的收縮分為凝縮和干縮?；炷聊虝r，一些水泥顆粒結(jié)合，使體積減少，稱為凝縮

3、。另一些蒸發(fā)，使體積減小，稱為干縮。由于在混凝土內(nèi)呈含水梯度，混凝土的干燥為從表面逐步擴(kuò)展到內(nèi)部的過程。因此產(chǎn)生表面收縮大，內(nèi)部收縮小的不均勻收縮，致使表面混凝土承受拉力，內(nèi)部承受壓力。當(dāng)表面混凝土承受的拉力超過混凝土抗拉強度時，便產(chǎn)生收縮裂縫。收縮裂縫分布部位、裂縫方向、出現(xiàn)時間具有一定的規(guī)律性，裂縫形狀一般呈“V”字型（外寬內(nèi)窄）。1.1原因分析　（1）在混凝土澆筑中，由于沙石的含泥、含灰粉，使得在凝固時吸收水分，引起混凝土凝縮。在混凝土梁上，終凝前期常表現(xiàn)為不規(guī)則的干縮裂縫。當(dāng)混凝土強度有所發(fā)展后，收縮裂縫變得有一定的規(guī)律，裂縫發(fā)展遵循短板效應(yīng)，通常是平行板的短邊，形成橫向裂縫

4、。（2）后期養(yǎng)護(hù)不當(dāng)或養(yǎng)護(hù)不到位?！。?）在梁澆筑的工程中，梁板翼緣在模板的“模箍”作用下易出現(xiàn)沉實裂縫，一般緣水平分布?！　?.2控制措施?。?）控制混凝土組成級配、水灰比和坍落度，在滿足澆筑要求的前提下，坍落度應(yīng)盡量小。（2）嚴(yán)格控制沙石含泥量。（3）通常情況下，收縮裂縫發(fā)生在混凝土凝固的初期，特別是混凝土澆筑后一周左右，實踐證明，加強混凝土早期的養(yǎng)護(hù)工作，是克服這類裂縫最有效的辦法。拆模后不宜立即澆水養(yǎng)護(hù)，待混凝土梁體溫度到達(dá)常溫時才進(jìn)行養(yǎng)護(hù)?！《?、溫度裂縫混凝土的溫度裂縫的產(chǎn)生主要受結(jié)構(gòu)溫度應(yīng)力影響。溫度應(yīng)力包括內(nèi)約束溫度應(yīng)力和外約束溫度應(yīng)力。內(nèi)約束溫度應(yīng)力是指結(jié)構(gòu)內(nèi)部某一構(gòu)

5、件單元，在非線性溫差作用下纖維間溫度不同，引起的應(yīng)變不同而受到約束引起的應(yīng)力；外約束溫度應(yīng)力是指梁體各部位因溫度不同產(chǎn)生變形，當(dāng)受到約束或結(jié)構(gòu)外部超靜定約束時，無法實現(xiàn)自由變形引起的應(yīng)力。2.1原因分析　　內(nèi)約束溫度力主要受混凝土初凝時水泥化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的水化熱影響，導(dǎo)致構(gòu)件溫度升高，由于梁體各部位散熱面積及區(qū)域內(nèi)混凝土集結(jié)方量不一，出現(xiàn)梁體內(nèi)局部溫差產(chǎn)生溫度應(yīng)力，當(dāng)溫度應(yīng)力大于混凝土此刻抗拉應(yīng)力時，出現(xiàn)裂縫。外約束溫度力主要受梁體整體內(nèi)外溫差或局部構(gòu)件間的溫差影響，出現(xiàn)溫度應(yīng)力，引起梁體的整體或局部變形，當(dāng)該變形受外部約束時，出現(xiàn)裂縫。2.2控制措施（1）嚴(yán)格按照混凝土澆筑時冬、夏季

6、施工工藝，加強振搗以減少水泥水化熱，同時提高混凝土密實性和抗拉強度。（2）對厚大構(gòu)件或坍落度較大混凝土梁，應(yīng)分層澆筑?；炷脸跄昂髴?yīng)進(jìn)行二次振搗，終凝前再對表面進(jìn)行二次抹壓。（3）還應(yīng)注意拆模時混凝土梁的內(nèi)外溫差，以及混凝土入模溫度、模板溫度。不能過早拆模。三、預(yù)應(yīng)力張拉工藝引起的裂縫　目前預(yù)應(yīng)力梁張拉多采用后張法張拉工藝，而這種張拉工藝由于混凝土承壓面局部應(yīng)力集中或應(yīng)力傳遞滯緩引起的線性隆凸，由此引起混凝土拉剪裂縫。裂縫類型如下：?。?）張拉端裂縫。如端部沿預(yù)應(yīng)力方向的裂縫，以及在梁端非預(yù)應(yīng)力區(qū)內(nèi)出現(xiàn)的拉剪裂縫?！。?）在臨近構(gòu)件上產(chǎn)生的裂縫。如在張拉端邊梁上出現(xiàn)的垂直裂縫及在板

7、面出現(xiàn)的斜向裂縫?！　?.1?原因分析?。?）在梁端非預(yù)應(yīng)力區(qū)內(nèi)出現(xiàn)的拉剪裂縫，是由于錨固區(qū)局部受壓過大，在該區(qū)及邊緣產(chǎn)生剪、拉應(yīng)力?！。?）在張拉端邊梁及板面上出現(xiàn)的裂縫，是由于預(yù)應(yīng)力張拉后，在應(yīng)力傳遞或次應(yīng)力作用下產(chǎn)生的?！　?.2?控制措施　（1）設(shè)計時應(yīng)盡量減少預(yù)應(yīng)力的偏心程度。（2）視情況增加承壓鋼筋網(wǎng)片提高承壓區(qū)混凝土的抗裂性。（3）張拉時嚴(yán)格控制持荷時間，千斤頂加、卸力時不宜過快?！。?）張拉結(jié)束后，預(yù)應(yīng)力并沒有停止工作。甚至仍然繼續(xù)在增長。