宽幅变截面连续箱梁底板纵向裂缝成因及对策
变截面箱梁底板崩裂原因浅析及建议
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规律为倒 ．假设梁 底曲线长 度为 Ｌ ．支点 粱高
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熟的平面 杆系有限元 程序计算 未能考虑预 应
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图 ＿ 箱梁 板脱空 － 底
目 ２ 箱梁底板 裂 － 崩
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粱混凝 土采 用 Ｃ ０ ５ 。桥 面宽 度：净 ９ ２ ０ ｍ．桥面全 宽 １ ｍ。此桥在 底板预 ｍ＋ ｘ Ｓ 。 应力束张 拉时梁底板 出 顺桥向裂缝 ，边跨与 现
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浅谈连续箱梁桥裂缝成因及解决措施
浅谈连续箱梁桥裂缝成因及解决措施
摘要：本文是作者结合自己多年对路桥工作的经验，对一座钢筋砼连续箱梁桥裂缝的产生原因进行了分析，砼结构的裂缝是困扰工程技术人员的技术难题，作者提出了控制裂缝的措施；简要介绍了该桥静载试验的主要结果。
关键词：桥梁；连续箱粱；裂缝；静载试验
钢筋砼连续箱梁具有建筑高度低、造型美观、承载能力高、造价低和施工方法简单等优点，因此，在高速公路跨线桥中应用十分广泛。
但由于种种原因，裂缝现象十分普遍。
某桥上部构造采用20m+26m+20m钢筋砼连续箱梁，砼强度等级为C4O，桥宽l1.49m，其横截面见图1。
箱梁施工采用支架现浇，目前，已完成箱梁浇筑、支架拆除及护栏浇筑等。
检查发现箱梁正弯矩区的底板、腹板及翼板出现多条裂缝。
l裂缝现象
1．1裂缝描述(见图2)
1．2裂缝特征
腹板裂缝具有如下特征：①裂缝间距为0．8～1．6m；②裂缝宽度为0.08～0.3mm，个别缝宽达0．8mm；③裂缝基本垂直于跨径方向；
④跨中附近正弯矩区裂缝深入底板，并与底板底面裂缝相连；⑤其余裂缝均起于底板或距底板一定距离处；⑥底板范围内的裂缝宽度均小于腹板上裂缝。
连续箱梁顶板表面纵向裂缝的调查与分析
安全管理/行业安全
连续箱梁顶板表面纵向裂缝的调查
与分析
混凝土箱梁顶板下表面沿箱梁跨径方向的纵向裂缝，通常情况下，纵向裂缝的宽度不大，断断续续延伸。
箱梁顶板表面纵向裂缝一般有三种表现特征：
一、裂缝出现在箱梁的跨中区段和接近支座部位箱梁区段，箱梁顶板下表面纵向裂缝延伸较长。
这种纵向裂缝产生的原因可能有：
（1）混凝土箱梁内外温差的作用，特别是连续箱梁的跨中区域；
（2）另一个可能的原因是箱梁顶板宽度较大，横向配筋或实际横向预应力不足，或轴重超过规范时，在车辆轮载作用下产生的裂缝。
在大跨径桥梁中，车辆荷载特别是超重车轴荷载的作用，对横向的影响比纵向更大，这是因为纵向弯矩中，自重占绝大部分；而横向弯矩，主要受活载的影响，轴重超过规范时，很易出现顶板下缘的纵向裂缝；
二、裂缝出现在节段悬臂浇筑混凝土箱梁的节段分界线之间，纵向裂缝起始于节段接缝处，平行裂缝有1~3条，但纵向裂缝延伸不超过另一节段接缝。
这种纵向裂缝是节段悬臂浇筑混凝土箱梁施工中，未能采取有力措施而由新旧混凝土之间温度收缩产生的，新浇筑节段的混凝土的温度收缩收到了已建节段混凝土箱梁的约束，则沿节段接缝处产生纵向裂缝，而纵向裂缝延伸一般不会超过本阶段箱梁。
这种纵向裂缝不仅仅会在节段混凝土顶板上产生，而且会在阶段混凝土箱梁腹板上产生，这是称为箱梁腹板的水平裂缝。
三、若箱梁顶板底面有沿预应力束方向，且在节段接缝附近的纵向裂缝，可能是预应力钢束不直引起的裂缝。
预应力混凝土连续箱梁桥底板纵向裂缝分析
预应力混凝土连续箱梁桥底板纵向裂缝分析预应力混凝土连续箱梁桥底板是一种常见的桥梁结构，由于其承载能力强、使用寿命长等优势，广泛应用于公路和铁路交通建设中。
然而，在实际使用过程中，底板纵向裂缝的出现是一个普遍存在的问题，对桥梁的安全性和使用寿命产生一定影响。
本文将对预应力混凝土连续箱梁桥底板纵向裂缝进行分析。
首先，纵向裂缝的成因可以分为内力和外力两个方面。
在内力方面，由于预应力混凝土连续箱梁桥底板的设计和施工过程中，存在一定的预应力损失和应力集中问题。
预应力损失是由于混凝土硬化和收缩引起的，这种损失会导致底板内部的应力分布不均匀，从而产生一些区域的张应力较高。
同时，在施工过程中，如果预应力钢束的张紧力或锚固不当，也会导致底板内力分布不均匀。
在外力方面，预应力混凝土连续箱梁桥底板承受着来自交通荷载和温度荷载的作用。
交通荷载在桥梁使用过程中是不可避免的，会引起底板产生弯曲变形和应力。
而温度荷载则是由于气温变化引起的，当温度升高时，底板会产生热胀冷缩变形和应力。
其次，纵向裂缝的影响主要体现在两个方面。
首先，纵向裂缝会导致底板的强度和刚度下降。
裂缝的存在使得底板的梁体不能充分发挥作用，不仅会影响桥梁整体承载能力，还容易引起劣化和破坏。
此外，裂缝的存在还会进一步加剧渗水和腐蚀问题，加速桥梁的老化过程。
其次，纵向裂缝会影响桥梁的使用寿命和安全性。
裂缝的存在意味着底板的结构已经出现了一定的损伤，这种损伤会随着使用时间的延长而逐渐发展和扩展。
当裂缝规模扩大到一定程度时，将会对桥梁的强度和刚度造成严重影响，甚至导致桥梁的倒塌。
最后，针对纵向裂缝的解决方法主要有以下几种。
一种方法是采取合适的预应力设计和施工工艺。
通过优化底板的预应力布置和张力控制，可以减少预应力损失和应力集中问题的发生，提高底板的整体力学性能。
另一种方法是采取适当的减振和防护措施。
针对交通荷载和温度荷载引起的应力和变形，可以采取减振和防护系统来减小底板的应力和变形，从而减少纵向裂缝的发生。
现浇箱梁裂缝产生的原因及预防措施浅析
现浇箱梁裂缝产生的原因及预防措施浅析在现浇箱梁施工过程中，经常会出现裂缝病害，如果不及时采取有效的措施进行处理，则可能会产生更为严重的后果。
因此，在当前的形势下，加强对现浇箱梁裂缝病害问题研究，具有非常重大的现实意义。
1、现浇箱梁裂缝类型及成因1.1荷载性裂缝对于预应力现浇箱梁桥而言，因常规动、静荷载或者次应力产生的裂缝病害，称之为荷载性裂缝。
就荷载裂缝而言，根据荷载作用位置、形式不同，呈现出差异性特点。
通常情况下，该种裂缝病害多见于受拉区、局部应力集中区以及受剪区。
根据结构受力情况，裂缝特征主要表现出以下几个方面的特点。
第一，中心受拉裂缝病害。
该种裂缝贯穿于现浇箱梁横截面，而且间距大体相等，垂直于受力方向。
对于受弯裂缝而言，弯矩截面附件最大从受拉区边缘起，与受拉方向垂直，形成裂缝，逐渐向中性轴发展。
在此过程中，如果采用的是螺纹钢筋，则裂缝间可见相对较短的次生裂缝。
如果结构配筋非常的少，而且裂缝少而宽，则说明该结构曾经出现过脆性破坏。
1.2变形型裂缝第一，温度应力裂缝。
通常情况下，混凝土热胀冷缩时，结构内部温度出现了较大的变化，混凝土发生变形。
在此过程中，如果变形受到约束，则在混凝土结构内部产生应力作用，一旦超过抗拉强度，则产生裂缝病害。
对于温变裂缝而言，其特征表现为随着温度的不断变化而扩张。
现浇箱梁施工过程中，造成温度性变化主要表现在以下几个方面，即年温差、日照以及骤然降温和水化热影响。
第二，收缩性裂缝。
塑性收缩裂缝病害发生在施工时，浇筑后大约4至5个小时，水泥水化反应激烈，此时逐渐形成分子链；春、夏季节，室外温度高而湿度相对较低，此时浇筑混凝土则其表面会出现泌水或者水分急剧蒸发等问题，进而导致混凝土失水收缩，骨料下沉，因此时混凝土没有彻底硬化而出现塑性收缩问题。
在现浇箱梁竖向变截面位置，尤其是腹板与底板、顶板交接处，如果硬化前没有振捣均匀，则很可能会出现表面顺腹板向裂缝病害。
1.3预应力张拉时间、混凝土收缩影响张拉预应力筋需具备下述条件：混凝土的浇筑龄期应达到设计要求的14d龄期；箱梁混凝土同期养生试块应达到100%设计强度。
连续箱梁裂缝成因分析及防治
裂 缝 ； 、 的级 配差 ， 的 砂 砾 过 细 ， 这 种 材 料 拌 制 的 混 凝 砂 石 有 用
土 常造 成梁 侧 面 裂缝 ； 掺 剂 的 掺 量 大 小 、 和 均 匀 度及 粉 刺 外 拌
和 水剂 使用 的不 同 ， 响 混 凝 土 的坍 落 度 和水 灰 比 ， 灰 比 过 影 水 小 则 容 易产 生 裂 缝 。 １６ 化 学 反 应 导 致 裂 缝 ． 使 用 反应 骨 料 或 风 化 岩 石 引 起 裂 缝 。骨 料 中含 有 泥 性 硅
干缩裂缝 。
（ ）野 蛮 施 工 ， 重 物 撞 击 而 导 致 裂 缝 。 ６ 用 １ ． 材 料 差异 造 成 裂 缝 ５ 因 工程 所 用 材 料 的原 因造 成 裂 缝 包 括 ：使 用 不 的 作 用 ， 凝 土 顶 部 温 度 较 高 、 部 温 度 较 而 出 现 早 期 不 规 则 的 裂 缝 ； 、 的 含 泥 量 超 过 规 定 ， 低 了 ３ 混 底
１４ 施 工 管 理 不 善 产 生 裂 缝 ．
（ ）拌 制 混 凝 土 时不 按 配 合 比 计 量 ， 意 加 水 ， 筑 的 质 １ 任 浇 量不均匀 ． 缩不统一产生裂缝 。 收 （ ）混 凝 土 从 搅 拌 到 浇 筑 的 时 间 较 长 ， 使 大 量 网 状 不 ２ 致
１ 裂缝 产生的原因
低 ． 部 混 凝 土 收缩 受 到下 部 混 凝 土 的 约束 产 生 裂缝 ； 顶 由于 泵 混凝 土 的强 度 和抗 掺 性 ，使 混 凝 土 干燥 时 产 生 不 规 则 的 网状
送 混 凝 土 时 温 度 较 高 ． 时 内 部 水 化 热 进 一 步 升 温 ， 外 部 同 而 环 境 温 度 较 低 。 而 形 成 了 较 大 的 内外 温 差 ， 得 混 凝 土 表 从 使
连续箱梁的裂缝的成因与防治浅析
连续箱梁的裂缝的成因与防治浅析随着发展起来的连续式箱梁桥结构以自身的独特优势，逐渐的在行业中占据着重要地位。
这种模式的桥结构路面，有着结构合理，构架简单，耗材少，路面行车舒适，外观大方，便于养护，超强的抗震性能等优势。
基于以上的优势，这种结构也存在着一些劣势，这种结构的受力关系比较复杂，实际的施工过程中的一些施工标准很高，工艺比较繁琐，针对施工的质量控制方面比较难，竣工后裂缝出现的概率比较高。
其中裂纹问题是一个最为棘手和严重的问题。
因此对连续箱梁的研究显得十分有意义。
1 连续箱梁的裂缝常见状况高速公路工程中，那些常见的箱梁裂缝形式有：（1）箱梁顶板的裂缝，特别的有支点处的小范围裂缝，中间部分的纵向裂缝，以及横向的裂缝；（2）腹板处的裂缝，一般发生在跨径四分之一处的竖直方向裂缝，以及与横向成大概45°方向的斜裂缝；（3）预应力控制锚固区的裂缝；（4）箱梁底板处的裂缝，一般发生在跨中底板的位置，产生横向和纵向的混合裂缝。
针对以上位置的裂缝现象，分析产生裂缝的原因，以便在后续的工程实践中减少裂缝出现的概率。
2 连续箱梁的裂缝原因分析2.1 设计因素（1）计算模式的采用有关高速公路工程的桥梁设计规定明确的规定：假如没有准确的设计计算方法，高速公路工程的箱梁设计可以参考T桥梁的设计要求。
但是，箱梁的设计标准和T梁的设计标准在实际的施工中还是有所不同的。
在箱梁的设计中，受力的主要部分是箱梁的肋板，尽管箱梁的组成还有其它的部分，在箱梁的实际施工使用过程中它的受力情况也有所不同主要有以下几点：（1）在实际的受力中，对于T型梁，每一个梁格和主梁分担受力，设计的受力情况和实际的受力基本相同，对于箱梁，受力的种类比较复杂，受力的变化范围也比较大。
（2）在设计结构方面，T梁的结构比较简单，一梁一支座的形式，使得负载相对平衡，对于箱梁结构中，前后部分的负载对箱梁的上顶板，下底板和肋板的受力的影响较小。
（2）设计理想化理想状态下的设计就是，只在设计的计算方面多做研究，对设计结构的施工过程中实际受力不予考虑的一种理想化设计。
宽幅空心板梁底纵向裂缝成因分析及处治方法
宽幅空心板梁底纵向裂缝成因分析及处治方法摘要：结合呼和浩特市南二环延伸段土默特大桥梁底出现纵向裂缝的病害，对宽幅空心板梁桥梁底纵缝的危害进行分析，结合空间通用有限元软件ANSYS 对纵向裂缝产生的原因进行总结，根据现场病害的情况提出三种有效的对已建桥梁梁底裂缝的处理方法，为运营已久的空心板梁梁底病害养护维修提供有意义的参考和建议。
关键词：纵向裂缝；宽幅空心板；ANSYS分析；碳纤维加固；在公路和城市中小跨桥梁中，预应力混凝土空心板梁是被广泛应用的一种结构形式。
宽幅空心板梁相比普通的空心板梁桥更具有一定的优势：梁高相对较低、抗扭刚度大、结构的挖空率大、在施工和使用过程中稳定性好、自重轻、经济等优点。
基于以上优势，宽幅空心板梁得到广泛的应用，由于设计、施工等不合理因素，导致该类结构的裂缝频频出现并且形式多样。
本次现场对呼和浩特市南二环延伸段部分预应力宽幅空心板梁进行病害检测时，发现多座桥梁底存在较严重的纵向裂缝。
考虑到梁端预应力锚固段局部应力集中，板梁横向效应较复杂，梁端纵向裂缝产生的主要原因是预应力的泊松效应，对此本文不做重点研究。
本文重点分析近跨中段的纵向裂缝成因及防治方法。
本文针对南二环延伸段土默特大桥北幅桥20m跨宽幅预应力空心板梁为例，采用通用有限元软件ANSYS建立三维空间实体模型，模拟预应力钢束与混凝土间的相互作用，对梁底跨中纵向裂缝成因进行定性定量分析，并且给出两种加固方案，为类似工程的维修整治提供参考建议。
1、工程概况土默特大桥南桥为一座偏东西走向的十二跨预应力空心板梁桥，上部结构共分3联，各联均为四跨先简支后连续预应力空心板梁，桥梁全长240.6m，跨径组合为12×20.0m。
该桥上部结构每跨均由9片预应力空心板梁组成，梁高均为1.0m，中梁底宽为1.49m，边梁底宽为1.495m。
空心板梁下设板式橡胶支座。
空心板梁各跨中梁跨中截面底部布置有16根Ф15.2的预应力钢绞线，墩顶负弯矩区域布置有2束5Ф15.2的预应力钢绞线，梁端布置箍筋为4肢Ф10@75mm，各跨边梁跨中截面底部布置有18根Ф15.2的预应力钢绞线，墩顶负弯矩区域布置有2束5Aj15.2的预应力钢绞线，梁端布置箍筋为4肢Ф10@75mm。
连续箱梁裂缝成因及防治措施
关键词 ： 桥 梁
１ 概述
某特大桥采用预应 力连续箱梁双幅单箱单 室等高截面施工工艺 。在箱梁 顶板混凝土浇 筑后 ，发现顶板上表 面 有细小裂缝 ，其 中有横 向龟裂裂缝 。拆 模后发现翼缘 板有两道横 向裂缝 ，腹板和顶板在距 中横 隔板 ｌ ｍ～２ ｍ 左 右范 围内存在 多条竖向裂缝和横 向通长 裂缝 。本文通过对这些裂缝 各 自不 同的形成原 因作出分析并提 出了防 治措 施以供参考 。
采取 了相应 的裂缝预 防措 施后施 工的各跨 箱梁 ，均没有 在以前发 生裂缝 的部位 出现 裂缝 。产生裂缝 的箱
梁 ，在预应 力筋张 拉后 ，出现在 中隔板 附近 腹板 、顶板的纵 、横 向裂缝被 明显压缩 。而这 联箱梁所产生的这些 裂缝 ，对桥梁结构 安全没有影响 ，采用 环氧树脂及时封 闭，防止 雨水渗入锈蚀钢筋 即可。预应力连续 箱梁 由于
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连 续 箱 梁 裂 缝 成 因及 防治 措 施
韩永 军 谭 星。
（． １ 神华准格尔能源有限责任公司 准格尔
摘
０００ ； ． １ ０ ２ 贵州高速公路开发总公司 贵阳 ５００） ５ ５０ １
要 ： 在桥 梁施 工中 ，混凝土 的施 工质量 关 系到大桥 的生命 。本文 以某预应 力连续 箱梁施 工为例 ，剖析 了
３ 腹板纵向裂缝和顶板横向裂缝
桥 梁 中
心
线
图２
慝 阪、丁 ｊ ｌ 港 同 立 单圣ｃ 置（ 立
ｂ幸葵 ）鞫 ｉ
） 辅凝痰嫠 断 面
３ １ 原 因分 析 ．
如图２ 所示 ，中横隔板混 凝土断面远大于 底板 、腹板和顶 板的混凝土断 面 ，刚度 比值 很大 。中横 隔板与 底 板用２ ×０ ３ ｍ ．ｍ的倒 角过渡 ，而 与腹板 、顶板仅 以０ ３ ×０ ３ ．ｍ ．ｍ的小倒 角过 渡 ，此处形成 刚度突变 。混凝土浇 筑后 ，随着水化热 的逐 渐散失 ，腹板 、顶板逐渐降温收缩 ，但是 ，由于腹板 、顶板很薄 ，刚度远 小于 中隔板 ， 腹板 、顶板的收缩力无法带动 中隔板 同时收缩 ，只能在中隔板附近开裂 。
宽幅变截面连续箱梁底板纵向裂缝成因及对策
的产生原 因定性和定量进行分析 ， 出适 当的解决措施 。 提
３ 数值模 拟计 算
用 Ａ ＹＳ 行施 工工 况数 值模 拟 ， ＮＳ 进 将荷载分为两部分 ： 一部
１ 工 程概况 及裂 缝情 况
本桥 为 预 应 力混 凝 土 变 截 面 连 续 箱 梁 ， 径 布 置 为 ３ ＋ 跨 ４ｍ
级配好、 空隙小， 使用最佳砂率， 各项指标达到国家标准。４ ＃Ｊ ３ 结语 ） ｂｌ Ｊ ｌ
剂： 选用合格 的外加 剂 ， 以改 善混 用 各项 性 能 ， 降低水 用 以上对混凝土结构 裂缝产 生 的主要原 因和相 应的 防治措施
混 土收缩严 配 比 计 用 比低 水 减 作 探 。 是 缝 混 土 构 普 存 ，了 论 究 量减的缩 ５ 合 设 ： 比 和 最 少 水 泥 用 量 ， ， 外 了 讨 但 裂 在 凝 结 中 遍 在除 理 研 之 凝少收。）控 制 最 大 水 灰 低 灰 、用 量 足 少 ， 格 以满 耐
宽幅 变截 面 连 续 箱 梁底 板 纵 向裂 缝 成 因及 对 策
徐 尚村
摘
王新 定 曾晓青
要： 以某 一 宽 幅桥 ２号块 底 板 纵 向 裂缝 为例 ， 合 分 析 产 生裂 缝 的 各 方 面原 因， Ａ Ｙ 综 用 ＮＳ Ｓ软 件进 行 了数值 模 拟 ， 模 从
拟结 果 来 看 ， 比较 准 确 的反 映 了实 际 工程 情 况 ， 后针 对 宽 幅 桥 施工 过 程 中如何 减 少 收缩 裂 缝 的 产 生提 出 了合理 的建议 。 最 关 键 词 ： 梁 ， 板 ， ＮＳ ， 缝 ， 缩 箱 底 Ａ ＹＳ 裂 收
，
久性要求 。
２． 施 工 方 面 ３
还 应该 在 工 程 实 践 中 不 断 发 现 问 题 ， 结 经 验 ， 混 凝 土 原 材 总 从 料选择 配 合 比设 计 、 场 施 工等 各个 环 节 严 格 控 制 ， 强 管 理 ， 现 加 以 保证混凝土工程 的质量 达 到尽 量 避 免混 凝 土 裂缝 出现 的 目的 。
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文章编号:100926825(2010)0120172203宽幅变截面连续箱梁底板纵向裂缝成因及对策收稿日期:2009207225作者简介:徐尚村(19862),男,东南大学交通学院桥梁与隧道工程专业硕士研究生,江苏南京 210096王新定(19662),男,博士,硕士生导师,副教授,东南大学交通学院,江苏南京 210096曾晓青(19752),男,东南大学交通学院桥梁与隧道工程专业硕士研究生,江苏南京 210096徐尚村 王新定 曾晓青摘 要:以某一宽幅桥2号块底板纵向裂缝为例,综合分析产生裂缝的各方面原因,用ANSY S 软件进行了数值模拟,从模拟结果来看,比较准确的反映了实际工程情况,最后针对宽幅桥施工过程中如何减少收缩裂缝的产生提出了合理的建议。
关键词:箱梁,底板,ANSYS ,裂缝,收缩中图分类号:TU755.7文献标识码:A 箱梁截面具有以下特点:1)截面抗扭刚度大,结构在施工与使用过程中都具有良好的稳定性;2)顶板和底板都具有较大的混凝土面积,能有效的抵抗正负弯矩,并能满足配筋的要求,适用于产生正负弯矩的结构;3)适合于现代化施工方法的要求;4)承重结构与传力结构相结合。
所以预应力混凝土连续箱梁得到了广泛的应用,由于设计、施工等各方面的不合理因素,导致了裂缝的频频出现,而且形式多样。
本文针对正在施工中的宽幅变截面连续箱梁底板纵向裂缝的产生原因定性和定量进行分析,提出适当的解决措施。
1 工程概况及裂缝情况本桥为预应力混凝土变截面连续箱梁,跨径布置为34m +64m +34m ,单箱三室,桥宽23.5m ,顶板厚度25cm ,腹板由墩处65cm 变化至跨中50cm ,底板从50cm 变化到22cm ,挂篮悬臂浇筑施工方法。
0号,1号块为支架现浇,当浇筑完3号块时发现2号块底板出现不同程度的纵向裂缝,长度为1m 左右,由1—1截面向2—2截面延伸。
2 裂缝成因分析1)箱梁的横向刚度不足,横向挠度过大会在底板引起纵向裂缝。
这种情况往往出现在宽跨比大的桥梁中。
2)0号,1号块和2号块施工时间间隔较长,常因混凝土收缩差而在2号块产生纵向裂缝。
3)由于日照和环境温度,使箱梁内外产生温度差引起裂缝。
3 数值模拟计算用ANSYS 进行施工工况数值模拟,将荷载分为两部分:一部分为结构自重和预应力产生的2号块应力分布,另外一部分为2号块收缩应变引起的收缩应力,最终将两种结果线性叠加得出2号块总体应力。
1)水泥:选用安定性良好的硅酸盐水泥。
2)粗骨料:要求级配好、空隙小、强度高,各项指标达到国家标准。
3)细骨料:要求级配好、空隙小,使用最佳砂率,各项指标达到国家标准。
4)外加剂:选用合格的外加剂,用以改善混凝土各项性能,降低水的用量,减少收缩。
5)配合比设计:宜采用低水灰比、低用水量以减少混凝土的收缩,严格控制最大水灰比和最少水泥用量,以满足耐久性要求。
2.3 施工方面1)配筋:严格按图施工。
合理安排施工顺序,确保钢筋混凝土的质量。
2)加强地基的检查与验收工作。
3)模板工程:模板构造要合理,模板和支架要有足够的刚度,合理掌握拆模时间和拆支撑时间。
4)混凝土浇筑:避免混凝土拌合物出现离析现象,应振捣均匀、适度,加强早期养护。
5)加强养护:使混凝土表面保持湿润状态,不断补充蒸发的水分。
这样既可以防止混凝土的干缩裂缝,又可以加速混凝土的水化,提高混凝土的抗拉强度。
6)设置后浇带:根据混凝土早期收缩量大的特性,采用“以放为主”的设计思路,设置后浇带[3]。
主要作用是释放早期混凝土收缩应力,减小以收缩为主的变形。
3 结语以上对混凝土结构裂缝产生的主要原因和相应的防治措施作了探讨。
但是裂缝在混凝土结构中普遍存在,除了理论研究之外,还应该在工程实践中不断发现问题,总结经验,从混凝土原材料选择、配合比设计、现场施工等各个环节严格控制,加强管理,以保证混凝土工程的质量,达到尽量避免混凝土裂缝出现的目的。
参考文献:[1] 邵明波.混凝土结构工程中常见变形裂缝的防治[J ].山西建筑,2007,33(1):1632164.[2] 江传良.钢筋混凝土结构裂缝分析及其防治[J ].科学技术与工程,2006,6(1):90291.[3] 高亚利.钢筋混凝土结构裂缝控制工程的应用[J ].石油规划设计,2007,18(2):46247.Study on the causes of cracks in reinforced concrete structures and preventive measuresL I Xian 2canAbstract :Through analysis of the reasons caused the cracks produced in reinforced concrete structures ,from design ,materials ,construction and other aspects prevention and treatment measures are proposed in order to effectively control and reduce the production of those cracks in re 2inforced concrete structures to ensure engineering quality of buildings.K ey w ords :reinforced concrete structure ,crack ,cause ,measure・271・第36卷第1期2010年1月 山西建筑SHANXI ARCHITECTURE Vol.36No.1Jan. 2010 3.1 收缩应变的计算根据我国公路桥规给出的混凝土收缩应变表达式如下:一般表达式:εcs (t ,t s )=εcso ・βs (t -t s )(1)名义收缩系数:εcso =εs ・f cm ・βR H(2)其中,εs ・f cm =[160+10βsc (9-f cm /f cmo )]・10-6(3)βR H =1.55[1-(R H/R H 0)3](4)收缩随时间发展的系数βs :βs (t -t 0)=(t -t s )/t 1350(h/h 0)2+(t -t s )/t 10.5(5)其中,t 为计算考虑时刻的混凝土龄期,d ;t 0为收缩开始时的混凝土龄期,取值为4d ;εcs (t ,t s )为收缩开始时的龄期为t s ,计算考虑的龄期为t 时的收缩应变;βsc 为依水泥种类而定的系数,对于一般硅酸盐类水泥或快硬水泥,βsc =0.5;R H 为环境年平均湿度,%;h 为构件理论厚度,mm ;f cm 为混凝土立方体抗压强度,MPa ;将R H 0=100%;h 0=10mm ;t 1=1d ;f cmo =10MPa ;t =15d ,代入以上各式求得εcs (15,4)=2.136×10-4。
在实际工程中,都是把收缩变形转换成等量温差T y (t ),T y (t )=εcs (t ,t s )/α,其中,α为混凝土线性膨胀系数,取1.0×10-5/℃,所以T y (t )=21.36℃。
3.2 ANSYS 计算模型根据混凝土在自重和温度效应下的计算原理,应用有限元分析软件ANSYS10.0,采用三维实体模型对结构进行分析,规定箱梁长、高及宽方向分别为z ,y 及x 轴。
在实际模拟过程中,混凝土单元采用四面体S olid187,预应力钢筋单元采用Link8,收缩变形按3.1节计算的等量温差施加温度荷载,降温法施加预应力,混凝土单元尺寸为0.03m 。
在实际施工中,主墩处设8个临时墩,全部使用钢护筒焊接在箱梁底板预埋钢板上,另外由于施工悬臂长度较短,可以近似认为2号块横向位移u x =0。
在2号块张拉拆模后,用桥梁博士软件进行了竖向位移和截面转角分析计算,得出结果见表1。
表1 位移、转角约束值截面竖向位移/mz 轴转角/rad1—1 6.25e -5-7.65e -52—23.17e -4-1.71e -5 但对于此工况下,2—2截面可以自由伸缩,计算模型中不加任何约束。
将表1中1—1截面数值施加到ANSYS 计算模型位移和转角约束中,用等差温度荷载代替实际收缩应力,重力加速度取9.8,混凝土弹性模量3.45×104MPa ,泊松比0.2,密度2500kN/m 3,线性膨胀系数1.0×10-5/℃。
3.3 ANSYS 计算结果及分析 从图1可以看出,在自重和纵向预应力效应下,2号块段施工完毕后,1—1截面的底板基本上处于受压状态,只有在2—2截面端处,底板中间部位有大约0.4MPa ～0.5MPa 的拉应力,C50混凝土设计抗拉强度值为1.83MPa ,所以在此荷载作用下2号块底板任意部位是不可能出现裂缝的。
将收缩变形值得到的等量温差作为外加荷载,施加到1—1截面上,得到图2。
如图2所示最大局部拉应力达到2.25MPa ,而在自重和预应力作用下这些位置是受压的,据图1结果显示,最大压应力达到0.5MPa ,顶板的普通钢筋配置比底板多了近1/2。
在底板和顶板的大部分区域,拉应力都在1.7MPa 以上,可以看出的是收缩应力大大超过了横向受弯所产生的应力。
把以上两种荷载同时加载,在1—1截面底板处基本上都达到开裂荷载,顶板由于横向束的作用,基本上处于受压状态,上述提到底板普通钢筋配置相对顶板来说比较少,所以在此荷载作用下出现裂缝也是符合理论分析的,裂缝出现的位置和延伸方向与实际情况比较吻合。
在3号段施工结束后,没有发现底板有类似裂缝。
为了验证上面的分析是否正确,笔者对3号块ANSYS 建模分析,在计算收缩应变时,因为2号和3号两块段施工时间差只有10d ,相对变形值也就较小,经计算只有0.741×10-4。
从应力计算看出,在底板钢筋加强区域只有1.1MPa ,底板其余部位在0.5MPa ～0.8MPa 之间,远小于开裂荷载,这与后续施工结果也是吻合的。
通过ANSYS 计算分析,以后各块段浇筑间隔在10d 左右,在底板是不会出现这种纵向裂缝的。
4 结论与对策1)采用ANSYS 软件对2号块在各种荷载作用下的应力场进行仿真模拟,可得到混凝土内部的受弯拉应力、收缩应力及裂缝出现的大致位置,而且施工初期的每一块段,收缩应力对裂缝产生的影响占很大部分。
2)对于宽幅变截面连续箱梁,挂篮施工块段与支架现浇块段要尽量减少时间间隔,减少相对收缩量来降低收缩变形引起的应力。
3)宽幅三向预应力结构,底板应加强普通钢筋的设置,以抵抗收缩徐变带来的附加应力。