摘要：预应力混凝土梁板是桥梁工程目前经常采用的结构形式,具有设计简便;施工方便快捷、易于工厂化生产的特点。但由于混凝土自身的特点,经常会产生各种各样的裂缝,严重的影响了梁板的使用和寿命。本文通过对梁板裂缝原因的分析,提出了相应的解决方法,为今后的梁板施学位论文参考文献格式www.808so.com
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关键词：预应力混凝土梁板裂缝
1 概述
随着交通基础建设得到迅猛发展,兴建了大量的预应力混凝土梁板的桥梁。在桥梁建造和使用过程中,出现裂缝而影响工程质量事件时有发生。混凝土开裂可以说是“常发病”和“多发病”。其实,如果采取相应的设计和施工措施,很多裂缝是可以克服和控制的。为了进一步加强对混凝土桥梁裂缝的认识,尽量避免工程中出现危害较大的裂缝,本文尽可能对混凝土桥梁裂缝的种类和产生的原因作剖析,并针对问题提出了相应的处理措施,以方便施工找出控制裂缝的可行办法,达到防范于未然的目的。
2 混凝土桥梁裂缝种类、成因
实际上,混凝土结构裂缝的成因复杂而繁多,并且多种因素相互影响,但每一条裂缝均有其产生的一种或几种主要原因。混凝土梁板裂缝的种类,就其产生的原因,大致可划分如下几种:
2.1荷载引起的裂缝
混凝土桥梁在常规静、动荷载及次应力下产生的裂缝称荷载裂缝,归纳起来主要有直接应力裂缝、次应力裂缝两种。
2.1.1直接应力裂缝是指外荷载引起的直接应力产生的裂缝
直接应力裂缝产生的原因有:
2.1.1.1设计阶段,结构计算时出现漏误；计算模型不合理；结构受力假设与实际受力不符；内力与配筋计算错误；结构安全系数不够。结构设计时对施工的可能性考虑不周；设计断面不足；预应力钢束及钢筋设置偏少或布置错误；结构刚度不足；构造处理不当；设计图纸交代不清等。
本合同预应力梁全部采用主筋直线形布置，其主要缺点是支点附近无法平衡的张拉负弯矩会在梁顶出现过高的拉应力，甚至遭致严重开裂。
2.1.1.2施工阶段,不了解预制结构受力特点,随意堆放、起吊、运输、安装;不按设计图纸施工,擅自更改结构施工顺序,改变结构受力模式等。
在预应力板梁处坑存放时，垫木没有放在两端支点处导致梁体受力不均，可引起裂缝，如未及时发现并处理，可造成梁体断裂的严重后果。
2.1.1.3使用阶段,有超出设计载荷的重型车辆通过；地震、爆炸等。
2.1.2次应力裂缝是指由外荷载引起的次生应力产生裂缝
次应力裂缝产生的原因有:
2.1.2.1在设计外荷载作用下,由于结构物的实际工作状态同常规计算有出入或计算不考虑,从而在某些部位引起次应力导致结构开裂。
2.1.2.2梁板结构中经常需要设置空心内腔,施工时由于对预应力钢束及抗剪钢筋的位置控制精度不足,芯膜受压上浮导致梁板顶厚不足，造成局部预应力钢束偏心过大,抗剪钢筋过于稀疏等,致使梁板开裂。荷载裂缝特征依荷载不同而异呈现不同的特点。这类裂缝多出现在受拉区、受剪区或振动严重部位。
2.2温度变化引起的裂缝
混凝土具有热胀冷缩性质,当外部环境或结构内部温度发生变化,混凝土将发生变形,若变形遭到约束,则在结构内将产生应力,当应力超过混凝土抗拉强度时即产生温度裂缝。温度裂缝区别其它裂缝最主要特征是将随温度变化而扩张或合拢。引起温度变化主要因素有:年温差、日照、骤然降温、水化热、蒸汽养护或冬季施工时施工措施不当等因素。
2.3收缩引起的裂缝
在实际工程中,混凝土因收缩所引起的裂缝是最常见的。在混凝土收缩种类中,塑性收缩和缩水收缩(干缩) 是发生混凝土体积变形的主要原因,另外还有自生收缩和炭化收缩。
塑性收缩。发生在施工过程中、混凝土浇筑后4～5 小时左右,此时水泥水化反应激烈,分子链逐渐形成,出现泌水和水分急剧蒸发,混凝土失水收缩,同时骨料因自重下沉,因此时混凝土尚未硬化,称为塑性收缩。资料显示塑性收缩所产生量级很大,可达1 %左右。在骨料下沉过程中若受到钢筋阻挡,便形成沿钢筋方向的裂缝。为减小混凝土塑性收缩,施工时应控制水灰比,避免过长时间的搅拌,下料不宜太快,振捣要密实,竖向变截面处宜分层浇筑。
干缩裂缝。混凝土结硬以后,随着表层水分逐步蒸发,湿度逐步降低,混凝土体积减小,称为干缩裂缝。如配筋率较大的构件(超过3 %) ,钢筋对混凝土收缩的约束比较明显,混凝土表面容易出现龟裂裂纹。
自生收缩。自生收缩是混凝土在硬化过程中,水泥与水发生水化反应,这种收缩与外界湿度无关。
2.4冻胀引起的裂缝
大气气温低于零度时,吸水饱和的混凝土出现冰冻,游离的水转变成冰,体积膨胀9 % ,因而混凝土产生膨胀应力；同时混凝土凝胶孔中的过冷水(结冰温度在- 78 度以下) 在微观结构中迁移和重分布引起渗透压,使混凝土中膨胀力加大,混凝土强度降低，并导致裂缝出现。尤其是混凝土初凝时受冻最严重,成龄后混凝土强度损失可达30 %～50 %。冬季施工时对预应力孔道灌浆后若不采取保温措施也可能发生沿管道方向的冻胀裂缝。
温度低于零度和混凝土吸水饱和是发生冻胀破坏的必要条件。当混凝土中骨料空隙多、吸水性强；骨料中含泥土等杂质过多；混凝土水灰比偏大、振捣不密实；养护不力使混凝土早期受冻等,均可能导致混凝土冻胀裂缝。冬季施工时,采用电气加热法、暖棚法、地下蓄热法、蒸汽加热法养护以及在混凝土拌和水中掺入防冻剂(但氯盐不宜使用) ,可保证混凝土在低温或负温条件下硬化。
2.5施工工艺质量引起的裂缝
在混凝土结构浇筑、构件制作、起模、运输、堆放、拼装及吊装过程中,若施工工艺不合理、施工质量低劣,容易产生纵向的、横向的、斜向的、竖向的、水平的、表面的、深进的和贯穿的各种裂缝,特别是细长薄壁结构更容易出现。裂缝出现的部位和走向、裂缝宽度因产生的原因而异,比较典型常见的因素有:施工不规范,保护层厚度与设计值相差过大；混凝土振捣不密实、不均匀,出现蜂窝、麻面、空洞，导致钢筋锈蚀或其它荷载裂缝的起源点；混凝土浇筑过快,混凝土流动性较低,容易在浇筑数小时后发生裂缝,既塑性收缩裂缝；混凝土搅拌、运输时间过长,使水分蒸发过多,引起混凝土塌落度过低,使得在混凝土体积上出现不规则的收缩裂缝；混凝土初期养护时急剧干燥,使得混凝土与大气接触的表面上出现不规则的收缩裂缝；因其它原因加大了水灰比,导致混凝土凝结硬化时收缩量增加,使得混凝土体积上出现不规则裂缝等。
3 处理措施
3.1设计措施
在结构计算时应全面考虑空心板的受力情况,包括施工荷载作用下的受力计算。在梁板配筋时,注意剪力筋的布设,并要做到增加钢筋根数,减小钢筋截面。对薄弱位置应做特殊设计。
3.2施工处理措施
施工环节是控制裂缝出现的主要因素,要对每个可能影响或引起裂缝的工序进行控制。
要对材料进行全面的抽检和试验,必须保证材料质量全面合格；对混凝土的配合比进行试配,尽可能的模拟施工环境,以保证施工质量；梁板预制宜采用工厂化生产,模板应采用具有足够强度和刚度的钢模板；严格控制芯膜上浮，可适当减小箍圈直径，加强箍圈的固定；控制混凝土的入模温度,养生期应保证梁板始终保持适宜的温度和湿度,冬季施工应注意采用合理的保暖措施；堆放、运输、吊装应按规定要求进行, 避免野蛮装卸、施工。
4 结束语
裂缝是混凝土结构中普遍存在的一种现象,它的出现不仅会影响建筑物的使用功能,而且会引起钢筋的锈蚀,降低材料的耐久性,影响建筑物的承载能力,因此要对混凝土裂缝进行认真研究、区别对待,采用合理的方法进行处理,并在施工中采取各种有效的预防措施来预防裂缝的出现和发展,保证建筑物和构件安全、稳定地工作。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
预应力先张法空心板裂缝产生原因及处理措施
更新时间：2024-03-19
作者：用户投稿
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