預(yù)制空心板梁產(chǎn)生裂縫的分析與控制1前言預(yù)制空心板梁是公路橋梁的上部構(gòu)造應(yīng)用較為廣泛的結(jié)構(gòu)形式之一，這種板梁施工簡(jiǎn)單、安裝方便、成本低廉，深受建設(shè)單位的歡迎。在江西省新建的南昌到瑞金公路（南城——隘嶺段）橋梁設(shè)計(jì)中尤為明顯。該公路幾乎所有的橋梁上部構(gòu)造均采用空心板梁，小橋?yàn)槠胀招陌辶?，大中橋及單孔跨?0m以上者均為預(yù)應(yīng)力空心板梁。施工過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，該項(xiàng)目各標(biāo)段中20m跨度以上的空心板梁都不同程度地出現(xiàn)了跨中截面的橫向裂縫。從使用情況看，盡管當(dāng)時(shí)橫向裂縫不影響梁體的受力性能，但因裂縫處鋼筋長(zhǎng)時(shí)間外露，極易受到腐蝕，降低結(jié)構(gòu)的承載能力與耐久性，對(duì)板梁的使用壽命有影響，雖然采用了化學(xué)灌漿或其他修補(bǔ)的措施予以處理，終究費(fèi)工、費(fèi)時(shí)，效果也不很理想。文中就其產(chǎn)生的原因及施工中如何控制提出幾點(diǎn)看法。2裂縫產(chǎn)生的原因分析經(jīng)檢查，裂縫均出現(xiàn)在空心板梁灌注完成3d后至施加預(yù)應(yīng)力前，垂直于梁長(zhǎng)方向，位于板梁跨中。裂縫一旦出現(xiàn)，隨著時(shí)間的推移呈發(fā)展趨勢(shì)。裂縫首先形成于腹板，上下延伸至倒角后向頂板發(fā)展，兩側(cè)逐漸連通，情況嚴(yán)重的會(huì)貫穿整個(gè)橫斷面，形成通縫。經(jīng)過(guò)對(duì)全線開(kāi)裂空心板梁的具體情況進(jìn)行認(rèn)真的分析研究，筆者認(rèn)為造成裂縫的原因主要有以下幾個(gè)方面。2.1水泥水化熱引起的溫度應(yīng)力和溫差變形水泥水化產(chǎn)生的水化熱使砼內(nèi)部溫度升高。據(jù)測(cè)，砼灌注后1-3d放出的熱量為總釋放熱量的一半，灌注后3-6d砼內(nèi)部溫度達(dá)到最高值,可達(dá)60～70℃以上。砼等級(jí)越高,所用的水泥量越多，所產(chǎn)生的水化熱量也就越大，此時(shí)即會(huì)產(chǎn)生溫度應(yīng)力和溫差變形，當(dāng)溫度應(yīng)力超過(guò)砼的約束力時(shí),砼即產(chǎn)生裂縫。2.2環(huán)境溫度的影響砼的內(nèi)部溫度是由多方面決定的，除水泥水化熱產(chǎn)生的絕熱溫度外，還與砼的入模溫度（即澆筑溫度）和散熱熱量損失有關(guān)。氣溫的晝夜變化對(duì)砼的影響也很大，白天氣溫高，使砼內(nèi)部的熱量不易散出，造成其本身的溫度很高；夜間氣溫降低，與砼之間形成很大的溫差，晝夜溫差越大，砼產(chǎn)生的溫度應(yīng)力就越大，梁體預(yù)制期間，該地區(qū)最大晝夜溫差達(dá)12℃，一周內(nèi)最大溫差達(dá)25℃。由于砼的導(dǎo)熱性能差，澆注初期其強(qiáng)度和彈性模量都很低，對(duì)溫度變化引起的變形約束不明顯，隨著齡期的增長(zhǎng)，砼強(qiáng)度和彈性模量都得以提高，對(duì)砼變形的約束則越來(lái)越大，以至產(chǎn)生很大的拉應(yīng)力，當(dāng)砼抗拉強(qiáng)度不足以抵抗這種拉應(yīng)力時(shí)，便開(kāi)始出現(xiàn)溫度裂紋。2.3砼收縮變形砼中的水分有20%是水泥水化所必需的，其余80%要蒸發(fā)掉。最初失去的30%水分為砼中的自由水，幾乎不會(huì)引起砼的收縮，但隨著水分的繼續(xù)蒸發(fā)，使20%的吸附水逸出，砼就會(huì)產(chǎn)生干縮。砼表面與外界接觸面大，水分蒸發(fā)快，干燥收縮也快，相反，內(nèi)部干燥收縮慢，在砼表面就會(huì)產(chǎn)生裂縫。砼的熱量散失會(huì)引起冷縮。其內(nèi)部各點(diǎn)與砼表面熱量散失程度不同，冷縮程度也不一樣，相互牽制，再加上底模的影響，使其冷縮受到限制，這種限制達(dá)到一定程度即導(dǎo)致砼開(kāi)裂。2.4地基的沉陷規(guī)范要求，預(yù)制場(chǎng)地應(yīng)具備足夠的強(qiáng)度，剛度和穩(wěn)定性，并做好臺(tái)座地基的防水、排水設(shè)施以防沉陷；在荷載作用下，臺(tái)座頂面變形不應(yīng)大于2mm。如果沿板梁長(zhǎng)度方向的地基壓實(shí)度相同，地基土均質(zhì)，應(yīng)力、應(yīng)變基本一致，則對(duì)板梁不會(huì)造成大的影響。如果沿板梁梁長(zhǎng)方向地基壓實(shí)度不同，在荷載作用下產(chǎn)生不均勻沉降，就會(huì)使板梁體局部產(chǎn)生應(yīng)力集中，使梁長(zhǎng)方向的應(yīng)力及應(yīng)變有較大差異，從而產(chǎn)生裂縫，嚴(yán)重者會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)動(dòng)。實(shí)際施工中，很難使新填筑的地基達(dá)到壓實(shí)度相同這一理想狀態(tài)，由此產(chǎn)生的應(yīng)力也是難以避免的。2.5內(nèi)外約束條件的影響砼因溫度變化產(chǎn)生的變形受到不同的約束。如：梁體澆筑完成后，與底模的隔離效果會(huì)產(chǎn)生不同程度的粘結(jié)力、磨擦力；溫度變化時(shí)，梁體愛(ài)到底模的限制即產(chǎn)生外部約束力。在砼早期升溫時(shí)，其膨脹變形受到外部約束形成壓應(yīng)力，由于此時(shí)砼的彈性模量較小，應(yīng)變的松弛度大，砼與底模的粘結(jié)不牢，所以產(chǎn)生的壓應(yīng)力小，隨著時(shí)間的推移，砼的彈性模量增大，與底模的粘結(jié)逐步牢固，當(dāng)其溫度下降時(shí)，砼的冷縮變形產(chǎn)生較大的拉應(yīng)力，此拉應(yīng)力一旦超過(guò)砼的抗拉強(qiáng)度，梁體即出現(xiàn)垂直裂縫。滔另外，砼內(nèi)部客的鋼筋對(duì)其變派形也有約束作挎用，主要表現(xiàn)百為磨擦力和咬它合力（圓鋼筋刊以磨擦力為主薯，螺紋鋼筋以守咬合力為主）語(yǔ)，當(dāng)?shù)啄?duì)梁詳體砼的約束力刺超過(guò)砼的抗拉含強(qiáng)度和鋼筋的射約束作用時(shí)，剝梁體就會(huì)出現(xiàn)逮裂縫。群3團(tuán)達(dá)施工控制及采舊取措施標(biāo)板梁裂縫的產(chǎn)詞生是由多方面億的原因引起的填，因此防止和飛控制裂縫產(chǎn)生督和發(fā)展的措施卸也應(yīng)多角度考電慮。膀3.1勁降低砼的澆注摔溫度跡砼內(nèi)部的最高今溫度值可用下跨式進(jìn)行計(jì)算。路T喬max季=T乞0糟+Q/10鏈?zhǔn)街匈F：堅(jiān)T母0劈—仆澆注溫度（或們?nèi)肽囟龋┨蚎肉—撫每豐m宣3源砼的水泥用量頁(yè)可見(jiàn)，砼內(nèi)部請(qǐng)溫度與澆注溫言度有很大關(guān)系付。應(yīng)盡量避免鞏在氣溫較高時(shí)英澆注砼，必要房時(shí)采用原材料罷預(yù)冷、灑水降喝溫或在溫度較余低時(shí)澆注施工膚，降低砼內(nèi)部靈溫度進(jìn)而減小派溫差應(yīng)力。蠅3.2生改善砼澆注與杠養(yǎng)護(hù)條件胳砼澆注分層進(jìn)侍行，每層厚度奶控制在概30訂cm伯以內(nèi)，且澆注蠅速度不能過(guò)快爛，以利其熱量濟(jì)的散發(fā)，保持神溫度均勻。討砼澆注南完?duì)I3震h潮后需覆蓋并灑扁水養(yǎng)護(hù)，這樣蓋可避免早期受越太陽(yáng)直接照射進(jìn)，晴天能降溫銜保濕，夜間、有冷天時(shí)又能保滲持砼表面的溫事度，起到減小園內(nèi)外溫差的作遷用。板梁內(nèi)模常拆除后將兩端貫封堵，在內(nèi)芯蛋裝水養(yǎng)護(hù)。注民意不能封死，乏以利于內(nèi)部降宮溫。哲不宜過(guò)量直接流用冷水灑水養(yǎng)制護(hù)，因?yàn)檫^(guò)量坑灑水可能引起和梁體內(nèi)溫差加幻大，導(dǎo)致溫度肌應(yīng)力過(guò)大而產(chǎn)煎生開(kāi)裂，砼的角最大內(nèi)外溫差春以不超過(guò)思2承0克℃掩為宜，較大時(shí)賤也不應(yīng)超過(guò)顫2邀8袋℃呀。3.3拆模頁(yè)砼模板的拆除苦除考慮強(qiáng)度外社，還要考慮氣閣溫等其它因素歌的影響，拆模誕時(shí)砼內(nèi)外的溫誓差不能太大，失一般應(yīng)以氣溫第與砼表面、砼羊表面與其內(nèi)部斑的溫差的總和披小于魯2雄0畫(huà)℃腹為原則，拆模腥后需繼續(xù)保持胞養(yǎng)護(hù)。井3.4蔬選擇合理的砼綢配合比蛇在滿足設(shè)計(jì)強(qiáng)兇度及施工技術(shù)遭規(guī)范要求的前伍提下，砼配合創(chuàng)比應(yīng)盡量減少池水泥用量，以質(zhì)降低水泥水化國(guó)熱。該公路個(gè)攻別標(biāo)撞段刑C4譯0蚊砼水泥用量為拘520和kg晨/m見(jiàn)3就，假設(shè)當(dāng)時(shí)砼蒸入模溫度為驢2槐5循℃算。則：長(zhǎng)根據(jù)公趨式煩T辨max鼓=T養(yǎng)0狐+Q/10嚷得砼內(nèi)部溫膀度太T犬max節(jié)1檔=25+52院0/10=啦7唉7叨℃秘一般情況下，鐘水泥用量為飽430答kg以/m完3漢得悲T原max增2霉=25+43察0/10=勁6薯8尾℃套∴嚷△醫(yī)T=T苦漆max1周-T緞max巾2裂=77-68盼=遼9置℃蒜由于水泥用量零的差別，致使負(fù)兩種配合比下體砼內(nèi)外溫差加叔大撥9團(tuán)℃凱，人為地增大頑了溫度應(yīng)力。賀為此，砼的骨墨料宜選用二級(jí)眼配或三級(jí)配，挪并將砂、石的蔑含泥量嚴(yán)格控丸制邪在四3就%刺和乞1姥%嘉以內(nèi)。砼試配福及原材料選用責(zé)時(shí)應(yīng)加強(qiáng)注意杏。蠟3.5殲使用外加劑外在砼中使用外助加劑的目的是司為了改變砼的倉(cāng)配合比，降低富水灰比和減少故水泥用量。目置前市場(chǎng)上有關(guān)栽的砼外加劑品景種繁多、規(guī)格料不一，在使用吵時(shí)對(duì)其品種及賺摻量須經(jīng)試驗(yàn)視分析比較后確黃定。外加劑中恩不能含有膨脹秧劑成分，因?yàn)閭缙谂蛎浰a(chǎn)錢(qián)生的應(yīng)力被砼廊早期的蠕變松開(kāi)弛效應(yīng)所削弱拜，而后期的收偉縮仍可引起較峽大的應(yīng)力，能擴(kuò)量釋放時(shí)會(huì)使濱梁體產(chǎn)生較大嶼的裂縫。云另外，從經(jīng)濟(jì)板效益角度考慮民，加入微量外擱加劑可使砼的興水泥用量大幅家度下降，大大絲減小成本，提驗(yàn)高施工生產(chǎn)的霞經(jīng)濟(jì)效益。癢3.6糊改善約束條件贏外界約束條件價(jià)是造成梁體開(kāi)丑裂的主要原因婦。如何改善內(nèi)蹦部約束條件以轎抵消外界約束薦，是控制開(kāi)裂峽的關(guān)鍵。合理址配筋、局部補(bǔ)衣強(qiáng)，增加內(nèi)部炒約束力、改變御結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)愈、提高底模隔學(xué)離效果等，都伐是切實(shí)可行的惜措施。點(diǎn)鳴合理配筋哨預(yù)應(yīng)力鋼筋砼磁空心板梁中，接由于主要的荷狗載是由鋼鉸線燭或其它預(yù)應(yīng)力婚筋承受的，普慈通鋼筋只作為零構(gòu)造筋使用，型在數(shù)量和規(guī)格槳上翼“朱優(yōu)病化滿”獎(jiǎng)程度嚴(yán)重。這蝶就使得施加預(yù)享應(yīng)力前鋼筋對(duì)尚砼的約束力很選小，不能有效窩消除砼內(nèi)各種餐因素形成的應(yīng)撞力，導(dǎo)致開(kāi)裂笑。在板梁設(shè)計(jì)奇時(shí)，應(yīng)充分考律慮施加預(yù)應(yīng)力引前普通鋼筋對(duì)呈砼的約束作用門(mén)是否滿足要求鼓，鋼筋配置是駁否合理。棉不局部補(bǔ)強(qiáng)岡梁體裂縫均出婦現(xiàn)于跨中，這句是由于應(yīng)力疊鷹加后在跨中形偵成的應(yīng)力最大形的緣故造成的柄，可通過(guò)加大約該截面處鋼筋語(yǔ)對(duì)砼的約束來(lái)截解決。施工中立，可于跨中盆3偷m加范圍內(nèi)增加數(shù)笨根直徑稍大的零縱向螺紋鋼筋慘。美任提高底模隔離掏效果奶采用有效的隔瀉離方式，使板咳梁和底模砼完母全隔離，盡量瞧避免板梁砼和愚底模砼粘結(jié)在渡一起，減小外委界對(duì)梁體砼的渡約束。奮救盡快施加預(yù)應(yīng)悅力險(xiǎn)預(yù)應(yīng)力屬于裝搭配應(yīng)力，它是閥外部荷載作用宵之前已存在于懶構(gòu)件內(nèi)部的一參種初應(yīng)力，它擠的存在可以有吳效地削弱甚至洋抵消作用于梁狐體的其他應(yīng)力喊，減小對(duì)構(gòu)件謙的約束。它能堵從根本上解決賤裂縫的產(chǎn)生和剪發(fā)展問(wèn)題或者認(rèn)說(shuō)不能使構(gòu)件趟發(fā)生裂縫。荒在砼澆注完成鳴，其強(qiáng)度能夠禮滿足施加預(yù)應(yīng)擋力時(shí)就應(yīng)及時(shí)福張拉。除設(shè)計(jì)厚特別要求之外千，砼強(qiáng)度達(dá)設(shè)顆計(jì)標(biāo)勤號(hào)償70頓%攔時(shí)就可施加預(yù)腿應(yīng)力，及時(shí)增法大鋼筋對(duì)砼的舞約束力，將裂逐縫的產(chǎn)生和發(fā)糟展控制到最小揪程度，或使其微不產(chǎn)生裂縫。許實(shí)際施工操作姿中，除采用固敵定底座倒梁法崗生產(chǎn)外，大多攏數(shù)施工單位都你采用一次性底民模，預(yù)制板梁胞批量生產(chǎn)結(jié)束毀，等其最后一遺片梁滿足強(qiáng)度菠要求，或遇有專(zhuān)其他情況停留蚊較長(zhǎng)時(shí)間后，芝才施加預(yù)應(yīng)力褲，這樣就使得止先前生產(chǎn)的板舍梁在張拉前有蔬一段較長(zhǎng)的時(shí)盾間，為板梁應(yīng)政力的釋放和裂楊縫的產(chǎn)生、發(fā)澇展提供了時(shí)機(jī)論。睛另外，通過(guò)增蜻加腹板厚度、繪加大受力面積拾，進(jìn)而減小構(gòu)謠件砼所承受的垂內(nèi)外應(yīng)力，也盡是防止裂縫產(chǎn)第生和發(fā)展的有愉效途徑之一。饒3.7馳控制地基的壓盲實(shí)度魄制梁場(chǎng)地的壓豐實(shí)度必須達(dá)炭到凱100嗎%蟲(chóng)，施工前應(yīng)對(duì)炊其壓實(shí)度及土營(yíng)質(zhì)情況進(jìn)行詳畏細(xì)的檢測(cè)，避掉免設(shè)于膨脹土伐、軟土等不良解土質(zhì)上，難于運(yùn)避免必須設(shè)于御不良土質(zhì)地段弄的要進(jìn)行土質(zhì)介改良換填，然蜂后分層碾壓密蜂實(shí)，由試驗(yàn)檢溉測(cè)其壓實(shí)度合妨格后方可使用小。檢測(cè)地點(diǎn)宜帽取在梁體位置橡，取樣間距以脆梁體長(zhǎng)度范圍柄內(nèi)每隔明3彎m劇壟取一點(diǎn)進(jìn)行測(cè)欄試為宜。同一屑梁場(chǎng)應(yīng)處于同譜一種土質(zhì)上。4結(jié)束語(yǔ)取裂縫出現(xiàn)之后脂，個(gè)別標(biāo)段當(dāng)弊即停止了該種主預(yù)應(yīng)力空心板倚梁的生產(chǎn)，經(jīng)跳過(guò)一段長(zhǎng)時(shí)間裹的分析研究