预应力混凝土裂缝宽度控制分析研究

目 录

摘 要 ........................................................................................................................................... I ABSTRACT .............................................................................................................................. II 1 绪论 ........................................................................................................................................ 1

1.1问题的提出 ........................................................................ 1 1.2墩墙裂缝 .......................................................................... 1 1.3混凝土坝裂缝 ...................................................................... 2 1.4研究方法 .......................................................................... 3 1.5温控防裂的研究进展 ................................................................ 4

2混凝土坝的温控防裂研究 ..................................................................................................... 6

2.1工程概况 .......................................................................... 6 2.2计算模型 .......................................................................... 7 2.3计算方法 .......................................................................... 7 2.4计算参数 .......................................................................... 8 2.5计算工况 .......................................................................... 8 2.6溢流坝段稳定温度场 ................................................................ 9 2.7温度场结果分析 .................................................................... 9 2.8应力场结果分析 ................................................................... 10

3总结 ....................................................................................................................................... 10 4展望 ....................................................................................................................................... 11 参考文献 .................................................................................................................................. 13

I

1 绪论

1.1问题的提出

自从混凝土的问世迄今己有150多年的历史，实践证明，混凝土坚固耐久，在可预见的将来，仍然是一种工程建设必不可少的建筑材料。然而，由于混凝土材料固有的力学特性，它又是一种很易开裂的材料。裂缝的存在和发展，除了影响建筑物的外观，使相应部位构件的承载力受到一定程度的削弱;同时结构物裂缝还会引起渗漏、保护层剥落、钢筋锈蚀、混凝土碳化、持久强度降低，甚至危及建筑物的正常使用和缩短建筑物的使用寿命。对于一些结构如核辐射源的防护建筑物、化工原料贮存池、污水处理池等一般都严禁任何裂缝的出现，因此它们对于防裂有着更为严格的要求。另外，结构物的破坏常常是从裂缝开始的，所以，人们常常把裂缝的存在视作结构物濒临破坏的危险征兆。

随着国家对水利、建筑、交通等基础设施的投入，大体积混凝土的应用越来越广泛， 如大坝、水闸、船闸等水工建筑物，高层建筑的基础承台[1]以及大型桥梁的桥墩锚旋[2]、 地铁车站顶板等等，如何防止裂缝的形成和发展成为建设、设计和施工方都极为关注 的问题，也是目前学术界研究的热点之一。

1.2墩墙裂缝

湖北省陈家冲溢洪道，1965年建成，1989年2月检查，发现在闸墩、底板等部位发

生各类裂缝81条。马头寨溢洪道1988年浇筑，1991年2月陆续在侧墙底板、闸墩等部 位发现69条裂缝，总长达931m。同时施工的巩河水库溢洪道也产生了类似裂缝。位于 长江江堤的大型涵闸(新滩口、余码头、武穴等)，在底板和胸墙部位都发生了较为严重的裂缝[3]。

北京永定河与小清河闸墩以及河南陆浑水库溢洪道闸墩由于在设计中未考虑温度应力的作用，施工单位也未采取必要的温控措施，致使结构在施工期就出现了许多裂缝

[4]

。另外，泵浇混凝土新建闸墩如连云港石梁河泄洪闸以及淮河流域几座水闸墩墙[5]，

在混凝上龄期3-20d时均不同程度地产生了裂缝，墩体裂缝一般沿竖直方向出现，首先发生在沿长度方向的中部，并且在1/3-1/2高度范围内先裂，然后向上、下两个方向扩

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展。

另据，对河南等六省一市32项水闸工程的调查101，发现在19项工程中，几乎每个闸墩都有数目不同的裂缝。从众多工程实例可以看出，水工墩墙结构裂缝的问题是目前水闸、

箱涵等混凝七薄壁结构建设中急需解决的关键技术问题。

1.3混凝土坝裂缝

在20世纪30年代以前建造的奥瓦希等混凝土坝发生了不少裂缝。前苏联从50年代开始，在西伯利亚和中亚地区建造了一系列混凝土坝。当地气候条件十分严峻，年平均

气温往往为-2～-3°C，冬季最低气温达-40～50℃，在这样恶劣的气候条件下，坝内裂缝很多。平行于坝轴线方向的基础贯穿裂缝或深层裂缝，一旦形成以后，它的危害性是十分严重的。这些裂缝破坏了结构的整体性，改变了设计安排的应力分布图形，改变了混

凝土建筑物的受力条件，从而有使局部甚至整体结构发生破坏的可能，即使是一般的表 面裂缝对混凝土的耐久性也是有损害的。日本大森坝川大头坝[6](1958-1959年)，1958 年8月在四个坝段上游面都发生了垂直裂缝，前苏联马马康宽缝重力坝(1956-1961年) 的这类裂缝更为严重，有3个坝段裂缝向内扩展，再向两侧分叉穿出，将大头分为2-3 块。我国的恒仁大头坝及侵葛重力坝也发生过这类裂缝。最严重的是拓溪大头坝(1958-1962年)，该坝1#和2#墩裂缝都较严重。在大坝投入运行七年后(1969年)，检测结果l#支墩已裂到基础，裂缝切入坝体范围达2000m3，相当于横断面的45%。20世纪70年代以来，实体坝上游面出现裂缝的例子也多了起来。美国利贝坝(1966-1971年)坝高127m，有7个坝段上游面出现裂缝，并导致了基础廊道漏水。美国德约夏克坝(1968-1972年)裂缝更为严重，该坝坝高Z18m，通仓浇筑，经人工预冷，实际浇筑温度仅5.5℃-7℃。尽管采取了严格的传统温控措施，9个坝段均发现有此类裂缝，其中23#坝段裂缝不但扩展到基岩，而且向坝内深入75m。丹江口第一期工程19#～28#坝段上游面.在施工初期曾发生大量表面裂缝。龙羊峡重力拱坝、紧水滩双曲拱坝、东江双曲拱坝、白山重力拱坝、乌江渡拱形重力坝、刘家峡实体重力坝、丹江口宽缝重力坝、葛洲坝水电站枫树空腹重力坝、大黑汀宽缝重力坝[川等混凝土坝也不同程度地出现了裂缝，有的多达数千条裂缝。举世瞩目的三峡工程，目前己建坝段中的裂缝现象也非常突出，一

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