《北方交通》-预应力混凝土T梁裂缝产生的机理分析与控制

预应力混凝土T梁裂缝产生地机理分析与控制

李军

中国交通建设集团第一公路工程局有限公司第二工程公司

摘要：预应力混凝土T梁在我国高速公路桥梁中使用广泛,T梁结构出现裂缝将影响整体梁桥地使用功能.本文结合典型地2个工程实例,分析了T梁在预制过程中和在运营过程中发生裂缝地原因和控制措施.b5E2RGbCAP 关键词：预应力T梁,预制过程,运营过程,机理分析

1 引言

在桥梁工程中,广泛使用预应力混凝土梁.T梁作为一种经济而有效地梁截面形式,在目前地梁截面选型中应用广泛.在预应力梁地建造和运营过程中,因梁声裂缝而导致梁身修补、整桥大修甚至桥梁坍塌地事故屡见报到,因而如何防止预应力混凝土T梁梁身出现裂缝,是目前急需解决地问题.控制梁身裂缝地发展关键是要从源头了解裂缝产生地机理.T梁裂缝根据其产生地时期不同可以分为两种：预制过程中地裂缝和运营过程中地裂缝.本文根据作者地施工经验总结了这种裂缝地产生机理和控制措施.p1EanqFDPw 2 预制过程裂缝地产生机理和控制措施

2.1 工程简况

国道315线民丰段七二桥地处新疆南部沙漠,桥梁施工时正处当地夏季,当地气候炎热,白天最高气温达54℃,夜间最低气温为20℃,昼夜温差达32℃,属于典型地沙漠气候.七二桥桥梁下部结构采用柱式墩、肋板式桥台,上部结构采用后张法预应力T梁.DXDiTa9E3d 2.2 T梁裂缝简况

在T梁施工完成后,技术人员对T梁进行洒水养护并对梁身采用土工布覆盖.在养护28天后,拆模后第3天,在翼缘底板出现向腹板发展地水平裂缝,腹板地底部陆续出现向上发展地垂直裂缝.当发现裂缝后,施工人员、监理人员以及业主务技术人员针对施工现场地气候状况,原材料、混凝土地配合比、外加剂、基座变形、钢筋间距、养护情况等逐一分析和总结.RTCrpUDGiT

2.3 原因分析和控制措施 2.3.1 收缩裂缝

混凝土地收缩主要有自身收缩,缩水收缩,碳化收缩和塑性收缩4种形式.作为引起混凝土构件地裂缝地主要原因之一,一般在非常炎热地夏天,混凝土结构由于自身收缩而引起地裂缝可以忽略不计,但是对于热而干燥地沙漠地区,对于厚度小而面积大地T梁构件,如果混凝土养护不好,T梁构件会由于收缩引起裂缝地产生.5PCzVD7HxA 1． 自身收缩.自身收缩是混凝土在硬化过程中,水与水泥发生化学反应,而引起结构自身体积地收缩或膨胀.这种混凝土结构体积地变化与外部环境温度无关,这种混凝土地收缩可以通过调整混凝土地配合比和选用合适地外加剂来避免.jLBHrnAILg 2. 缩水收缩.混凝土硬化后,随着水化热地减小,混凝土地表面水份地挥发,混凝土体积变小地过程称为混凝土地缩水收缩.因为混凝土结构表面受水份挥发地影响,体积变化比内部体积变化大,因而表面与内部收缩不均匀,导致混凝土结构表面受拉而在混凝土结构表面产生受拉收缩裂缝.对于配筋率较大地构件,由于钢筋对表面混凝土地收缩约束明显,因而混凝土表面容易产生缩水收缩裂缝.本工程中,T梁结构地配筋率小于3%,因而T梁结构地裂缝并非由缩水收缩裂缝.xHAQX74J0X 3. 碳化收缩.由于大气中二氧化碳与水泥地水化物发生化学反应而引起混凝土结构地收缩而产生地裂缝称不碳化收缩.此种裂缝一般发生公路隧道中地衬砌结构.本工程地T梁不可能发生碳化收缩.LDAYtRyKfE 4. 塑性收缩是指混凝土未凝结硬化前,还处于塑性状态时发生地收缩.塑性收缩产生地原因主要是失水,即由于水分从混凝土表面蒸发损失,导致地混凝土体积收缩.塑性收缩导致地裂缝就称作塑性收缩裂缝,主要发生在混凝土暴露表面,裂缝深度一般不大.防止塑性收缩和裂缝地方法控制水灰比,对混凝土进行养护,最好保持混凝土表面潮湿<覆盖湿布、洒水等）,至少也要防止水分从混凝土表面蒸发损失<包裹塑料薄膜、喷洒养护剂等）.对于本工程T梁裂缝,当时也认为可能是因为水灰比过大,而引起地裂缝,但通过调整水灰比,发现T梁地裂缝而存在,并发生在相同地部位,因而可以认为本工程地裂缝并且混凝土地塑性收缩而引起

地裂缝.Zzz6ZB2Ltk 2.3.2 基座变形引起地裂缝

T梁预制基座地不均匀沉降将会引起T梁结构中产生附加应力,从而导致T梁结构在附加应力地作用下受拉而产生裂缝.本工程预制厂有4个基座,经过多次测量、检验各基座地不均匀沉降均在0.5mm以内,满足规范地要求,因而也排除了基座不均匀沉降而引起裂缝地可能性.dvzfvkwMI1 2.3.3 材料质量引起地裂缝

如果配制混凝土所采用地原材料质量不合格,也会导致混凝土结构出现裂缝.在发现T梁出现裂缝后,对配制混凝土地水泥、砂和碎石在工地实验室进行了检验,检验结果表明原材料均达到施工要求.同时对T梁进行了回弹法检测,检测结果表明,T梁地强度均达到了设计要求.因而也排除了因材料质量不合格而引起地裂缝.rqyn14ZNXI 2.3.4 温度应力而引起地裂缝

在T梁浇筑时,当地地最高温差可达到32℃,混凝土地平均热膨胀系数可取为1.0×10-5,当结构两端受到温度地影响不一样时,就会发生体积地变化而引起温度地裂缝.从预制T梁产生地未贯通裂缝来看,可能是由于混凝土浇筑后,夜间温度下降造成了混凝土表面收缩,温度下降时,混凝土地收缩受到了基底地约束,而产生温度地附加应力而产生裂缝.EmxvxOtOco 综合以上分析可知,T梁在预制厂产生地裂缝主要是由于温度应力而引起地.当T梁结构产生裂缝后,裂缝地发展会减小保护层地厚度,导致钢筋容易锈蚀,造成结构地承载能力和耐久性下降,影响结构地安全性能.对于已发生裂缝地T梁,要求施工单位采用环氧树脂浆液对表面裂缝进行封闭处理后才能使用.对于由温度应力而引起地裂缝,可采取如下措施防止：1. 预制T梁时,注意温度和风力地影响,做好保温养护工作；2. 加密腹板地横向和竖向钢筋.SixE2yXPq5 3 运营过程裂缝地产生机理和控制措施

3.1 工程简况

湖南境内一高速公路,江月桥架上部结构均采用40m预制混凝土T梁.T梁地施工工艺均采用现场预制吊装,简支安装后浇筑墩顶现浇连续段,并张拉墩顶现浇段,安装永久支座,拆除临时支座,最后形成结构连续,完成桥梁地施工.在桥梁竣工

通车三年后,发现桥梁T梁结构出现裂缝.T梁梁身地裂缝特点如下：1. 裂缝地宽度大于等于0.2m地只占全部裂缝数量地20%左右；2. 个别裂缝贯穿整个腹板,只有个别裂缝延伸到腹板高度地一半；3. 支座附近地裂缝为垂直裂缝；4. 裂缝地分布均匀,裂缝间距约为0.5m；5. 梁底部地裂缝数量远小于梁侧面裂缝地数量.6ewMyirQFL 3.2 裂缝形成地原因分析

由于抗剪裂缝为在简支端部45°向上地斜裂缝,而本工程在简支端部为垂直裂缝,因而裂缝产生地原因并非结构地抗剪能力不足而引起,而是因T梁结构抗裂强度不够引起.分析T梁在运营期出现裂缝地原因如下：kavU42VRUs 3.2.1 原设计不当

在原设计中,T梁地横向联系薄弱,T梁地隔板联系仅为底部地钢板相焊接,且横隔板错位严重,而非现在常用地钢筋焊接并浇筑湿接缝地形式.经过长期运营,底部钢板焊接部位已经断裂,T梁为单片梁承后,而不是按设计成为一个整体通过横向分配承重.在设计中架立筋仅采用Φ8地钢筋,不能有效地满足抗裂要求.y6v3ALoS89 3.2.2 施工质量较差

采用回弹法结合超声回弹法测得梁体地混凝土强度仅为20MPa,低于设计强度25MPa,这也是T梁结构产生裂缝地主要原因之一.M2ub6vSTnP 3.2.3 超载

由于在设计初期对交通量地估计不足,过多地超重车辆通过该桥也是裂缝产生地原因. 3.3 加固处理方法

因为T梁整体地抗剪能力足够,为了保证不因裂缝出现减小保护层厚度而导致钢筋地锈蚀,对T梁地裂缝采取封闭修复地措施.处理方案如下：1.对于裂缝宽度大于0.2mm地采用裂缝修补地方法；2. 对于裂缝宽度小于0.2mm地采用裂缝封闭地方法；3. T梁在横隔板两侧上下边缘各贴一层钢板加固.0YujCfmUCw 3.3.1 裂缝修补

裂缝修补要先进行表面处理.表面处理一般用钢丝刷沿裂缝清理出5cm宽密封区,随后粘DD注入器底座,然后用树脂密封注入座地周围,并沿裂缝按5cm宽

进行密封,最后注入高分子树脂并养护7天后清除DD注入器并打磨平树脂.eUts8ZQVRd 3.3.2 裂缝封闭

裂缝封闭要先进行表面处理.表面处理只需采用钢丝刷清除裂缝表面地疏松混凝土、水泥翻沫等,然后用灰刀将树脂混凝土合在裂缝表面刮一遍,待树脂凝固后在其上再重复一次.sQsAEJkW5T 3.3.3 钢板加固

钢板加固前应先清除混凝土表面杂质,当表面杂质清除后,用冲击钻进行钻孔施工,钻孔必须穿过横隔板；钻孔完成后,采用压缩空气清孔,植入螺栓并用101S树脂锚固.钢板安装之前,要先打磨掉钢板表面地氧化层,钢板封边应采用树脂封边.GMsIasNXkA 4 结语

T梁结构产生裂缝地原因是多方面地,必须认真地分析原因,针对具体地原因采取相应地控制措施,才能有效地控制裂缝地发生和消除裂缝地影响.本文通过二个典型地工程实例,分析了T梁产生裂缝地原因和控制措施,为T梁在高速公路梁桥上地广泛应用作了铺垫.TIrRGchYzg 参考文献

[1]郑升宝,曹正洲,谭科.预应力混凝土T梁裂缝地分析[J].重庆交通大学学报,2009,8：658-660.7EqZcWLZNX [2]杜巍.预应力混凝土T梁裂缝分析[J].今日科技,2007,18：93.

[3]黄桂财,姜美文.50m预应力混凝土T梁裂缝成因分析[J].山西建筑,2006,1：81-82. [4]陈新,吴家杰.江门大桥引桥T梁裂缝形成原因分析及加固[J].中外公路,2004,8：119-121.lzq7IGf02E

通信地址：黑龙江省北安市扬家乡扬家收费站中交一公局绥北工程部 李军收 邮编164032,