第一篇：空心板梁底板縱向裂縫成因分析及加固對策

空心板梁底板縱向裂縫成因分析及加固對策

【摘要】:底板縱向裂縫是空心板梁的通病之一，本文從設計、施工、運營等方面對引起底板縱向裂縫的原因進行了分析，并結(jié)合試驗說明了底板縱向裂縫對梁體受力的影響，在此基礎上提出了空心板梁底板縱向裂縫的四種加固方案。關鍵詞:縱向裂縫成因分析加固對策

收稿日期:2011-10-15;修回日期:2011-12-20作者簡介:趙慶華(1977—)，男，河北滄州人，工程師。

來源： 1工程概況

混凝土空心板梁具有結(jié)構(gòu)簡單、施工方便、用材經(jīng)濟、建筑高度低、吊裝質(zhì)量輕，易于實現(xiàn)標準化和工廠化制作，是公路和城市中小跨度橋梁中廣泛采用的一種結(jié)構(gòu)形式。根據(jù)筆者近幾年的橋梁狀態(tài)調(diào)查結(jié)果表明，目前混凝土空心板梁底板普遍存在縱向開裂的現(xiàn)象，這類裂縫既存在于普通鋼筋混凝土空心板梁中，也存在于預應力鋼筋混凝土空心板梁中(包括先張法和后張法空心板梁);既存在于邊梁中，也存在于中梁中。部分裂縫在梁體預制完成拆模后即出現(xiàn)，有些裂縫在橋梁正常運營一段時間后產(chǎn)生。由于空心板梁是以縱向受力為主的受彎構(gòu)件，當?shù)装宄霈F(xiàn)裂縫后，其產(chǎn)生的原因及對結(jié)構(gòu)的影響就成為了工程建設者和管理者所關注的問題。本文結(jié)合筆者多年從事檢測、設計及加固施工的經(jīng)驗，對上述兩個問題進行了分析和探討，以便為同類工程提供參考和借鑒。

2裂縫形態(tài)及對結(jié)構(gòu)受力的影響

空心板梁底板縱向裂縫一般分布在空心板梁跨中位置附近，多數(shù)裂縫貫穿了空心板全長，從支點一直延伸至跨中，直至另一個支點。但也有部分空心板梁裂縫并不連續(xù)，僅在局部開裂，而且跨中縱向開裂多，支點附近開裂少。從歷年的檢查結(jié)果來看，空心板梁縱向裂縫寬度一般在0.1～0.3mm左右，部分較嚴重的裂縫寬度超過1.0mm，大多數(shù)的裂縫寬度已經(jīng)超過《公路橋涵養(yǎng)護規(guī)范》(JTGH11—2004)對預應力構(gòu)件縱向裂縫寬度的限值(0.2mm)。

文獻［2］指出，底板存在縱向裂縫的梁，其承載能力仍能滿足要求，但個別裂縫較嚴重的梁的撓度、應力值的校驗系數(shù)呈離散情況，這說明縱向裂縫對空心板梁的縱橋向承載能力影響不大，但較嚴重的裂縫對梁體的整體性和剛度產(chǎn)生影響。文獻［1］表明，由于縱向裂縫的存在，空心板梁由原來的閉口截面變成了開口截面，梁體抗扭剛度顯著降低，各空心板梁橫向連接剛度明顯減弱，荷載橫向分布系數(shù)增大，這樣勢必導致主梁縱向受力增大，使空心板梁存在產(chǎn)生橫向裂縫的隱患。本文選取了某高速公路存在底板縱向裂縫的空心板梁進行了實橋試驗，并將試驗結(jié)果與理論計算結(jié)果(按未開裂截面計算)進行了對比，結(jié)論與文獻［2］結(jié)果基本一致，縱向裂縫對空心板梁的承載能力影響較小，實測梁體橫向分布影響線較為平滑，影響線形態(tài)與未開裂截面的計算結(jié)果形態(tài)較為接近，表明梁體底板縱向裂縫對梁體橫向分布影響較小，對結(jié)構(gòu)整體工作狀況影響不大。3成因分析

空心板梁底板縱向裂縫的產(chǎn)生原因主要包括設計、施工及運營三個方面:1)設計方面。早期空心板梁設計由于經(jīng)濟因素制約，其底板厚度較薄(一般為10～12cm左右，部分梁體優(yōu)化設計后底板厚度更薄)，薄壁結(jié)構(gòu)在縱向受力時其截面將發(fā)生畸變變形，同時在底板上下緣產(chǎn)生畸變彎曲應力，當畸變拉應力超過混凝土的抗拉強度，勢必導致底板產(chǎn)生縱向開裂。若底板橫向構(gòu)造配筋較少，則鋼筋無法限制縱向裂縫的擴展(底板橫橋向為普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu))，這也是底板縱向裂縫寬度一般較大的原因之一。

2)施工方面。施工工藝引起空心板梁底板產(chǎn)生4縱向裂縫的因素較多，其中預應力因素較為關鍵。正常狀態(tài)下施加預應力，預應力將對截面產(chǎn)生軸向壓力和彎矩，由于混凝土材料的泊

松效應，在軸向壓力作用下底板將產(chǎn)生橫向拉應力，此應力與截面的畸變應力組合后往往大于混凝土的抗拉強度，這就是產(chǎn)生縱向裂縫較為普遍的原因之一。若后張法預應力管道定位不牢固，預應力鋼束在澆筑混凝土后出現(xiàn)起伏狀，則張拉鋼束時預應力的徑向力將導致底板出現(xiàn)局部開裂。

曾對部分出現(xiàn)縱向裂縫的空心板梁進行了驗證，發(fā)現(xiàn)底板出現(xiàn)裂縫與定位鋼筋間距太大或定位不牢固有直接關系。

此外，空心板梁混凝土質(zhì)量較差、振搗不密實、內(nèi)模下沉導致底板厚度偏薄等因素均可引起底板產(chǎn)生縱向裂縫，但上述因素可以通過加強施工管理來解決，不具有普遍性。

3)運營方面。大量的日常檢查結(jié)果表明，采用四個板式橡膠支座的空心板梁極易出現(xiàn)支座局部脫空、整體脫空甚至支座缺失的情況。若空心板梁支座出現(xiàn)病害，則梁體受力偏移設計意圖，空心板梁約束扭轉(zhuǎn)內(nèi)力加大，在約束扭轉(zhuǎn)的作用下截面同樣產(chǎn)生畸變彎曲應力，也是引起空心板梁底板縱向裂縫的原因之一。

文獻［4］認為空心板梁底板縱向裂縫應由空心板內(nèi)外溫差所引起，并指出底板對內(nèi)外溫差較為敏感，而頂板不敏感，并建議在空心板梁底板開通風口。筆者認為空心板梁內(nèi)外溫差對底板受力影響較小，一方面是空心板梁壁厚較小，熱傳導很快就能完成;另一方面中板受外界環(huán)境溫度影響較小，但中板出現(xiàn)底板縱向裂縫亦是普遍現(xiàn)象。

綜合以上分析，空心板梁底板縱向裂縫應是上述三個方面因素單獨或綜合的體現(xiàn)，亦不排除是混凝土收縮產(chǎn)生早期裂縫，在荷載作用下擴展形成最終的底板縱向裂縫。4加固對策

從上述分析可知，底板縱向裂縫對空心板梁承載能力影響較小，但空心板出現(xiàn)裂縫后，其抗扭剛度降低較多，不利于梁體的受力。此外，裂縫對空心板梁的整體性及耐久性亦有顯著的影響。鑒于此，針對空心板梁底板縱向裂縫，目前的加固措施主要有以下四種:1)裂縫處理。按照《公路橋涵養(yǎng)護規(guī)范》(JTGH12—2004)的要求，當裂縫寬度在限值范圍內(nèi)時，進行封閉處理，一般涂刷環(huán)氧樹脂膠;當裂縫寬度大于限值規(guī)定時，采用壓力灌漿法灌注環(huán)氧樹脂膠或其它灌縫材料。裂縫寬度限值一般可取0.15mm。

2)粘貼纖維材料。為了防止水氣進入空心板梁腐蝕鋼筋，同時為了增強空心板梁的整體性，可采用沿裂縫粘貼雙向纖維材料的辦法對裂縫進行全覆蓋，纖維材料的寬度一般30～50cm，可采用的纖維材料包括碳纖維、芳綸纖維及玻璃纖維，但由于加固部位暴露在大氣中，纖維材料及粘結(jié)劑的老化和耐久性問題較為突出。

3)粘貼鋼板。先根據(jù)裂縫寬度分別采取封閉或灌注的方法對裂縫進行處理，然后為了限制裂縫的進一步擴展，采用橫向粘貼鋼板條的方法進行加固，鋼板條一般寬度為10～15cm，厚度為6～8mm，鋼板條的縱向間距目前尚無統(tǒng)一規(guī)定，部分橋梁縱向間距為30～50cm，部分橋梁縱向間距為1.0～2.0m。筆者建議跨中可適當減小間距，支點附近可適當增大間距。4)內(nèi)灌高標號砂漿。此方案一般在處理底板厚度偏薄及底板出現(xiàn)縱向裂縫時采用，施工時在底板內(nèi)鉆進漿孔和出漿孔，然后往空心板空腔內(nèi)灌流動性較好高標號砂漿，當砂漿達到一定厚度后即可從出漿孔流出，既可以增加底板厚度，又可以限值裂縫的進一步擴展。此方案須嚴格控制灌入的砂漿數(shù)量，防止梁體恒載增加過大。

5結(jié)語

通過上述分析可知，空心板梁底板縱向裂縫應為設計、施工及運營三個方面因素單獨或綜合的體現(xiàn)，目前難以準確界定哪個因素對裂縫的產(chǎn)生起決定性作用。正是由于空心板梁底板縱向裂縫難以有效預防和控制，目前這一梁型正逐步被小箱梁所替代。

參考文獻

［1］邱利銳.混凝土空心板梁底板縱向裂縫對結(jié)構(gòu)受力的影響分析［J］.鐵道建筑，2009(3):53-55.［2］趙衛(wèi)國，薛文.先張法預應力混凝土空心板梁縱向裂縫分析［J］.公路，2006(10):52-53.［3］呂長榮，周世軍.裝配式簡支空心板梁縱向裂縫分析［J］.交通標準化，2007(4):167-171.［4］郭銘德，呂錦剛.空心板梁底板縱向裂縫問題的分析［J］.廣東科技，2006(5):112-113.

第二篇：某高層小區(qū)剪力墻結(jié)構(gòu)梁板裂縫成因分析及預防

摘 要:本文根據(jù)工程實例分析高層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生的部分原因,并參考多方面的 科學 研究和工程實踐提出控制鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的預防措施。

關鍵詞:鋼筋混凝土結(jié)構(gòu) 裂縫 原因分析 預防措施 裂縫處理

前言

近年來,隨著鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的長大化和復雜化,以及商品混凝土的大量推廣和混凝土強度等級的提高,結(jié)構(gòu)裂縫出現(xiàn)機率大大增加,有些已危及結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性,有的地下工程裂滲已影響其使用功能。表面裂縫,隨后引發(fā)內(nèi)部微裂縫,若混凝土變形受到約束,則進一步產(chǎn)生收縮裂縫。這是高標號混凝土容易開裂的主要原因之一。

以上是從水泥混凝土物理化學特性分析其各種收縮現(xiàn)象,早期塑性收縮會導致結(jié)構(gòu)出現(xiàn)表面裂縫,混凝土進入硬化階段后,混凝土水化熱使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生溫差收縮和干燥收縮,這是誘發(fā)裂縫的主要原因，結(jié)構(gòu)自重及支撐荷載考慮不足也是引起裂縫的一個原因。

某工程建于內(nèi)蒙古某市新城區(qū)，主體結(jié)構(gòu)形式為剪力墻結(jié)構(gòu)，基礎結(jié)構(gòu)墻下條形基礎+250mm厚防水板，基礎持力層為圓礫，地基承載力特征值260kpa。建筑面積為6320.6平方米，建筑地下一層，局部有夾層，地上12層，總高37.5米。地下一層為車庫，層高3.00m，地下一層夾層為庫房，層高為2.60m，1-10層為普通住宅，層高3.00m，11、12層為躍層式住宅，底層層高3.00m，躍層層高為4.45m。使用年限為50年，抗震設防烈度為7度（0.15g）。

工程位于內(nèi)蒙古自治區(qū)，處于暖溫帶向寒帶的過渡地區(qū)，冬季寒冷干燥，夏季溫暖多雨。冬季最低溫達-20℃以下，多風沙，氣候條件惡劣，屬干燥地區(qū)。裂縫出現(xiàn)位置主要集中在主次梁相交處主梁上位于次梁兩側(cè)，大跨度板的主梁上等。

第一、設計方面

選用合理的設計模型及適宜的長度或體積。特別考慮溫度變化和混凝土收縮對結(jié)構(gòu)的影響?，F(xiàn)行《混凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)范》gb50011-2002 中對此提出了幾項具體措施:一是設置伸縮縫,對不同結(jié)構(gòu)形式、外露環(huán)境有不同的要求。二是混凝土澆筑采用后澆帶分段施工。三是采用專門的預加應力措施,以此抵消溫度、收縮應力的影響。

新的戶型追求大的客廳：客廳尺寸4.8*6.6或是5.4*6.9結(jié)構(gòu)采用大板的情況下，樓板結(jié)構(gòu)自重加上施工支撐荷載遠遠超過設住宅計活荷載2.0kn/m2在梁板砼沒有達到100%設計強度的情況下結(jié)構(gòu)早期受荷，極易出現(xiàn)早期裂縫，加上環(huán)境等外界因素量梁側(cè)裂縫進一步開展。

第二、最終現(xiàn)場混凝土構(gòu)件裂縫的處理

在本工程實踐中,裂縫是可能避免的，雖然本身砼結(jié)構(gòu)就是帶裂縫工作的一種結(jié)構(gòu)形式，但是通過合理設計和施工裂縫可以嚴格控制在0.2-0.3mm以下。對本工程裂縫的處理,首先要分析其形成原因,是由設計、施工、材料還是其它因素引起的。結(jié)構(gòu)核算分析后結(jié)構(gòu)設計基本沒有問題，混凝土構(gòu)件的裂縫大致分三類。第一類是很細小的裂縫,或者說是規(guī)范所允許范圍內(nèi)的裂縫0.3mm以下直裂縫。這種裂縫一般不需要處理,第二類是超出規(guī)范允許范圍內(nèi)的,但并不影響結(jié)構(gòu)安全問題的裂縫寬度大于0.3mm裂縫。這種裂縫一般需處理才能滿足使用功能以及結(jié)構(gòu)耐久性等,第三類是裂縫較大或是斜角裂縫,影響到結(jié)構(gòu)安全性的裂縫,這種裂縫的構(gòu)件往往需要進行結(jié)構(gòu)加固處理，本工程裂縫部分屬于屬于第三類裂縫

根據(jù)現(xiàn)場勘查測得的裂縫長度、寬度及裂縫形式對結(jié)構(gòu)安全性和耐久性均構(gòu)成危害處理方法分兩種,一是抹面處理,即采用高強環(huán)氧樹脂砂漿封閉或是是壓力灌漿法,并且對梁上斜裂縫進行局部補強處理。第二是對裂縫首先進行封閉處理，然后采用碳纖維對裂縫處進行加固處理。

第三、設計體會和建議

隨著社會對生活品質(zhì)的改善，大戶型越來越成為開發(fā)領域的一種追求，商品混凝土材料的廣泛使用,混凝土構(gòu)件的裂縫問題也一直為工程技術人員所討論。1.材料方面。

2.地基變形。

3.設計方面。

4.結(jié)構(gòu)荷載方面。

5.溫度應力裂縫。

6.施工方面。

二、混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的預防措施

1.材料方面和施工。1）水泥：根據(jù)工程條件不同，盡量選用水化熱較低、強度較高的水泥，嚴禁使用安定性不合格的水泥：2）骨料應選用粒徑適當、級配合理、無堿性反應、有害物質(zhì)及含泥量符合規(guī)定的砂、石材料；3）外摻料宜摻入適量粉煤灰和減水劑等外加劑，超長建筑物或構(gòu)筑物可加入微膨脹劑，以改善混凝土工作性能，降低水泥用量和用水量，減少收縮。適當?shù)脑O置混凝土后澆帶或膨脹后澆帶，4）采用先進的施工工藝如：跳倉發(fā)施工等。

2.混凝土配料、攪拌及澆筑。1）配合比設計應盡量采有低水灰比、低水泥用量、低用水量。投料計量應準確，攪拌時間應保證；2）澆筑分層應合理，振搗應均勻、適度，不得隨意留置施工縫。

3.設計方面。1）建筑平面造型在滿足使用要求的前提下，力求簡單；控制建筑物的長高比，增強整體剛度和調(diào)整不均勻沉降的能力；2）正確設置沉降縫、變形縫，位置和寬度選擇要適當，構(gòu)造要合理3）構(gòu)件配筋要合理，間距要適當。斷面較大的梁應設置腰筋。大跨度、較厚的現(xiàn)澆板，上面中心部位宜配置構(gòu)造鋼筋。主梁在集中應力處，宜加設抗剪鋼筋。

第三篇：空心板梁常見裂縫的形成原因及維修處理措施

空心板梁常見裂縫的形成原因及維修處理措施

趙陽

（吉林市市政設施管理處

吉林 132011）

摘 要：空心板梁是我國常用的小跨徑梁體，但其在使用過程中混凝土常出現(xiàn)許多裂縫，本文通過對空心板梁各種類型的裂縫的匯總和成因分析，提出各類裂縫的防治和加固處理措施。

關鍵詞：空心板梁；荷載裂縫；非荷載裂縫；裂縫形成的原因；維修處理措施 引言

空心板梁是目前我國中、小橋上部結(jié)構(gòu)使用最為廣泛的結(jié)構(gòu)類型，其工作狀態(tài)直接關系到橋梁的安全，而空心板梁日常使用中最常見的病害就是裂縫，雖然裂縫在規(guī)范里是作為正常使用狀態(tài)中耐久性來評價，但結(jié)構(gòu)損壞乃致倒塌往往是從裂縫的擴展開始的，隨著時間的推移橋梁結(jié)構(gòu)逐漸由安全狀態(tài)轉(zhuǎn)化為危險狀態(tài)，因此需準確分析空心板梁裂縫形成的原因，為其養(yǎng)護維修或加固提供技術依據(jù)。

空心板梁常見裂縫主要有兩類：荷載裂縫和非荷載裂縫，在預應力混凝土梁和非預應力混凝土梁中兩者的存在情況也不一樣，預應力混凝土中以非荷載裂縫居多，而普通鋼筋混凝土空心板梁常出現(xiàn)的裂縫為荷載裂縫，因此在裂縫分析中需準確測量其寬度和深度，判斷裂縫的性質(zhì)和成因，評價裂縫對結(jié)構(gòu)安全的影響，提出養(yǎng)護或維修加固措施。空心板梁荷載裂縫

2.1 普通鋼筋混凝土空心板梁 2.1.1 梁底橫向裂縫

普通鋼筋混凝土空心板梁梁底橫向裂縫是最為常見的裂縫類型，這種裂縫通常橫

向貫通梁底，裂縫位置基本位于空心板梁，基本位于1/4～3/4跨，這些裂縫是空心板梁在荷載作用下產(chǎn)生的正彎矩裂縫。

此類裂縫在檢測過程中應注意裂縫的寬度，當裂縫寬度小于規(guī)范規(guī)定的限值（《城市橋梁養(yǎng)護技術規(guī)范》（CJJ 99-2003）和《公路橋涵養(yǎng)護規(guī)范》（JTG H11-2004）規(guī)定的鋼筋混凝土梁裂縫寬度限值分別為0.20mm、0.25mm，以下簡稱規(guī)范），不影響橋梁的承載能力，是正常的荷載裂縫；當裂縫寬度大于規(guī)范規(guī)定的限值，且梁底裂縫向兩側(cè)腹板延伸，尤其是跨中撓度出現(xiàn)較大變形，裂縫寬度擴展至空心板梁理論計算的中性軸高度時，此類病害往往出現(xiàn)在空心板梁對應的橋面鋪裝出現(xiàn)縱向貫通裂縫，梁間剪力鉸遭到破壞，形成單梁受力狀態(tài)，空心板梁受拉區(qū)鋼筋處于屈服階段或受壓區(qū)混凝土中和軸的高度在不斷上移，是空心板梁即將破壞的預兆，應引起足夠的重視，應及時進行加固或更換梁板，典型圖見圖1。

若空心板梁梁底出現(xiàn)橫向裂縫且對應橋面出現(xiàn)縱向貫通裂縫，加固措施為人工鑿除原橋面鋪裝混凝土，修復梁間損壞的剪力鉸，若空心板梁間鉸縫鋼筋損壞，須在空心板梁原剪力鉸兩側(cè)植筋，然后用鋼筋鋼纖維混凝土重筑橋面鋪裝，并適當增加橋面鋪裝鋼筋，并增設剪力釘，確保所設鋪裝層與主梁共同作用。

圖1 松江區(qū)某橋空心板梁跨中嚴重下?lián)?，該橋已拆除重?/p>

2.1.2 梁底縱向裂縫

普通鋼筋混凝土空心板梁梁底常會出現(xiàn)縱向裂縫，此類裂縫大多與空心板梁空腔

最低處相對應，裂縫寬度較大，個別裂縫寬度達到0.5mm，往往部分裂縫表面有明顯的滲水痕跡或白色結(jié)晶物析出,典型照片見圖2。

縱向裂縫形成的原因是由于空心板梁底板混凝土中鋼筋較密，粗骨料不易進入空腔最低處導致細骨料較多，此處也不易振搗(見圖3)，使空腔最低處混凝土橫向收縮應力較其它處大而開裂。裂縫表面明顯滲水痕跡表明裂縫已貫通空腔底板厚度，裂縫滲水是由于空心板梁內(nèi)積水所致，梁內(nèi)積水是由于梁端堵頭板破損，其上伸縮縫止水帶失效或橋面連續(xù)處開裂，導致橋面雨水下滲并通過破損的堵頭板進入梁空腔內(nèi)。裂縫表面泛白是由于水從縫隙中滲出時將混凝土中Ca(OH)2帶出，與空氣中CO2作用形成白色CaCO3結(jié)晶。

裂縫處治措施：此類裂縫對承載能力并不影響，僅影響耐久性。應先對存在明顯滲水痕跡的空心板梁梁底空腔較低處鉆孔泄水，然后清洗裂縫表面，風干后涂刷滲透結(jié)晶型漿料兩遍，封閉裂縫。

圖2 空心板梁底縱向開裂并有明顯滲水痕跡

梁底縱向裂縫梁底縱向裂縫

圖3 空心板梁空腔底部振搗不密實而開裂

2.1.3 腹板豎向裂縫

普通鋼筋混凝土空心板梁跨中腹板也經(jīng)常會出現(xiàn)豎向裂縫（見圖4），裂縫呈棗核形狀，即兩端細、中間粗，是典型的收縮裂縫，裂縫下端細是由于空心板梁底部配筋量大，上端由于逐漸延伸至受壓區(qū)而消失，中間粗是由于腹板側(cè)面中部縱向配筋較少，混凝土收縮而使縫寬加大。

值得注意的是，部分空心板梁腹板豎向收縮裂縫下端經(jīng)常與梁底橫向裂縫重合，容易造成收縮裂縫的長度誤判為橫向裂縫開裂高度。遇到這種情況應根據(jù)裂縫梁底橫縫的寬度和跨中撓度變化加以區(qū)分。空心板梁豎向收縮裂縫不影響結(jié)構(gòu)承載能力，僅影響耐久性，只需封閉裂縫即可。

圖4 空心板腹板豎向裂縫

2.1.4 腹板斜向裂縫

普通鋼筋混凝土空心板梁梁端時常出現(xiàn)斜向裂縫(見圖5)，這類裂縫通常表現(xiàn)為兩種形態(tài)：一種為中間寬兩端細，呈棗核狀，與梁體順橋向呈45°夾角，為腹剪斜裂縫；另外一種為上細下寬，由豎向裂縫引伸而成的斜向裂縫，裂縫從主應力軌跡圖上看，在剪彎區(qū)段截面的下邊緣，主拉應力還是水平向，為彎剪斜裂縫。梁端斜裂縫是由于空心板梁梁端抗剪能力不足所致。裂縫處治措施：裂縫寬度不超過規(guī)范規(guī)定的限值時，進封閉裂縫即可；若裂縫寬度超過規(guī)范規(guī)定的限值應對梁端腹板進行加固，以提高其抗剪承載能力，通常采用粘貼鋼板或梁端增大截面法加固。

圖5 空心板梁梁端斜裂縫

2.2 預應力混凝土空心板梁 2.2.1 梁底縱向裂縫

預應力空心板梁梁底端部一定范圍和空腔最低處均容易出現(xiàn)縱向裂縫(見圖6)，梁端一定范圍縱向裂縫是由于預應力鋼筋放張時混凝土強度尚未達到規(guī)定的要求，使梁端混凝土縱向受壓較大，橫向則受拉，當其拉應變大于當時混凝土的極限拉應變即會沿預應力方向開裂，由于大多數(shù)預應力空心板梁梁端設有預應力隔離段，所以此類縱向裂縫會在梁端一定范圍產(chǎn)生。梁底其他區(qū)域空腔正下方縱向裂縫除上述原因外，同時由于空心板梁底板混凝土中鋼筋較密，粗骨料不易進入空腔最低處導致細骨料較多，此處也不易振搗，使空腔最低處混凝土橫向收縮應力較其它處大，上述兩因素導致預應力空心板梁空腔最低處易產(chǎn)生縱向裂縫。

裂縫最大寬度超過規(guī)范規(guī)定的限值，將不利于空心板梁的耐久性，尤其是裂縫滲水，如不及時維修處理，梁內(nèi)預應力鋼筋由于壓力腐蝕其銹蝕速率將會更快，當銹蝕嚴重時會引起承載能力的降低。針對此類裂縫建議先對存在明顯滲水痕跡的空心板梁梁底空腔較低處鉆孔泄水，然后清洗裂縫表面，風干后涂刷滲透結(jié)晶型漿料兩遍，封閉裂縫。

圖6 空心板梁梁底縱向裂縫

2.2.2 梁底橫向裂縫

預應力空心板梁根據(jù)規(guī)范規(guī)定不允許出現(xiàn)橫向裂縫，一旦產(chǎn)生橫向裂縫說明預應力不足，應引起高度重視，及時進行專項加固，通常對空心板底板采取體外預應力、梁底粘貼碳纖維布加強或體外預應力和碳纖維布相結(jié)合,見圖7和圖8。

預應力空心板梁梁端有時可能出現(xiàn)橫向裂縫，如果梁底橫向裂縫向兩側(cè)腹板延伸，可能是彎剪斜裂縫引起的，這種裂縫通常在腹板的延伸高度在同一水平線上；如果橫向裂縫較短，且不貫通梁底，可能是由于混凝土收縮引起的。

圖7 碳纖維布粘貼

圖8 碳纖維布粘貼位置示意圖

2.2.3 預應力空心板梁腹板斜向裂縫

預應力空心板梁梁端腹板偶爾也會出現(xiàn)斜向裂縫（見圖9），這類裂縫分為彎剪斜裂縫和腹剪斜裂縫兩種，裂縫產(chǎn)生原因都是梁端抗剪能力不足所致。裂縫寬度不超過規(guī)范規(guī)定的限值時，進封閉裂縫即可；若裂縫寬度超過規(guī)范規(guī)定的限值應對梁端腹板進行加固，以提高其抗剪承載能力，通常采用粘貼鋼板或梁端增大截面法加固。

圖9 預應力空心板梁梁端斜裂縫 空心板梁非荷載裂縫

3.1 混凝土收縮引起的裂縫

混凝土是用水泥、水、砂、石子等按設計比例配制，經(jīng)攪拌、成型、養(yǎng)護而形成的。混凝土在施工過程中會經(jīng)過化學、物理和碳化等一系列收縮，當收縮受到約束而產(chǎn)生的拉應變大于當時混凝土的極限拉應變就會產(chǎn)生與拉應力方向相垂直的裂縫，如空心板梁腹板表面龜裂等。這類裂縫僅需用滲透結(jié)晶型材料封閉即可。3.2 鋼筋銹蝕引起的裂縫

空心板梁由于鋼筋銹蝕而混凝土開裂最為常見，這是因為鋼筋在潮濕的環(huán)境中與空氣中的氧氣發(fā)生化學反應生產(chǎn)三氧化二鐵即鐵銹的主要成分，其體積是將增大2~4倍，最終導致混凝土被脹裂，這類裂縫的特點是裂縫沿著鋼筋走向發(fā)展。

要分析鋼筋銹蝕的原因首先要搞清楚鋼筋銹蝕和混凝土開裂的先后順序。若先鋼筋銹蝕后混凝土開裂，原因有兩種：一是包裹在鋼筋周圍的混凝土保護層偏薄，保護

層過早全面碳化，致使混凝土中的鋼筋失去堿性保護而銹蝕；二是混凝土中氯離子含量超標而侵蝕鋼筋，當混凝土中氯離子超標時雖然鋼筋周圍的混凝土未碳化，鋼筋仍然會銹蝕，這是因為氯離子半徑小，活性大，具有很強穿透鈍化膜的能力，氯離子首先吸附在鈍化膜有缺陷處，使氫氧化鐵反應成易溶的氯化鐵，使鈍化膜局部破壞，產(chǎn)生坑蝕。若先混凝土開裂后鋼筋銹蝕，要確定混凝土開裂的原因，如荷載裂縫寬度過大或骨料膨脹引起混凝土開裂等，導致外界腐蝕物直接銹蝕鋼筋。

鋼筋銹蝕引起的裂縫雖然是耐久性范疇，但是空心板梁的主筋銹蝕易導致混凝土與鋼筋之間的握裹力減弱，鋼筋截面減小，進而降低承載能力，尤其是預應力鋼筋銹蝕后，應力腐蝕速度很快，應該引起足夠的重視?；炷羷兟渎督钐庝摻钸M行除銹，清理干凈后用聚合物修補砂漿進行修補，特別應注意的是，在修補之前必須對露筋銹蝕周圍起殼混凝土徹底鑿除，鋼筋完全除銹，否則類似病害仍將再次發(fā)生?？招陌辶褐鹘顕乐劁P蝕的應對主筋鋼筋有效面積折減后進行承載能力檢算，承載能力不足的可采用粘貼碳纖維布或鋼板進行補強。3.3 堿骨料膨脹引起的裂縫

在空心板梁病害檢查過程中發(fā)現(xiàn)，空心板梁混凝土出現(xiàn)環(huán)向裂縫，仔細用手觸摸，可明顯感覺裂縫兩側(cè)有高差，沿裂縫鑿除混凝土后，發(fā)現(xiàn)混凝土呈錐形，破損處出現(xiàn)姜黃色石子，該石子為膨脹源，這是堿骨料反應的典型特征,見圖10。堿骨料反應是由于混凝土骨料含有氧化鎂、硫酸鹽或生石灰等骨料，當含堿量超過一定量（一般控制在3kg/m3之內(nèi)）時，這些骨料吸潮后膨脹致使混凝土開裂起殼。這類病害往往呈彌漫性，可以說是混凝土的“癌癥”。

圖10 空心板梁因堿骨料反應，破損區(qū)域呈錐形狀

堿骨料反應對槽形梁自損較為嚴重，不僅削弱梁體的有效截面，而且隨時間推移，梁體表面出現(xiàn)堿骨料反應的區(qū)域?qū)⒉粩嘣黾?，影響上部結(jié)構(gòu)的承載能力，要防止堿骨料反應必須把好混凝土原材料關，對已經(jīng)出現(xiàn)此類病害的，建議對病害部位鑿除開裂起殼混凝土，挖除膨脹核心，再用聚合物修補砂漿修補，維修后表面清洗干凈，再涂刷滲透結(jié)晶型濃縮漿料，以封閉混凝土表面毛細孔，隔絕水分或潮氣侵入，以確保結(jié)構(gòu)的耐久性，并加強日常巡查，對新出現(xiàn)的堿骨料反應須及時修復。結(jié)語

綜上所述，空心板梁出現(xiàn)的裂縫種類雖多，但每一條裂縫都有其產(chǎn)生的具體原因，本文通過對空心板梁裂縫的分類、對應裂縫產(chǎn)生的原因及各種裂縫處治措施的詳細闡述，對橋梁養(yǎng)護人員正確認識空心板梁裂縫提供技術支持。

參考文獻

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[3]《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范》（JTG D62-2004）[S]，人民交通出版社 [4]《公路橋梁加固設計規(guī)范》（JTG/T J22-2008）[S]，人民交通出版社

[5] 王欣智，談先張法預應力混凝土空心板梁縱向裂縫分析及處治[J]，建筑科技與管理，2009，9。

第四篇：淺談鋼筋混凝土梁裂縫及加固措施

淺談鋼筋混凝土梁裂縫及加固措施

一、前言

鋼筋砼梁在外荷載的直接應力和次應力作用下，引起結(jié)構(gòu)彎曲而裂縫，構(gòu)件在使用過程中受到四季溫差的長期作用，當溫差的脹縮應力大于構(gòu)件極限抗拉強度時就會裂縫。構(gòu)件裂縫原因很多，包括構(gòu)件設計，基礎不均勻沉陷，施工質(zhì)量、材料質(zhì)量、環(huán)境影響等，無論何種原因產(chǎn)生的裂縫，都會給建筑物肢體結(jié)構(gòu)帶來影響，因此，為確保結(jié)構(gòu)的安全性，對構(gòu)件實施補強加固。

二、裂縫的部位

1、梁受拉區(qū)裂縫：由于澆筑混凝土時施工管理不到位，使用了不達標的低劣鋼筋，造成梁受拉區(qū)鋼筋強度不夠，施工中提前拆模，施工荷載超過設計荷載，或者混凝土強度低于設計強度，以及使用不當，使用荷載大大超過原設計荷載，使梁受拉區(qū)產(chǎn)生裂縫。

2、梁在支座附近的斜裂縫：梁的混凝土強度低于設計強度，箍筋未加密，抗剪鋼筋不足，也有因超載，提前拆模時混凝土強度低于標準強度值，造成抗剪能力低而產(chǎn)生剪切裂縫。

3、梁受壓區(qū)裂縫：梁的高度小，有的梁沒有經(jīng)過抗裂驗算，混凝土振搗不密實，梁長期在年溫差和日溫差的作用下產(chǎn)生溫差變形，長期處于干燥狀態(tài)的環(huán)境下干縮變形，梁在溫差和干縮的綜合作用下裂縫，縫上寬下窄，有貫通、不貫通的。裂縫長度為梁高的3/5---4/5，底部不裂。

三、裂縫形成原因

鋼筋混凝土梁出現(xiàn)裂縫的原因很多、很復雜，主要有材料或氣候因素、施工不當、設計和施工錯誤、改變使用功能和使用不當，可歸納一下幾種：收縮裂縫、混凝土尚處于完全硬化狀態(tài)時，如干燥過快，則產(chǎn)生收縮裂縫，通常發(fā)生在表面上，裂縫不規(guī)則寬度小。水泥硬化時裂縫，水泥在水化及硬化過程中，散發(fā)大量熱量，使混凝土內(nèi)外部產(chǎn)生溫差，超過一定值時，因混凝土收縮不一致而裂縫。溫度裂縫：水泥在硬化期間，混凝土表面與內(nèi)部溫差較大，導致混凝土表面急劇溫度變形而產(chǎn)生較大降溫收縮，而受到內(nèi)部混凝土的約束而裂縫。

設計欠周全。如鋼筋混凝土梁載面不夠、跨度過大，高度偏小，或者計算錯誤，受力鋼筋截面偏小，配筋不當，節(jié)點不合理，出現(xiàn)混凝土梁結(jié)構(gòu)裂縫。

施工質(zhì)量造成裂縫。

①、由于混凝土施工標號低于設計標號，受力鋼筋截面偏小，截面尺寸不符和設計要求，而混凝土出現(xiàn)裂縫。②、由于施工不當，模板支撐下沉過早超模形成。③、由于施工現(xiàn)場管理不到位，在梁上部堆載，而形成。

四、混凝土裂縫的補強加固措施

①外包混凝土法：

外包混凝土和鋼筋混凝土是增大構(gòu)件截面積和配筋的一種常見加固法。該法常用于梁的加固。是在原受彎構(gòu)件一側(cè)、雙側(cè)、三側(cè)、四側(cè)澆一層新的混凝土，并補加一定量的鋼筋，以提高原構(gòu)件的承載力，補澆的混凝土在受拉區(qū)時對補加的鋼筋起到粘結(jié)和保護作用。當補澆的混凝土在受壓區(qū)時，增加了梁的有高度，從而提高了梁的抗彎、抗剪能力，且增加了梁的剛度，關鍵是要保證新老混凝土的可靠粘結(jié)。在實際施工中，在梁上宜配置螺紋12-25mm縱筋，光園6-8mm箍筋，四面澆筑混凝土，這樣即增加了梁的受拉區(qū)鋼筋的強度，也保證了梁受壓區(qū)的有效高度，從而提高了該梁的抗彎、抗剪承載能力。后澆混凝土宜采用硅酸鹽水泥摻入適量的膨脹劑以補償收縮，后澆混凝土強度等級比原混凝土高出一個等級，一般不應低于C20級。外包混凝土的最小加固厚度不應小于5cm，骨料粒徑不宜大于外包混凝土層厚度的1/2及鋼筋最小間距的1/4.新澆層小于10cm應選用細石混凝土。②粘鋼加固法

粘剛加固法是最近幾年剛發(fā)展起來的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)加固法，是用粘接劑將鋼板貼于已開裂構(gòu)件的加固部位上，以提高結(jié)構(gòu)承載力的一種適用較為廣泛的加固法，加固時可從鋼筋混凝土構(gòu)件單側(cè)或雙側(cè)粘接鋼板，不僅用于工業(yè)與民用，而且用在了橋梁、公路的補強加固，這項技術簡稱粘鋼加固法。它有以下特點：

1、工藝簡單，速度快，只需對需加固梁表面進行處理干凈，用建筑結(jié)構(gòu)膠將鋼板牢靠的粘接在一起，使鋼板和梁共同工作。

2、所需施工場地小，勞動力投入小，且鋼板粘接在梁上2天即可受力，對特殊位置的梁應急搶修尤為適用。

3、不破壞原有結(jié)構(gòu)，而且加固效果好。

4、粘接鋼板厚度一般為4.5mm-6。0mm，加固后不影響外觀，只增加很少的重量。④、注漿加固法

注漿加固法可分為水泥注漿和化學注漿?；瘜W注漿和水泥注漿相比，具有可塑性好，能控制凝結(jié)時間，以及有較高的粘接強度和一定的彈性，適用于各種情況下梁的修補加固，化學注漿多采用環(huán)氧樹脂類粘合劑進行加固，在不影響生產(chǎn)生活情況下能達到預期效果強度，優(yōu)點是：

1、采用緩慢加壓連續(xù)注漿，以確保樹脂液注入每個細小部位。1能控制注入量，必要時可二次注漿。

3、注漿量可以目測，根據(jù)需要隨時調(diào)整壓力，以達到注漿要求。

4、材料易于購買，施工操作方便，粘結(jié)密度高、成本低。

總結(jié)：工程建設中，我們應選擇適合本工程的加固方法，同時應綜合考慮具有良好的科學性、施工性、經(jīng)濟性等方面，隨著現(xiàn)代科學技術和建設施工技術的不斷進步，新型建筑材料不斷涌現(xiàn)，補強加固技術方面會有更深更全面的研究，會有更大的選擇空間供我們?nèi)ヌ接憽?/p>

第五篇：應力混凝土箱梁裂縫成因分析及處治

應力混凝土箱梁裂縫成因分析及處治

發(fā)布日期:2007-6-1 點擊次數(shù): 13444 預應力混凝土箱梁裂縫成因分析及處治

在陜西榆靖高速公路橋梁施工中，20米預應力混凝土箱梁在預制過程中，在跨中中橫隔板左右出現(xiàn)不同程度的裂縫。經(jīng)施工單位、監(jiān)理、業(yè)主、設計單位和有關專家現(xiàn)場分析處理，得到了很好的控制，取得了滿意的結(jié)果。

裂縫情況及分析

裂逢是混凝土結(jié)構(gòu)普遍會遇到的現(xiàn)象，一類是由外荷載引起的裂縫，也稱結(jié)構(gòu)性裂縫或受力裂縫，表示結(jié)構(gòu)承載力可能不足或存在嚴重問題，在結(jié)構(gòu)設計時對設計荷載進行全面考慮可以防止；另一類裂縫是由變形引起的，也稱非結(jié)構(gòu)性裂縫，指變形得不到滿足，在構(gòu)件內(nèi)部產(chǎn)生自應力，當該自應力超過混凝土允許應力時，引起混凝土開裂。在兩類裂縫中，變形裂縫約占80%。引起該類裂縫的原因主要有：

（1）混凝土澆注后處于塑性階段，由于混凝土骨料沉落及混凝土表面水分蒸發(fā)而產(chǎn)生裂縫。

（2）混凝土凝固過程中因收縮而產(chǎn)生裂縫。

（3）由于溫度變化產(chǎn)生的裂縫，結(jié)構(gòu)隨著溫度變化產(chǎn)生熱脹冷縮變形，這種溫度變化受到約束時，在混凝土內(nèi)部產(chǎn)生應力，當此應力超過混凝土抗裂強度，混凝土便開裂，即產(chǎn)生溫度裂縫。

（4）施工不當產(chǎn)生裂縫。

從裂縫情況看，裂縫分布部位、裂縫方向、出現(xiàn)時間具有一定的規(guī)律性。裂縫都分布在跨中中橫板處，只有腹板開裂，且兩面對稱，時間一般為拆模后兩天左右。因為我們施工方案合理，施工工藝符合質(zhì)量控制要求，混凝土配合比、坍落度滿足質(zhì)量要求，但因現(xiàn)場的施工溫度高達25℃左右，所以裂縫的主要原因是因溫度應力引起的。

溫度應力包括內(nèi)約束應力和外約束應力。內(nèi)約束應力是指結(jié)構(gòu)內(nèi)部某一構(gòu)件單元，在非線性溫差作用下纖維間溫度不同，引起的應變不同而受到約束引起的應力；外約束應力是指結(jié)構(gòu)內(nèi)部各構(gòu)件因溫度不同產(chǎn)生變形受到約束或結(jié)構(gòu)外部超靜定約束，無法實現(xiàn)自由變形引起的應力。

防止裂縫產(chǎn)生及外治措施

1、由混凝土質(zhì)量引起的非結(jié)構(gòu)裂縫，可以通過以下措施防止：控制及改善水灰比，減少砂率，增加骨料用量，嚴格控制坍落度，混凝土凝固時間不宜過短，下料不宜過快，高溫季節(jié)注意采取緩凝措施，避免水份劇烈蒸發(fā)，混凝土振搗密實；改善現(xiàn)場混凝土的施工工藝，同時注意混凝土的施工防雨、養(yǎng)護及保溫工作；結(jié)構(gòu)內(nèi)部布置防裂鋼筋，以提高混凝土的抗裂性能；一旦裂縫出現(xiàn)，可以用環(huán)氧樹脂配固化劑、丙酮以1∶0.5∶ 0.25的比例配合進行修補，將裂縫周圍5厘米內(nèi)的混凝土用鋼刷刷毛吹凈，用酒精清洗后，再用丙酮擦洗一次，再涂環(huán)氧樹脂，貼玻璃布，之后再涂一層環(huán)氧樹脂。玻璃布要求經(jīng)5%濃度的純堿水煮沸脫脂，用清水沖洗干凈并烘干。這種封閉處理，能保證日后運營過程中梁體內(nèi)鋼筋不受大氣腐蝕，提高結(jié)構(gòu)的使用壽命。

2、由溫度應力引起的非結(jié)構(gòu)裂縫，鑒于現(xiàn)行《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范》對溫度荷載引起的橫向溫度應力考慮偏小，設計時應予以重視，可以通過配置足夠的溫度應力鋼筋、增加結(jié)構(gòu)的安全儲備等措施來防止裂縫的產(chǎn)生（施工過程中我們變更了設計，在腹板加了一倍的縱向鋼筋）；同時在施工時，應盡量選擇溫度低的時間澆注混凝土（利用早、晚進行施工）。熱天澆注混凝土時，應降低水溫拌制，選用水化熱小和收縮小的水泥灰比，合理使用減水劑，加強振搗以減少水化熱，提高混凝土的密實性和抗拉強度，并注意混凝土濕潤，同時可以在腹板留通氣拆模，達到張拉強度時及時張拉壓漿。

3、我們在施工中對20米預應力混凝土箱梁裂縫的控制方案和已出現(xiàn)裂縫的處理辦法是：

——裂縫的控制方案：

A：在腹板處兩面對稱增加通長縱向應力鋼筋，根數(shù)為原設計的一倍。

B：控制好混凝土的澆注時間和澆注時的溫度，安排在早、晚或溫度低的時候進行混凝土澆注。

C：及時養(yǎng)護，并用塑料布進行覆蓋，經(jīng)常保持混凝土濕潤。

D：在腹板處每隔5米留一個通氣孔，可以保證混凝土箱梁在拆模后通風散熱，保持體內(nèi)外溫度基本一致。

E：及時拆模、及時張拉。當混凝土達到拆模強度時就及時拆模；當混凝土強 度達到設計張拉強度時就及時張拉壓槳。

——裂縫的處治措施：

用環(huán)氧樹脂配固化劑、丙酮以1∶0.5∶0.25的配合比進行修補。將裂縫周圍5 厘米內(nèi)的混凝土用鋼刷刷干凈，用酒精清洗后，再用丙酮擦洗一次，再涂環(huán)氧樹脂，貼玻璃布，之后再涂一層環(huán)氧樹脂。玻璃布要求經(jīng)5%濃度的純堿水煮沸脫脂，用清水沖洗干凈并烘干。這種封閉處理，能保證日后運營過程中梁體內(nèi)的鋼筋不受大氣腐蝕，提高結(jié)構(gòu)的使用壽命。

通過以上的控制方案和防處治措施，在以后的箱梁預制過程中再沒有出現(xiàn)裂縫，并通過對裂縫的處治也不影響梁體的正常使用。

結(jié)論 預應力混凝土箱形結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫很常見，但可避免或減少，關鍵是在設計時，認真驗算，合理布置構(gòu)造鋼筋或預應力筋，對易出現(xiàn)裂縫的部位，通過施工過程的嚴格控制，盡可能地避免開裂或減少裂縫的數(shù)量，減少裂縫的長度和寬度，通過對裂縫的妥善處理，控制裂縫的發(fā)展，使裂縫不至于對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生危害，保證結(jié)構(gòu)的正常使用。因此，對于裂縫的問題，設計者和施工人員都應予以重視。