《空心板梁底板纵向裂缝成因分析及加固对策》.doc

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《空心板梁底板纵向裂缝成因分析及加固对策》

【摘要】

：

底板纵向裂缝是空心板梁的通病之一，本文从设计、施工、运营等方面对引起底板纵向裂缝的原因进行了分析，并结合试验说明了底板纵向裂缝对梁体受力的影响，在此基础上提出了空心板梁底板纵向裂缝的四种加固方案。

关键词：

纵向裂缝成因分析加固对策

收稿日期：

xx-10-15;修回日期：

xx-12-20作者简介：

赵庆华（1977—），男，河北沧州人，工程师。

1工程概况

混凝土空心板梁具有结构简单、施工方便、用材经济、建筑高度低、吊装质量轻，易于实现标准化和工厂化制作，是公路和城市中小跨度桥梁中广泛采用的一种结构形式。

根据笔者近几年的桥梁状态调查结果表明，目前混凝土空心板梁底板普遍存在纵向开裂的现象，这类裂缝既存在于普通钢筋混凝土空心板梁中，也存在于预应力钢筋混凝土空心板梁中（包括先张法和后张法空心板梁）;既存在于边梁中，也存在于中梁中。

部分裂缝在梁体预制完成拆模后即出现，有些裂缝在桥梁正常运营一段时间后产生。

由于空心板梁是以纵向受力为主的受弯构件，当底板出现裂缝后，其产生的原因及对结构的影响就成为了工程建设者和管理者所关注的问题。

本文结合笔者多年从事检测、设计及加固施工的经验，对上述两个问题进行了分析和探讨，以便为同类工程提供参考和借鉴。

2裂缝形态及对结构受力的影响

空心板梁底板纵向裂缝一般分布在空心板梁跨中位置附近，多数裂缝贯穿了空心板全长，从支点一直延伸至跨中，直至另一个支点。

但也有部分空心板梁裂缝并不连续，仅在局部开裂，而且跨中纵向开裂多，支点附近开裂少。

从历年的检查结果来看，空心板梁纵向裂缝宽度一般在0.1～0.3mm左右，部分较严重的裂缝宽度超过1.0mm，大多数的裂缝宽度已经超过《公路桥涵养护规范》（jtgh11—xx）对预应力构件纵向裂缝宽度的限值（0.2mm）。

文献［2］指出，底板存在纵向裂缝的梁，其承载能力仍能满足要求，但个别裂缝较严重的梁的挠度、应力值的校验系数呈离散情况，这说明纵向裂缝对空心板梁的纵桥向承载能力影响不大，但较严重的裂缝对梁体的整体性和刚度产生影响。

文献［1］表明，由于纵向裂缝的存在，空心板梁由原来的闭口截面变成了开口截面，梁体抗扭刚度显著降低，各空心板梁横向连接刚度明显减弱，荷载横向分布系数增大，这样势必导致主梁纵向受力增大，使空心板梁存在产生横向裂缝的隐患。

本文选取了某高速公路存在底板纵向裂缝的空心板梁进行了实桥试验，并将试验结果与理论计算结果（按未开裂截面计算）进行了对比，结论与文献［2］结果基本一致，纵向裂缝对空心板梁的承载能力影响较小，实测梁体横向分布影响线较为平滑，影响线形态与未开裂截面的计算结果形态较为接近，表明梁体底板纵向裂缝对梁体横向分布影响较小，对结构整体工作状况影响不大。

3成因分析

空心板梁底板纵向裂缝的产生原因主要包括设计、施工及运营三个方面：

1）设计方面。

早期空心板梁设计由于经济因素制约，其底板厚度较薄（一般为10～12cm左右，部分梁体优化设计后底板厚度更薄），薄壁结构在纵向受力时其截面将发生畸变变形，同时在底板上下缘产生畸变弯曲应力，当畸变拉应力超过混凝土的抗拉强度，势必导致底板产生纵向开裂。

若底板横向构造配筋较少，则钢筋无法限制纵向裂缝的扩展（底板横桥向为普通钢筋混凝土结构），这也是底板纵向裂缝宽度一般较大的原因之一。

2）施工方面。

施工工艺引起空心板梁底板产生4纵向裂缝的因素较多，其中预应力因素较为关键。

正常状态下施加预应力，预应力将对截面产生轴向压力和弯矩，由于混凝土材料的泊

松效应，在轴向压力作用下底板将产生横向拉应力，此应力与截面的畸变应力组合后往往大于混凝土的抗拉强度，这就是产生纵向裂缝较为普遍的原因之一。

若后张法预应力管道定位不牢固，预应力钢束在浇筑混凝土后出现起伏状，则张拉钢束时预应力的径向力将导致底板出现局部开裂。

曾对部分出现纵向裂缝的空心板梁进行了验证，发现底板出现裂缝与定位钢筋间距太大或定位不牢固有直接关系。

此外，空心板梁混凝土质量较差、振捣不密实、内模下沉导致底板厚度偏薄等因素均可引起底板产生纵向裂缝，但上述因素可以通过加强施工管理来解决，不具有普遍性。

3）运营方面。

大量的日常检查结果表明，采用四个板式橡胶支座的空心板梁极易出现支座局部脱空、整体脱空甚至支座缺失的情况。

若空心板梁支座出现病害，则梁体受力偏移设计意图，空心板梁约束扭转内力加大，在约束扭转的作用下截面同样产生畸变弯曲应力，也是引起空心板梁底板纵向裂缝的原因之一。

文献［4］认为空心板梁底板纵向裂缝应由空心板内外温差所引起，并指出底板对内外温差较为敏感，而顶板不敏感，并建议在空心板梁底板开通风口。

笔者认为空心板梁内外温差对底板受力影响较小，一方面是空心板梁壁厚较小，热传导很快就能完成;另一方面中板受外界环境温度影响较小，但中板出现底板纵向裂缝亦是普遍现象。

综合以上分析，空心板梁底板纵向裂缝应是上述三个方面因素单独或综合的体现，亦不排除是混凝土收缩产生早期裂缝，在荷载作用下扩展形成最终的底板纵向裂缝。

4加固对策

从上述分析可知，底板纵向裂缝对空心板梁承载能力影响较小，但空心板出现裂缝后，其抗扭刚度降低较多，不利于梁体的受力。

此外，裂缝对空心板梁的整体性及耐久性亦有显著的影响。

鉴于此，针对空心板梁底板纵向裂缝，目前的加固措施主要有以下四种：

1）裂缝处理。

按照《公路桥涵养护规范》（jtgh12—xx）的要求，当裂缝宽度在限值范围内时，进行封闭处理，一般涂刷环氧树脂胶;当裂缝宽度大于限值规定时，采用压力灌浆法灌注环氧树脂胶或其它灌缝材料。

裂缝宽度限值一般可取0.15mm。

2）粘贴纤维材料。

为了防止水气进入空心板梁腐蚀钢筋，同时为了增强空心板梁的整体性，可采用沿裂缝粘贴双向纤维材料的办法对裂缝进行全覆盖，纤维材料的宽度一般30～50cm，可采用的纤维材料包括碳纤维、芳纶纤维及玻璃纤维，但由于加固部位暴露在大气中，纤维材料及粘结剂的老化和耐久性问题较为突出。

3）粘贴钢板。

先根据裂缝宽度分别采取封闭或灌注的方法对裂缝进行处理，然后为了限制裂缝的进一步扩展，采用横向粘贴钢板条的方法进行加固，钢板条一般宽度为10～15cm，厚度为6～8mm，钢板条的纵向间距目前尚无统一规定，部分桥梁纵向间距为30～50cm，部分桥梁纵向间距为1.0～2.0m。

笔者建议跨中可适当减小间距，支点附近可适当增大间距。

4）内灌高标号砂浆。

此方案一般在处理底板厚度偏薄及底板出现纵向裂缝时采用，施工时在底板内钻进浆孔和出浆孔，然后往空心板空腔内灌流动性较好高标号砂浆，当砂浆达到一定厚度后即可从出浆孔流出，既可以增加底板厚度，又可以限值裂缝的进一步扩展。

此方案须严格控制灌入的砂浆数量，防止梁体恒载增加过大。

5结语

通过上述分析可知，空心板梁底板纵向裂缝应为设计、施工及运营三个方面因素单独或综合的体现，目前难以准确界定哪个因素对裂缝的产生起决定性作用。

正是由于空心板梁底板纵向裂缝难以有效预防和控制，目前这一梁型正逐步被小箱梁所替代。

参考文献

［1］邱利锐.混凝土空心板梁底板纵向裂缝对结构受力的影响分析［j］.铁道建筑，xx（3）：

53-55.

［2］赵卫国，薛文.先张法预应力混凝土空心板梁纵向裂缝分析［j］.公路，xx（10）：

52-53.［3］吕长荣，周世军.装配式简支空心板梁纵向裂缝分析［j］.交通标准化，xx（4）：

167-171.［4］郭铭德，吕锦刚.空心板梁底板纵向裂缝问题的分析［j］.广东科技，xx（5）：

112-113.

第二篇：

sp预应力空心板板面裂缝原因分析及防治措施sp预应力空心板板面裂缝原因分析及防治措施

仙龙集团构件公司

吕明宇

关键词：

裂缝

温差

覆盖

养护

放张

xx年9月17日某公司新产品gly180mm×1200mm×9000mm预应力混凝土空心板试生产，在生产后第二天（9月19日）其中的第一行板面产生大量的横向贯通裂缝；9月21日，第二行板面出现横向贯通裂缝；9月23日，第三行板面出现多道横向贯通裂缝。

为了确保今后的正常生产，特成立经研究小组进行研究，查明原因并制定预防措施。

一、裂缝产生原因分析：

1、查找材料、设备的原因：

①裂缝特征：

板面横向裂贯通裂缝，从板面向两侧延伸至板底，裂缝宽0.12mm—0.03mm的较多。

②预应力钢筋混凝土空心板成型采用推挤成型工艺。

③采用干切割法分割（混凝土强度达到设计强度的75%时，放松预应力钢绞线。

），板长为6米，5米、8米、9米不等。

④钢筋为1×7--φ9.5无粘接钢绞线。

⑤混凝土强度等级c45，水泥：

为42.5普通硅酸盐水泥；砂：

天然河砂，细度模数为2.8；石子：

5—16mm人工碎石；查阅记录各种材料均做了进场检验，符合要求。

⑥混凝土采用机械搅拌，搅拌机为强制式j500双卧轴强制式混凝土搅拌机。

材料计量为plc800混凝土拌合物配料机，输入混凝土配合比数据后自动计量，状态良好。

查阅记录搅拌时间符合要求。

⑦sp成型机振动部分参数：

振动频率、激振力、空载振幅等，经过检验均未改变，符合要求。

2、查找生产过程中各工序控制：

（1）、xx.9.17生产的gly预应力空心板板面裂缝原因有：

a：

养护不及时和养护次数不够是造成板面开裂的主要原因。

①.根据养护制度要求：

“当温度在25℃以上时，板成型后2h浇水养护，以后每隔1.5h揭开塑料布浇水一次，直到板运出台面；当温度在15℃---25℃时，板成型后3h--4h浇水养护，以后每隔2h浇水一次，直到板运出台面。

现场询问有关人员17日下午13点生产完成gly板后，覆盖上塑料布，下午、晚上未进行浇水养护。

②.查阅生产记录：

当天最高气温达28℃，加快了混凝土水份的蒸发，从而使混凝土的温度收缩应力加大。

体积大、高强度等级的混凝土水化热大，加大混凝土的升温速度。

又采用黑色塑料布覆盖吸热快，塑料布吸收的太阳热量加上板内水泥的水化热，使温度约在55--70℃以上，管理人员说，把手伸进塑料布内产生烫手的感觉，又未能及时按养护制度规定时间、次数进行养护。

查阅有关资料显示：

混凝土空心板成型后，水泥水化热使混凝土内部温度升高，一般每100㎏水泥可使混凝土温度升高10℃。

其次，由于阳光辐射与水化热共同作用，水泥在初始反应期与凝结期放热速度最大，凝结期在水泥与水混合后的6-8小时，放热速度增至最大值。

上午成型的板到下午3点左右温升至最高。

混凝土内部主筋温度可高达50度左右（若覆盖塑料膜温度升高80度左右）。

查工具书可知温度每升高10度，混凝土就会产生0.01%的线膨胀或收缩，钢筋伸长达136mm。

资料显示在无风天气，混凝土表面温度与环境气温之差大于15-20度时，即出现肉眼可现的裂缝。

b：

秋冬交替季节，覆盖养护不到位，昼夜温差大板面产生伸缩裂缝。

查阅当天温度记录：

最高温度28度，最低气温13度。

两端板端外漏的钢绞线及张拉台座的钢板因白天温度高而产生松弛，夜晚因温度降产生收缩而张紧板起拱。

主筋受热膨胀上拱的负弯矩与混凝土失水干缩产生的拉应力，至使gly预应力混凝土空心板产生板面横向裂缝。

反之，夜间温度下降，（规范计算，气温每变化1度，则钢绞线变化2mpa昼夜温差在10—15度左右，钢绞线应力变化为20—30mpa。

）钢绞线对温度敏感，钢筋随之收缩；膨胀→收缩，收缩→膨胀交替反复运动，使无配筋的板砼受拉伸形成了表面的开裂。

因此，在gly板板面产生4道0.02～0.12mm的裂缝。

20号又出现降雨低温天气，板面裂缝又增加3道（共7道）。

（2）、xx.9.18生产的gly预应力混凝土空心板板面裂缝原因是：

放张时间过晚造成。

放松工艺规定：

“混凝土在养护过程中随着强度的增长，收缩值逐渐加大，当混凝土强度已远远超过设计强度等级的75%时，如不及时放张，很容易产生收缩裂缝，尤其厚度较大的板。

”因下雨放假，xx年9月18日上午生产的第一行sp预应力空心板强度为82--88%（采用xx.9.17号的配合比），第二行sp预应力混凝土空心板强度为90%--95%（因减小砂率，改变配合比），尚