钢筋混凝土结构的裂缝分析
王改先
!陕西省水电工程局集团公司教育中心"陕西咸阳#$%&&&’
摘要(钢筋混凝土结构的裂缝是不可避免的"但其有害程度是可以控制的)有害与无害的界限是由结构使用功能来决定的)只要我们在钢筋混凝土结构工程的设计*施工*材料等方面采取综合技术措施"便可将裂缝控制在无害的范围内)少量的有害裂缝只要采取合理的技术处理"仍可以满足设计使用和耐久性的要求)
关键词(钢筋混凝土结构+裂缝+温度应力
,概述
钢筋混凝土的裂缝控制问题是工业与民用建筑中钢筋混凝土结构领域"一个相当普遍的质量问题"且有日趋增多的趋势)而混凝土结构的破坏和建筑物的倒塌"也都是从结构裂缝的扩展开始而引起的)钢筋混凝土的裂缝已影响到人们正常的生活和生产"并困扰着大批工程技术人员和管理人员"是一个迫切需要解决的技术难题)钢筋混凝土结构在外荷载作用下"随着外荷载的不断增加开始出现裂缝"裂缝不断扩展"受压区塑性不断发展"最后至完全破坏)而此时破坏荷载往往是裂缝出现荷载时的-./倍)因此钢筋混凝土结构带有轻微的裂缝是完全正常的"结构是安全可靠的)所以钢筋混凝土结构出现了裂缝"人们心中的担忧和有后怕的感觉是完全没有必要的)
0混凝土裂缝的分类
混凝土的裂缝大致分为两种(荷载作用下产生的裂缝及非荷载作用下产生的裂缝)
01,荷载作用下产生的裂缝
这种裂缝一般可分为两种情况造成(一是在混凝土结构还未达到设计要求的强度时"被车辆或重物的碾压或撞*砸而造成的变形缝+二是即使混凝土已经达到了设计强度"而在混凝土墙壁或薄壁结构物上撞击或超荷载堆放而造成的裂缝)后者出现的裂缝一般较为明显"属于贯穿性的裂缝)010非荷载作用下产生的裂缝
近年来工程中大量出现的裂缝"并非与荷载作用有直接关系"而是由于变形作用引起的"包括温度变形*收缩变形及地基不均匀沉降变形引起的裂缝)由于这些变形受到约束后引起的应力超过了混凝土的抗拉强度而导致裂缝"因此统称为2变形作用引起的裂缝3)
0101,混凝土温度变形引起的裂缝
混凝土硬化过程中"由于温度的变化必然引起温度变形"温度变形受到约束"势必产生温度应力)由于混凝土的抗压强度较高"当产生温度压应力时"一般不致损伤结构+但是混凝土的抗拉强度比抗压强度低的多"当产生温度拉应力时"混凝土结构往往因抗拉强度不足而产生裂缝)随着约束情况的不同"有两类裂缝)
!$’表面裂缝
混凝土凝结过程中"表面热量散发快"内部热量不易散发"形成内外温差"内外体积变化各异"互相产生约束)特别是在混凝土浇筑后"外部气温骤降"内部升温膨胀"表面降温收缩"内外变形差异更大"相互约束更强"于是在混凝土内部产生压应力"外层产生拉应力"各点温度应力的大小取决于该点温度梯度的大小)如图$*图%所示)
当表面温度拉应力超过允许抗拉强度时便产生表面裂缝)这种裂缝多发生在混凝土块体侧壁"方向不定"数量较多)由于初浇的混凝土塑性较大"弹性小"限制了拉应力的增长"故这种裂缝短而浅"随着混凝土内部温度下降"外部气温的回升有重新闭合的可能)但混凝土浇筑后-.#4内受到寒
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%&&/年7月西北水力发电第%$卷增刊万方数据