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预应力砼空心板端部开裂研究及处理

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第22卷　第3期重庆交通学院学报2003年9月Vol.22　No.3JOURNA L OF CH ONG QI NGJ I AOT ONG UNI VERSITY Sep.,2003预应力砼空心板端部开裂研究及处理Ξ郑升宝,　周志祥(重庆交通学院桥梁及结构工程系,重庆400074)摘要:作者介绍了预应力砼空心板张拉后,在两端部底面出现长度不等的细微裂缝的原因及分析,提出了两种理论计算模型并进行了比较.关　键　词:端部;裂缝;应力;应变中图分类号:TU398.2;U448.35 文献标识码:A 文章编号:1001-716X(2003)03-0023-02 渝黔高速公路上的人行天桥普遍采用了16m 和20m的预应力砼空心板梁.空心板在预制、养护达到砼设计强度90%以上时,进行钢绞线的预应力张拉,但经过一天后,在空心板梁两端出现了长度不等的细微裂缝.笔者对此现象进行了分析,得出出现裂缝的原因,并提出了两种计算模式.1　裂缝分析20m心板为例说明.1.1　空心板设计资料(1)跨径:标准跨径L=20m;计算跨径L=19.5 m;(2)板长:19.96m;(3)荷载:汽220,挂2100;(4)材料:采用AST M290a标准的270级钢绞线(预应力筋),公称直径15.24mm.抗拉标准强度R b g =1860MPa.非预应力筋分为两种,一种为Ⅰ级螺纹钢筋,抗拉设计强度σg1=340MPa,弹性模量E=2.0 E5MPa;另一种为Ⅱ级光圆钢筋(A3钢),抗拉设计强度σg1=340MPa,弹性模量E=2.0E5MPa.(5)砼:设计标号C40,Ra=23.0MPa;(6)钢绞线张拉力为145.5kN/根.板横断面尺寸及钢绞线布置见图1.1.2　板端部裂缝的应力分析对预应力砼空心板来说,砼受到的预压应力是依靠锚具和其下面的垫板传递过来的.当钢绞线张拉时,钢绞线立即缩短,其巨大的张拉力便立即作用于空心板上.此时配置预应力钢筋的端部砼犹如作用了一个较大的局部承压力,这使预应力钢筋周围砼和其相邻的砼之间产生了巨大的应变差,即预应力钢筋周围砼的应变远大于相邻砼的应变,从而导致端部底面产生纵向裂缝.随着端部预应力筋作用处砼承压能力的逐步丧失,裂缝将继续向跨中发展.图1　板端部横断面及钢绞线布置图(单位:cm)1.3　端部裂缝的应变分析预应力砼空心板的预加力,是以集中荷载形式直接作用在梁端面的一个较小部分,且经过梁端的一段传力长度逐渐均匀地传递到整个截面上.根据圣维南原理,在距梁端部约等于h的一段长度内,即过渡区段,应力分布非常复杂.经过有限元分析,在经过该过渡区段之后,空心板截面中央,在端部长度为h范围内的各截面压应力图形变化情况如图2a,主压应力线如图2b.Ξ收稿日期:2002-9-24;修订日期:2002-11-18作者简介:郑升宝(1976-),男,山东潍坊人,硕士生,主要从事预应力结构方面研究.图2　纵向压应力分布及主压应力 由图2主压应力线可以看出,在靠近端部截面(AB 截面)处产生向内的力即横向压应力,在其它部位处(如CD 截面处)则产生向外的力即横向拉应力,这种横向拉应力是导致空心板产生纵向裂缝的主要原因.图3　端部分离体位置 图3为一后张法预应力砼空心板的端部区,预加力P y 作为一集中荷载加在端面上,偏心距为e ,应力呈线性分布的截面离端面的距离L.如水平裂缝发生在m -n 面上,取出分离体opmn ,如图4.图4　作用在分离体上的力和应力 分离体两端承受的水平力将在开裂面m -n 上产生弯矩M 和剪力Q ,剪力由骨料的咬合作用承受,且剪力在水平面m -n 上引起的剪力很小,可忽略不计.而弯矩在水平面m -n 上引起的横向拉应力σy 是非常重要的.因此,拉应力是导致板端产生裂纹的主要原因.由光弹实验可知,横向拉应力σy 在水平面m -n 上的分布情况如图4.图5　计算模式图 综上所述,空心板张拉后,端部出现裂纹,其主要原因是端部砼的应变差和端部水平面上的拉应力所致[2][3].2　计算模式的提出由以上分析可以得出,预应力砼端部受力非常复杂,《公路桥规》中通常都是通过构造措施来避免出现端部裂缝,而没有精确地给出计算公式.我们就端部砼的受力情况,力求在力学原理上与实际情况相似,提出两种比拟计算模式:(1)轴心受压短柱模式及简支深梁模型(见图5).在前者中,我们在张拉阶段忽略腹板的作用,这样更趋向于安全,把箱梁的底板看作是承受集中压力的短柱,把施加预应力的端部锚头相当于集中荷载,而预应力在砼截面上(超过传力长度)引起的应力相当于作用在短柱的支座;后者则把施加预应力的端部锚头相当于简支深梁的支座,而预应力在砼截面上(L 超过)引起的应力相当于作用在简支梁上的均布荷载.按照模型进行重新配筋.如图1,在模型(一)中,柱截面尺寸为b ×h =150×10cm ,计算长度l 0取为100cm ,采用二级钢筋(纵向钢筋)和一级钢筋(箍筋),根据实践经验,预应力的大小一般为30t ,根据《公路桥规》J T J023285第4.1.3条N j ≤φγb (1/γc ・R αA +1/γs ・R ′g A ′g )其中,弯曲系数φ=0.95,γb =0.95,γc =γs =1.25,式中各符号的意义参见桥规;其它数据由图1可得,代入上式得Ag ’=1528mm 2;这相当于箱梁底板中的纵向钢筋.箍筋采用<8,Sk ≤min (15d ,b ,400mm )=10cm .在模型(二)中,深梁的计算跨径为1.26m ,截面尺寸b ×h =130×10cm ,由式M j =R α/γ・bx (h 0-x/2);　A g =R αbx/R g 得受拉区须配钢筋面积Ag =1041mm 2,这相当于底板中的箍筋.而原箱梁底板纵向仅配置了15根直径12mm 的二级钢筋(Ag =1698mm 2)和间距为9cm 的<8箍筋.由此可见模型(一)主要确定了底板的纵向钢筋,模型(二)则确定了底板中的箍筋;可以看出箱梁底板的纵向钢筋与模型(一)得出的相差不大,而箍筋数量与模型(二)相差较大.又箍筋对控制裂缝的产生和发展有着重要作用,故箍筋数量不足是裂缝产生和发展的一个原因;根据这个模型来检验空心板的裂缝宽度.根据《公路桥规》J T J023-85第4.2.5条δf max =c 1c 2c 3σgE g(30+d )/(0.28+10u )其中,C 1=1.0,C 2=1.0+N0/N ,C 3=1.15,d 为纵向受拉钢筋直径,式中各符号的意义参见桥规;以原来梁的数据代入得δf max =0.449mm ,远远大于《公路桥规》J T J023285第4.2.6条规定的限值;以模型(下转43页) 42重庆交通学院学报 第22卷影响[J ].华东公路,1999,(1):48-51.[2]　张宜洛,郝培文,许永明.透水性沥青混合路用性能研究[J ].西安公路交通大学学报,1999,(7):14-17.[3]　J T J014-97,中华人民共和国行业标准,公路沥青路面设计规范[S].北京:人民交通出版社,1997.[4]　J T J036-98,中华人民共和国行业标准,公路改性沥青路面施工技术规范[S].北京:人民交通出版社,1998.R esearch on the performance of the AK 、SMA 、OGFCand SAC ’s bituminous mixtureZH ANG Y i 2luo ,　ZHI X i 2lan(School of Highway ,Chang ’an University ,X i ’an 710064,China )Abstract :This paper elected four kinds of skid resistance grades for example AK 216B 、S M A 216、OG FC 216and S AM 216according as our coun 2try skid resistance grade ,systematically compare with their high temperature stability ,cracking resistance at low temperature ,fatigue resistance and water 2stability ,and their skid resistance performance and the penetrating 2water character.It can be reference to application of resistance mix.K ey w ords :Skid resistance performance ;road performance ;BPN ;structure ’s depth (上接24页)(一)、(二)配筋后的数据代入得δfmax =0.119mm ,符合规范的要求.由此,我们可在端部长为h 的范围内配置适当的箍筋和足够数量的纵向钢筋,以限制裂缝的出现和延长.3　总 结1.笔者分析了端部裂缝形成的主要原因,认为空心板张拉后,端部出现裂纹,其主要原因是端部砼的应变差和端部水平面上的拉应力所致.2.笔者依据力学性能的相似性,提出了轴心受压短柱计算模式及深梁模式,供参考.参考文献:[1]　林同炎,NE D H.BURNS 著;路湛沁,黄棠,马誉美译.预应力砼结构设计[M].北京:中国铁道出版社1984:128-130.[2]　张中.后张砼板张拉后端部裂缝的防治[J ].湖南交通科技,1998,(3):44-45.[3]　王社,撒民力.先张砼空心板放张后端部裂缝的防治[J ].华东公路,1996,(5):8-9.[4]　公路钢筋砼及预应力砼桥涵设计规范(J T J023-85)[S].北京:人民交通出版社,1985.The study and treatment of crack about prestressed concrete hollow slabZHE NG Sheng 2bao ,　ZH OU Zhi 2xiang(Department of Bridge &S tructural Engineering ,Chongqing Jiaotong University ,Chongqing 400074,China )Abstract :The article analyzes the reas on of occuring cracks after the tension of prestressed concrete hollow slab ,its treatment ,and presents tw o new m odels of calculating cracks.K ey w ords :end ;crack ;strain ;stress34第3期 张宜洛,等:AK 、S M A 、OG FC 、S AC 型沥青混合料路用性能的研究。

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预应力空心板梁上缘开裂的原因分析和研究

预应力空心板梁上缘开裂的原因分析和研究


０ 前 言
预应力简支梁桥 由于其结构简单 、 受力 明确 、 施 工 方 便 ， 我 国 中小 跨 径 桥梁 的首 选 结 构 。 过 是 经 几 十年 的发 展 ，预应 力 简 支 梁 桥 在 设 计 方 法上 已 十分完善 ， 施工工艺十分成熟 。 其上部结构多采用 预 应 力 空 心板 梁 ， 由于 各 方 面 的原 因 ， 梁 在 施 工 板 过程 中会 出现影响使用功能的裂缝 。
中最 严 重 的 已经 由混 凝 土 受 压 区延 伸 到受 力 区 。
随 即业 主 、 计 、 设 监理 和施 工对现场进行 了确认 、
调查 。
２ 开 裂 原 因分 析
２ １ 设 计原 因 ．
上 述 两桥 梁 梁跨 径 均不 大 ，设 计采 用 常 规 方 案 ， 缝 出现 时 空 心板 预应 力 未 张 拉 ， 裂 理论 上 不 存 在 结 构 内力 ， 可 以排 除 设 计 方 面 的原 因 。 故
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
６ Ｏ
桥梁结构
城 市道 桥 与 防 洪
２０ ０７年 ８ 月第 ８ 期
预 应力 空心板 梁 上缘开裂 的原因分析 和研究
钱 军
（ 江省 富阳市 城市建 设投 资有 限公 司 ， 江富 阳 ３ １０ ） 浙 浙 １４ ０
摘 要 ：某工 程桥梁 预应 力空心 板梁 预制过 程 中跨 中上 缘 出现裂 缝 ，从板 梁施工 和 商 品混凝 土配 制两 方面分 析其 开 裂原 因 ， 提 出针对 性处 理意见 。后 续实践 证 明 ， 并 通过 对商 品混凝 土生 产进行 事前 质量控 制是 有效 的。 关键词 ： 交通 整治 ； 城市交 通 ； 交通 改善 ； 明市 昆 中图分 类号 ： ４ ３３ 文献标 识码 ： 文章编 号 ：０ ９ ７ １ （ ０ ７）８ ０ ０ ０ Ｕ ４ ．２ Ａ １０ — ７ ６ ２ ０ ０ — ６ — ３
预应力混凝土空心板梁端部裂缝成因分析及处理

预应力混凝土空心板梁端部裂缝成因分析及处理

作用 。 （） ２ 混凝土振捣。空心板梁 混凝土 施工 中， 施工人员 往 往重视底板 、 腹板振捣却 忽视 了板 梁顶板 的振捣 ， 振捣不 到 位， 致使空心板梁顶板混凝 土松散 、 不密实 ； 同时也应避 免过 振现象 ， 混凝土过振 ， 骨料下沉 ， 导致骨料在混凝土 中分散不 均匀 ， 顶板浮浆过多 ， 尤其是梁头位置。另外 ， 梁头处一般钢
关键词 ： 预应力 ； 裂缝 ； 荷载 ； 成因
中图分类号 ： ４５ ７ Ｕ ４ ．
预应力混凝土空心板 梁是桥 梁结构 中常见 的一 种结构
形式 。以其抗弯 、 抗扭性 能好 ， 整体稳定 性能高 ， 并有足够 的 混凝土截面来承受正 负弯矩 的作 用等优点 ， 近几 年在 中、 小 跨径的桥梁结构 中应用较 多。经过近几年 的施工实践发现 ，
（） ４ 控制混凝土 内表温差不超过 ２ 。 ５ （） ５ 浇筑、 振捣混凝土过程尽量紧凑。混凝土收浆后及 时进行养 生 、 覆盖。做到表面不干 ， 常保湿润 ， 且延长养生时 间。同时做好 防雨 、 防风措施。
３３ 原 材料 及 配 合 比 的 选 用 ．
（） １ 选用水化热较小和收缩 、 徐变较小 的水泥。 （） ２ 严格控制水泥 的用量 。
类则是 由变形引起 的， 称之为非 结构性裂 缝 ， 构件 内部 在 产生内应力 ， 当内应力超过 混凝土允 许应力 时 ， 起混凝 土 引
一
工序的技术交底工作 ， 使各道工序作业有章可循 ， 法可依 。 有 实行规 范化作业 ， 程序化施工。 （） ３ 建立质量 责任 制 ， 强化 经济 激励机 制 ， 质量与 工 使 资奖金挂钩 。 （） ４ 加大质量管理监督力度 ， 建立健全的质量保证体系。
１ 施工方法及施工工艺不当 （） １ 抗裂钢筋位 置不 当。在 预 制空心 板梁 顶板 钢筋 中
空心板梁常见裂缝的形成原因及维修处理措施

空心板梁常见裂缝的形成原因及维修处理措施

空心板梁常见裂缝的形成原因及维修处理措施空心板梁常见裂缝的形成原因及维修处理措施赵阳（吉林市市政设施管理处吉林132011）摘要：空心板梁是我国常用的小跨径梁体，但其在使用过程中混凝土常出现许多裂缝，本文通过对空心板梁各种类型的裂缝的汇总和成因分析，提出各类裂缝的防治和加固处理措施。

关键词：空心板梁；荷载裂缝；非荷载裂缝；裂缝形成的原因；维修处理措施1 引言空心板梁是目前我国中、小桥上部结构使用最为广泛的结构类型，其工作状态直接关系到桥梁的安全，而空心板梁日常使用中最常见的病害就是裂缝，虽然裂缝在规范里是作为正常使用状态中耐久性来评价，但结构损坏乃致倒塌往往是从裂缝的扩展开始的，随着时间的推移桥梁结构逐渐由安全状态转化为危险状态，因此需准确分析空心板梁裂缝形成的原因，为其养护维修或加固提供技术依据。

空心板梁常见裂缝主要有两类：荷载裂缝和非荷载裂缝，在预应力混凝土梁和非预应力混凝土梁中两者的存在情况也不一样，预应力混凝土中以非荷载裂缝居多，而普通钢筋混凝土空心板梁常出现的裂缝为荷载裂缝，因此在裂缝分析中需准确测量其宽度和深度，判断裂缝的性质和成因，评价裂缝对结构安全的影响，提出养护或维修加固措施。

2 空心板梁荷载裂缝2.1 普通钢筋混凝土空心板梁2.1.1 梁底横向裂缝普通钢筋混凝土空心板梁梁底横向裂缝是最为常见的裂缝类型，这种裂缝通常横向贯通梁底，裂缝位置基本位于空心板梁，基本位于1/4～3/4跨，这些裂缝是空心板梁在荷载作用下产生的正弯矩裂缝。

此类裂缝在检测过程中应注意裂缝的宽度，当裂缝宽度小于规范规定的限值（《城市桥梁养护技术规范》（CJJ 99-2003）和《公路桥涵养护规范》（JTG H11-2004）规定的钢筋混凝土梁裂缝宽度限值分别为0.20mm、0.25mm，以下简称规范），不影响桥梁的承载能力，是正常的荷载裂缝；当裂缝宽度大于规范规定的限值，且梁底裂缝向两侧腹板延伸，尤其是跨中挠度出现较大变形，裂缝宽度扩展至空心板梁理论计算的中性轴高度时，此类病害往往出现在空心板梁对应的桥面铺装出现纵向贯通裂缝，梁间剪力铰遭到破坏，形成单梁受力状态，空心板梁受拉区钢筋处于屈服阶段或受压区混凝土中和轴的高度在不断上移，是空心板梁即将破坏的预兆，应引起足够的重视，应及时进行加固或更换梁板，典型图见图1。

浅析预应力混凝土空心板裂纹的成因及预防措施实用1份

浅析预应力混凝土空心板裂纹的成因及预防措施实用1份

浅析预应力混凝土空心板裂纹的成因及预防措施实用1份浅析预应力混凝土空心板裂纹的成因及预防措施 1某工程施工中，应用了预应力混凝土，但是施工后在合同某标段中出现了20m空心板的竖向裂缝，该裂缝受到了技术部门的关注，针对其裂缝的出现技术人员进行了仔细的研究调查，尤其针对其与之过程进行了分析，并结合相关资料以及工艺流程，找出裂缝的出现原因，并针对性的提出了防治措施，使得空心板的裂缝现象得到有效控制，同时也对相似工程的空心板结构裂缝提供了防治参考资料。

2 裂缝的出现在完成浇筑以及拆模后，空心板竖向便出现了长度范围大于50mm小于150mm宽度大于0.02mm小于0.08mm的裂缝，且裂缝主要沿着连接筋方向发展；另外顶部也同样出现长度大于50mm，小于100mm 的裂缝，且裂缝宽度相对较宽，（0.02mm 至0.12mm）。

上述裂缝深度小于5mm，因而可以判定可能为温度裂缝或者收缩裂缝。

这两种裂缝不会对空心板的使用造成影响，但是考虑预应力钢绞线放张后，由于抗拉强度的降低，混泥土结构中的裂缝就有可能继续发展扩大，所以，就需要仔细对裂缝的出现因素进行研究，并对其针对性的进行防治。

在完成浇筑后的24 小时内，裂缝便会产生，此时混泥土结构最为敏感极易受到外界伊苏的影响而发生裂缝（沉陷、收缩、震动）。

一旦发生早期裂缝，那么混凝土结构便会遭到破坏，渗透性便会加大，使混凝土暴露于易损伤环境的表面增加，其耐久性以及使用寿命便会受到影响。

3 原因分析针对空心板出现裂缝的各个因素，文章对其进行了详细的分析，为预应力混凝土空心板防治裂缝提出了理论基础。

3.1 原材料该工程中使用南通海螺P.O42.5 水泥，经过检验该型号水泥符合施工标准要求。

在施工中523kg/m3高强混凝土由于其水泥用量大多在(400～600kg/m3)，该用量超出了普通混凝土中水泥的用量，约为1.5 至2倍。

这样的配比使该种混泥土在凝结过程中收缩体积便会高于其他混凝土，因而更容易出现收缩裂缝。