1、文章编号:1009-6825(2007)27-0147-02预应力混凝土箱梁底部出现纵向裂缝的分析收稿日期:2007-04-06作者简介:尹卫华(1968-),男,青岛理工大学工程硕士研究生,工程师,山东省曲阜市房管局,山东曲阜 273100尹卫华摘 要:通过对某预应力混凝土小箱梁底部产生裂纹的分析,提出造成箱梁底部纵向裂纹的根本原因,并根据箱梁的病害现状提出相应的加固处理措施,为其他类似工程提供参考。关键词:预应力混凝土箱梁,纵向裂纹,保护层,加固中图分类号:TU755.7 文献标识码:A1 工程概况某高速公路路段,全长250 m,某跨结构形式为25 m跨度的简支预应力小箱梁(截面构造见图1
2、), 2002年建成通车,在车辆的运营过程中发现箱梁底部出现纵向裂纹,裂纹位置沿箱梁底部预应力钢束布置位置纵向分布(见图2),裂纹形状沿纵向发展,且有横向的扩展裂纹,纵向长度集中在跨中5m 范围内,同时箱梁的底面出现混凝土脱落;同时发现箱梁部分支座存在脱空现象。2 出现纵向裂纹原因分析由于结构在车辆荷载的作用下跨中没有出现横向的裂纹,可以表明结构的横截面抗弯刚度是满足承载力要求的。经过对结构图纸及检测结果的认真分析,认为预应力箱梁底部出现纵向裂纹可能有以下几种原因:1)结构预应力钢束保护层厚度较薄(波纹管直径4cm,而波纹管的中心至结构底表面距离为7cm,扣除纵向主筋及箍筋的直径距离,保护层厚
3、度仅2cm 3cm);2)预应力小箱梁在箱梁预制的生产过程中,模板重复利用且没有对模板进行及时的清洗,导致模板上浮浆过厚,使生产出的预制箱梁表面混凝土出现粉末状;3)预应力小箱梁在预制生产过程当中混凝土的养护不足(时间短、温度湿度不满足等),导致预制构件的混凝土强度不够;4)在混凝土强度没有达到要求时进行了预应力钢束的张拉,预应力钢束的提早张拉导致在箱梁没有吊装之前结构已经出现纵向裂纹;5)由于混凝土浇筑之前在波纹管下使用混凝土塑料垫块,导致在箱梁底部的纵向裂纹处出现横向扩展裂纹;6)由于各个箱梁之间只靠湿接缝进行连接,缺少横隔板的连接,使结构的纵向刚度不能满足要求,同时由于结构存在部分支座脱
4、空,当结构在受到车辆的偏载作用下小箱梁产生扭转,在扭矩的作用下,使箱梁底部沿预应力钢束的位置出现较大应力、箱梁底部出现纵向裂纹;7)跨中部位箍筋的数量较少( 8 mm 间距为150 mm)。3 结构的检测、验算结果(见表1)1)结构底面混凝土强度偏低(回弹均值);2)波纹管位置处保护层较薄(通过对表面混凝土的凿除显示,最小值为2.7 cm);3)波纹管表面没有受到腐蚀;4)结构部分支座存在脱空;5)箱梁纵向抗弯承载力可以通过验算;6)结构横向刚度在湿接缝连接较弱或者支座脱空情况下不能满足规范要求;7)定位钢筋及波纹管的竖向位置偏差影响纵向裂纹的出现(在定位钢筋间距为50 cm,钢绞线竖向定位误
5、差1 cm时结构出现纵向裂纹;定位钢筋间距为100 cm,钢绞线竖向定位误差1 cm 时结构不出现纵向裂纹;定位钢筋间距为150cm,钢绞线竖向定位误差2 cm 时结构出现纵向裂纹;此计算结果与现场混凝土箱梁底部凿开情况相符)。表1 结构的检测验算结果箱梁底部位置 无裂纹段(1) 有裂纹段(2) 无裂纹段(3) 无裂纹段(4)纵向起点坐标/m 0 0.8 1.6 2.5保护层厚度/cm 2.7 4.6 3.4 4.74 加固处理措施分析由于结构在车辆荷载的作用下跨中没有出现横向的裂纹,可以表明结构的横截面抗弯刚度是满足承载力要求的。虽然结构在目前来说不存在承载力不足的因素,但是在长期的外界条件
6、作用下,预应力钢束会受到腐蚀,会使结构的承载力大大减小,存在严重的安全隐患。因此,加固工作主要是对结构进行耐久性处理,方案一:对结构进行粘贴钢板处理同时增加箱梁之间的横隔板(既保证了结构的耐久性、整体稳定性又提高了结构的承载能力);方案二:在箱梁底部凿除破碎混凝土,用水泥砂浆找平,最后在跨中15 m范围内粘贴碳纤维进行加固,同时为了增加碳纤维的横向联系强度,在跨中15m 范围内设置U型碳纤维条(每3m1道);方案三:对出现纵向裂纹及混凝土脱落的地方进行凿除剥落混凝土清洗环氧砂浆涂抹表面混凝土批荡,同时增加箱梁之间横隔板(主要增强结构的耐久性、增体稳定性);通过方案对比分析及结构的验算结果表明,
7、结构横向刚度较弱、箱梁的纵向刚度满足承载力要求,并且方案一,方案二加固费用较高,因此,认为方案三比较经济合理同时施工工艺简单、工期较短。5 结语1)预应力混凝土箱梁的施工工艺要严格要求,包括模板的制安、波纹管的定位、钢筋定位垫块的放置、混凝土养生、张拉的时间等都要严格按照规范要求进行;2)各个箱梁之间的翼缘板湿接缝的施工要严格,充分保证各个箱梁横向连接的刚度;3)增加小箱梁底部箍筋的配筋率(增大直径、减小间距);4)小箱梁在跨径大于25 m的情况下最好设置横向隔板进行连接。参考文献: 1 JTG F80/1-2004,公路工程质量检查评定标准 S .147 第33卷第27期2 0 0 7 年
8、9 月 山 西 建 筑SHANXI ARCHITECTURE Vol.33No.27Sep. 2007DOI:10.13719/14-1279/tu.2007.27.021文章编号:1009-6825(2007)27-0148-02预防大体积混凝土裂缝的控制措施及温度计算收稿日期:2007-04-03作者简介:何 悦(1975-),男,工程师,一级注册结构工程师,上海现代华盖建筑设计有限公司,上海 200041欧阳毅新(1968-),男,同济大学结构工程专业硕士研究生,上海 200092谢 晖(1977-),女,同济大学结构工程专业硕士研究生,上海 200092何悦 欧阳毅新 谢晖摘 要:介绍
9、了避免大体积混凝土出现温度裂缝的措施及防止混凝土最高温度与表面温度不超过25 ,计算混凝土最高温度的方法;根据实测结果,提出了对掺有矿粉的粉煤灰大体积混凝土的最高温度计算公式调整意见并进行了验证,以便更好的为工程服务。关键词:矿渣水泥,粉煤灰,大体积混凝土,抗裂防水剂中图分类号:TU755.7 文献标识码:A对于大体积混凝土的施工,由于水泥在水化过程中每克水泥放出的热量约达502.42J/g(120 cal/g),使混凝土内部的温度升高,一般在30 左右。它在第1 天 第3 天放出的热量是总热量的1/2。混凝土内部的最高温度多数发生在浇筑的第3天 第5天内,当混凝土内部与表面温差过大时,就会产
10、生温度应力和温度变形。温度应力与温差成正比, 温差越大, 温度应力也越大。当内外温差超过25 时,会导致混凝土产生表面裂缝;如果下降温度过快,会使混凝土内部产生拉应力,并导致混凝土底部产生裂缝。严重时上下裂缝贯穿,为建筑物的安全性和耐久性留下了重大的隐患。因此,防止混凝土出现裂缝的关键就是控制混凝土内部与表面的温差。事先计算混凝土内部最高温度和表面温度,估算其内外温差可能出现的情况,从而制定必要的防范措施,对保证混凝土的施工质量无疑具有重要意义。1 工程概况浙江清华长三角研究院位于浙江省嘉兴市秀成新区嘉兴科技城,分为南、北两区。本工程为在浙江清华长三角研究院内建设的首期工程创业大厦,位于北区的
11、东北角,分为A, B两段。本次混凝土的浇筑为A 段地下室底板浇捣,最大浇捣厚度为1.800 m,一次浇筑混凝土数量为3 300方,属于大体积混凝土工程。2 保证混凝土施工质量的施工技术措施为了防止混凝土出现温度裂缝,保证混凝土的施工质量,施工总包单位制定了以下施工技术措施。2.1 材料的选用(见表1)选用了低水化热的32.5(原425号)矿渣水泥、大量的粉煤灰、WG-HEA抗裂防水剂、一定比例的矿粉及粗骨料级配为5mm31.5mm,细骨料采用细度模数较大的中砂。配合比设计:C30/S8,坍落度120mm30mm。表1 材料选用汇总表 kg/m3矿渣水泥 粉煤灰 矿粉 膨胀剂 用水量 碎石 中砂
12、 外加剂281(42.5) 55 31 31 187 1 005 758 2.722.2 温度计算对混凝土内最高温度的计算暂且按只掺有粉煤灰的公式估算,根据公式 Tmax=T1+Q10+F50计算,假定出罐温度 T1=20 ,每立方米混凝土中水泥实际用量 Q =281kg,每立方米混凝土中粉煤灰实际用量F =55 kg,代入公式得出 Tmax =20+1.228110 +5550=54.82 。混凝土表面温度与内部温度经计算超过25 ,故需采取必要的降温措施。2.3 降低混凝土施工温度的方法为了控制混凝土出罐温度在25 以内和降低混凝土的施工温度,采用对原材料降温措施,主要对料场石子在白天采用
13、遮挡,防止阳光直射,浇筑前用水冲洗等措施,以确保混凝土的温控达标。2.4 温度监测为了保证测试大体积混凝土内部外部温度的准确性,该工程采用电脑自动测温技术。测点部位共布设11个温度传感器。其中在塔楼底板上布置3个监测点,每个监测点沿厚度方向上布设3个温度传感器,共9个温度传感器;另布设两个温度传感器来测量大气温度和混凝土表面温度。测点的平面布置图如图1所示。3 大体积混凝土的浇筑底板混凝土经过连续27 h的浇筑,完成了3 270 m3混凝土的浇筑量,每小时浇筑121 m3。在振捣过程中应注意将流向基坑周边的泌水及流向坑井底部和后浇带处的泌水抽走。 2刘自明.桥梁工程养护与维修手册 M .北京:
14、人民交通出版 社,2004.Analysis of vertical cracks at prestress concrete pile bottomYIN Wei-huaAbstract:Throughanalysisof verticalcrackshappened ata prestressconcrete pile bottom, it brings forward the ultimate reasonwhich causedvertical cracksat pilebottomandrelativereinforcing measuresaccording to thediseasesactualily ofpile, itcanbe referencefor familiarproject.Key words:prestressconcretepile, verticalcracks, protecting layer, reinforcement148第33卷第27期2 0 0 7年 9 月 山 西 建 筑SHANXI ARCHITECTURE Vol.33 No.27Sep. 2007
