关于现浇预应力混凝土施工结构的裂缝分析

1 / 7 关于现浇预应力混凝土施工结构的裂缝分析 关于现浇预应力混凝土施工结构的裂缝分析 摘要：本文主要针对预应力构件截面尺寸较大引起的裂缝；模板支撑体系施工不当引起的裂缝；预应力张拉工艺而引起的裂缝三种情况，对现浇预应力混凝土大梁施工结构裂缝提出了相应的预防措施。 这类裂缝同一般结构工程裂缝，多由混凝土材料和施工方法不当引起，如沉缩裂缝、收缩裂缝、干缩裂缝等，可按一般防治措施防治。 2 1 裂缝的特征 通常情况下，预应力结构构件几何尺寸厚大，例如预应力大梁截面宽度一般在 400 600高多在 1000上，这样的构件易出现收缩裂缝，其主要特征为： 1）在梁侧梁高中间，呈中间宽、上下窄状，少数裂缝延伸至整个梁高； 2）梁侧模板拆除后，开始 3d 左右，裂缝有增多及扩展的趋势， 3d 后裂缝发展趋于缓慢； 3）裂缝间距沿梁跨基本均匀分布，裂缝间距接近梁内箍筋间距的倍数。 2 2 原因分析 1）截面较大的构件在混凝土硬化过程中，其体积收缩量也大，产生轴向拉应力，在结构体系的约束下形成凝缩裂缝。 2 / 7 2）大截面构件凝固过程中，产生的水化热使构件温度升高，若过早拆除其侧模板，构件温度急降，会出现温差应力，同时构件表面水分 迅速风干，混凝土收缩加剧，形成冷缩裂缝。 3）经凿除裂缝处表面混凝土，发现多处裂缝发生在箍筋位置处，说明这种裂缝与箍筋存在一定的联系。 a 大梁所选用的箍筋规格较大，如 12箍筋外的混凝土保护层变薄； b 浇筑混凝土前，梁的箍筋已承受了梁自身上层钢筋的重量和次梁、板搁置的重量以及施工人员的活荷载，梁的箍筋受压弯曲，一定程度上呈 “ 鼓 ” 形。这两种情况使箍筋特别是梁中箍筋外的混凝土厚度变薄，形成了相对含砂多、含石少、咬合性差的砂浆层，从而导致裂缝。这种中间宽、两端窄的 “ 枣核 ” 形裂缝，因梁中腰筋小少而粗宽，上下端因主 筋的约束而细小或没有。 2 3 控制措施 1）厚大构件的混凝土配合比设计，应考虑减少混凝土体积收缩的措施。力求降低水泥用量，减小水灰比，有条件者可适当掺人改性外加剂。 2）推迟大截面构件模板拆除时间。为减少模板对梁的约束，防止预应力损失，规范规定要在预应力张拉前拆除其侧面模板，大梁侧模应依据执行，并尽可能推迟。 3）应保证箍筋外保护层厚度。对较粗直径的箍筋而言，3 / 7 应保证箍筋外混凝土不少于 15确定主筋保护层，增加箍筋外混凝土抗裂能力。大梁腰筋设置相对宜粗宜密，规格不宜小于 18间距不宜大 200 梁腰筋的 S 型拉筋宜改用拉撑结合的办法，拉筋一端弯成 90o 角，待拉紧后再弯至 135o，同时将一部分拉筋改为撑筋，保证梁箍筋不外弯，也不向内弯曲，撑筋也可结合波纹管支架钢筋同时布设。 3 1 裂缝现象 预应力结构中，在部分或全部拆模后，出现的大梁承载能力不足的结构性裂缝也很常见，这种裂缝在跨中垂直梁底，下宽上窄，呈正截面受弯裂缝，两端为斜向受剪裂缝。 3 2 原因分析 1）支撑拆除过早。某工程预应力大梁拆底模时，混凝土强度标准值达到设计强度的 115，但没有建立预应力，拆模后大梁和板均出现裂缝，并形成较大的板梁连通 裂缝。 2）一般情况下，预应力结构跨度大，构件截面尺寸大，施工荷载也大，支撑体系的承载力不足也是一个原因，尤其对支撑直接搭设在地面或回填土上的工程，支撑系统更易变形或下沉。 3）采用早拆模施工方法时，保留的支撑承载力不足，使结构过早受力。 3 3 控制措施 1）混凝土施工规范规定，侧模宜在预应力张拉前拆除，4 / 7 底模不应在结构件建立预应力前拆除。预应力建立前，即使构件混凝土达到或超过设计值时，仍不可拆除底模，这也是与普通混凝土结构的一点区别，否则，预应力构件即使有承载能力，也易因挠度过大而引起裂缝。在大跨度结构中， 构件的主要荷载是自重，其自重弯矩大、自重应力高，提前拆模对结构更不利，更易产生结构裂缝。 2）对预应力工程应单独编制施工方案，其模板和支撑系统必须进行设计计算。若支撑体系直接支撑在回填土上，还须对支撑面进行特殊处理。 a 回填土必须分层分批夯填密实，最好用压路机碾压数遍，否则支撑应直接置于基础或基底老土层上。 b 在预应力框架大梁宽 的范围内，应铺设道碴，设置垫木。 C 做好场地防排水措施。预应力工程施工工期较长，阴雨天气出现的机会多，产生的后果严重。因此，大梁排架施工前要有技术保证措施，可在大梁下铺设塑料薄膜防水层， 及时排走场内雨水，防止雨水对土层和支撑系统的影响。 d 浇筑混凝土前还要对支撑体系进行全面检查和加固，以确保支撑稳固可靠。 3）预应力工程施工周期长，整体拆模时间比普通结构迟，为提高周转材料的利用率，减少施工投入，常采用主次模板体系分开支设的办法，在符合普通混凝土结构拆模的条件后，可在预应力张拉前拆除非预应力构件的模板及支撑。对预应力大梁，也常采用早拆模板方法施工，根据跨度情况，5 / 7 在适当位置处，保留若干支撑点模板与支撑不拆而拆除其余部位的模板与支撑。采用这种方法施工时，必须对保留支撑进行验算和加固。对保留支撑而言 ，即使立杆和梁底模板没有拆除和松动，整体排架和牵杠的拆除，也会影响保留支撑的刚度和稳定性，降低承载力，故应进行必要的加固。另外，次梁板等非预应力构件模板和支撑拆除后，这些构件的自重以及上部施工荷载全部通过结构体系传递到主梁上，主梁荷载明显增大，故必须进行支撑验算和加固，加固时不得松动保留的支撑和模板，并且须做到先加固后拆除。 4 1 裂缝现象 1）张拉端裂缝。如端部沿预应力方向的裂缝，以及在梁端非预应力区内出现的拉剪裂缝。 2）在临近构件上产生的裂缝。如在张拉端边梁上出现的垂直裂缝及在板面出现斜向裂缝。 4 2 原因分析 1）在梁端非预应力区内出现的拉剪裂缝，是由于锚固局部受压过大，在该区及边缘产生剪、拉应力。 2）在张拉端边梁及板面上出现的裂缝，是由于预应力张拉后，在应力传递或次应力作用下产生的。 4 3 控制措施 1）设计时应尽量减少预应力的偏心程度，非预应力筋能解决问题的，尽量少用预应力，以降低预应总应力，否则6 / 7 应视情况增加承压钢筋网片。施工时，由于锚固区钢筋密集，混凝土下料和振捣困难，浇筑时须专人负责，质检人员现场把关，做到先难后易，确保端部张锚区混凝土密实。 2）结构设计时，要增加薄弱环节的构造措施，通过加筋和加腋，增强局部抵抗力，克服应力集中的弊端。施工过程中，张拉顺序要合理，尽量避免构件产生扭转、侧弯、结构变位和超应力。要遵循对称的张拉原则，保证结构中相邻构件应力值超过总值的 50%，否则应分布张拉，即先张拉一半应力，待相邻构件张拉后，再张拉另一半设计应力。 3）裂缝现象在预应力结构中很普遍，但对裂缝的认识、控制和处理还存在不足，对施工中出现的裂缝，或视而不见，或谈裂色变。验收时裂缝难以定性，对此应建立裂缝观测台账制度。对工程裂缝进行系统全面的观测，特别是结构性裂缝，在分析研究的基础上找出原因，并对有害裂缝 进行必要的控制和处理，出示工程裂缝监测检验报告，作为结构验收时的一项重要内容。 通过上述裂缝产生原因分析及预防措施实施，大跨度现浇预应力混