T梁裂纹分析与预防

1、后张法铁路T梁裂纹分析与预防中铁二十局第四工程有限公司.丁世英一、前言 后张法铁路T梁主要用于客货共线时速160km/h以下铁路，按跨度分32m、24m、20m、16m。由于各种因素，后张法铁路T梁表面容易出现裂纹，尤其以32mT梁居多。 宽度大于0.2mm的裂纹将会导致水或水蒸汽进入梁体内，造成钢筋锈蚀，长期积累将影响T梁结构安全。另外竖向的裂纹将使梁的实际宽度减小，导致T梁惯性矩降低，从而降低梁的刚度，影响运营安全。 二、裂纹种类及原因分析根据裂纹的部位，将T梁裂纹分为锚后水平状裂纹、腹板水平及斜向裂纹、马蹄部位竖向裂纹、梁顶表面裂纹、支座处竖向或斜向裂纹。（一） 锚后水平状裂纹原因T梁易

2、在锚后出现水平状裂纹。分部的部位有腹板上八字变截面处、外侧下八字处及其他处。1、外侧下八字处裂纹原因由于T梁断面为非对称断面，挡砟墙一侧翼缘板断面较大，故断面型心偏向T梁外侧。T梁型心与腹板中心偏值为E，而端部施加的水平压力总和P作用于腹板中心，如此则在T梁横向断面内施加了一弯矩M=E*P，T梁内侧受弯，产生拉应力，如拉应力大于砼抗拉强度，则沿纵向出现裂纹。下八字处为变截面，容易产生应力集中而产生裂纹。弯矩及裂纹分布见下图。 预应力筋张拉时，下八字处砼的拉应力超过砼的抗拉强度后，该处表面砼即保护层范围内砼被拉裂，但当时观测不到裂纹，裂纹持续变宽变长，一段时间后裂纹能够被观察到。裂纹长度和宽度可

3、能会继续发展，一些裂纹收敛达到稳定值，一些裂纹可能不收敛，持续发展。2、腹板上八字变截面处裂纹原因腹板上八字变截面处是裂纹出现频率较高的部位。裂纹产生的主要原因为初张或终张时T梁表面砼实际强度不能达到设计要求的初张砼强度或终张砼强度，次要原因为终张拉时超张拉或施加预应力过快等。以32m单线边梁为例，终张时张拉顺序为N3、N6、N1、N4、N5、N7、N2，N1及N2为两束10根钢绞线的钢束，其余为1束7根钢绞线的钢束。终张时合力作用点距离上八字较近，该处所受压应力较大、容易产生应力集中，侧向变形不受制约即在上八字出现裂纹。32m单线边梁钢束分布示意见下图。 （二） 腹板斜向裂纹腹板处较易产生斜

4、向或竖向裂纹，长度不等。其主要原因为砼内部、外部温差较大或T梁表面与空气温度温差较大造成的温度应力大于砼实际抗拉强度，引起T梁表面裂纹，次要原因为砼塌落度偏大和过振、养护不力等。（三） 马蹄部位竖向裂纹马蹄部位的裂纹主要是T梁架设运营后产生的裂纹，产生的主要原因为T梁预应力施加不足或梁体马蹄部砼实际强度较低。（四） 梁顶表面裂纹梁体顶面出现裂纹一般宽度较大，长短不一，方向无规律。裂纹出现原因为砼塌落度偏大，造成砼表面严重泌浆，表面砼水灰比较大。如养护不及时，水分迅速流失后引起开裂。（五） 支座处竖向或斜向裂纹支座处梁体侧面出现的竖向或斜向裂纹主要原因为梁底预埋支座钢板上附有水泥浆将等杂物或支座

5、安装不规范，T梁架设后造成T梁受力不匀或单侧受力，引起侧面砼开裂。三、 裂纹预防措施（一） 锚后状裂纹预防措施1、外侧下八字处裂纹原因进行初张拉或终张拉时，先进行外侧N1、或N2钢束的张拉，再进行内侧N1或N2的张拉，其余的钢束按照设计顺序进行张拉。这样给T梁外侧预先施加压力，有效降低外侧下八字砼拉应力峰值，防止裂纹出现。2、腹板上八字变截面处梁端由于集中承受钢束予压力，应力分布较为复杂，极易出现裂纹。预防的主要措施是加强养护，保证砼表面强度达到设计值，同时严禁超张拉，张拉时应缓慢均匀加力。对梁端砼应加强养护，保证该处砼表面强度正常增长。梁端部受锚穴影响，断面较小，砼极易失水而影响强度。该处又

6、为预应力孔道和锚具，洒水养护将导致钢绞线和夹片生锈，或造成养护水流进孔道，影响压浆质量。为避免此影响，梁端面及侧面15cm范围内在脱模后立即涂刷养护剂，将砼内的水分封闭，使砼内部有一定的游离状态的水分，水泥和粉煤灰等胶凝材料得以继续水化，保证砼强度正常增长。梁端其余范围可洒水养护，保证养护期内始终处于潮湿状态。另外应严格按照设计的程序进行初张拉或终张拉，防止超张拉或不按照设计程序张拉。初张或终张前应对梁端的砼实体强度进行回弹，如强度满足设计要求则进行张拉，否则延期进行张拉作业。（二） 腹板斜向、竖向裂纹预防措施 腹板斜向、竖向裂纹主要为砼内外部温差较大，其他原因有砼塌落度偏大、过振影响、养护时

7、间不够或养护措施不力等。采用蒸汽养护时，严格执行T梁预制技术条件规定，静停4h后开始通入蒸汽升温。升温速度不得大于10/h，降温速度不得大于10/h, 蒸汽养护时砼内部温度控制在60以内。按照要求在浇筑砼时在砼内部预埋电子测温仪，测量砼内部温度。砼内部温度与表面温度差不得大于15。停止蒸汽养护时，砼芯部温度与外表温度、砼外表温度与大气温度间温差小于15时方可撤除保温措施。采用自然养护时，在砼浇筑后72h内定期测量砼内部、外表温度及大气温度，砼内部温度与外表温度之差、砼外表温度与大气温度之差不得大于15。当日气温较低时（最低气温15以下），可采用保温材料将T梁整体覆盖、包裹，一则可以防止砼内外部

8、温度、砼表面与大气温度差值超标，二则蓄温养护可以使T梁砼强度得到迅速提高。拆模时砼强度必须达到设计规定，每日气温最低或最高时、气温剧烈变化或有较大风力时不得拆模，防止梁体侧面出现裂纹。夏季施工时由于模板温度较高（最高会达到60），直接浇筑砼则梁体表面处砼由于紧靠高温模板，迅速失水而影响其强度，应对模板外侧洒水以降低模板温度。冬季施工时除砂石进行加温外，也应在当天气温最高时间段内浇筑砼，模板温度应在0以上，否则应采取加温措施。浇筑腹板时应严格控制砼塌落度，不得随意调整砼水灰比。振捣抽拔棒以下时，采用附着式高频振捣器进行振捣，振捣时间应根据振捣器的频率和砼塌落度而定，以砼不再冒出气泡和泛浆为准，防

9、止过振造成砼粗骨料集聚现象从而影响砼强度。按照要求T梁养护时间不得少于14天，环境气温低于5摄氏度时梁体侧面、端面喷涂养护剂，顶面覆盖保温材料。（三） 马蹄部位竖向裂纹预防措施T梁马蹄部位出现竖向裂纹，主要是施加的预应力不足或马蹄部砼强度较低造成。预防措施：严格执行千斤顶、油表标定的相关规定，张拉时做好施工记录，及时进行内业核对，发现问题及时处理。T梁应按照规定进行两端张拉，两端的不同步率控制在5%以内，张拉时每端应有技术人员跟班作业。为防止砼强度偏低，砼的原材料检验、砼的拌合、浇筑及振捣、养护等严格执行技术条件的相关规定，不得随意改变砼配合比，尤其是不能随意改变水灰比。（四） 梁顶表面裂纹预

10、防措施梁顶面砼出现裂纹的原因主要为砼塌落度偏大和养护措施不力。砼浇筑至抽拔棒以上时，由于可采用插入式振捣器振捣，应适当减小砼塌落度，以减少砼泌浆现象。雨天浇筑时必须采用防雨棚，防止雨水进入T梁内。砼浇筑后，如当日风力较大或温度较高，应采用养生布对砼面进行覆盖。砼终凝后立即对养生布洒水，使砼表面在养护期内始终保持湿润状态。（五） 支座处梁体侧面竖向或斜向裂纹预防措施梁体支座处受力较为复杂，既要承受钢束产生的压力，又要承受支座反力，较易出现裂纹。在浇筑砼时，由于高频振捣器作用，梁底支座钢板上下震动，水泥浆得以进入钢板与底模间。安装支座前应对梁底预埋钢板进行认真检查，钢板上附着的灰浆必须彻底清理。根据实地检查，钢板底部附着水泥浆为局部分布且不均匀，如不彻底清理，则T梁架设后，造成梁底底面、侧面局部受剪受压，则引起T梁侧面砼开裂。 安装支座应应按照要求进行，安装完成后应认真检查支座的