浅析现场预制预应力混凝土梁的裂缝控制措施
近年来,交通基础建设得到迅猛发展,各地兴建了大量的混凝土桥梁。其上部结构多为现场预制梁板,无论先张法还是后张法施工中梁体均会出现表面或深层裂缝,从理论上来说预应力混凝土梁板不应存在裂缝,裂缝会使梁体受力后应力集中引起梁体破坏。
一、荷载裂缝
荷载裂缝是指构件受荷载或自重作用后梁体出现裂缝。荷载裂缝主要分斜裂缝和垂直裂缝两种。
斜裂缝是荷载裂缝中最多的一种裂缝,多在运营后出现。往往发生在支座附近与梁轴线成25°~50°角,并随时间推移裂缝长度、裂缝数都会增加。斜裂缝对梁体危害大,必须加固处理,在施工中必须提高认识,作好防治。
垂直裂缝产生跨中底部,垂直梁体。
荷载裂缝产生原因有:设计承载力不足、运营保养不足、超载运营等是重要原因。施工过程中不按图纸施工,减少钢筋面积、减小预应力值、混凝土标号或构件截面减小。造成粱体承载力不足受力后产生裂缝。
(一)斜裂缝斜裂缝防止措施:
施工过程中严格控制混凝土配合比,特殊注意水泥强度,加强水泥现场保管防止水泥吸水板结失效,保证混凝土强度。严格控制钢筋进场检验,保证钢筋强度符合设计要求,配筋数量准确。预应力张拉时张拉力充足,严格检查摸板尺寸及加固措施。保证钢筋面积、预应力值、混凝土标号、构件截面符合设计要求。
(二)垂直裂缝垂直裂缝产生原因:
主要是梁体拱度或承载力不足,受力后跨中下部产生裂缝,设计原因多些。主要有有效预应力设计不足、结构尺寸过大抵抗张拉(放张)拱度大等。施工中混凝土保护层较大,或乱踩已绑扎的受力钢筋,使承受负弯矩的受力筋保护层加厚,导致构件的有效高度减小,荷载作用下形成与受力钢筋垂直方向的裂缝。或拆模过早,混凝土强度不足,使得构件在自重或施工荷载作用下产生裂缝。
垂直裂缝防止措施:
施工时增加保护层垫块数量,提高职工质量意识,合理安排施工顺序,严禁在已绑扎好的钢筋上踩踏。混凝土浇筑时多做同条件试块,保证试块的真实有效。待混凝土强度达到规范要求后,拆除承重模板。
二、混凝土收缩裂缝
在工程中,混凝土因收缩所引起的裂缝是最常见的。在混凝土收缩裂缝中,塑性收缩和缩水收缩(干缩)是发生混凝土体积变形的主要原因,另外还有自生收缩和炭化收缩。
(一)塑性收缩在混凝土浇筑施工后4—5小时左右,经常出现一种早期裂缝。这种裂缝为断续的水平裂缝,裂缝中部较宽、两端较窄、呈梭状。裂缝经常发生在板结构的钢筋部位、板肋交接处、结构变截面的地方。因此时混凝土尚未硬化产生的裂缝,称为塑性收缩。
塑性裂缝产生的原因:
主要是混凝土流动性过大或流动性不足以及不均匀,在凝结硬化前没有沉实,当混凝土凝固沉陷时受到钢筋、模板抑制以及模板移动造成混凝土二次移动,形成沿钢筋方向水平的裂缝,因形状象月牙所以通常叫“月牙缝”。
塑性裂缝防止措施:
严格控制混凝土单位用水量在180kg/m3以下,水灰比在0.6以下,尽可能减少坍落度;掺加适量、质量良好的外加剂和掺合料,改善混凝土工作性和减少沉陷,混凝土搅拌时间要适当,一般以60—90秒为宜,时间过短会造成拌合物搅拌不均匀、过长都会造成拌合物均匀性变坏而增大沉陷;混凝土浇筑时,下料不宜太快,防止堆积或振捣不及时;在混凝土浇筑1~1.5小时后,混凝土尚未凝结之前,对混凝土进行二次振捣,表面压实抹光。
(二)缩水收缩(称为干缩裂缝)
混凝土初凝以后,随着表层水分逐步蒸发,混凝土体积减小,缩水收缩(干缩)。收缩理论中毛细管张力学说认为混凝土表层水分损失快,内部损失慢,因此产生表面收缩大、内部收缩小的不均匀收缩,表面收缩变形受到内部混凝土的约束,致使表面混凝土承受拉力,当表面混凝土承受拉力超过其抗拉强度时,便产生收缩裂缝。
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