關于現(xiàn)澆預應力混凝土施工結構的裂縫分析

　　關鍵詞：

　　1、在尚未施加預應力之前就產(chǎn)生裂縫的防治

　　這類裂縫同一般結構工程裂縫，多由混凝土材料和施工方法不當引起，如沉縮裂縫、收縮裂縫、干縮裂縫等，可按一般防治措施防治。

　　2、由于預應力構件截面尺寸較大引起的裂縫防治

　　2．1裂縫的特征

　　通常情況下，預應力結構構件幾何尺寸厚大，例如預應力大梁截面寬度一般在400mm一600mm，梁高多在1000mm以上，這樣的構件易出現(xiàn)收縮裂縫，其主要特征為：

　　1）在梁側梁高中間，呈中間寬、上下窄狀，少數(shù)裂縫延伸至整個梁高；2）梁側模板拆除后，開始3d左右，裂縫有增多及擴展的趨勢，3d后裂縫發(fā)展趨于緩慢；3）裂縫間距沿梁跨基本均勻分布，裂縫間距接近梁內(nèi)箍筋間距的倍數(shù)。

　　2．2原因分析

　　1）截面較大的構件在混凝土硬化過程中，其體積收縮量也大，產(chǎn)生軸向拉應力，在結構體系的約束下形成凝縮裂縫。

　　2）大截面構件凝固過程中，產(chǎn)生的水化熱使構件溫度升高，若過早拆除其側模板，構件溫度急降，會出現(xiàn)溫差應力，同時構件表面水分迅速風干，混凝土收縮加劇，形成冷縮裂縫。

　　3）經(jīng)鑿除裂縫處表面混凝土，發(fā)現(xiàn)多處裂縫發(fā)生在箍筋位置處，說明這種裂縫與箍筋存在一定的聯(lián)系。a大梁所選用的箍筋規(guī)格較大，如φ12mm，箍筋外的混凝土保護層變��；b澆筑混凝土前，梁的箍筋已承受了梁自身上層鋼筋的重量和次梁、板擱置的重量以及施工人員的活荷載，梁的箍筋受壓彎曲，一定程度上呈“鼓”形。這兩種情況使箍筋特別是梁中箍筋外的混凝土厚度變薄，形成了相對含砂多、含石少、咬合性差的砂漿層，從而導致裂縫。這種中間寬、兩端窄的“棗核”形裂縫，因梁中腰筋小少而粗寬，上下端因主筋的約束而細小或沒有。

　　2．3控制措施

　　1）厚大構件的混凝土配合比設計，應考慮減少混凝土體積收縮的措施。力求降低水泥用量，減小水灰比，有條件者可適當摻人改性外加劑。

　　2）推遲大截面構件模板拆除時間。為減少模板對梁的約束，防止預應力損失，規(guī)范規(guī)定要在預應力張拉前拆除其側面模板，大梁側模應依據(jù)執(zhí)行，并盡可能推遲。

　　3）應保證箍筋外保護層厚度。對較粗直徑的箍筋而言，應保證箍筋外混凝土不少于15mm（最好為17mm）來確定主筋保護層，增加箍筋外混凝土抗裂能力。大梁腰筋設置相對宜粗宜密，規(guī)格不宜小于φ18mm，間距不宜大200mm，大梁腰筋的S型拉筋宜改用拉撐結合的辦法，拉筋一端彎成90o角，待拉緊后再彎至135o，同時將一部分拉筋改為撐筋，保證梁箍筋不外彎，也不向內(nèi)彎曲，撐筋也可結合波紋管支架鋼筋同時布設。

　　3、模板支撐體系施工不當引起的裂縫及防止措施

　　3．1裂縫現(xiàn)象

　　預應力結構中，在部分或全部拆模后，出現(xiàn)的大梁承載能力不足的結構性裂縫也很常見，這種裂縫在跨中垂直梁底，下寬上窄，呈正截面受彎裂縫，兩端為斜向受剪裂縫。

　　3．2原因分析

　　1）支撐拆除過早。某工程預應力大梁拆底模時，混凝土強度標準值達到設計強度的115％，但沒有建立預應力，拆模后大梁和板均出現(xiàn)裂縫，并形成較大的板梁連通裂縫。

　　2）一般情況下，預應力結構跨度大，構件截面尺寸大，施工荷載也大，支撐體系的承載力不足也是一個原因，尤其對支撐直接搭設在地面或回填土上的工程，支撐系統(tǒng)更易變形或下沉。

　　3）采用早拆模施工方法時，保留的支撐承載力不足，使結構過早受力。

　　3．3控制措施

　　1）混凝土施工規(guī)范規(guī)定，側模宜在預應力張拉前拆除，底模不應在結構件建立預應力前拆除。預應力建立前，即使構件混凝土達到或超過設計值時，仍不可拆除底模，這也是與普通混凝土結構的一點區(qū)別，否則，預應力構件即使有承載能力，也易因撓度過大而引起裂縫。在大跨度結構中，構件的主要荷載是自重，其自重彎矩大、自重應力高，提前拆模對結構更不利，更易產(chǎn)生結構裂縫。

　　2）對預應力工程應單獨編制施工方案，其模板和支撐系統(tǒng)必須進行設計計算。若支撐體系直接支撐在回填土上，還須對支撐面進行特殊處理。a回填土必須分層分批夯填密實，最好用壓路機碾壓數(shù)遍，否則支撐應直接置于基礎或基底老土層上。b在預應力框架大梁寬1.8m—2.0m的范圍內(nèi)，應鋪設道碴，設置墊木。C做好場地防排水措施。預應力工程施工工期較長（一般在20d以上），陰雨天氣出現(xiàn)的機會多，產(chǎn)生的后果嚴重。因此，大梁排架施工前要有技術保證措施，可在大梁下鋪設塑料薄膜防水層，及時排走場內(nèi)雨水，防止雨水對土層和支撐系統(tǒng)的影響。d澆筑混凝土前還要對支撐體系進行全面檢查和加固，以確保支撐穩(wěn)固可靠。

　　3）預應力工程施工周期長，整體拆模時間比普通結構遲，為提高周轉材料的利用率，減少施工投入，常采用主次模板體系分開支設的辦法，在符合普通混凝土結構拆模的條件后，可在預應力張拉前拆除非預應力構件的模板及支撐。對預應力大梁，也常采用早拆模板方法施工，根據(jù)跨度情況，在適當位置處，保留若干支撐點模板與支撐不拆而拆除其余部位的模板與支撐。采用這種方法施工時，必須對保留支撐進行驗算和加固。對保留支撐而言，即使立桿和梁底模板沒有拆除和松動，整體排架和牽杠的拆除，也會影響保留支撐的剛度和穩(wěn)定性，降低承載力，故應進行必要的加固。另外，次梁板等非預應力構件模板和支撐拆除后，這些構件的自重以及上部施工荷載全部通過結構體系傳遞到主梁上，主梁荷載明顯增大，故必須進行支撐驗算和加固，加固時不得松動保留的支撐和模板，并且須做到先加固后拆除。

　　4、由預應力張拉工藝而引起的裂縫及防止措施

　　4．1裂縫現(xiàn)象

　　1）張拉端裂縫。如端部沿預應力方向的裂縫，以及在梁端非預應力區(qū)內(nèi)出現(xiàn)的拉剪裂縫。

　　2）在臨近構件上產(chǎn)生的裂縫。如在張拉端邊梁上出現(xiàn)的垂直裂縫及在板面出現(xiàn)斜向裂縫。

　　4．2原因分析

　　1）在梁端非預應力區(qū)內(nèi)出現(xiàn)的拉剪裂縫，是由于錨固局部受壓過大，在該區(qū)及邊緣產(chǎn)生剪、拉應力。

　　2）在張拉端邊梁及板面上出現(xiàn)的裂縫，是由于預應力張拉后，在應力傳遞或次應力作用下產(chǎn)生的。

　　4．3控制措施

　　1）設計時應盡量減少預應力的偏心程度，非預應力筋能解決問題的，盡量少用預應力，以降低預應總應力，否則應視情況增加承壓鋼筋網(wǎng)片。施工時，由于錨固區(qū)鋼筋密集，混凝土下料和振搗困難，澆筑時須專人負責，質(zhì)檢人員現(xiàn)場把關，做到先難后易，確保端部張錨區(qū)混凝土密實。

　　2）結構設計時，要增加薄弱環(huán)節(jié)的構造措施，通過加筋和加腋，增強局部抵抗力，克服應力集中的弊端。施工過程中，張拉順序要合理，盡量避免構件產(chǎn)生扭轉、側彎、結構變位和超應力。要遵循對稱的張拉原則，保證結構中相鄰構件應力值超過總值的50%，否則應分布張拉，即先張拉一半應力，待相鄰構件張拉后，再張拉另一半設計應力。

　　3）裂縫現(xiàn)象在預應力結構中很普遍，但對裂縫的認識、控制和處理還存在不足，對施工中出現(xiàn)的裂縫，或視而不見，或談裂色變。驗收時裂縫難以定性，對此應建立裂縫觀測臺賬制度。對工程裂縫進行系統(tǒng)全面的觀測，特別是結構性裂縫，在分析研究的基礎上找出原因，并對有害裂縫進行必要的控制和處理，出示工程裂縫監(jiān)測檢驗報告，作為結構驗收時的一項重要內(nèi)容。

　　5、結語

　　通過上述裂縫產(chǎn)生原因分析及預防措施實施，大跨度現(xiàn)澆預應力混凝土結構大梁施工中的裂縫是可以避免和防止的，關鍵是設計和施工單位的重視。施工單位在實施前應編制嚴密的施工方案，在施工過程中，從原材料、混凝土配合比、模板排架體系、混凝土澆搗和預應力張拉等各方面嚴格按方案控制實施，就能防止大跨度現(xiàn)澆預應力混凝土結構大梁裂縫的產(chǎn)生，保證混凝土結構的耐久性和結構安全。