試論T型梁開裂分析\\處理及預防

摘要：本文根據后張法預制T型梁出現裂縫的實例描述，分析引起開裂的原因，提出了處理辦法及預防措施。

關鍵詞：T型梁；開裂；處理；預防

1引言

橋梁是公路工程中的重要結構物，橋梁梁體的制作又是橋梁施工中的重要一環，由于受運輸條件的限制，大多需要在施工現場進行預制或現澆，如何利用現場條件保證制梁質量，滿足設計要求，這是施工中需要認真細致研究并慎重實施才解決的問題。某高速公路第一合同段共有橋梁5座，上部構造均采用后張預應力T型梁，共有T型梁230片，其中30mT型梁75片，40mT型梁155片。混凝土強度等級為C50。現已預制30m長T型梁5片，每片梁體混凝土數量為21.30，重為56.6t。制梁場地設在橋頭路基處。制梁從2005年9月下旬開始，經過15～20天后，發現一部分梁體（沒有進行預應力張拉）開裂，嚴重的已經沿梁體橫斷面全面裂透，并呈多處裂縫；輕微的梁體下部開裂，也是呈現多處。

2情況調查

2.1設計情況

梁體橫斷面的梁端及梁底部40cm厚，腹板厚18cm，上翼緣厚14cm，上板寬160cm，沿梁上分布有6個對稱的橫隔板，每片梁留直徑7cm的預應力孔道4個。

梁體底部布置Φ12鋼筋6根，縱向構造筋由廬8鋼筋26根組成（每邊13根，梁兩端3．9m長增加20根，每邊10根），箍筋由拳Φ8鋼筋制成，沿梁長每20cm布置一根（兩端受剪區每10cm布置一根）。預應力筋由270級Φ'J15．24mm鋼絞線4束組成，每束7根鋼絞線，張拉力為140.6TF。

2.2使用原材料

水泥：雪峰普硅42.5。

砂子：河砂，產自溆蒲，MX=2.46，含泥量為1.7％。

碎石：產自竹山秀豐，最大粒徑31.5mm。

外加劑：山西城南RC-3，摻量1％。

2.3施工情況

原材料經自動計量，通過料斗進入雙臥軸強制式攪拌機攪拌，攪拌時間2min，由小翻斗車運送到澆筑地點后，用龍門吊起吊到梁體橫板頂部入模，以插入式振動棒振動為主，梁體每邊布置3個附著式振動器，隨混凝土澆筑進展而倒換位置使用，澆筑混凝土的方向從梁的一端向另一端推進，澆筑一片梁的時間約需150min。抽拔膠管時間（形成預應力孔道）為澆筑混凝土后3-4h，拆模時間為24h，拆邊模時以龍門吊為主，千斤頂及倒鏈（3t，5t各一個）輔助進行，有時輔以大錘及撬棍。

2.4養護

側面混凝土采用噴霧器噴水養生，頂板采用澆水養護，灑水養護規定為7天，但養護次數不均。

2.5梁體基座

梁體基座分漿砌片石底座和磚砌底座兩種。

2.6地基

地基在半山坡推就而成，土質屬亞黏土及砂礫土，挖方部分很結實，填土部分經碾壓檢測滿足密實要求（K>90％）。

2.7混凝土強度

檢查混凝土試件，n=26，R28=64.6MPa，Rmin=61.9MPa，Rmax=71.5MPa。都滿足設計要求，一般都超過C50。

2.8氣候條件

風少雨多，施工期的氣溫在19-25℃，雨天較多。

2.9混凝土梁體裂縫情況

混凝土梁體裂縫分三種情況。一是梁體裂縫都從梁的下部開裂，裂縫從下至上發展，裂縫最短為53cm，最長達130cm，裂縫寬度都在0.2mm以下，裂縫呈下寬上窄狀態。第二種裂縫情況如圖3所示。梁體一共有5條裂縫，中間有兩處沿橫斷面全部裂透，其他斷面幾乎從翼板以下全部裂透（制作承臺是片石基礎混凝土承臺），裂縫最大寬度達0.22mm，開裂比較嚴重。第三種情況是梁底部下面有局部開裂，裂縫向上延伸10～40mm，寬度在0.06～0.12mm之間。

3分析討論

（1）從原材料情況看，品質指標都符合有關標準要求，水泥安定性合格，裂縫也不具備粗大網狀裂縫的特征。因此無游離CaO與游離MgO造成的體積膨脹，故此項因素排除。

（2）從裂縫的表觀狀態看，裂縫不平行于約束方向，裂縫的兩邊緣較為整齊，無凹凸不平現象，陰面裂縫與陽面裂縫一致，無多少之分，縫中滲透物無乳白色半透明的凝膠，不具備因堿骨料反應形成無規則網狀裂縫的特征。

（3）使用的混凝土組成材料中，沒有引起鋼筋銹蝕的成分，尤其是混凝土外加劑經檢驗對鋼筋無銹蝕作用，而且時間很短，因此不會因鋼筋銹蝕而引起膨脹。

（4）由于梁體模板是用大塊鋼模板拼裝而成，與混凝土面接觸大，拆模時雖用倒鏈并輔以撬棍和錘敲，但拆模后多次觀察，沒有發現因拆模不當引起的裂縫。

（5）混凝土配合比在摻用外加劑的條件下，水灰比為0．26，水泥用量為500kg／m3，均符合一般規定，且配料時各種材料有嚴格的自動計量，混凝土攪拌時間在2min以上，施工中對混凝土坍落度的檢測記錄說明混凝土和易性適宜（在110～130mm內）滿足設計和施工要求，不存在產生裂縫的潛在因素。

（6）混凝土澆筑搗固過程中，沒有發生混凝土離析現象，搗固到位，無漏振現象，混凝土表面沒有發現蜂窩麻面，因此也不存在因振搗不當引發開裂的可能。

以上六個方面的原因都一一排除，經過仔細調查，梁體開裂的原因，下面的分析比較趨于合理。

對于示形成的裂縫，經過進一步觀察發現，預制臺座建立在填方場地上，臺座用黏土磚砌成，在進行混凝土梁體頂面灑水養護時向翼板兩側流水至地面，由于地面排水不暢，進而滲透到臺座基礎以下的土壤里，導致臺座承載力降低，出現不均勻沉降，由此使梁體下部承受拉應力，裂縫從梁體底部開始產生，裂縫呈下寬上窄狀態，隨沉降的加劇，裂縫往上擴展。

對于梁體裂縫，其臺座建立在挖方地段堅實的場地上，并且臺座基礎是漿砌片石，臺座部分用C20混凝土澆筑而成，具有良好的剛性及承載能力，不存在地基的不均勻沉陷問題。從開裂狀態來看，梁體裂縫初期在梁體的腹板開始，逐漸向上向下擴展，最后導致全斷面裂透的程度。該梁體從澆筑到裂縫發展嚴重的時間是21天（沒有進行預應力張拉），問題是拆模后沒有及時噴灑混凝土養護液，養護不及時也不充分，再加上日光照射時間長，混凝土產生不均勻收縮，從最薄弱的部分先開裂，逐漸發展直到全斷面裂透。

有梁體的預應力實施在設計上有兩個重要的約束條件，即混凝土齡期要不少于10天，施加預應力時的混凝土強度必須達100％，因此在監理單位的監督下，施工單位認為只要混凝土齡期足夠長，混凝土強度達到設計要求后再施加預應力，預制梁質量肯定得到保證。實際情況是混凝土配合比7天強度達到44．3MPa，隨著氣溫的上升，達到設計強度的時間只需4～5天。盡管如此，混凝土仍不能施加預應力。如果當混凝土強度已達到可施加預應力時，及時對梁體施加預應力，使混凝土產生一定的壓縮變形，就可以提高梁體抵抗開裂的儲備能力，防止裂縫的產生。根據有關資料顯示，工程實踐中結構物裂縫的原因，屬于變形變化（溫度、收縮、不均勻沉陷）引起的約占80％以上，由荷載引起的約占20％左右，因此如何預防變形變化引起的裂縫顯得更為重要。

4處置

對于第一和第二種開裂情況，由于已占混凝土梁和大部分橫截面積，梁體已失去了安全使用的功能，因此決定報廢。

對于第三種開裂情況，經過計算不影響設計要求，進行適當修補，其做法要點如下：（1）先用冷鏨子沿裂縫輕擊混凝土，剔除裂縫表面松散混凝土；（2）將裂縫縫VI鑿成“V”字形槽，槽深以2～4mm，槽寬以4～6mm為宜，并用細鐵鉤將裂縫

中殘渣和表面散裂混凝土剔除，用壓縮空氣除盡縫內浮塵；（3）用工業丙酮反復清洗縫VI后，在縫口涂刷一層薄薄的環氧樹脂純漿，再用橡皮刮板將事先制作好的環氧膠泥抹壓進裂縫中，最后將縫口修補面抹平抹光即可。

5結語

后張法預應力預制T型梁工程是一個系統工程，在現場預制條件下，應根據不同的環境和條件，制定出切實可行的措施并落實到位，這樣做既可滿足設計要求，又防止了不必要的經濟損失。