截面厚度對現澆板早期裂縫的影響分析

徐靜偉

(西安鐵路職業技術學院， 陜西 西安 710600)

0 引言

隨著建筑工程技術的不斷發展以及混凝土制備、運輸設備的不斷更新，現澆混凝土板因其整體性好、抗震性強，并在一定程度上可以滿足大跨度、易分隔等優點，成為工業與民用建筑中普遍采用的結構形式，但裂縫問題也隨之而來[1]。本文以混凝土現澆板為研究對象，利用ANSYS對有限元模型進行數值模擬計算，針對截面厚度對現澆板早期溫度及應力的影響程度和開裂可能性進行討論。

1 計算工況與計算模型

為便于建立模型，本文選擇開間為5.4m，進深為6.3m的某單位辦公樓現澆板為研究對象。板厚120mm，縱橫框架梁截面尺寸為450×800mm，梁板采用C30混凝土一起澆筑，在14天后拆模；框架柱截面尺寸為 5 00×5 00mm，采用 C40混凝土。本工況計算中對現澆樓板在早期階段所受荷載情況，不考慮板的自重，只考慮溫度作用和收縮的影響，同時考慮混凝土徐變影響；應力計算時，混凝土按各向同性線彈性材料考慮。這里為了簡化計算，對于梁、板的熱膨脹系數aT和波松比，在整個過程中都被認為是常數，分別取為

本文在現澆樓板早期應力有限元計算中，選用實體單元SOLID185模擬現澆樓板和框架梁，再用SOLID45單元模擬柱子。有限元模型如所示。

圖1 溫度場計算模型

2 截面厚度的影響

對于現澆樓蓋結構而言，板的厚度是一個基本的影響因素。分別采用板厚為120mm、150mm、180mm進行建模，其余構件尺寸保持不變，分析在溫度和徐變作用下不同板厚度對結構早期溫度及應力狀態的影響。

不同板厚對現澆板早期溫度的影響分別如現澆板截面厚度對其早期溫度應力的影響見表所示，表面及內部最大拉應力的大小和出現時間均有差異。隨著板厚的增加，現澆板頂面、中心和底面的應力值有逐漸減小的趨勢。此外，從表中可以看出，現澆板厚度越大，相應部位最大拉應力出現時間也越遲，板厚180mm時最大拉應力的出現齡期均比板厚120mm的出現時間推遲12~18小時，這對早期抗裂而言是有利的。

表1、圖、圖3所示。通過比較分析可以看出，現澆板的厚度不同，中心與表面峰值溫度的大小及出現的時間也有所不同。板厚越大，峰值溫度就越高，達到峰值溫度的時間也就越遲。厚度從120mm增加到150mm，中心溫度提高2.5%，從150mm加厚到180mm，中心溫度提高2.2%；除中心溫度有差異外，混凝土表面溫度也有差異，但相對中心溫度而言，板厚對表面溫度提高的幅度不大。內外溫差也有較大差異，參見現澆板截面厚度對其早期溫度應力的影響見表所示，表面及內部最大拉應力的大小和出現時間均有差異。隨著板厚的增加，現澆板頂面、中心和底面的應力值有逐漸減小的趨勢。此外，從表中可以看出，現澆板厚度越大，相應部位最大拉應力出現時間也越遲，板厚180mm時最大拉應力的出現齡期均比板厚120mm的出現時間推遲12~18小時，這對早期抗裂而言是有利的。

表1，現澆板厚度越大，相應的內外溫差就越大。早期混凝土溫升與溫降的幅度隨板厚的增加而增大，參見圖3。

現澆板截面厚度對其早期溫度應力的影響見表所示，表面及內部最大拉應力的大小和出現時間均有差異。隨著板厚的增加，現澆板頂面、中心和底面的應力值有逐漸減小的趨勢。此外，從表中可以看出，現澆板厚度越大，相應部位最大拉應力出現時間也越遲，板厚 180mm時最大拉應力的出現齡期均比板厚 120mm的出現時間推遲12~18小時，這對早期抗裂而言是有利的。

表1 不同厚度對現澆板溫度及溫差的影響

圖2 不同板厚對現澆板中心溫度的影響

圖3 不同板厚對現澆板溫度場的影響

表2 板厚對現澆板溫度應力的影響

3 結論

適當增大板厚可以提高現澆板剛度，降低板的應力值，改善板應力分布狀態，對于防止板角裂縫有一定的作用。

[1]羅國強，羅剛，羅誠. 混凝土與砌體結構裂縫控制技術[M]. 北京：中國建材工業出版社，2006：9-57.

[2]張玉梅. 早期混凝土的溫度應力及裂縫控制[D]. 北京：北京交通大學，2007.

[3]邢國華, 李衛衛, 謝鵬宇, 等. 鋼筋混凝土梁-柱-板邊節點現澆板主裂縫傾角分析[J]. 長安大學學報（自然科學版）, 2017, 37(3): 82-89.