施工裂縫處理解析

莊璐

摘 要：本文從以下幾方面分析施工裂縫問題，內(nèi)容為相關(guān)專業(yè)提供指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：建筑工程;質(zhì)量;問題

1 混凝土裂縫

1.1大體積混凝土深化施工及溫度裂縫控制技術(shù)

溫度裂縫是大體積混凝土工程中最難控制的因素。它不僅影響結(jié)構(gòu)的外觀，而且嚴(yán)重影響工程質(zhì)量和安全。所以它需要被控制。有學(xué)者以華誼石昊假日酒店為例。該工程通過選擇正確的材料、優(yōu)化混凝土配合比設(shè)計、采用創(chuàng)新的混凝土澆筑技術(shù)控制了大體積混凝土的溫度裂縫。

1.2混凝土施工中裂縫的像素測量

目前研究已經(jīng)提出了一種測量混凝土結(jié)構(gòu)裂縫長度和寬度的新方法。基于數(shù)字散斑相關(guān)理論對像素進行標(biāo)定，得到一個像素的真實尺寸。裂縫的長度以像素精度搜索和計算，寬度以子像素精度搜索和計算。最后通過文本實驗和現(xiàn)場實驗驗證了該方法的精度滿足工程要求。這是一種精確、自動、非接觸的測量方法。

1.3三峽永久船閘輸水系統(tǒng)襯砌混凝土熱裂縫的處理

有學(xué)者對混凝土襯砌表面或內(nèi)部不同深度出現(xiàn)的不同類型裂縫進行了全面的修補研究。詳細討論了灌漿所用的材料特性和裂縫修補的兩種方法，提出并實施了可靠的修補措施。對于相對規(guī)則的裂縫，采用鉆孔法是較好的選擇。灌漿壓力不應(yīng)太高，一般在0.4±0.6兆帕之間。第二次灌漿時，壓力可能增加到0.8兆帕。另一種方法是粘貼噴嘴法，它更適用于不規(guī)則裂縫，如密度大的裂縫和交叉裂縫。三峽工程現(xiàn)場試驗證明了所提出的襯砌混凝土裂縫修補方法的可行性和適用性。

1.4干旱炎熱地區(qū)碾壓混凝土壩的建設(shè)

碾壓混凝土壩因其施工簡便、造價低廉而吸引了世界上許多水利和能源公司。水泥水化和對流邊界的氣候變化是碾壓混凝土壩溫升的兩個主要熱源。因此，根據(jù)氣候條件改變碾壓混凝土澆筑進度可能會消除熱裂縫問題。有研究將碾壓混凝土筑壩方法應(yīng)用于干旱地區(qū);沙特阿拉伯的比沙州被選為案例研究。學(xué)者發(fā)現(xiàn)碾壓混凝土壩技術(shù)可以通過選擇合適的澆筑方案、降低上游和下游面板的澆筑溫度等替代方案安全應(yīng)用，以克服熱裂縫的風(fēng)險。

2 裂紋

2.1小裂紋擴展的工程模型

微觀結(jié)構(gòu)甚至機械上的小裂紋已經(jīng)被證明始終顯示出比使用標(biāo)準(zhǔn)閾值和巴黎增長定律概念預(yù)測的更高的裂紋增長率，這些概念基于應(yīng)用于機械長裂紋的線性彈性斷裂力學(xué)（LEFM）。這通常歸因于幾個因素，包括微觀結(jié)構(gòu)的影響、代表裂紋尖端場的LEFM參數(shù)的分解以及塑性誘導(dǎo)閉合向與長裂紋行為相關(guān)的某些穩(wěn)態(tài)值的瞬態(tài)發(fā)展。與微觀結(jié)構(gòu)效應(yīng)相關(guān)的其他機制，如粗糙度引起的閉合和裂紋面橋接/干涉，也是潛在的因素。根據(jù)塑性誘導(dǎo)閉合來解釋小裂紋疲勞擴展的定量嘗試，以及采用驅(qū)動力的附加分量（例如裂紋尖端張開位移）來反映循環(huán)塑性應(yīng)變的貢獻，在所謂的“異常”擴展行為（包括裂紋減速和加速瞬態(tài)）的相關(guān)性方面取得了一些成功。然而，這些模型依賴于采用關(guān)于裂紋擴展自相似性的高度理想化假設(shè)，忽略了與微觀結(jié)構(gòu)相關(guān)的局部各向異性和不均勻性等。;盡管有這些妥協(xié)，它們?nèi)匀簧婕跋喈?dāng)程度的復(fù)雜性。這里，我們認(rèn)為多重微觀結(jié)構(gòu)相互作用和閉合效應(yīng)可能同時影響小裂紋的擴展;此外，基于彈塑性斷裂力學(xué)（EPFM）關(guān)于機械長裂紋的自相似裂紋擴展參數(shù)的驅(qū)動力參數(shù)，例如循環(huán)J積分或裂紋尖端張開位移，原則上可用作小裂紋的驅(qū)動力，但不嚴(yán)格。作為一種工程方法，我們考慮了麥克道爾和貝拉德·[首次提出的多軸微裂紋擴展模型的最近擴展，用于多軸疲勞中微觀結(jié)構(gòu)小和機械小疲勞裂紋的生長。該模型綜合了初始裂紋長度和最終裂紋長度，完全符合不同應(yīng)力狀態(tài)下疲勞裂紋萌生力學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)變壽命定律，[1，2]，因此在一定程度上連接了經(jīng)典萌生力學(xué)和LEFM/EPFM。在這項特殊工作中，疲勞極限（非擴展裂紋極限）的存在被忽略。對于1045鋼和因科鎳合金718的單軸載荷，模型能夠一階描述小裂紋異常高的擴展速率，以及隨著裂紋從小尺度轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械長尺度，與長裂紋數(shù)據(jù)的收斂。討論了基于將總疲勞壽命分解為依賴于應(yīng)變壽命和長裂紋擴展規(guī)律的“起始”和擴展階段的工程方案的有效性極限。此外，研究表明，該模型基本上反映了循環(huán)J積分方法背景下的閉合瞬態(tài)，類似于紐曼·[5]和麥克朗等人[6]提出的疲勞小裂紋的EPFM塑性誘導(dǎo)閉合建模概念。然而，本模型隱含地反映了多種形式的裂紋尖端屏蔽效應(yīng)，而不僅僅是塑性誘導(dǎo)閉合。最后，表明該模型提供了兩級加載序列中累積損傷的實際處理

2.3用線性和二次擴展有限元建立不連續(xù)和裂紋模型的近似空間

有研究提出了一種穩(wěn)健的富集策略來模擬工業(yè)應(yīng)用中的弱間斷和強間斷以及裂紋。首先，指出了常用的擴展有限元近似空間所遇到的數(shù)值問題。新設(shè)計和先前設(shè)計之間的關(guān)系已經(jīng)明確確立，以便強調(diào)此處公開的修改的非常小的實施成本。因此，以最小的額外計算成本，精度的提高會很顯著。

2.4基于約束的表面裂紋焊接構(gòu)件斷裂評估的工程方法

相關(guān)研究表明，不需要大型三維有限元模型，就可以獲得表面裂紋焊接板裂紋尖端應(yīng)力場的精確描述。現(xiàn)有的殼體模型可以與平面應(yīng)變子模型結(jié)合使用。2D平面應(yīng)變模型由整體殼模型的位移驅(qū)動。裂紋尖端應(yīng)力場用J積分和約束參數(shù)Q表征。用線彈簧單元模擬了整體殼模型中的裂紋。將平面應(yīng)變子模型的整體行為和裂紋尖端應(yīng)力場與三維實體模型進行了比較。首先，比較了平面應(yīng)變模型和有表面裂紋的三維模型中的裂紋尖端應(yīng)力場。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，當(dāng)使用一階單元時，三維約束高于平面應(yīng)變。然而，對于二階元素，趨勢正好相反。通過使用載荷的修正系數(shù)，表面裂紋板的載荷-J特性和裂紋尖端應(yīng)力場可以由線彈簧單元和平面應(yīng)變模型的殼體分析來預(yù)測。對于均勻材料和有熔合線裂紋的焊接件，采用殼+子模型技術(shù)獲得了精確的J和Q預(yù)測。使用Ritchie等人的[16]的RKR失效準(zhǔn)則，殼+子模型技術(shù)用于評估兩個表面有裂紋的鋼焊接件的脆性斷裂。與常規(guī)斷裂力學(xué)分析相比，對于所研究的情況，基于兩個參數(shù)分析，韌性要求可以顯著放寬。

3.綜合

3.1高輪廓工程中聚脲的裂縫處理

當(dāng)在法國阿爾卑斯山的一座歷史悠久的混凝土大壩中發(fā)現(xiàn)裂縫時，修復(fù)需要非凡的安全預(yù)防措施、對環(huán)境的敏感性、運動和涂層技能、快速而細致的工作、特殊的應(yīng)用設(shè)備以及能夠長期承受惡劣暴露條件的快速固化涂層。循環(huán)溫度和海拔給結(jié)構(gòu)帶來了挑戰(zhàn)，隨著時間的推移，幾種涂料溶液被用來保護混凝土免受侵蝕性冰川水的侵蝕。

3.2基于半經(jīng)驗撓度的鋼纖維高性能復(fù)合材料小箱梁加速施工裂縫寬度預(yù)測方法

鋼筋混凝土組合梁形式的加速施工是建造公路橋梁最有效的方法之一。這種復(fù)合結(jié)構(gòu)的一個主要問題是裂紋區(qū)的開始，它在梁的寬度上逐漸擴展，這在連續(xù)梁的情況下還沒有完全闡明。在當(dāng)前的研究中，提出了一個半經(jīng)驗?zāi)Ｐ停鶕?jù)小箱梁撓度和施加在結(jié)構(gòu)上的荷載強度來預(yù)測裂縫的大小。為此，采用鋼纖維混凝土建造了一套鋼筋混凝土復(fù)合小箱梁，并在不同工況下進行了試驗測試。然后將結(jié)果用于根據(jù)梁撓度和裂縫寬度創(chuàng)建箱梁響應(yīng)數(shù)據(jù)集。然后，利用獲得的數(shù)據(jù)集開發(fā)一個簡化公式，提供裂縫的最大寬度。結(jié)果表明，當(dāng)荷載超過80 kN時，裂紋開始于負(fù)彎矩區(qū)。此外，觀察到由于最大負(fù)彎矩，最大裂紋區(qū)出現(xiàn)在梁的中心。并與文獻中的試驗結(jié)果進行了比較。