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预应力混凝土施加应力前裂缝分析与防治



表2               跨中截面应力观测结果         单位：mpa

荷载分级 各测点实测应力 各测点理论计算值 校验系数
1 2 3 1 2 3 1 2 3
1级 -0.73 -0.15 1.33 -1.17 0.13 1.66 0.62 / 0.80
2级 -2.69 -0.25 4.26 -3.59 0.39 5.10 0.75 / 0.84
3级 -3.68 -0.10 5.57 -4.85 0.53 6.90 0.76 / 0.81
4级 -4.36 0.05 6.27 -5.73 0.63 8.15 0.76 0.08 0.82
5级 -5.04 0.08 7.45 -6.43 0.71 9.14 0.78 0.11 0.82
6级 -5.14 0.15 7.76 -6.72 0.74 9.54 0.76 0.20 0.81


表3             l/4截面应力观测结果           单位：mpa

荷载分级 各测点实测应力 各测点理论计算值 校验系数
1 2 3 1 2 3 1 2 3
1级 -0.08 0.13 0.93 -0.67 0.07 0.95 0.11 / 0.98
2级 -0.88 0.13 2.77 2.05 0.22 2.91 0.43 0.59 0.95
3级 -1.91 0.08 3.65 -2.77 0.30 3.93 0.69 0.27 0.93
4级 -2.37 0.13 4.26 -3.27 0.36 4.64 0.72 0.36 0.92
5级 -3.17 0.10 4.81 -3.67 0.40 5.21 0.86 0.25 0.92
6级 -3.22 0.13 5.01 -3.83 0.42 5.44 0.84 0.31 0.92


表4             跨中截面应力观测结果           单位：mm

荷载分级 观测读数 理论读数 校验系数
初始 0 0 /
1级 2.84 5.57 0.51
2级 11.75 17.04 0.69
3级 17.84 23.04 0.77
4级 22.07 27.22 0.81
5级 26.23 30.55 0.86
6级 27.12 31.89 0.85
残余 3.48 0 /


表5           l/4截面挠度观测结果           单位：mm

荷载分级 观测读数 理论读数 校验系数
初始 0 0 /
1级 1.63 3.86 0.42
2级 7.64 11.81 0.65
3级 11.85 15.98 0.74
4级 14.67 18.89 0.78
5级 17.15 21.18 0.81
6级 17.73 22.11 0.80
卸载 0.95 0 /

  表中应力符号拉为“+”，压为“-”；挠度符号向下为“+”，向上为“-”。  
  在整个静荷载试验过程中，未发现受检t梁出现新的受力裂缝，原有裂缝经灌胶处理并粘贴了炭纤维后，试验过程中也未发现再开裂现象。
  从试验数据结果可以看出，测点2由于距中性轴较近，所测得的数据较小，相对误差较大，但总体趋势与其它两测点一样，仍然较理想，同理论计算值有明显的对应关系。其中测点1和测点3应力实测值均小于对应工况的理论计算值，其中跨中截面应力校验系数达到了0.62～0.84，l/4截面应力校验系数达到了0.11～0.98。所测得的挠度值无论是跨中截面还是l/4截面，均小于理论计算值，校验系数在0.42～0.85之间，相对残余挠度较小（跨中：3.48/27.12=12.8%；l/4：0.95/17.73=5.4%），满足“试验方法”中小于20%的要求。
  由此表明试验结果是满意的，受检t梁受力性能较好，处于良好的弹性工作阶段，其强度、刚度和抗裂性能均满足设计荷载下的使用要求。
  （6）检验结论：
  本次荷载试验，最大效率系数达到了0.96，满足“试验方法”中对荷载效率系数在0.80＜η≤1的要求，可以对受检t梁的工作性能作出评价。
根据检验结果，受检的t梁在试验荷载作用下，具有较好的弹性工作性能，其强度、变形刚度和抗裂性能均满足设计荷载作用下的使用要求。
  五、裂缝的预防：
  1、结构设计方面：
  混凝土构件的设计构造钢筋必须满足规范要求的最小配筋率，所使用的构造钢筋尽量采用小截面，小间距分布的形式。以避免混凝土局部收缩所引起的应力集中。
  2、原材料方面：
  混凝土在硬化过程中，水泥水化放热，从而使混凝土的温度收缩应力增大。所以，应在不影响强度和施工进度的情况下尽量采用低水化热水泥。水泥用量方面在不影响混凝土强度的前提下可减少15%的水泥用量，同时增加粗骨料，以补充减少水泥的体积。
根据个混凝土强度级别不同，规范对砂、碎石、施工用水的含泥量、碎石中的灰粉量的要求都有所不同。总之，所有材料都应严格控制在规范要求以内。
  3、混凝土配合比设计方面：
  在配制混凝土施工配合比过程中，在满足混凝土强度的前提下，减小水泥用量。满足施工要求的情况下采用最小水灰比。
  4、混凝土施工过程控制：
  （1）混凝土的拌制：每盘混凝土的拌和时间应控制在2~3分钟左右，搅拌时间不宜过长也不能过短，过短搅拌不均匀，过长会破坏材料结构；混凝土浇注过程中多做几次坍落度实验，严格控制施工水灰比。
  （2）混凝土浇注：浇注过程中采用插入式振捣器为主，附着式震动器为辅（主要在梁端10米处使用）。附着式震动器应采用间歇式震动，每次开启的时间大约为30秒左右，以避免浇注过程出现过震现象，以使混凝土产生离析。插入式振捣器的振捣间距应不大于插入式振捣器的振捣半径1.5倍，以避免浇注过程出现漏震现象。
  （3）混凝土养生：当施工气温大超过30℃，梁体水分的蒸发非常快，且梁体侧面不易吸附水分，如果梁体表面的水分被蒸发，梁体表面的混凝土要进行水泥的水化和硬化反应，就会吸取梁体内部的水分，从而加快混凝土的干缩。要使梁体有足够的水分进行水泥的水化和硬化反应，就必须即时对预应力构件进行洒水养生。规范要求洒水养生的间隔时间最小为2小时，必要时可减为1.5小时一次。
  夏季施工时，若混凝土在浇注完毕，拆模以前气温超过30℃时，在浇注完毕12小时后可在模板外层进行洒水降温。以避免由于内部温度过高，体积膨胀过大，在冷却后体积收缩过大而产生收缩裂缝。养生时间要保持到施加预应力之后。
  5、模板设计及台座制作方面：
侧模：根据梁体结构形式进行设计，在满足几何尺寸的前提下，尽量减少直角连接，减少应力集中点；模板表面打磨光滑，减小摩阻力。
  制梁台座：制梁台座表面尽量光滑，摩阻力小。制梁台座表面可铺设表面光滑的材料，如水磨石、钢板、胶合板等。
  六、结束语
  预应力混凝土t梁是桥梁工程的主要受力结构。经过对开县东河大桥淹没复建工程共有三片t梁裂缝的原因分析，裂缝处理及处理结果检验，简要提出了以上混凝土收缩裂缝的防治措施。由于正确分析出了裂缝的形成原因并制定了切实可行的预防措施，所以在以后的梁体预制过程中再未出现收缩裂缝。由此可见，收缩裂缝是可防可治的，该预防措施具有一定的适用性。

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