梁板结构承载力不足的原因分析及碳纤维加固探讨

第一篇：梁板结构承载力不足的原因分析及碳纤维加固探讨

摘要: 粘贴碳纤维加固技术是指采用高性能粘结剂将碳纤维布粘贴在建筑结构构件表面, 以提高结构构件的(抗弯、抗剪)承载能力, 由此达到对建筑物进行加固、补强的目的。本文对梁板结构的承载力不足的原因进行了系统总结, 并对碳纤维材料在梁板结构加固工程中的应用进行了介绍。

关键词: 梁板结构 加固 碳纤维

引言

碳纤维布加固修补结构技术是一种新型的结构加固技术,它是利用树脂类粘结材料将碳纤维布粘贴于混凝土表面, 以达到对结构及构件加固补强的目的。碳纤维材料(CFRP)用于混凝土结构加固修建筑工程管理论文补的研究始于上世纪 80 年代美、日等发达国家, 我国起步较晚, 在 20 世纪 90 年代后期国内才开始碳纤维加固技术的研究与应用, 并且已经取得了一定的成果, 在工程中得到日益广泛的应用。

1.梁、板承载力不足的原因及加固目的

1.1 梁、板承载力不足的原因(1)由于施工过程中混凝土强度达不到设计要求, 或因钢筋少配、误配而引起梁、板等受弯构件承载力不足。(2)在设计方面引起梁、板等受弯构件承载力不足最主要的原因是计算简图与梁、板实际受力情况不符合, 或者荷载漏算、少算。(3)使用过程中严重超载也会导致梁板承载力不足。(4)其他原因:地基的不均匀沉降, 使梁中产生附加应力;采用了不成熟的构件;构件形式带来的影响。例如, 采用薄腹梁虽有不少优点, 但是有一定数量的薄腹梁产生较严重的斜裂缝;构件耐久性不足导致钢筋严重锈蚀甚至锈断, 严重影响承载力。引起承载力不足的原因, 除上述例举外, 还有钢筋锚固不足、搭接长度不够、焊接不牢以及荷载的突然作用等等。

1.2 补强加固的目的(1)提高结构、构件的强度;(2)提高结构、构件的稳定性;(3)提高结构、构件的刚度;(4)提高结构、构件的耐久性。

2.混凝土加固结构的受力特性

对已建的结构进行加固, 其受力性能与一般未经加固的普通结构有较大的差异。首先, 加固结构属于二次受力结构, 加固前原结构已有载荷作用受力(即第一次受力), 原结构存在一定的压缩(或弯曲)变形, 同时原结构混凝土基本已经完成收缩变形;而加固一般是在未卸荷下进行的, 新加部分在新增荷载时, 即第二次加载下, 才开始受力, 导致新加部分的应力、应变滞后于原结构的应力、应变。因此, 新、旧结构不能同时达到应力峰值, 破坏时, 新加部分可能达不到自身的极限状态。其次, 加固结构新、旧两部分存在整体工作问题, 整体工作的关键在于结合面能否有效地传递剪力。由于加固结构有上述的受力特征, 决定了其计算方法和构造处理以及施工要求, 不同于普通混凝土结构。

3.碳纤维加固

3.1 适用范围(1)适用于各种结构类型、各种结构部位的加固修补, 如梁、板、柱、屋架、桥墩、桥梁、筒体、壳体等结构。(2)基层混凝土的强度等级不低于 C15。

3.2 工艺流程工艺流程: 表面处理→卸荷→涂底胶→找平→涂面胶→粘贴→粉刷保护。

3.3 粘贴碳纤维片材进行受弯加固的破坏形态粘贴碳纤维片材进行受弯加固的破坏形态主要有以下几种:(1)受拉钢筋先达到屈服, 然后受压区混凝土压坏, 此时碳纤维片材尚未达到其容许拉应变;(2)受拉钢筋先达到屈服, 碳纤维片材已超过其容许拉应变, 并达到极限拉应建筑工程管理论文变而拉断, 此时受压区混凝土尚未压坏;(3)由于碳纤维片材的加固量过大, 在受拉钢筋达到屈服前, 受压区混凝土已首先压坏;(4)在达到正截面承载力前, 碳纤维片材与混凝土基面已产生剥离破坏。

3.4 碳纤维加固特点碳纤维加固是利用碳纤维布和结构胶对构件进行加固处理, 具有以下特点:

(1)抗拉强度高, 是Ⅱ级钢筋的 10 倍以上。(2)轻质、柔软、易粘贴、质量易于保证, 不增加结构自重及截面尺寸。加固时不需螺栓、铆钉固定, 对结构扰动小, 可更好保护结构整体性。(3)广泛应用于桥梁和建筑加固, 特别适用于各类曲面结构。适用面广, 质量易保证。(4)耐久性好,耐酸、碱、盐及大气环境腐蚀,耐持久性能佳。(5)可提高柱延性(抗震能力)2 至 4倍, 提高梁、板的抗弯能力 30%～100%,增强梁、柱抗剪能力 30%～80%, 提高柱、墙承压能力 20%～50%。(6)加固修补后,基本不增加原结构自重及原构件尺寸。(7)施工便捷, 工效高, 没有湿作业,不需现场固定设施, 施工占用场地少。

3.5 一般构造要求(1)当碳纤维布沿其纤维方向需绕构件转角处粘贴时, 转角处构件外表面的曲率半径应不小于 20mm。(2)碳纤维布沿纤维受力方向的搭接长度应不小于100mm。当采用多条或多层碳纤维布加固时,各条或各层之间的搭接位置宜相互错开。(3)为保证碳纤维可靠地与混凝土共同工作,必要时应采取附加锚固措施。

3.6 施工安全及注意事项(1)碳纤维片材为导电材料, 使用碳纤维片材时应尽量远离电气设备及电源。(2)使用中应避免碳纤维片材的弯折。(3)碳纤维片材配套树脂的原料应密封储存, 远离火源, 避免阳光直接照射。

(4)树脂的配制和使用场所, 应保持通风良好。(5)现场施工人员应根据使用树脂材料采取相应的劳动保护措施。

4.结语

碳纤维加固技术对于混凝土结构及构件的补强加固效果十分理想,在基本不增大梁的截面尺寸及自重的前提下,该技术在施工工期、材料耐久性、施工质量等方面均达到了业主的要求,其综合经济效益和社会效益良好,具有较大的推广使用价值。

参考文献:

[1] 吕西林.建筑结构加固设计[M].北京:科学出版社,1997.[2] 卓尚木,季直仓,卓昌志.钢筋混凝土结构事故分析与加固[M].北京:中国建筑工业出版社,2001.[3] 李惠强.建筑结构诊断鉴定与加固修复[M].武汉:华中科技大学出版社,2001.

第二篇：碳纤维加固分析

碳纤维加固混凝土的弹塑性分析 黄兴 王国体

摘要：

1.碳纤维复合材料是航空、汽车、运动器材等众多领域广泛应用的材料之一。由于具有优异性能。碳纤维单向布与配套树脂材料已是加固钢筋混凝土结构的新材料、新工艺。本文简单介绍了钢筋混凝土有限元分析的研究现状，碳纤维加固混凝土技术的发展概况，讨论了混凝土材料的弹塑性本构关系，介绍了常见的可以用来模拟混凝土的几种模型。2.在确定有限元模型的基础上，详细介绍了ANSYS中专门用于模拟混凝土或钢筋棍凝土结构的Solid65单元以及钢筋单元LINK8。

3.在对钢筋混凝土梁的有限元分析中，通过对碳纤维布的添加和消去，用ANSYS进行模拟并对试验结果进行比较，验证碳纤维对混凝土的加固作用。关键词：混凝土 加固 有限元

Carbon fiber reinforcement concrete ball plasticity analysis Abstract：

1.The carbon fiber is compound with the aviation, the automobile，the movement equipment and so on one of multitudinous domain widespread application materials.Because has the outstanding performance.The carbon fiber unidirectional cloth and the necessary resin material already were reinforces the reinforced concrete structure the new material, the new craft.This article simply introduced the present situation of the reinforced concrete finite element analysis research, the carbon fiber reinforcement concrete technology development survey;discussed the coagulation of the material ball plasticity and the construction relations.Introduced several kinds of common useful models to simulate the concrete.2.In the determination finite element, in the model foundation, in detail introduced in ANSYS specially uses in to simulate the concrete or the steel bar stick congeals the texture of soil Solid65 unit as well as steel bar unit LINK8

3.In infinite element analysis which puts up the main beam to the steel bar coagulation, through eliminates or add the carbon fiber ,carries on the simulation with ANSYS, thus carries on the comparison to the test result, the confirmation carbon fiber to the concrete reinforcement function Key word: Concrete reinforcement finite element 钢筋混凝土有限元分析的意义

钢筋混凝土是由钢筋和混凝土两种物理—力学完全不同的材料所组成的结构材料。钢筋混凝土结构由于强度高、可模性好、造价低等优点，在我国建筑业中被广泛使用，公共建筑及绝大部分高层建筑均为钢筋混凝上结构。

由于钢筋混凝土材料性能的特殊性和复杂性，对于钢筋混凝土的试验研究存在着许多复杂的因素，主要包括:(1)钢筋混凝土结构是由两种材料组成:钢筋和混凝土。

(2)混凝土本身主要是由山水、砂石骨料和水泥复合而成。在混凝土硬化以后，在混凝土中仍然有自由水和孔隙，甚至还有未水化的水泥粒，并不可避免的形成数条多微裂缝。混凝土的应力应变关系是非线性的，且受很多因素影响。在复杂应力条件下，混凝土本构方程仍然是一个需要深入研究的问题。

(3)在荷载作用下，一般钢筋混凝土结构是带裂缝工作的。混凝土的裂缝随荷载的增加而不断发展。

(4)混凝土的变形是与时间有关的，如收缩和徐变。

(5)钢筋和混凝土之间的粘结关系非常复杂，如何模拟粘结关系也需进一步研究。

(6)钢筋本的非弹性性能。

考虑到这些复杂因素，要精确分析一个钢筋混凝土结构从加载到破坏的全过程是十分困难的。长期以来，钢筋混凝土结构的分析主要靠试验和经验公式，而且主要是针对杆件结构。对于复杂的混凝土结构要么用模型试验，要么用弹性理论，对某些结构一般是用极限平衡理论求得其承载力。

随着电了计算机的出现和混凝土本构关系研究的深入，钢筋混凝土结构有限元分析方法得到了迅速的发展。在钢筋混凝土结构的分析中运用有限元分析可以提供大量结构反应信息，诸如结构位移、应力、应变的变化，混凝土压屈，钢筋流动，粘结滑移，破坏荷载等等，这对研究钢筋混凝土结构的性能，改进工程设计都有重要的意义。

2钢筋混凝土有限元分析的研究现状

最早用有限元法分析钢筋混凝上梁的学者是 Ngo和Scordelis。他们于1967年在ACI杂志上发表了一篇有关这一内容的论文们在研究中，主要还是基于线弹性理论，但是他们根据试验结果，将钢筋和混凝土划分为三角形单元，按平面 应力问题和线弹性理论分析钢筋和混凝土应力，针对钢筋混凝土结构的特点，在钢筋和混凝土之间附加了一种沿钢筋径向和切向都有一定刚度的粘结弹簧，从而可以分析粘结应力的变化情况：反映混凝土的开裂特性，提出了离散裂缝(discrete cracks)形式，即在梁中预先设置裂缝，裂缝的两边用不同的节点，裂缝间也附加了特殊的无几何尺寸的连接弹簧，以模拟混凝土裂缝间的骨料咬合力和钢筋的销栓作用。这一研究获得了很大的成功，引起了巨大的反响。自此以后，许多学者在这一领域研究，发表了大量研究成果。

1968年Nilsson发展了Ngo等人的工作，将钢筋与混凝土非线性粘结关系和混凝土本身的非线性应力应变关系引入有限元分析，当钢筋开裂后就重新划分网格，把裂缝置于单元边界处Frankin于1970年首先引入“弥散裂缝”的方法，将钢筋分布在混凝土单元中，假定钢筋与混凝土间有效连接并可以自动跟踪裂缝的发展。这一方法为有限元分析实际钢筋混凝土结构提供了有力工具，获得了广泛应用。有些研究中还用拉伸强化(tension stiffening)概念，以考虑裂缝之间混凝土对受拉的贡献。由于弥散裂缝模式计算相对简单并具有较好的精度，这一模式己被应用于平面应力、平面应变、板弯曲、壳体、轴对称和三维实体问题之中。1969年已有学者用分层法来建立钢筋混凝土梁的弯曲单元稍后Lin和Scordelis将分层法用于板壳单元等弯曲构件，假定每一个混凝土堆安全壳、存储容器和海洋石油平台等大型混凝土结构的非线性分析中。这一阶段的研究和应用都取得了很大的进展，但总的来说，不管是理论研究还是工程应用，都比较粗糙，处于探索阶段。

1977-1985年，在这个阶段中，研究工作主要可分为两个方面。一方面是继续在单元模式的选取、混凝土的本构关系和破坏理论、裂缝的模拟和拉伸强度、骨料咬合和销栓作用以及粘结方面进行深入的研究。另一方面是系统性的总结和交流工作，美国土木工程协会组织了一个20人的委员会，花了八年时间，总结和分析了钢筋混凝土结构有限元结构分析领域的大量研究资料和信息，在 1982午 5月发表了长达 545页的综述报告，内容涉及本构关系和破坏理论、钢筋模拟及粘结的表示、混凝土开裂、剪力传递、时间效应、动力分析、数值算例和应用;还在附录中发表了钢筋混凝土结构非线性的有限元程序。在这一时期，欧洲和亚洲的一些学者也在钢筋混凝土结构的有限元分析方面进行了大量的研究工作，1987年7月在联邦德国召开了“钢筋混凝土空间结构非线性性能”的国际会议;1981年，国际桥梁与结构工程协会在荷兰召开了 “高等混凝土力学”的国际会议;1984年，在前南斯拉夫召开了 “混凝土结构的计算机辅助分析与设计”国际会议。同时，日本学者的研究工作在起步较晚的情况下很快的发展到了应用阶段，并且与试验的结合方面取得了很大的进展。

1985年到现在，处在混凝土的本构关系的表达和试验研究方面继续进行更深入的研究之外，钢筋混凝土结构非线性有限元分析进一步向实用方向发展，努力把现有的分析方法和工程设计结合起来。同时，研究的领域也进一步扩展到动力、冲击荷载下的非线性分析，分析模型和材料参数成为预测钢筋混凝土结构在动力和冲击荷载下性能的研究热点;高强混凝土和受约束混凝土结构的非线性有限元分析也受到了重视;材料非线性、几何非线性以及时间因素的综合考虑也融入了钢筋混凝土结构非线性有限元分析。在混凝土结构中，与时间因素有关的效应包括荷载、预应力、环境因素以及随时间推移而变化的徐变、收缩、老化、热效应和预应力筋的松弛等。在这一时期中，我国在钢筋混凝土结构非线性有限 元分析的大部分领域开展了研究工作，取得了很大发展。我国虽然没有专门召开过钢筋混凝土非线性有限元分析方面的会议，但这方面的研究工作在计算力学、结构工程、地震工程等全国性的学术会议中有所反映，也出版了钢筋混凝土结构非线性有限元分析方面的专著，反映了我国在这一方面的研究成果。

目前可以说钢筋混凝土的有限元分析己经到了相当实用的阶段。欧洲混凝土委员会 1990年的混凝土模式规范已经将混凝土有限元方法纳入其有关条文。我国钢筋混凝土结构也在附录中写入了有关有限元分析的条文。其主要用途如下：

a)用于重大结构，如核电站的安全壳、海上采油平台、大型水利工程结构的静力分析，尤其是动力分析，具有及其重要的意义。既可以检验设计，又可以优化设计;既有经济价值，又有研究价值。

b)用于结构或构件的全过程分析，对结构或构件的性能及其实际的极限荷载有更深入、正确的了解，能揭示出结构的薄弱环节，能对其可靠性做出正确的评价。

c)辅助试验进行参数设计。

3.ANSYS在钢筋混凝土有限元分析中的运用

ANSYS软件是美国ANSYS公司开发的融结构、热、流体、电磁、声学于一体的新一代大型有限元分析程序，它拥有丰富和完善的单元库、材料模型库和求解器，能高效的求解各类结构的静力、动力、振动、线性和非线性、模态分析、谐波响应分析、瞬态动力分析、断裂力学等问题。它拥有完善的前后处理和强大的数据接口，因而是计算机辅助设计(CAE)和工程数值分析和模拟最有效的软件之一。

4碳纤维加固技术的发展概况。

碳纤维材料用于混凝土结构补强加固的研究下作开始于80年代的美、日等发达国家。自80年代末至今，日本、美国、新加坡以及欧洲的部分国家和地区的众多大学、研究机构、材料生产厂家等都相继进行了大量碳纤维材料用于混凝土结构补强加固的研究开发，并在此基础上己编制形成了自己国家的行业标准和规范。日本的阪神大地震后，很多工程就是用碳纤维材料加固修补的。建筑物的抗震加固技术在日本、韩国、美国、欧洲、台湾等国家和地区得到了迅速的发展和广泛的应用。碳纤维材料在土木工程领域的应用已非常广泛，概括起来主要有以下几种途径：

(1)在搅拌混凝土的同时加入短纤维制成碳纤维混凝土，用于新建结构。(2)长丝制成束状(棒材)在现浇混凝土中代替钢筋用土新建结构。

(3)将碳纤维制成织物(片材)>VI贴到混凝土表面用于结构的补强和加固。从目前国内外的发展情况看，碳纤维材料应用于建筑业的研究开发活动正 呈积极活跃的态势。中国拥有巨大的建筑市场，大量的钢筋混凝土结构急需补强以优化设计；既有经济价值，又有研究价值。

5今后的研究内容

1.讨论了混凝土材料的弹塑性本构关系，介绍了常见的可以用来模拟混凝土的几种模型。

2.在确定有限元模型的基础上，详细介绍了ANSYS中专门用于模拟混凝土或钢筋棍凝土结构的Solid65单元以及钢筋单元Link8。

3.在对钢筋混凝土梁的有限元分析中，通过对碳纤维布的添加和消去用ANSYS进行模拟，从而对试验结果进行比较，验证碳纤维对混凝土的加固作用。

钢筋混凝土材料的性质非常复杂:(1)在多轴应力状态下的非线性应力—应变特性;(2)应力软化和各向异性弹性劣化:(3)拉伸应力或应变引起的逐步开裂;(4)钢筋和混凝土的粘结滑移，骨料的连锁作用，钢筋的铆合作用;5)有如徐变、收缩与时间相关的特性。因此，如何提出一个能描述在所有情况下混凝土特性都合适的本构模型是非常困难的一项工作。本章将简要介绍混凝土材料的本构关系。

参考书目：

1.王勖成 有限单元法 清华大学出版社 2003.7 2.祝效华 余志祥 ANSYS高级工程有限元分析范例精选 电子工业出版社 2004.10 3.小飒工作室 最新经典ANSYS及Workbench教程 电子工业出版社 2004.6 4.ANSYS理论手册

5.ANSYS非线性分析指南

6.卢哲安 陈涛 弹纤维加固钢筋混凝土板非线形有限元分析 中国科技论文在线 7．江见鲸 陆新征 钢筋混凝土有限元 清华大学研究生精品课程

8．周岑 孙利民 钢筋混凝土结构弹塑性分析在 ANSYS中的实现 同济大学土木工程防灾国家重点实验室 2000.9.2

第三篇：空心板梁底板纵向裂缝成因分析及加固对策

空心板梁底板纵向裂缝成因分析及加固对策

【摘要】:底板纵向裂缝是空心板梁的通病之一，本文从设计、施工、运营等方面对引起底板纵向裂缝的原因进行了分析，并结合试验说明了底板纵向裂缝对梁体受力的影响，在此基础上提出了空心板梁底板纵向裂缝的四种加固方案。关键词:纵向裂缝成因分析加固对策

收稿日期:2011-10-15;修回日期:2011-12-20作者简介:赵庆华(1977—)，男，河北沧州人，工程师。

来源： 1工程概况

混凝土空心板梁具有结构简单、施工方便、用材经济、建筑高度低、吊装质量轻，易于实现标准化和工厂化制作，是公路和城市中小跨度桥梁中广泛采用的一种结构形式。根据笔者近几年的桥梁状态调查结果表明，目前混凝土空心板梁底板普遍存在纵向开裂的现象，这类裂缝既存在于普通钢筋混凝土空心板梁中，也存在于预应力钢筋混凝土空心板梁中(包括先张法和后张法空心板梁);既存在于边梁中，也存在于中梁中。部分裂缝在梁体预制完成拆模后即出现，有些裂缝在桥梁正常运营一段时间后产生。由于空心板梁是以纵向受力为主的受弯构件，当底板出现裂缝后，其产生的原因及对结构的影响就成为了工程建设者和管理者所关注的问题。本文结合笔者多年从事检测、设计及加固施工的经验，对上述两个问题进行了分析和探讨，以便为同类工程提供参考和借鉴。

2裂缝形态及对结构受力的影响

空心板梁底板纵向裂缝一般分布在空心板梁跨中位置附近，多数裂缝贯穿了空心板全长，从支点一直延伸至跨中，直至另一个支点。但也有部分空心板梁裂缝并不连续，仅在局部开裂，而且跨中纵向开裂多，支点附近开裂少。从历年的检查结果来看，空心板梁纵向裂缝宽度一般在0.1～0.3mm左右，部分较严重的裂缝宽度超过1.0mm，大多数的裂缝宽度已经超过《公路桥涵养护规范》(JTGH11—2004)对预应力构件纵向裂缝宽度的限值(0.2mm)。

文献［2］指出，底板存在纵向裂缝的梁，其承载能力仍能满足要求，但个别裂缝较严重的梁的挠度、应力值的校验系数呈离散情况，这说明纵向裂缝对空心板梁的纵桥向承载能力影响不大，但较严重的裂缝对梁体的整体性和刚度产生影响。文献［1］表明，由于纵向裂缝的存在，空心板梁由原来的闭口截面变成了开口截面，梁体抗扭刚度显著降低，各空心板梁横向连接刚度明显减弱，荷载横向分布系数增大，这样势必导致主梁纵向受力增大，使空心板梁存在产生横向裂缝的隐患。本文选取了某高速公路存在底板纵向裂缝的空心板梁进行了实桥试验，并将试验结果与理论计算结果(按未开裂截面计算)进行了对比，结论与文献［2］结果基本一致，纵向裂缝对空心板梁的承载能力影响较小，实测梁体横向分布影响线较为平滑，影响线形态与未开裂截面的计算结果形态较为接近，表明梁体底板纵向裂缝对梁体横向分布影响较小，对结构整体工作状况影响不大。3成因分析

空心板梁底板纵向裂缝的产生原因主要包括设计、施工及运营三个方面:1)设计方面。早期空心板梁设计由于经济因素制约，其底板厚度较薄(一般为10～12cm左右，部分梁体优化设计后底板厚度更薄)，薄壁结构在纵向受力时其截面将发生畸变变形，同时在底板上下缘产生畸变弯曲应力，当畸变拉应力超过混凝土的抗拉强度，势必导致底板产生纵向开裂。若底板横向构造配筋较少，则钢筋无法限制纵向裂缝的扩展(底板横桥向为普通钢筋混凝土结构)，这也是底板纵向裂缝宽度一般较大的原因之一。

2)施工方面。施工工艺引起空心板梁底板产生4纵向裂缝的因素较多，其中预应力因素较为关键。正常状态下施加预应力，预应力将对截面产生轴向压力和弯矩，由于混凝土材料的泊

松效应，在轴向压力作用下底板将产生横向拉应力，此应力与截面的畸变应力组合后往往大于混凝土的抗拉强度，这就是产生纵向裂缝较为普遍的原因之一。若后张法预应力管道定位不牢固，预应力钢束在浇筑混凝土后出现起伏状，则张拉钢束时预应力的径向力将导致底板出现局部开裂。

曾对部分出现纵向裂缝的空心板梁进行了验证，发现底板出现裂缝与定位钢筋间距太大或定位不牢固有直接关系。

此外，空心板梁混凝土质量较差、振捣不密实、内模下沉导致底板厚度偏薄等因素均可引起底板产生纵向裂缝，但上述因素可以通过加强施工管理来解决，不具有普遍性。

3)运营方面。大量的日常检查结果表明，采用四个板式橡胶支座的空心板梁极易出现支座局部脱空、整体脱空甚至支座缺失的情况。若空心板梁支座出现病害，则梁体受力偏移设计意图，空心板梁约束扭转内力加大，在约束扭转的作用下截面同样产生畸变弯曲应力，也是引起空心板梁底板纵向裂缝的原因之一。

文献［4］认为空心板梁底板纵向裂缝应由空心板内外温差所引起，并指出底板对内外温差较为敏感，而顶板不敏感，并建议在空心板梁底板开通风口。笔者认为空心板梁内外温差对底板受力影响较小，一方面是空心板梁壁厚较小，热传导很快就能完成;另一方面中板受外界环境温度影响较小，但中板出现底板纵向裂缝亦是普遍现象。

综合以上分析，空心板梁底板纵向裂缝应是上述三个方面因素单独或综合的体现，亦不排除是混凝土收缩产生早期裂缝，在荷载作用下扩展形成最终的底板纵向裂缝。4加固对策

从上述分析可知，底板纵向裂缝对空心板梁承载能力影响较小，但空心板出现裂缝后，其抗扭刚度降低较多，不利于梁体的受力。此外，裂缝对空心板梁的整体性及耐久性亦有显著的影响。鉴于此，针对空心板梁底板纵向裂缝，目前的加固措施主要有以下四种:1)裂缝处理。按照《公路桥涵养护规范》(JTGH12—2004)的要求，当裂缝宽度在限值范围内时，进行封闭处理，一般涂刷环氧树脂胶;当裂缝宽度大于限值规定时，采用压力灌浆法灌注环氧树脂胶或其它灌缝材料。裂缝宽度限值一般可取0.15mm。

2)粘贴纤维材料。为了防止水气进入空心板梁腐蚀钢筋，同时为了增强空心板梁的整体性，可采用沿裂缝粘贴双向纤维材料的办法对裂缝进行全覆盖，纤维材料的宽度一般30～50cm，可采用的纤维材料包括碳纤维、芳纶纤维及玻璃纤维，但由于加固部位暴露在大气中，纤维材料及粘结剂的老化和耐久性问题较为突出。

3)粘贴钢板。先根据裂缝宽度分别采取封闭或灌注的方法对裂缝进行处理，然后为了限制裂缝的进一步扩展，采用横向粘贴钢板条的方法进行加固，钢板条一般宽度为10～15cm，厚度为6～8mm，钢板条的纵向间距目前尚无统一规定，部分桥梁纵向间距为30～50cm，部分桥梁纵向间距为1.0～2.0m。笔者建议跨中可适当减小间距，支点附近可适当增大间距。4)内灌高标号砂浆。此方案一般在处理底板厚度偏薄及底板出现纵向裂缝时采用，施工时在底板内钻进浆孔和出浆孔，然后往空心板空腔内灌流动性较好高标号砂浆，当砂浆达到一定厚度后即可从出浆孔流出，既可以增加底板厚度，又可以限值裂缝的进一步扩展。此方案须严格控制灌入的砂浆数量，防止梁体恒载增加过大。

5结语

通过上述分析可知，空心板梁底板纵向裂缝应为设计、施工及运营三个方面因素单独或综合的体现，目前难以准确界定哪个因素对裂缝的产生起决定性作用。正是由于空心板梁底板纵向裂缝难以有效预防和控制，目前这一梁型正逐步被小箱梁所替代。

参考文献

［1］邱利锐.混凝土空心板梁底板纵向裂缝对结构受力的影响分析［J］.铁道建筑，2009(3):53-55.［2］赵卫国，薛文.先张法预应力混凝土空心板梁纵向裂缝分析［J］.公路，2006(10):52-53.［3］吕长荣，周世军.装配式简支空心板梁纵向裂缝分析［J］.交通标准化，2007(4):167-171.［4］郭铭德，吕锦刚.空心板梁底板纵向裂缝问题的分析［J］.广东科技，2006(5):112-113.

第四篇：现浇板开裂原因分析及加固技术

现浇板开裂原因分析及加固技术

简介：通过检测，对现浇板裂缝从设计、施工两方面进行分析，并提出相应处理措施。

关键字：现浇板，裂缝加固

一、工程概况

某企业厂房工程，框架结构四层，钢筋混凝土独立基础，轻钢结构屋面。工程于2003年7月开始施工，2004年3月由于经济纠纷更换施工班组(此时，底层柱已浇筑完成)，同年7月主体结构结顶。在清理二层结构现浇板时，发现现浇板板面开裂情况较严重；继而检查三、四层结构现浇板，这些板板面也存在少量裂缝。

二、原因分析

针对上述工程质量问题，通过对现浇结构混凝土的强度、钢筋的规格、数量、间距、保护层厚度等方面的现场检测，对可能引起该质量问题的结构设计和施工方面因素进行了分析，如下：

1：设计方面

本厂房工程原设计为框架三层。在施工过程中，根据业主的要求，工程增设一层，屋面结构也改为轻钢屋面。该结构的变更是经原设计单位复核后同意的。工程质量事故发生后，另请了一家设计单位对此厂房工程的结构承载力进行复算，增加的一层荷载能满足基础及主体结构承载的要求，排除了设计方面的原因。

2：施工方面

（1）经现场监测发现板上部配筋（负筋），未按图施工。二层楼面以上现浇板横向上部负筋由原设计的Φ10@200（分离式）改为Φ6@200（拉通），配筋大大降低。施工人员不按图施工，偷减钢筋原材料（后了解，此事经业主管理人员认可）。

（2）现浇结构混凝土强度偏低，现浇板砼面层水泥浆偏厚，骨料偏少。经工程所在地建材检测中心现场检测，二、三、四层现浇结构的砼强度推定值分别为21.9Mpa、21.2MPa、17.5MPa。低于设计C25强度等级要求。

（3）施工过程中，板上部钢筋被踩低，砼保护层偏厚。检测二层现浇板上部钢筋的砼保护层厚度多在30-40mm之间。现浇板的有效断面减少了15—25mm。

（4）模板支撑体系失稳。据了解，二层结构施工日期在三月，时值春季多雨。替换后的另一施工班组未仔细处理基础的回填土，并很快在回填土层上架设二层结构模板。模板在铺设钢筋、浇筑混凝土过程中逐渐产生变形，从而导致二层现浇结构砼凝结硬化过程中逐渐开裂。这是二层结构现浇板的裂缝较多，三、四层结构裂缝较少的一个重要原因。

综上所述，二层现浇板板面出现裂缝主要原因是板面负筋配筋量大量减少、混凝土施工过程中配合比失控造成强度不足、钢筋混凝土保护层偏大、混凝土硬化过程中模板支撑失稳等施工方面的综合因素造成。

三、处理方案和实施

1．对现浇板大于0.3mm的贯穿及半贯穿裂缝采用化学灌浆处理。将裂缝部位凿成“V”型槽，槽宽约30mm，深约20mm。用钢丝刷除去“V”型槽面浮渣，压缩空气吹净浮尘，用脱脂棉蘸丙酮擦净“V”型槽。沿“V”型槽及两侧各100mm宽刷环氧胶液一道，再用环氧胶泥封缝抹平，并同步埋设灌浆嘴；间距约1.0m；待环氧胶泥硬化后，采用改性环氧树脂进行灌浆处理。

2．现浇板面在梁支座处采用粘贴碳纤维的方式进行加固处理。鉴于厂房加层后，原结构体系的承载力已经余地不多，不宜再采用另行增加荷载的加固方案，故综合比较各种加固措施；对现浇板面负筋不足处（梁支座处）采用了粘贴炭纤维加固的方法。具体加固方案：负筋配筋为Φ6@200部位，碳纤维粘贴方向与横向负筋方向一致，覆盖负筋范围，沿板每隔100mm布置碳纤维一道（规格：200g/m2，宽100mm），然后沿纵方向板上，负筋锚固位置原框架梁边1100mm处布置碳纤维压条一层，宽200mm。

四、结语

经过上述处理，有效地消除了该工程存在的质量隐患，基本满足了结构和使用要求,通过了业主及有关方面的验收并投入了使用，避免了更大的经济损失，及时发挥了投资的社会和经济效益，通过一年时间的使用和观察，没有其他问题出现，达到了预期的处理目的，取得成功，得到了有关各方的认可。由于近年来大型甚至超大型工程大量出现，而相应的混凝土技术并没有得到突破性进展，使得混凝土结构裂缝出现较普遍，该工程的实践为类似问题的处理可提供一些借鉴。

第五篇：现浇板开裂原因分析及加固技术

现浇板开裂原因分析及加固技术

简介：通过检测，对现浇板裂缝从设计、施工两方面进行分析，并提出相应处理措施。

关键字：现浇板，裂缝加固

一、工程概况

某企业厂房工程，框架结构四层，钢筋混凝土独立基础，轻钢结构屋面。工程于2003年7月开始施工，2004年3月由于经济纠纷更换施工班组(此时，底层柱已浇筑完成)，同年7月主体结构结顶。在清理二层结构现浇板时，发现现浇板板面开裂情况较严重(如图一所示)；继而检查三、四层结构现浇板，这些板板面也存在少量裂缝。

二、原因分析

针对上述工程质量问题，通过对现浇结构混凝土的强度、钢筋的规格、数量、间距、保护层厚度等方面的现场检测，对可能引起该质量问题的结构设计和施工方面因素进行了分析，如下：

1.设计方面

本厂房工程原设计为框架三层。在施工过程中，根据业主的要求，工程增设一层，屋面结构也改为轻钢屋面。该结构的变更是经原设计单位复核后同意的。工程质量事故发生后，浙江省建科院对此厂房工程的结构承载力进行复算，增加的一层荷载能满足基础及主体结构承载的要求，排除了设计方面的原因。

2.施工方面

(1)经现场监测发现板上部配筋(负筋)，未按图施工。二层楼面以上现浇板横向上部负筋由原设计的Φ10@200(分离式)改为Φ6@200(拉通)，配筋大大降低。施工人员不按图施工，偷减钢筋原材料(后了解，此事经业主管理人员认可)。

(2)现浇结构混凝土强度偏低，现浇板砼面层水泥浆偏厚，骨料偏少。经工程所在地建材检测中心现场检测，二、三、四层现浇结构的砼强度推定值分别为21.9Mpa、21.2MPa、17.5MPa。低于设计C25强度等级要求。

(3)施工过程中，板上部钢筋被踩低，砼保护层偏厚。检测二层现浇板上部钢筋的砼保护层厚度多在30-40mm之间。现浇板的有效断面减少了15—25mm。

(4)模板支撑体系失稳。据了解，二层结构施工日期在三月，时值春季多雨。替换后的另一施工班组未仔细处理基础的回填土，并很快在回填土层上架设二层结构模板。模板在铺设钢筋、浇筑混凝土过.程中逐渐产生变形，从而导致二层现浇结构砼凝结硬化过程中逐渐开裂。这是二层结构现浇板的裂缝较多，三、四层结构裂缝较少的一个重要原因。

综上所述，二层现浇板板面出现裂缝主要原因是板面负筋配筋量大量减少、混凝土施工过程中配合比失控造成强度不足、钢筋混凝土保护层偏大、混凝土硬化过程中模板支撑失稳等施工方面的综合因素造成。

三、处理方案和实施

1.对现浇板大于0.3mm的贯穿及半贯穿裂缝采用化学灌浆处理。将裂缝部位凿成“V”型槽，槽宽约30mm，深约20mm。用钢丝刷除去“V”型槽面浮渣，压缩空气吹净浮尘，用脱脂棉蘸丙酮擦净“V”型槽。沿“V”型槽及两侧各100mm宽刷环氧胶液一道，再用环氧胶泥封缝抹平，并同步埋设灌浆嘴；间距约1.0m；待环氧胶泥硬化后，采用改性环氧树脂进行灌浆处理。

2.现浇板面在梁支座处采用粘贴碳纤维的方式进行加固处理。鉴于厂房加层后，原结构体系的承载力已经余地不多，不宜再采用另行增加荷载的加固方案，故综合比较各种加固措施；对现浇板面负筋不足处(梁支座处)采用了粘贴炭纤维加固的方法。具体加固方案：负筋配筋为Φ6@200部位，碳纤维粘贴方向与横向负筋方向一致，覆盖负筋范围，沿板每隔100mm布置碳纤维一道(规格：200g/m2，宽100mm)，然后沿纵方向板上，负筋锚固位置原框架梁边1100mm处布置碳纤维压条一层，宽200mm。

四、结语

经过上述处理，有效地消除了该工程存在的质量隐患，基本满足了结构和使用要求,通过了业主及有关方面的验收并投入了使用,避免了更大的经济损失，及时发挥了投资的社会和经济效益，通过一年时间的使用和观察，没有其他问题出现，达到了预期的处理目的，取得成功，得到了有关各方的认可。由于近年来大型甚至超大型工程大量出现，而相应的混凝土技术并没有得到突破性进展，使得混凝土结构裂缝出现较普遍，该工程的实践为类似问题的处理可提供一些借鉴。