某高层小区剪力墙结构梁板裂缝成因分析及预防

第一篇：某高层小区剪力墙结构梁板裂缝成因分析及预防

摘 要:本文根据工程实例分析高层钢筋混凝土结构裂缝产生的部分原因,并参考多方面的 科学 研究和工程实践提出控制钢筋混凝土结构裂缝的预防措施。

关键词:钢筋混凝土结构 裂缝 原因分析 预防措施 裂缝处理

前言

近年来,随着钢筋混凝土结构的长大化和复杂化,以及商品混凝土的大量推广和混凝土强度等级的提高,结构裂缝出现机率大大增加,有些已危及结构的安全性和耐久性,有的地下工程裂渗已影响其使用功能。表面裂缝,随后引发内部微裂缝,若混凝土变形受到约束,则进一步产生收缩裂缝。这是高标号混凝土容易开裂的主要原因之一。

以上是从水泥混凝土物理化学特性分析其各种收缩现象,早期塑性收缩会导致结构出现表面裂缝,混凝土进入硬化阶段后,混凝土水化热使结构产生温差收缩和干燥收缩,这是诱发裂缝的主要原因，结构自重及支撑荷载考虑不足也是引起裂缝的一个原因。

某工程建于内蒙古某市新城区，主体结构形式为剪力墙结构，基础结构墙下条形基础+250mm厚防水板，基础持力层为圆砾，地基承载力特征值260kpa。建筑面积为6320.6平方米，建筑地下一层，局部有夹层，地上12层，总高37.5米。地下一层为车库，层高3.00m，地下一层夹层为库房，层高为2.60m，1-10层为普通住宅，层高3.00m，11、12层为跃层式住宅，底层层高3.00m，跃层层高为4.45m。使用年限为50年，抗震设防烈度为7度（0.15g）。

工程位于内蒙古自治区，处于暖温带向寒带的过渡地区，冬季寒冷干燥，夏季温暖多雨。冬季最低温达-20℃以下，多风沙，气候条件恶劣，属干燥地区。裂缝出现位置主要集中在主次梁相交处主梁上位于次梁两侧，大跨度板的主梁上等。

第一、设计方面

选用合理的设计模型及适宜的长度或体积。特别考虑温度变化和混凝土收缩对结构的影响。现行《混凝土结构设计规范》gb50011-2002 中对此提出了几项具体措施:一是设置伸缩缝,对不同结构形式、外露环境有不同的要求。二是混凝土浇筑采用后浇带分段施工。三是采用专门的预加应力措施,以此抵消温度、收缩应力的影响。

新的户型追求大的客厅：客厅尺寸4.8*6.6或是5.4*6.9结构采用大板的情况下，楼板结构自重加上施工支撑荷载远远超过设住宅计活荷载2.0kn/m2在梁板砼没有达到100%设计强度的情况下结构早期受荷，极易出现早期裂缝，加上环境等外界因素量梁侧裂缝进一步开展。

第二、最终现场混凝土构件裂缝的处理

在本工程实践中,裂缝是可能避免的，虽然本身砼结构就是带裂缝工作的一种结构形式，但是通过合理设计和施工裂缝可以严格控制在0.2-0.3mm以下。对本工程裂缝的处理,首先要分析其形成原因,是由设计、施工、材料还是其它因素引起的。结构核算分析后结构设计基本没有问题，混凝土构件的裂缝大致分三类。第一类是很细小的裂缝,或者说是规范所允许范围内的裂缝0.3mm以下直裂缝。这种裂缝一般不需要处理,第二类是超出规范允许范围内的,但并不影响结构安全问题的裂缝宽度大于0.3mm裂缝。这种裂缝一般需处理才能满足使用功能以及结构耐久性等,第三类是裂缝较大或是斜角裂缝,影响到结构安全性的裂缝,这种裂缝的构件往往需要进行结构加固处理，本工程裂缝部分属于属于第三类裂缝

根据现场勘查测得的裂缝长度、宽度及裂缝形式对结构安全性和耐久性均构成危害处理方法分两种,一是抹面处理,即采用高强环氧树脂砂浆封闭或是是压力灌浆法,并且对梁上斜裂缝进行局部补强处理。第二是对裂缝首先进行封闭处理，然后采用碳纤维对裂缝处进行加固处理。

第三、设计体会和建议

随着社会对生活品质的改善，大户型越来越成为开发领域的一种追求，商品混凝土材料的广泛使用,混凝土构件的裂缝问题也一直为工程技术人员所讨论。1.材料方面。

2.地基变形。

3.设计方面。

4.结构荷载方面。

5.温度应力裂缝。

6.施工方面。

二、混凝土结构裂缝的预防措施

1.材料方面和施工。1）水泥：根据工程条件不同，尽量选用水化热较低、强度较高的水泥，严禁使用安定性不合格的水泥：2）骨料应选用粒径适当、级配合理、无碱性反应、有害物质及含泥量符合规定的砂、石材料；3）外掺料宜掺入适量粉煤灰和减水剂等外加剂，超长建筑物或构筑物可加入微膨胀剂，以改善混凝土工作性能，降低水泥用量和用水量，减少收缩。适当的设置混凝土后浇带或膨胀后浇带，4）采用先进的施工工艺如：跳仓发施工等。

2.混凝土配料、搅拌及浇筑。1）配合比设计应尽量采有低水灰比、低水泥用量、低用水量。投料计量应准确，搅拌时间应保证；2）浇筑分层应合理，振捣应均匀、适度，不得随意留置施工缝。

3.设计方面。1）建筑平面造型在满足使用要求的前提下，力求简单；控制建筑物的长高比，增强整体刚度和调整不均匀沉降的能力；2）正确设置沉降缝、变形缝，位置和宽度选择要适当，构造要合理3）构件配筋要合理，间距要适当。断面较大的梁应设置腰筋。大跨度、较厚的现浇板，上面中心部位宜配置构造钢筋。主梁在集中应力处，宜加设抗剪钢筋。

第二篇：砌体结构裂缝成因及预防和处理措施

第一章 前言

砌体结构房屋出现裂缝的现象较为普遍，裂缝程度轻重差别很大，轻则影响房屋正常使用和美观，严重的将形成结构安全隐患，甚至发生工程事故。随着住宅商品化的发展，房屋裂缝问题越来越引起人们的关注。裂缝宽度的控制标准问题：(1)墙体裂缝允许宽度的含义包括：①裂缝对砌体的承载力和耐久性影响很小；②人的感观的可接受程度。钢筋混凝土结构的裂缝宽度大于0.3mm时，通常在美学上难以接受，砌体结构也不例外。尽管砌体结构的安全的裂缝宽度可以更大些，但在住宅商品化的今天，砌体房屋的裂缝，不论是否为0.3mm，只要可见，已成为住户判别“房屋安全”的直观标准。根据资料了解，目前只有德国对砌体结构的裂缝宽度有明文规定：对外墙或条件恶劣的墙体，裂缝宽度不大于0.2mm，其它部位裂缝宽度不大于0.3mm。其它发达国家对裂缝控制的要求较高，但未对砌体裂缝宽度规定标准。因此，如何面对砌体结构的裂缝，确实是一个比较突出和需要认真对待的课题，需要引起足够的重视。(2)鉴于裂缝成因的复杂性，按目前条件和《砌体结构设计规范》提供的措施，尚难完全避免墙体开裂，而是使裂缝的程度减轻或无明显裂缝，因此规范中采用了“防止或减轻”墙体开裂的措施的用语。

裂缝的成因，依据国家标准《民用建筑可靠性鉴定标准》可分为受力裂缝和非受力裂缝两大类。在各种直接荷载作用下，墙体产生的裂缝称为受力裂缝；而砌体因温度、收缩、变形或地基不均匀沉降等引起的裂缝是非受力裂缝，又称变形裂缝。变形裂缝占砌体房屋裂缝中的80％ 以上，其中因地基不均匀沉降而引起的裂缝更为突出和引人关注。相对于受力裂缝，变形裂缝的产生机理和影响因素复杂得多，本文主要分析砌体结构由地基不均匀沉降和温度．引起的变形裂缝。

第2章 地基不均匀沉降引起的裂缝

在软土、填土、冲沟、古河道、暗渠、沉陷区以及各种不均匀地基上建造结构物，或者地基虽然比较均匀，但是荷载差别过大或结构物刚度差别悬殊时，地基不均匀沉降均能引起裂缝。

2．1 地基不均匀沉降裂缝的形态

地基不均匀沉降裂缝的形态是多种多样的。裂缝主要分为剪切裂缝和弯曲裂缝。地基不均匀沉降裂缝常见的有正八字裂缝和斜向裂缝。沉降裂缝多出现在房屋中下部且发生于房屋中下部的裂缝较上部宽度大。

2．2 地基不均匀沉降裂缝的产生机理

(1)墙体中下部区域的斜向裂缝

一般情况下，地基受到上部结构传递的压力，引起地基的沉降变形呈凹形，常称为“盆形沉降曲面”，这是由于中部压力相互影响高于边缘处相互影响，以及边缘处非受荷载区地基对受荷载区下沉有剪切阻力等共同作用的结果，导致地基反力在边缘区较高。这种沉降使建筑物形成中部沉降大、端部沉降小的弯曲，产生正弯距。结构中下部受拉，端部受剪，端部地基反力梯度加大，墙体内剪应力加大，形成主拉应力引起墙体开裂，裂缝呈正八字形。由于墙体中上部受压并形成“拱”作用，墙体裂缝越靠近地基和门窗洞口越严重，中下部开裂区的墙体因有自重下坠作用，易造成垂直方向拉应力，可形成水平裂缝。

(2)墙体端部区域斜向裂缝

当地基中部有回填砂、石，或中部地基坚硬而端部软弱，或由于荷载相差悬殊，建筑物端部沉降大于中部时，会形成负弯矩。主拉应力将引起墙体端部出现倒八字裂缝。局部的沉降不均不仅可以引起斜裂缝，还可能引起砌体的水平裂缝。

2．3 影响地基沉降裂缝的因素

地基、基础、建筑物构成一个整体，共同工作。其内力和变形形态与土的性质、建筑物与地基的刚度、基础与建筑物的尺寸、形状、材料的弹塑性性质、徐变等有关。(1)建筑物与地基的相对刚度

首先，建筑物的长度和宽度越小，基础的抗弯刚度越大，建筑物与地基的相对刚度就越大。这时在外荷载作用下，地基的反力向两端集中，则中部弯矩较大，这就需要结构具有足够的强度，满足结构物最大弯矩的要求；其次，在较差的地基上，地基的变形模量较高，而基础的抗弯刚度较小，结构物的几何尺寸较长，则柔性指数相应增大。这时基础结构接近于柔性板，此时地基的沉降与荷载的分布有关。地基承受荷载大的地方沉降和变形较大，基础承受的弯矩较小。(2)徐变

建筑物的下沉、水平位移、温度、湿度变化引起的变形，除了绝对值外，变形速率是一个重要因素。只要变形是缓慢的，则多数建筑物能经受较大的变形而不破坏，其主要原因就是由于建筑材料一般都具有徐变特性，在变形过程中，其内应力会随着变形速度的下降而降低。

(3)建物的形状平面形状复杂的建筑物，如“I”、“I'’，、“L’’、“E”字形等在纵横单元交叉处基础密集，地基附加应力重叠，使地基沉降量增大。同时，此类建筑物整体性差，刚度不对称，在地基产生不均匀沉降时容易发生墙体开裂。

第3章 砌体房屋的温度变形裂缝

3．1 温度裂缝的主要形态

最常见的温度裂缝出现在混凝土平屋盖房屋的顶层两端墙体和山墙上。如在门窗洞边的正“八”字斜裂缝、山墙上部的斜裂缝、平屋顶下或屋顶圈梁下沿砖(块)灰缝的水平裂缝、以及水平包角裂缝(包括女儿墙)等，其中顶层两端纵墙墙体门窗洞边的正“八”字斜裂缝最为普遍。温度裂缝是造成墙体早期裂缝的主要原因。这些裂缝一般经过一个冬夏之后才逐渐稳定，不再继续发展，裂缝的宽度随着温度变化而略有变化。温度裂缝有明显的规律性：两端严重，顶层严重，阳面严重。

3．2 温度裂缝产生机理

对于砖砌体结构，砖砌体的线膨胀系数5×10-6，是混凝土的一半。当外界温度升高时，混凝土屋盖变形大，墙体变形相对较小，导致砖砌体和混凝土屋盖之间产生约束应力。使屋盖受压，墙体受拉、受剪。当约束条件下温度变形引起的温度应力足够大时，墙体就会产生温度裂缝。混凝土砌块墙体的线膨胀系数与混凝土屋盖相同。在夏季阳光照射下，两者之间存在一定的温差。屋面最高温度可达40℃-50℃，而顶层外墙平均最高温度约为30℃-35℃。屋面和顶层外墙存在10℃-15℃的温差，两者的温差可能引起墙体开裂。另外，从材料上看，相同砂浆强度等级下混凝土砌块的抗拉、抗剪强度比砖砌体小了很多，沿齿缝截面弯拉强度仅为砖砌体的30％-35％，沿通缝弯拉强度仅为砖砌体的45％-50％，抗剪强度仅为砖砌体的50％-55％。因此，在相同受力状态下，混凝土砌块抵抗拉力和剪力的能力要比砖砌体小很多，所以更容易开裂。对于顶层墙体，墙体的压应力较小，墙体的剪应力近似等于主拉应力。而墙体的剪应力与温差、水平阻力系数以及建筑物长度有关，墙体剪应力与温差成正比。因此，采取隔热措施

以减少温差，可达到减小主拉应力的目的。墙体剪应力与水平阻力系数成正比，如水平阻力系数降低30％，则剪应力降低16％。因此，可通过在钢筋混凝土屋面板与墙体圈梁的接触面处设置水平滑动层来减少顶板与墙体的约束作用。

第4章 预防措施

4．1 防止由温度变化引起的砌体结构开裂措施

为了防止或减轻混凝土屋盖和墙体间的温差变形和墙体变形引起的顶层墙体的开裂，可根据具体情况采取下列措施：

(1)根据砌体房屋墙体材料和建筑物类型、屋盖或楼盖类别选用合适的伸缩缝区段。伸缩缝应设在因温度和收缩变形可能引起应力集中、砌体产生裂缝可能性最大的地方；

(2)屋面应设置有效的保温层或隔热层；

(3)屋面保温层或屋面刚性面层及砂浆找平层应设置分隔缝，分隔缝间距不宜大于6 m，并与女儿墙隔开，其缝宽不小于30mm；

(4)采用装配式有檩体系钢筋混凝土屋盖或瓦材屋盖；(5)当现浇混凝土挑檐或坡屋顶的长度大于l2m时，宜沿纵向设置分隔缝或沿坡顶脊部设置分隔缝，缝宽不小于20mm，缝内用防水弹性材料嵌填；

(6)在混凝土屋面板与墙体圈梁间设置滑动层。滑动层可采用两层油毡夹滑石粉或橡胶片，对较长的纵墙可只在两端的2-3个开间内设置，对横墙可只在其两端各1／4墙长范围内设置；

(7)顶层屋面板下设置现浇钢筋混凝土圈梁，并沿内外墙拉通，房屋两端圈梁下的墙体内适当配置水平钢筋；

(8)顶层挑梁与圈梁拉通。当不能拉通时，在挑梁末端下墙体内设置3道焊接钢筋网片(纵向钢筋不宜小于2F4，横筋间距不宜大于200mm)或2F6钢筋，其从挑梁末端伸人两边墙体不小于1000mm；

(9)顶层门窗洞口过梁上的水平灰缝内设置2-3道焊接钢筋网片或2F6钢筋，并应伸人过梁两端墙内不小于6O0mm；

(10)顶层及女儿墙砂浆强度等级不低于M5顶层墙体内适当增设构造柱；

(11)女儿墙应设构造柱，其间距不大于4m，构造柱应伸至女儿墙顶，并与现浇钢筋混凝土压顶浇在一起。

4．2 防止墙体材料的干缩引起的裂缝措施

(1)选用干缩值低的墙材。控制砌筑时材料的含水量(先让材料干缩后砌墙)。采用低强度砂浆和长度小的砖块，可以避免砖块的断裂，并将细小裂缝均匀分散到各个垂直的灰缝隙中，避免变形和应力集中，累加出现大裂缝；

(2)面积较大的墙体采用在墙体内增设构造梁柱的构造措施；(3)严格控制以胶凝材料为原料的砌块的龄期，不足28d的不应进人施工现场；

(4)正确掌握各种砌块使用时的含水率。轻集料混凝土空心砌块和蒸压灰砂砖、蒸压粉煤灰加气混凝土砌块砌筑时的含水率分别控制为5％-8％和15％、20％以内。砌体在生产储存期、运输、现场堆放等均要防止被水浸湿，雨季还应做好对砌块和砌体的遮盖。施工时，一般提前I～2d洒水稍作湿润。砌块含水深度以表层8-10mm为宜。

4．3 防止由地基沉降引起的裂缝措施

(1)建筑物的体型力求简单；

(2)合理设置沉降缝。在建筑物平面转折处、建筑高度荷载突变处、结构类型不同处以及地基土软硬交界处设置沉降缝；

(3)减轻结构自重；

(4)增强建筑物的刚度和强度。设置封闭圈梁和构造柱，特别是增强顶层和底层圈梁、合理布置纵横墙、采用整体性好、刚度大的基础形式等；

(5)减小或调整基底的附加应力。改变基础地面尺寸，使不同荷载的基础沉降量接近。

第5章 抗裂措施效果评价

上述所述的防止或减轻墙体开裂的主要措施，在基本原理上分别基于防裂概念的“防”、“放”、“抗”的原则。

(1)“防”，即适当的屋面构造处理，减少屋盖与墙体的温差，减少屋盖与墙体的变形，效果最佳，通常采取下列措施：

a．保证屋面保温层的性能，采用低含水或憎水保温材料，防止屋面渗漏，南方则加设屋面隔热及通风层。

b．外表浅色处理，外墙、屋盖刷白色，可使其内表面降温，隔热指标可显著提高。

c．严格控制块体材料的上墙含水率。

(2)“放”，即采用适当措施，允许屋面或墙体在一定程度上自由收缩，如屋面设置伸缩缝、滑动层、墙体控制缝等，都能有效降低温度或干缩变形应力。

(3)“抗”，即通过构造措施，如设置圈梁、构造柱、提高砌体强度，加强砌体的整体性和抗裂能力，以减少墙体变形，减少裂缝。是砌体房屋普遍采取的抗裂构造措施。这些措施效果如何，以及用何种方法对已开裂的墙体的修补最有效，下面是我国最近的研究成果，供大家参考：

① 提高砌体材料强度等级，不是最有效的防裂措施。② 构造柱加圈梁加强整体性，提高抗裂能力。

③ 关键部位和易裂部位，或已开裂部位采取下列措施有显著效果：

a．玻璃纤维砂浆能提高墙体的抗裂能力2倍。

b．玻璃丝网格布砂浆加芯柱可使墙片的抗裂能力提高3倍。c．玻璃丝网格布砂浆抹面的砌块墙的初始荷载可提高1倍。d．使用高弹性涂料也能有效的保护已开裂的墙体不受外界侵

蚀。

e.使用石灰砂浆替代水泥混合砂浆，水泥混合砂浆因水泥上强度后易开裂，采用石灰砂浆可避免，从而防止墙面的开裂。

第6章 裂缝的处理

对于砌体裂缝的处理，从安全性方面考虑，对受力裂缝都应采取措施进行处理。对非受力产生的纵横墙连接处通长竖向裂缝、最大宽度大于5mm的墙身裂缝和宽度大于1.5mm的砖柱裂缝必须采取措施进行处理；从正常使用性方面考虑，对宽度大于1.5mm的墙身裂缝及出现裂缝的砖柱应采取措施进行处理。《危险房屋鉴定标准》要求，对有沿受力方向缝宽大于2mm或有缝长超过层高1／3的多条竖向裂缝的砌体结构墙柱、因偏心受压产生缝宽大于0.5mm水平裂缝砌体结构墙柱、因局部受压产生的缝宽大于1mm或产生多条竖向裂缝墙体确定为危险点，应采取措施进行处理，这些都为受力裂缝，而对于非受力裂缝在砌体结构构件中并未列入。砌体裂缝是房屋结构缺陷的最直接反映，部分应采取加固措施进行处理。常用的砌体承载能力及稳定性加固方法有扶壁柱法和钢筋网水泥砂浆法，砖柱有截面增大法和外包角钢法。

6．1 扶壁柱法加固砌体

扶壁柱法分砖扶壁柱法和混凝土扶壁柱法两种。砖扶壁柱法增设的扶壁柱与原砌体的连接可采用插筋法或挖镶法实现，以保证两者共同工作。扶壁柱的间距及数量，由计算确定。

(1)对于砖扶壁柱法，考虑到后砌扶壁柱存在着应力滞后，计算加固砖墙承载力时，应对后砌扶壁柱的抗压强度设计值乘以折减系数0.9予以降低，如下式：

式中:N—荷载设j汁值产生的轴向力；

j-高厚比和轴向力偏心距对构件承载力的影响系数，可按《砌体结构设计规范》(GB50003—2OO1)规定取用；

f,f1— 原砖墙和新砌砖扶壁柱的抗压强度设计值；

A,A1— 原砖墙和新砌砖扶壁柱的截面面积；

(2)对于混凝土扶壁柱法，考虑到新浇筑混凝土扶壁柱与原砌体的受力状态有关，并存在着应力滞后，计算加固砖墙承载力时，应对新浇筑混凝土扶壁柱的承载力乘以强度折减系数，轴心受压组合砖砌体承载能力计算如下式：

式中：N—荷载设计值产生的轴向力；

jcon— 组合砖砌体构件的稳定系数，按《砌体结构设计规范》(GB50003—2OO1)规定取用；

f-原砖墙抗压强度设计值； A—原砖墙的截面面积；

a—新浇筑混凝土扶壁柱的材料强度折减系数，若加固时原砌体完好取0.95，若原砌体有荷载裂缝或破损现象取0.9；

fc—扶壁柱新浇筑混凝土面层的轴心抗压强度设计

值；

Ac—新浇筑混凝土扶壁柱面层的截面面积；

hs—受压钢筋的强度系数，厚度60mm以内时取0.9，厚度大于60mm时取1.0；

fy,As—扶壁柱内受压钢筋的抗压强度设计值和截面面积。

6．2 钢筋网水泥砂浆法加固砌体

钢筋水泥砂浆法加固砌体是指把需加固的砌体两面敷设钢筋网片后粉刷砂浆、喷射砂浆或细石混凝土的加固方法。本方法可较大提高砌体的承载力、抗侧移刚度及砌体的延性,其承载能力计算同轴心受压组合砖砌体。

6．3 裂缝的修补

对于《民用建筑可靠性鉴定标准》规定可不进行加固处理的裂缝，只需进行裂缝的修补。在裂缝修补前，应先明确裂缝原因和观察裂缝

是否稳定，对非受力且已稳定的裂缝可选用以下修补方法。(1)填缝修补

填缝修补法有水泥砂浆和配筋水泥砂浆填缝两种。水泥砂浆修补是采用1:3水泥砂浆或掺有107胶的聚合水泥砂浆填入砖缝内的修补方法；配筋水泥砂浆填缝是指砌体每隔4 5皮砖在砖缝内嵌入细钢筋再用水泥砂浆修补的方法。填缝修补通常用于墙体外观维修和裂缝较浅的砌体。(2)灌浆修补

灌浆修补是一种用压力设备把水泥浆液压入砌体裂缝内使裂缝粘合起来的修补方法。由于水泥浆液对墙体的粘结能力非常强，用该方法可使砌体恢复如初。浆液分纯水泥浆液和混合水泥浆液两种，纯水泥浆液是水灰比为O.7-1.0的水泥浆；掺入适量悬浮剂即制成混合水泥浆液，悬浮剂一般采用聚乙烯醇、水玻璃或107胶。灌浆设备由空气压力机、压浆罐、输浆管、和灌浆嘴等组成，其原理是利用空气压力机产生的压缩空气迫使压浆罐内浆液进入墙体裂缝内。(3)无纺布粘贴修补

无纺布粘贴修补是采用无纺布粘贴于裂缝处进行表层的缝隙修补方法。由于普通水泥墙面易受温度、地基沉降等的影响开裂，在一般家装工程中采用含胶的腻子打底，在易开裂出粘贴无纺布的方法进行处理收到很好的效果，基本解决了表层开裂处理。

第7章 结论

砌体裂缝经过处理，仍能完成结构应具有的功能，对于节约能源、保护环境等方面具有一定的经济效益和社会效益。总之，影响砌体结构裂缝的因素较多，有些裂缝是由多种因素引起的?昆合裂缝。设计时可通过构造措施来防止和减轻砌体结构裂缝的危害。

致谢

在本文的撰写过程中特别得到了指导老师王可龙教授的指导和点评，在此向王教授表示感谢。同时也在此感谢石大在线的各位老师在论文具体要求及开题过程给予的帮助。同时感谢一起学习的各位同学在学习过程的帮助，使得大家都能得到提高。

参考文献

[1](GBS0003—2001)．砌体结构设计规范[S]． [2](GB50292—1999)．民用建筑可靠性鉴定标准[S]． [3](JGJ125—99)．危险房屋鉴定标准[S]．

[4] 唐岱新，龚绍熙，周炳章．砌体结构设计规范理解与应用[M]．中国建筑工业出版社，2002．

[5] 王铁梦．工程结构裂缝控制[M]．中国建筑工业出版社，1997．

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：预应力混凝土箱梁裂缝成因分析及处治

预应力混凝土箱梁裂缝成因分析及处治

作者：郑世金 廖建军

时间：2009-4-15 11:24:05 来源：城市建设2月的20期

摘 要 ： 对20m预应力混凝土箱梁出现裂缝的原因分析，提出控制、处理裂缝的经验。

关键词 ： 箱梁 裂缝 分析 处治

以甬台温高速公路桥梁中的20m预应力混凝土箱梁为例，分析裂缝发生的原因提出控制、处治混凝土箱梁的裂缝的经验。

1裂缝情况及分析

裂缝是混凝土结构普遍会遇到的现象，出现裂缝的原因主要有：一类是由外荷载引起的裂缝，也称结构性裂缝或受力裂缝，表示结构承载力可能不足或存在严重问题，须在结构设计时对设计荷载进行全面考虑；另一类裂缝是由变形引起的，也称非结构性裂缝，指变形得不到满足，在构件内部产生自应力，当该自应力超过混凝土允许应力时，引起混凝土开裂。根据调查发现，在施工过程中出现的裂缝基本上为变形裂缝，引起该类裂缝的原因主要有：（1）混凝土浇注后处于塑性阶段，由于混凝土骨料沉落及混凝土表面水分蒸发而产生裂缝。（2）混凝土凝固过程中因收缩而产生裂缝。（3）由于温度变化产生的裂缝，结构随着温度变化时受到约束，在混凝土内部产生应力，当此应力超过混凝土抗裂强度，混凝土便开裂，即产生温度裂缝。（4）施工不当产生裂缝。

从现场裂缝情况看，裂缝分布部位，裂缝方向、出现时间具有一定的规律性。裂缝都分布在跨中中横处的腹板位置，且两面对称，时间一般为拆模后两天左右。防止裂缝产生及外治措施：

2.1 由混凝土质量引起的非结构裂缝，可以采取以下防止措施：控制及改善水灰比，减少砂率，增加骨料用量，严格控制坍落度，混凝土凝固时间不宜过短，下料不宜过快，高温季节注意采取缓凝措施，避免水分急剧蒸发，混凝土振捣密实，改善现场混凝土的施工工艺，同时注意混凝土的施工防雨、养护及保温工作；结构内部布置防裂钢筋，以提高混凝土的抗裂性能；一旦裂缝出现，可以用环氧树脂、固化剂、丙酮按1：05:0.25的比例配合进行修补，将裂缝周围5厘米内的混凝土用钢刷刷毛吹净,用酒精清洗后，再用丙酮擦洗一次，在涂环氧树脂，1 贴玻璃布,以后再涂一层环氧树脂。玻璃布要求经5%浓度的纯硷水煮沸脱脂,用清水冲洗干净并烘干。这种封闭处理，能保证日后运营过程中梁体内钢筋不受大气腐蚀,提高结构的使用寿命。

2.2由于温度应力引起的非结构裂缝，鉴于先行《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》对温度荷载引起的横向温度应力考虑偏小，设计时应予以重视，可以通过配置足够的温度应力钢筋、增加结构的安全储备等措施来防止裂缝的产生（施工过程中作者变更了设计，在腹板加了一倍的纵向钢筋）；同时在施工时，应尽量选择温度低的时间浇注后半天（利用早、晚进行施工）。热天浇注混凝土时，应降低水温拌制，选用水化热小和收缩小的水泥，合理使用减水剂，加强振捣以减少水化热，提高混凝土的密实性和抗拉强度，并注意混凝土表面湿润，同时在腹板留通气孔，达到张拉强度及时张拉压浆。

2.3 作者在施工中对20米预应力混凝土箱梁裂缝的控制方案和已出现裂缝的处理办法是:（1）裂缝的控制方案：A、在腹板处两面对称增加通长纵向钢筋，根数为原设计的一倍。B、控制好混凝土的浇注时间和浇注时的温度，安排在早、晚或温度低的时候进行混凝土浇注。C、及时养护，并用塑料布进行覆盖，保持混凝土表面湿润。D、在腹板处每隔5米留一个通气孔，保证混凝土箱梁在拆模后通风散热，保持梁体内外温度基本一致。E、及时拆模、及时张拉，当混凝土达到拆模强度时就及时拆模，当混凝土强度达到设计张拉强度时就及时张拉压浆。（2）裂缝的处置措施：用环氧树脂、固化剂、丙酮按1:0.5:0.25的配合比进行修补。将裂缝周围5厘米内的混凝土用钢刷刷干净，用酒精清洗后，再用丙酮擦洗一次，再涂环氧树脂，贴玻璃布，之后再涂一层环氧树脂。玻璃布要求经5%浓度的纯硷水煮沸脱脂，能保证日后运营过程中梁体内的钢筋不受大气腐蚀，提高结构的使用寿命。通过以上的控制方案和防处治措施，在以后的箱梁预制过程中再没有出现裂缝，并通过对裂缝的处治也不影响梁体的正常使用。结论：

预应力混凝土箱形结构产生裂缝很常见，但可避免或减少，关键是在设计时，认真验算，合理布置构造钢筋或预应力筋，对易出现裂缝的部位，通过施工过程的严格控制，尽可能地避免开裂或减少裂缝的数量，减少裂缝的长度和宽度，通过对裂缝的妥善处理，控制裂缝的发展，使裂缝不至于对结构产生危害，保证结构的正常使用。因此，对于裂缝的问题，设计者和施工人员都应予以重视。

第五篇：应力混凝土箱梁裂缝成因分析及处治

应力混凝土箱梁裂缝成因分析及处治

发布日期:2007-6-1 点击次数: 13444 预应力混凝土箱梁裂缝成因分析及处治

在陕西榆靖高速公路桥梁施工中，20米预应力混凝土箱梁在预制过程中，在跨中中横隔板左右出现不同程度的裂缝。经施工单位、监理、业主、设计单位和有关专家现场分析处理，得到了很好的控制，取得了满意的结果。

裂缝情况及分析

裂逢是混凝土结构普遍会遇到的现象，一类是由外荷载引起的裂缝，也称结构性裂缝或受力裂缝，表示结构承载力可能不足或存在严重问题，在结构设计时对设计荷载进行全面考虑可以防止；另一类裂缝是由变形引起的，也称非结构性裂缝，指变形得不到满足，在构件内部产生自应力，当该自应力超过混凝土允许应力时，引起混凝土开裂。在两类裂缝中，变形裂缝约占80%。引起该类裂缝的原因主要有：

（1）混凝土浇注后处于塑性阶段，由于混凝土骨料沉落及混凝土表面水分蒸发而产生裂缝。

（2）混凝土凝固过程中因收缩而产生裂缝。

（3）由于温度变化产生的裂缝，结构随着温度变化产生热胀冷缩变形，这种温度变化受到约束时，在混凝土内部产生应力，当此应力超过混凝土抗裂强度，混凝土便开裂，即产生温度裂缝。

（4）施工不当产生裂缝。

从裂缝情况看，裂缝分布部位、裂缝方向、出现时间具有一定的规律性。裂缝都分布在跨中中横板处，只有腹板开裂，且两面对称，时间一般为拆模后两天左右。因为我们施工方案合理，施工工艺符合质量控制要求，混凝土配合比、坍落度满足质量要求，但因现场的施工温度高达25℃左右，所以裂缝的主要原因是因温度应力引起的。

温度应力包括内约束应力和外约束应力。内约束应力是指结构内部某一构件单元，在非线性温差作用下纤维间温度不同，引起的应变不同而受到约束引起的应力；外约束应力是指结构内部各构件因温度不同产生变形受到约束或结构外部超静定约束，无法实现自由变形引起的应力。

防止裂缝产生及外治措施

1、由混凝土质量引起的非结构裂缝，可以通过以下措施防止：控制及改善水灰比，减少砂率，增加骨料用量，严格控制坍落度，混凝土凝固时间不宜过短，下料不宜过快，高温季节注意采取缓凝措施，避免水份剧烈蒸发，混凝土振捣密实；改善现场混凝土的施工工艺，同时注意混凝土的施工防雨、养护及保温工作；结构内部布置防裂钢筋，以提高混凝土的抗裂性能；一旦裂缝出现，可以用环氧树脂配固化剂、丙酮以1∶0.5∶ 0.25的比例配合进行修补，将裂缝周围5厘米内的混凝土用钢刷刷毛吹净，用酒精清洗后，再用丙酮擦洗一次，再涂环氧树脂，贴玻璃布，之后再涂一层环氧树脂。玻璃布要求经5%浓度的纯碱水煮沸脱脂，用清水冲洗干净并烘干。这种封闭处理，能保证日后运营过程中梁体内钢筋不受大气腐蚀，提高结构的使用寿命。

2、由温度应力引起的非结构裂缝，鉴于现行《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》对温度荷载引起的横向温度应力考虑偏小，设计时应予以重视，可以通过配置足够的温度应力钢筋、增加结构的安全储备等措施来防止裂缝的产生（施工过程中我们变更了设计，在腹板加了一倍的纵向钢筋）；同时在施工时，应尽量选择温度低的时间浇注混凝土（利用早、晚进行施工）。热天浇注混凝土时，应降低水温拌制，选用水化热小和收缩小的水泥灰比，合理使用减水剂，加强振捣以减少水化热，提高混凝土的密实性和抗拉强度，并注意混凝土湿润，同时可以在腹板留通气拆模，达到张拉强度时及时张拉压浆。

3、我们在施工中对20米预应力混凝土箱梁裂缝的控制方案和已出现裂缝的处理办法是：

——裂缝的控制方案：

A：在腹板处两面对称增加通长纵向应力钢筋，根数为原设计的一倍。

B：控制好混凝土的浇注时间和浇注时的温度，安排在早、晚或温度低的时候进行混凝土浇注。

C：及时养护，并用塑料布进行覆盖，经常保持混凝土湿润。

D：在腹板处每隔5米留一个通气孔，可以保证混凝土箱梁在拆模后通风散热，保持体内外温度基本一致。

E：及时拆模、及时张拉。当混凝土达到拆模强度时就及时拆模；当混凝土强 度达到设计张拉强度时就及时张拉压桨。

——裂缝的处治措施：

用环氧树脂配固化剂、丙酮以1∶0.5∶0.25的配合比进行修补。将裂缝周围5 厘米内的混凝土用钢刷刷干净，用酒精清洗后，再用丙酮擦洗一次，再涂环氧树脂，贴玻璃布，之后再涂一层环氧树脂。玻璃布要求经5%浓度的纯碱水煮沸脱脂，用清水冲洗干净并烘干。这种封闭处理，能保证日后运营过程中梁体内的钢筋不受大气腐蚀，提高结构的使用寿命。

通过以上的控制方案和防处治措施，在以后的箱梁预制过程中再没有出现裂缝，并通过对裂缝的处治也不影响梁体的正常使用。

结论 预应力混凝土箱形结构产生裂缝很常见，但可避免或减少，关键是在设计时，认真验算，合理布置构造钢筋或预应力筋，对易出现裂缝的部位，通过施工过程的严格控制，尽可能地避免开裂或减少裂缝的数量，减少裂缝的长度和宽度，通过对裂缝的妥善处理，控制裂缝的发展，使裂缝不至于对结构产生危害，保证结构的正常使用。因此，对于裂缝的问题，设计者和施工人员都应予以重视。