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閱讀 2299 次 某大型轉換梁裂縫成因分析

摘要:在對某大型轉換梁的混凝土強度、保護層厚度以及鋼筋的分布情況進行檢測,以及對該轉換梁裂縫的走向、分布情況及裂縫寬度等進行量測普查的基礎上對該轉換梁的裂縫成因進行分析,結果表明:由于該準換梁截面尺寸較大,周圍構件對其約束較強,當混凝土凝結硬化時其收縮應力超過混凝土的極限抗拉強度時在收縮應力較大的部位產生收縮裂縫,同時由于該轉換梁的體積較大,在混凝土硬化過程中釋放大量的水化熱,由于熱脹冷縮程度的不同,在混凝土內部產生壓應力,混凝土表面產生拉應力,在梁較薄弱的部位加劇了混凝土裂縫的開展。...

 某大型轉換梁裂縫成因分析

尚例代 劉凱 徐毅

陜西省建筑科學研究院

 一、工程概況

    某建筑物為地下一層,地上6層,建筑高度24米,采用框支結構,筏板基礎。設計使用年限為50年,結構安全等級為二級,抗震設防烈度為7度,框支框架二級。混凝土設計強度等級框支梁為C35。其中該轉換梁位于3層E~F/2d軸線位置上,梁截面尺寸為600mm×4070mm,梁長為16.2m,在梁E~F段之間布置有5道次梁,次梁的間距為2700 mm,截面尺寸為300mm×550mm。該轉換梁位置如圖1所示。在施工過程中發現該轉換梁出現了豎向裂縫。

圖1梁所在位置示意圖

    二、對該轉換梁進行普查檢測

    1、裂縫寬度及分布情況普查

    沿E~F/2d梁長方向,有5道豎向裂縫,該裂縫主要分布在次梁下端,從次梁底部開始,裂縫向下長度約2m左右,最大寬度為0.5mm,該裂縫呈現中間稍寬,兩端較窄的形狀且已貫通。裂縫分布圖見圖2。

圖2裂縫分布圖

2、混凝土強度檢測

    根據工程現場實際狀況,對該E~F/2d鋼筋混凝土梁,依據行業標準《回彈法檢測混凝土抗壓強度技術規程》(JGJ/T 23-2011)的要求,采用了非破損的回彈法對其現齡期混凝土抗壓強度進行檢測。其現齡期混凝土抗壓強度測試結果見表1。

表1  現齡期混凝土抗壓強度檢測結果

構件名稱及位置

混凝土抗壓強度換算值(MPa)

現齡期混凝土

抗壓強度

推定值(MPa)

設計

強度

等級

平均值

標準差

最小值

梁(東段) E-F/2d

49.4

2.54

45.2

45.2

C35

梁(西段) E-F/2d

51.8

2.23

48.9

48.1

C35

    3、鋼筋混凝土構件配筋及保護層厚度檢測

    根據現場實際情況,對該工程主體結構的混凝土構件的鋼筋配置狀況及保護層厚度采用鋼筋位置測定儀進行了檢測,其檢測結果見表2。

表2   混凝土構件鋼筋數量、位置及截面尺寸檢測結果

編號

構件位置

探測

部位

箍筋設計值

保護層(mm)

實測箍筋間距(mm)

設計

實測

1

門樓梁(西段) D-E/2d

側面

Φ[email protected]

20

48

141

2

門樓梁(中段) D-E/2d

側面

Φ[email protected]

20

32

216

3

門樓梁(東段) D-E/2d

側面

Φ[email protected]

20

33

129

檢測結果表明:該梁現齡期的抗壓強度滿足C35設計強度等級要求。該梁箍筋間距偏大,梁側面的混凝土保護層厚度偏大,梁底的保護層厚度偏薄。

     三、裂縫成因分析

根據該轉換梁的檢測結果,同時結合該梁的結構特點及其施工工藝,對該轉換梁的裂縫成因進行分析:

1、梁側鋼筋保護層厚度偏大對受彎及受剪承載力沒影響;梁底鋼筋保護層厚度偏薄雖然對構件的耐久性不利,但增大了截面的有效高度,提高了截面的受彎及受剪承載力,從受力的角度是有利的;箍筋間距偏大,影響結構的受剪承載力,對受彎承載力無影響。但因受剪承載力不足出現的裂縫主要出現在梁端附近,且多為斜裂縫。本工程中該梁的裂縫為豎向裂縫,且沿梁長度方向均勻分布。因此,排除由于箍筋間距偏大而產生裂縫的可能。

2、該轉換梁的混凝土強度較高,混凝土彈性模量大,徐變系數小,使混凝土的抗裂性能減小。又由于梁截面尺寸大,混凝土收縮量增大,梁的兩端與混凝土柱相連,側向剛度大,對梁的橫向收縮產生較大的約束作用。該梁的截面尺寸較大,施工時分兩次澆筑,第一次先澆筑1.2m,待其達到設計強度后再澆筑上部混凝土,此時已經達到設計強度的混凝土對第二次澆注的混凝土的收縮有很強的約束作用,同時梁的上部鋼筋較多,上部混凝土的收縮受到現澆混凝土板、次梁以及縱向鋼筋的約束,而中部僅受到梁腹筋的微弱約束,當混凝土收縮量較大時,使梁的兩個側面產生中間寬、兩頭窄的貫穿裂縫。

3、混凝土澆注后,在硬化過程中,水泥水化產生大量的水化熱,由于混凝土體積大,大量的水化熱聚積在混凝土內部而不易散發,導致內部溫度急劇上升,而混凝土表面散熱較快,使截面內外產生非線性的溫度差,由于熱脹冷縮程度的不同,在混凝土內部產生壓應力,混凝土表面產生拉應力,在梁較薄弱的部位加劇了混凝土裂縫的開展。

綜合以上分析,判定該梁的裂縫為非受力的溫度收縮裂縫。

四、結論與建議

該梁的貫穿裂縫不影響截面受壓區高度和受拉鋼筋的受力性能,不降低梁正截面受彎承載力,雖然在一定程度上削弱了斜截面混凝土的咬合力,使梁的抗剪承載力略有減低,但裂縫數量較少,裂縫寬度不大,影響程度有限。因此,該裂縫對抗彎及抗剪承載力影不大;考慮梁開裂后,空氣中水分浸入裂縫,將會引起鋼筋銹蝕,降低構件的耐久性。因此,為保證構件的耐久性,建議采用壓力灌環氧樹脂漿液進行封閉。

(本文來源:陜西省土木建筑學會   文徑網絡設計項目投資中心:劉紅娟 尹維維 編輯  劉真 文徑 審核)

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