预应力混凝土T梁裂缝分析

预应力混凝土T梁裂缝分析

摘要：贵州省遵义—绥阳高速公路TJ4合同段4座大桥均为多跨25m先

简支后连续预应力T梁，在预制T梁的过程中，多片T梁腹板逐渐出现了裂缝。从T梁结构设计、施工工艺、材料配合比、温度、基座沉降等方面分析裂缝产生的原因，有效解决了T梁腹板开裂问题，并提出了相应改进措施和建议。

关键词：T梁 竖向裂缝 环向裂缝 裂缝分析 一、 工程概况

贵州省遵义—绥阳高速公路TJ4合同段4座大桥上部结构均采用了25m预应力混凝土先简支后连续T梁，共有T梁570片。T梁的施工工艺均采用现场预制吊装，简支安装后浇注墩顶现浇连续段，并张拉墩顶现浇段负弯矩区预应力钢绞线，安装永久支座，拆除临时支座，最后形成结构连续，浇注桥面系，完成桥梁的施工。腹板厚度为20cm，T梁横断面结构尺寸如图1。

T梁结构采用的主要材料如下：预制T梁、现浇湿接缝、接头、调平层均采用C55混凝土；钢绞线采用低松驰高强度预应力钢绞线符合GB/T5224—2003的规定，单根钢绞线直径15.24mm，钢绞线面积A=140m2，强度级别为1860MPa，弹性模量为1.95×105MPa；普通钢筋采用HRB335和IR235级；钢板采用符合GB700—88规定的Q235的钢板；预应力锚具符合国标《预应力筋用锚具、夹具、连接器》（GB/T14370—2000）要求的OVM锚具及配套产品。

图1 T横断面结构图（单位：mm）

其中部分桥T梁在预制场拆模后，腹板出现了开裂现象。笔者从结构设计、施工方面分析探讨了裂缝产生的原因，解决了T梁腹板开裂，并提出改进措施和建议。 二、梁体腹板裂缝概况

T梁预制场设在路基上，现场设置24个混凝土预制台座。在开始预制的100多片梁中，在预应力钢绞线张拉后，除发现部分T梁略有侧弯外未有裂缝产生。而在后来预制的T梁中，发现有5片T梁在拆模后，腹板上陆续出现裂缝并有所发展。T梁裂缝分布情况分为2种：①为竖向裂缝仅分布在腹板上，未延伸到马蹄或翼板；②为竖向裂缝并环向贯通裂缝，延伸到马蹄或者翼板。有2片梁拆模后随即在腹板上出现竖向裂缝，有3片梁在T梁的腹板上发现有3～4条竖向裂缝，裂缝分布在端横隔板和中横隔板之间，裂缝在竖向相互平行，最高裂至腹板和翼板交接处，并延伸至翼板底面；最低裂至马蹄处，并通过马蹄底面与腹板对面裂缝相接。取裂缝比较典型的1片梁进行测量，发现裂缝延伸到马蹄的裂缝有4条，裂缝宽度0.1、0.22、0.2、

0.14mm；其余腹板裂缝5条，裂缝宽度在0.1～0.32mm。T梁裂缝的分布如图2。

图2 T梁裂缝分布

三、裂缝分析

笔者对影响T梁裂缝的因素进行了分析，这些因素包括材料、配合比、分布钢筋间距、温度、外加剂、基座变形、养护情况等，现在对其逐一分析。

最初，笔者认为是水灰比过大，导致T梁裂缝的产生，但经调整水灰比后，发现T梁的裂缝仍然存在。在对混凝土的原材料（砂、碎石、水泥）在工地试验室进行了检验，检验结果均符合施工规范的要求，同时采用回弹法对T梁进行了强度检测，其中对1片梁采用了钻心法检测强度，各片梁的强度均达到了设计要求。证明发生裂缝不是混凝土自身的质量原因,与原材料的质量和配合比无关。混凝土的浇筑工艺与未发生裂缝的T梁相同，说明裂缝发生与混凝土的浇筑工艺也无关。

同时，由于T梁是属于简支状态的，故基座发生不均匀沉降时，最容易导致梁体开裂。预制场中共有24个基座，每个基座均已浇筑多片T梁，有可能基座发生不均匀沉降了。经过多次测量、检验，各个基座沉降量均在1mm内，而基座中心线偏移量在2mm以内。根据规范，该数据完全满足要求，可忽略其产生的影响。

然后对预制场的温度进行了分析，T梁混凝土浇筑期间，当地的最高温度为35℃，最低气温为15℃。结合混凝土的裂缝特点，根据资料研究，混凝土的热膨胀系数约为（8～12）×10-6/℃，平均约为10×10-6/℃，当结构的一部分受到温度的作用引起体积变化就有可能产生裂缝。特别是那些一部分受到温度的变化作用，而另一部分受到防护不受到温度变化作用的结构，温度降低时受到温度影响的将产生裂缝。

从预制T梁产生的未贯通裂缝来看，裂缝分布在端横隔板和中横隔板之间，裂缝呈竖向平行，最高裂至腹板与翼板交接处，最低裂至腹板与马蹄交接处，而翼缘板和马蹄部分均为发生开裂。原因是混凝土浇筑后，夜间温度聚然下降，温度的下降造成混凝土表面收缩。对翼缘板部分，由于其表面宽度170cm，与外界接触面积大，翼缘板厚为16cm，厚度相对小，加上其位于结构最上方，表面亦未封闭，保湿效果差，温度下降时，翼缘板收缩小，且为整体收缩，所以未发生裂缝；对马蹄部分，其位于结构的最下端，底面与预制台座接触，底面受到预制台座的弹性约束，其横向宽度比腹板大，温度下降时，混凝土的收缩受到了基座的约束，马蹄受到温度的影响比腹板的要小，

产生的拉应力不足以产生裂缝。

腹板部分介于翼缘板与马蹄之间，温度下降时，由于其保湿和保温未得到很好的保障，其表面受到冷击，加上刚度比马蹄小,表面混凝土收缩时又受到马蹄部分及其内部混凝土的约束，表面混凝土产生的拉应力过大，并以裂缝的方式表现出来。

分别对5片梁裂缝位置进行了开凿检查，检查发现裂缝位置的钢筋间距、钢筋保护层均满足设计要求，而5片T梁裂缝中有环向裂缝，说明非结构性裂缝的产生导致了结构性裂缝的产生，表面裂缝产生后，逐渐向内部发展，由于腹板内的纵向钢筋及竖向钢筋间距过大（20cm），温度分布钢筋未起到应有的作用，至使裂缝逐渐发展贯通。

四、处理措施

依据《公路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土设计规范》（JTJ-028 85），预应力混凝土梁中不允许出现竖向裂缝，虽然本工程中梁体裂甚至缝的宽度和范围都较小，但T梁结构中裂缝的发展会减小保护层的厚度，造成普通钢筋锈蚀，甚至直接造成承载力下降，从而影响结构的安全性和耐久性，所以必须对已开裂的梁体采取适当的措施进行有效的处理和补强。

针对裂缝较小和裂缝贯通的特点，决定对裂缝位置开凿后，采用环氧树脂砂浆封闭修补法。采用环氧树脂砂浆作为封闭材料，可以有效增强结构整体性，使梁体恢复使用功能，提高耐久性，施工简单，费用低，封闭后梁体外观较为平整。

五、处理效果

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