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阅读 167 次 某大型转换梁裂缝成因分析

摘要:在对某大型转换梁的混凝土强度、保护层厚度以及钢筋的分布情况进行检测,以及对该转换梁裂缝的走向、分布情况及裂缝宽度等进行量测普查的基础上对该转换梁的裂缝成因进行分析,结果表明:由于该准换梁截面尺寸较大,周围构件对其约束较强,当混凝土凝结硬化时其收缩应力超过混凝土的极限抗拉强度时在收缩应力较大的部位产生收缩裂缝,同时由于该转换梁的体积较大,在混凝土硬化过程中释放大量的水化热,由于热胀冷缩程度的不同,在混凝土内部产生压应力,混凝土表面产生拉应力,在梁较薄弱的部位加剧了混凝土裂缝的开展。...

 某大型转换梁裂缝成因分析

尚例代 刘凯 徐毅

陕西省建筑科学研究院

 一、工程概况

    某建筑物为地下一层,地上6层,建筑高度24米,采用框支结构,筏板基础。设计使用年限为50年,结构安全等级为二级,抗震设防烈度为7度,框支框架二级。混凝土设计强度等级框支梁为C35。其中该转换梁位于3层E~F/2d轴线位置上,梁截面尺寸为600mm×4070mm,梁长为16.2m,在梁E~F段之间布置有5道次梁,次梁的间距为2700 mm,截面尺寸为300mm×550mm。该转换梁位置如图1所示。在施工过程中发现该转换梁出现了竖向裂缝。

图1梁所在位置示意图

    二、对该转换梁进行普查检测

    1、裂缝宽度及分布情况普查

    沿E~F/2d梁长方向,有5道竖向裂缝,该裂缝主要分布在次梁下端,从次梁底部开始,裂缝向下长度约2m左右,最大宽度为0.5mm,该裂缝呈现中间稍宽,两端较窄的形状且已贯通。裂缝分布图见图2。

图2裂缝分布图

2、混凝土强度检测

    根据工程现场实际状况,对该E~F/2d钢筋混凝土梁,依据行业标准《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》(JGJ/T 23-2011)的要求,采用了非破损的回弹法对其现龄期混凝土抗压强度进行检测。其现龄期混凝土抗压强度测试结果见表1。

表1  现龄期混凝土抗压强度检测结果

构件名称及位置

混凝土抗压强度换算值(MPa)

现龄期混凝土

抗压强度

推定值(MPa)

设计

强度

等级

平均值

标准差

最小值

梁(东段) 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、钢筋混凝土构件配筋及保护层厚度检测

    根据现场实际情况,对该工程主体结构的混凝土构件的钢筋配置状况及保护层厚度采用钢筋位置测定仪进行了检测,其检测结果见表2。

表2   混凝土构件钢筋数量、位置及截面尺寸检测结果

编号

构件位置

探测

部位

箍筋设计值

保护层(mm)

实测箍筋间距(mm)

设计

实测

1

门楼梁(西段) D-E/2d

侧面

Φ12@100

20

48

141

2

门楼梁(中段) D-E/2d

侧面

Φ12@200

20

32

216

3

门楼梁(东段) D-E/2d

侧面

Φ12@100

20

33

129

检测结果表明:该梁现龄期的抗压强度满足C35设计强度等级要求。该梁箍筋间距偏大,梁侧面的混凝土保护层厚度偏大,梁底的保护层厚度偏薄。

     三、裂缝成因分析

根据该转换梁的检测结果,同时结合该梁的结构特点及其施工工艺,对该转换梁的裂缝成因进行分析:

1、梁侧钢筋保护层厚度偏大对受弯及受剪承载力没影响;梁底钢筋保护层厚度偏薄虽然对构件的耐久性不利,但增大了截面的有效高度,提高了截面的受弯及受剪承载力,从受力的角度是有利的;箍筋间距偏大,影响结构的受剪承载力,对受弯承载力无影响。但因受剪承载力不足出现的裂缝主要出现在梁端附近,且多为斜裂缝。本工程中该梁的裂缝为竖向裂缝,且沿梁长度方向均匀分布。因此,排除由于箍筋间距偏大而产生裂缝的可能。

2、该转换梁的混凝土强度较高,混凝土弹性模量大,徐变系数小,使混凝土的抗裂性能减小。又由于梁截面尺寸大,混凝土收缩量增大,梁的两端与混凝土柱相连,侧向刚度大,对梁的横向收缩产生较大的约束作用。该梁的截面尺寸较大,施工时分两次浇筑,第一次先浇筑1.2m,待其达到设计强度后再浇筑上部混凝土,此时已经达到设计强度的混凝土对第二次浇注的混凝土的收缩有很强的约束作用,同时梁的上部钢筋较多,上部混凝土的收缩受到现浇混凝土板、次梁以及纵向钢筋的约束,而中部仅受到梁腹筋的微弱约束,当混凝土收缩量较大时,使梁的两个侧面产生中间宽、两头窄的贯穿裂缝。

3、混凝土浇注后,在硬化过程中,水泥水化产生大量的水化热,由于混凝土体积大,大量的水化热聚积在混凝土内部而不易散发,导致内部温度急剧上升,而混凝土表面散热较快,使截面内外产生非线性的温度差,由于热胀冷缩程度的不同,在混凝土内部产生压应力,混凝土表面产生拉应力,在梁较薄弱的部位加剧了混凝土裂缝的开展。

综合以上分析,判定该梁的裂缝为非受力的温度收缩裂缝。

四、结论与建议

该梁的贯穿裂缝不影响截面受压区高度和受拉钢筋的受力性能,不降低梁正截面受弯承载力,虽然在一定程度上削弱了斜截面混凝土的咬合力,使梁的抗剪承载力略有减低,但裂缝数量较少,裂缝宽度不大,影响程度有限。因此,该裂缝对抗弯及抗剪承载力影不大;考虑梁开裂后,空气中水分浸入裂缝,将会引起钢筋锈蚀,降低构件的耐久性。因此,为保证构件的耐久性,建议采用压力灌环氧树脂浆液进行封闭。

(本文来源:陕西省土木建筑学会   文径网络设计项目投资中心:刘红娟 尹维维 编辑  刘真 文径 审核)

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