预应力混凝土T梁翼缘板裂缝分析及对策

本刊特稿　技　：』／ｊ］ｉ　预应力混凝土Ｔ梁翼缘板裂缝　分析及对策　＿丁福东　摘要：预应力混凝土Ｔ梁由于结构简单、受力明确且便于工厂化生产而被广泛应用，但由于施工原因　，及混凝土自身特性，混凝土Ｔ梁翼缘板出现裂缝的现象时有发生，通常会降低结构的抗渗能力筋锈蚀、混凝土碳化等现象，对梁体的耐久性和使用寿命造成不利影响，引起钢　甚至影响结构的承载能力　，针对混凝土施工过程中出现的裂缝，通过对其产生原因及对结构影响程度的分析采取相应对蓑是保　证结构正常工作和使用的重要方法和途径　以天华铁路东庄南川河特大桥Ｔ梁翼缘扳出现的裂缝为分析　对象，混凝土常见裂缝产生的原因及机理为判断依据，通过一系列的捡测和分析，对翼缘板裂缝提出　治理对策和预防措施　关键词：预应力混凝土梁；裂缝；Ｔ梁；翼缘板　中图分类号：Ｕ４４９　７　．文献标识码：Ａ　文章编号：１６７２一（）６１×（２Ｉ）１　７）ｆ）２　ｆ｝（）２　一（）４　ＤＯＩ：Ｉ（）１９５５ｏ＜ｊ　ｉｓｓｎ．１６７２一（）６１ｘ　２（）１７　ｏ２　Ｏ２５　０引言　天华铁路东庄南ＪＩｆ河特大桥竣工后检查发现个别Ｔ梁　翼缘板Ｔ－ｇ－ｇ局部出现裂缝，且有渗水、泛白现象。以此为　于２０１　１年全部预制完成，并于２０１　５年７月架设完毕。　２０１　５年９月，发现该桥有６片Ｔ梁翼缘板下部局部出现　不规则裂缝，并伴有渗水、泛白现象（见图１）。　运营管理单位经过２个多月的观察发现，裂缝渗水、泛　白迹象有较大发展。如第１孔梁左侧泛白处，检查时面积约　０．３×０．４　ｍ　，观察２个月后泛白面积约０　６　Ｘ　０．５　ｍ。。为保　证桥梁安全使用，对上述翼缘板泛自处所进行全面检测。　分析对象，运用相关检测技术及力学模型对翼缘板裂缝进　行综合分析和判断，以便采取积极有效的对策，防止裂缝　的进一步扩大而影响梁体使用”Ｉ。ｊ。　１　工程背景及病害情况　新建天华铁路工程ＴＰ—ＴＪ１标段位于甘肃省东部天水　麦积区和清水县内，线路由陇海铁路天水站直通场东端引　出，东北向行经清水，铺架工程从天水站（含）到平凉华　亭站（不含），线路位于陇海线以北、宝中线以西，呈东　北一西南走向。　２裂缝分析　以ＴＳ一３２Ｑ一３３８一Ｂ１梁（简称Ｂ１梁）为例，对现场　裂缝进行分析。　天华铁路天水制梁场位于天水市麦积区社棠镇下曲　湾村附近，相应线路里程Ｄ　ＫＯ００＋９００右侧，梁场与麦积　区渭滨路相距３０Ｏ　ｍ，交通较为便利。梁场承担该标段内　的Ｔ梁预制工程，共有８８２片通桥（２００５）２１０１型简支Ｔ　梁。其中３２　ｍ　Ｔ梁８１２片，２４　ｍ　Ｔ梁６６片，１６　ｍ　Ｔ梁４片，　图１现场裂缝情况　２０１　７年第２期　２５　粪鬃技木　｜　０／　刊特稿　２．１　裂缝分布　通过观察和检测确定裂缝分布状态、宽度、深度、密　实度等参数，定性判断裂缝类型。Ｂ１梁左侧翼缘板下部裂　缝分布示意见图２。　层厚度，其平均值为３６～３８　ｍｍ，符合大于３５　ｍｍ自　设计要求。Ｂ１梁钢筋保护层厚度约为３７．３　ｍｍ。　２．４混凝土密实度测量　用非金属超声波检测仪对Ｔ梁泄水孔周围的混凝］　密实度进行测试，Ｂ１梁测试数据见表２、图４。　由图４得出翼缘板处泄水孔周罔混凝土超声波波　偏低，个别测点线形相关性较低．表明翼缘板混凝土主　其顶部的防水卷材和保护层砂浆粘贴不密实，或内郡　凝土局部存在不密实现象。因此，从裂缝分布状态及杠　测结果来看，该裂缝的宽度均／Ｊ、于０　２　ｍｍ，日深度　现场观测显示．Ｂ１梁翼缘板下部裂缝较多，大多平行于　翼缘板方向　长度９００～１　１Ｏ５　ｍｍ，其中梁体左侧１／４跨处，　翼缘板下部裂缝分布较密、无规律，最长裂缝９８０　ｍｍ。　２．２裂缝宽度及深度　对６处Ｔ梁裂缝宽度及深度进行测量，结果显示裂缝宽　度０．１　１～０　１　８　ｍｍ，深度７３～１　１　８　ｍｍ．在Ｔ梁腹板及梁底　位置未发现裂缝有开展。Ｂ１梁裂缝情况见图３。　通过超声波检测，６处翼缘板泛白裂缝宽度、深度统计　见表１。　／Ｊ、于翼缘板厚度，钢筋保护层厚度符合要求。　２．５力学分析　使用有限元软件Ｍｉｄａｓ建立Ｔ梁计算模型，分析翼笺　板在中一活载及二期恒载作用下的受力状态。计算分析　知，在中一活载及二期恒载作用下　Ｔ梁翼缘板截面应　２．３钢筋保护层厚度测量　每处裂缝周围取６个测点，探测翼缘板处的钢筋净保护　显接缝　★最大裂缝位置　△　湿接缝　图２　Ｂ１梁左侧翼缘板下部裂缝分布示意图　图３　Ｂ１梁裂缝情况　表１　Ｔ梁翼缘板病害统计　表２　Ｂ１梁泄水孔周围混凝土密实度　２６　２０１　７年第２期　２０・　２Ｏ，　０一　Ｏ一——　Ｏ　０　１０　０　２０　０　３０　０　４０　０　０　０　１Ｏ　０　２０　０　３０　０　４０　０　声时／ｕ　ｓ　声时／ｕ　ｓ　图４测区混凝土密实度统计　值均为负值，说明Ｔ梁翼缘板在运营过程中处于受压状态，不会因梁体　受力变化导致翼缘板下部开裂。　２．６裂缝类型判断　裂缝的宽度均小于Ｏ　２　ｍｍ，深度远小于翼缘板厚度，且钢筋保　护层厚度符合设计要求，加之翼缘板处于受压状态，可排除因钢筋保　护层不足而引起的受力裂缝。推导裂缝可能是由于梁体设计强度较　高，增加水泥用量、外加剂（高效减水剂等）使用不当、养护不到　位、季节更替、大温差等因素造成混凝土快速收缩而产生的收缩裂　缝，加之翼缘板泄水７ＬＩＩ位混凝土局部不密实，从而导致翼缘板下部　渗水、泛白。　３治理对策与预防措施　３．１处理方案及效果　处理裂缝的对策是建立在检测判断分析的基础上，且详细科学　的进行判定。而后从裂缝产生的机理及原因出发，制定合理方案对裂　缝进行处理　。裂缝的对策方法较多，常见有　（１）表面处理法；　（２）灌浆法：（３）结构补强法。　针对该项目Ｔ梁翼缘板裂缝导致渗水、泛白而影响结构耐久性问　题的处理上，现场采用了翼缘板顶面重新施作防水和下部注胶封闭的　方案。具体方案如下：　（１）对挡渣墙５　ｃｍ范围内的翼缘板顶及翼缘板与挡渣墙结合部　位进行封边处理和防水处理，若施工中发现裂缝，需先进行裂缝封闭　处理：　（２）对泄水孔周围５　ｃｍ的混凝土全部破除重新进行铺装，管口　与梁体结合部使用防水涂料进行封边处理：　（３）挡渣墙根部和泄水管周围防水处理完毕后，选择典型区段　进行渗水试验，检查防水层的防水效果；　（４）依据现场检查结果，翼缘板底面存在０～Ｏ　２　ｍｍ宽度不等的　微小裂缝，需采用混凝土裂缝修补灌缝胶从底面进行灌注封闭处理。　３。２施工流程　（１）挡渣墙与翼缘板结合部位　混凝土凿除一桥面处理一涂层　处理一材料填充一水平嵌缝处理。　本ｌｒ１Ｊ　特稿　鬟紫　妻　（２）泄水管防渗．泄水管周边混凝土破　除一周边面层处理一材料填充一泄水管周边梁　体处理一渗水试验。　（３）底部裂缝封闭　裂缝修补准备　钻　孔一清孔及裂缝表面处理一粘贴灌胶嘴一裂缝　表面封闭一压气实验一灌胶操作。　１ｌ裂缝修补；佳备裂缝的检查及标注后，　清缝并做裂缝表面处理。　２钻孔：在裂缝表面进行骑缝钻孔，以　此作为灌胶导向孔。沿裂缝走向钻子Ｌ，孔深　５　ｃｍ，孔径８　ｍｍ，７ＬＳＥ３５　Ｃｍ，凡裂缝交叉　处应在交叉处钻孔。　：　清孔及裂缝表面处理所有孔眼必须使　用高压空气吹洗干净，之后沿裂缝从上而下将　两边３～４　ｃｍ的灰尘、浮浆用／Ｊ＼锤、手铲、钢　刷、砂纸、毛刷依次处理干净，将构件表面整　平，凿除突出部分，然后用丙酮擦洗，清除裂缝　周围的油污，清洗８寸应注意不要将裂缝堵塞。　４粘贴灌胶嘴：底盘的铁锈必须除净，并　用丙酮擦洗干净，然后将专用胶泥均匀抹在底　盘周围，厚度１～２　ｍ　ｍ，与孔眼对；佳粘贴在　裂缝上。灌浆嘴的间距根据缝长及裂缝的宽窄　以３５～４０　ｃｍ为宜，每一道裂缝至少各有一个　进浆孔的排气孔。灌胶孔眼必须对中保证导流　畅通，灌浆嘴应粘贴牢靠，四周抹成鱼脊状进　行封闭。　５裂缝表面封闭　裂缝宽度＜０．１　５　ｍｍ　时，用聚合物水泥砂浆浆液沿裂缝走向从上至　下均匀涂刷２遍进行封闭（宽度４～６　ｃｍ），　裂缝宽度≥０．１　５　ｍｍ日寸，为使混凝土缝隙完全　充满浆液，并保持压力，同时又保证浆液不　大量外渗，可沿缝用人工或风镐凿成“Ｖ”形　槽　宽度１～２　Ｃｍ，深１～２　ｃｍ，用高压空气　吹洗干净，使其不让灰渣阻塞，然后用丙酮　擦洗，清除裂缝周围的油污，清洗时应注意　不要将裂缝堵塞；然后用灰刀向槽内嵌塞灌　注砂浆。　６。压气实验：封闭带硬化后，需进行压气　试验，以检查封闭带是否封严，压缩气体通过　灌浆嘴，气压控制在０＿２～０．４　ＭＰａ。此时，在　封闭带上及灌浆嘴周围可涂上肥皂水，如发现　２０１　７年第２期　２７　囊鬃技　　／＿　，ｌ￣ｉｆｌ特ｆ．ｉ　通气后封闭带上有泡沫出现，说明该部位漏气，对漏气部位　可再次封闭。试气对于竖向缝可从下向上，水平缝由低端往　高端进行。　７灌胶操作：裂缝灌注采用空气泵压注法，压浆罐与　灌浆嘴用聚氯乙烯高压透明管相连接，连接要严密，不能　漏气：在灌浆过程中应注意控制压力，裂缝宽度较大的，　如果进浆通畅时，压力宜控制在Ｏ　２　ＭＰａ，如果裂缝进浆　不畅，可把泵压控制在０．４　ＭＰａ。　对于水平裂缝，宜由低端逐渐压向高端：对于竖向腹　板裂缝由下向上逐渐压注。从一端开始压浆后，另一端的　灌浆嘴在排出裂缝内的气体后喷出浆液与压入的浆液浓度　相同时，可停止压浆，在保持压力下封堵灌浆嘴。贯通缝　如果单面灌后另一面未见出浆，可在另一面压灌一次。对　于未贯通裂缝必须见到邻近灌浆嘴喷浆。　８其他工作：对于已灌完的裂缝，待浆液固化后将灌　浆嘴一一拆除，并将粘贴灌浆嘴处用专用树１１１￣：泥抹平，　最后对每一道裂缝表面再涂一层聚合物水泥浆，确保封　闭严实，并使其颜色与原混凝土结构表面尽量保持一致、　灌浆工作完毕后，用压缩空气将压浆罐和注浆管中残液吹　净，并用丙酮冲洗管路及工具，以备下次使用。　Ｂ１梁裂缝封闭处理结果见图５。　３．３处理效果　经以上施工方案及流程对东庄南川河特大桥６片Ｔ梁翼　缘板裂缝进行处理，截至目前，翼缘板无渗漏水现象，说明　从上至下的封闭方案取得了良好效果。　３。４预防措施　由该项目翼缘板裂缝的分析和对策来看，裂缝的对策　重在预防，因为在裂缝产生后所采取的各种对策是构件在　施工完成或工作期所进行的缺陷弥补，其过程受到材料、　机具、气候环境、施工等因素的影响，处理方案的制定和　实施很难准确把握和落实。另外，从结构的完整性和安全　性来说，裂缝缺陷的弥补是维护结构安全正常工作的必　要手段，显得较为被动。因此，由于混凝土裂缝的不可逆　性，使得占主导地位且难以准确把握和过程监控的裂缝预　防是确保结构完整性、安全　Ｉ＇ＩＥ　ｔＥ＇９前提和关键。　图５　Ｂ１梁裂缝封闭处理结果　２８　２０１　７年第２期　为有效预防混凝土结构裂缝的产生，首先应从结构设　计着手，对钢筋保护层设置、混凝土配合比设计、配筋设　计等方面进行优化：其次应注重施工过程控制，在养护等　方面进行加强。　４结束语　通过对已出现裂缝缺陷的Ｔ梁进行案例分析，同时采用　检测手段和有限元分析方法判定了裂缝形式及产生原因，采　取上下封闭的整治方案，取得良好效果，提高了梁体的耐久　性。但是解决裂缝的有效方法不在于对策，而在于提前做好　预防工作，应及早发现，加强监测，根据裂缝的分布、发展　情况，准确判断和分析，防止裂缝的进一步扩展。　混凝土由于自身的性质使得裂缝具有不可逆，出现后　在与外部环境、气候等复杂因素的相互作用下其发展程度　如何，影响因素参数如何科学确定，同种因素针对不同类　型的裂缝其影响程度又是如何，或者说确立主导因素及影　响因素之间的关系将是裂缝研究的一项重大课题，也是裂　缝治理的核心问题。另外，裂缝是混凝土结构中普遍存在　的一种现象，不同类型的裂缝通过不同的方法治理后，裂　缝将对结构的耐久，１＂ｔ￣ｕ使用寿命产生怎样的影响有待进一　步研究。　５参考文献　［１】温艳芳，王春梅．混凝土裂缝成因与防治　山西建　筑，２００３，２９（１４）４８—４９　［２】鞠丽艳　混凝土裂缝抑制措施的研究进展［Ｊ］　混凝土，　２００２ｆ５）：１１—１４　［３】过镇海钢筋混凝土原理［Ｍｌ北京：清华大学出版社。　１　９９９　【４】郭仕万，肖欣，赵和平混凝土施工中的裂缝控制【Ｊ】　山西水利科技，２０００（１　１）２０—２１　【５】鞠丽艳，张雄．混凝土裂缝防治的两种新方法［Ｊ］　施工　技术，２００２，３１（７）：２８．　【６］ＧＢ　５００１　０—２Ｏ１　Ｏ钢筋混凝土结构设计规范［Ｓ】　ｌ【７】张寿红，张建忠，李顺平，等青藏铁路桥隧混凝土开　裂原因及修补材料研究【Ｊ】中国铁路，２０１６（５）．２１—２７　责任编辑李葳