学文网摘要：对摩洛哥布里格里格河谷斜拉桥塔柱第一节段裙板产生的裂缝进行分析计算，得出主要是由于热应力引起混凝土结构物的贯穿性裂缝，并从施工和设计两方面提出了预防措施，取得了良好的效果。
关键词： 混凝土；热应力；裂缝分析；预防措施
Abstract: There are cracks in the concrete of the skirtboards on the first lever of pylon, which are caused by the thermal stress after calculating. In order to avoid these cracks in the construction afterwards, it takes two precautions both in construction and design. It obtains good effects through applied in the construction.
Key words: concrete; thermal stress; analysis of cracks; precaution
中***分类号：TU37文献标识码：A 文章编号：
1.前言
工程实践表明，混凝土结构物的裂缝是不可避免的，而这些裂缝不仅对结构物的外观和使用性能造成影响，更是对结构的安全性和耐久性构成威胁。温度改变时，结构物由于外在约束条件以及内部各部分之间的相互约束，使其不能完全自由胀缩而产生的应力，称为热应力。这是导致混凝土产生裂缝的原因之一。
预防混凝土早期裂缝通常是控制混凝土的水化热温升高度或混凝土的最大温差，实际上这也是控制混凝土由温差引发的热应力，使其不大于混凝土的抗拉强度。但在实际工程项目施工中，由于混凝土热膨胀系数α值和实际温差难以合理取用，因此推算出的混凝土的热应力难免与实际有出入。本文结合工程项目现场实际情况，综合取用计算系数，分析计算混凝土结构物早期裂缝形成原因。
2.工程介绍
布里格里格河谷斜拉桥属于摩洛哥首都拉巴特绕城高速的重要组成部分，全长951.66m。主桥P1#、P2#扩大基础尺寸为30×25×5m。P1#主塔高197.45m，设计有12.4m高垂直段，P2#主塔高185.05m，两个塔柱标准节段长度均为4.0m。塔柱由4个混凝土塔肢头尾相连组成的“钻石型”双向曲线结构，四个塔肢在L15#节段以下通过纵、横向混凝土裙板连接在一起，L15#节段以上四个塔肢分开，采用塔梁固结体系。
塔柱结构简洁，混凝土用量少，设计全部采用空心薄壁结构，大大减少了混凝土的用量，达到美观、经济的效果。
***一 主塔L2节段底面断面*** ***二 塔柱L1节段底面断面***
P1#、P2#主塔扩大基础采用CPJ45水泥，混凝土标号为C30/37，塔柱采用CPJ55水泥，混凝土标号为C40/50。在承台混凝土浇筑完31天后，浇筑塔柱第一节混凝土，结构断面如***一、***二所示。一个星期后拆除第一节塔柱模板，发现在塔肢连接的裙摆上出现开放性裂缝，裂缝宽度达0.1～0.8mm。裂缝位置为：
--V形横向裙板：中轴线位置和塔肢连接处
--竖向垂直裙板：塔肢连接处
经钻心取样后，得到结果均为贯穿性裂缝。
3.分析结果及分析
3.1初步分析
对塔柱节段连续浇筑过程中自重应力的计算已经经过了复核，认为结构自重不会是产生裂缝的主要原因，因此，需考虑以下两种可能：
--裙板早期收缩
--早期热应力
由混凝土收缩引起的裂缝产生较缓慢，BAEL配合比是按照10天3.3%强度进行设计的，相当于1.3℃的冷却收缩，基本可以忽略不计。利用欧洲规范的计算公式，得到10天的内部收缩量为最终收缩量的12.2%，相当于3.5℃的冷却收缩。因此，在混凝土凝固期间，混凝土的发热和降温的热应力必然大于混凝土净收缩应力。
3.2混凝土的配合比及浇筑过程中热量的变化
评估裙板混凝土浇筑时的温度变化情况。混凝土的放热报告如下表1所示：
表一 混凝土放热报告
分析步骤：
步骤一 估算水泥发热量
Rc2/Rc28比例 0.36
Qm/Q41 1.29
Qm（KJ/m3） 269
步骤二 考虑矿物添加剂
粉煤灰（kg/m3） 420
步骤三 考虑有效水灰比
粉煤灰比例 0.37
α值（混凝土热膨胀系数） -3.2
步骤四 估算在不考虑热消耗的情况下温度的变化
Mv 2400
DT_adia（℃） 43.8
步骤五 考虑热消耗的情况下温度的变化
Q41（KJ/Kg） 209
DT（℃） 17.2
以上分析得到结果，塔柱第一节施工时新拌混凝土温度由27℃升高17℃，然后降温到拉巴特环境温度18℃。最终降温为17+27-18=26℃。
降温而产生的应力分布***如下所示：
4.结论及预防措施
因此，塔柱第一节段混凝土早期裂缝出现的最大可能是由于热收缩（主要原因）和内部收缩的共同作用。这些裂缝将会因为长期收缩应力而继续缓慢发展，并且无法消除。
4.1预防措施
由上述分析可知，防止裂缝的条件是混凝土的抗拉强度要大于由于各种因素引起开裂的温度应力。而温度应力的大小取决于混凝土的浇筑温度、混凝土的配合比和混凝土表面散热条件。因此，在施工中，要特别注意做好以下防范措施：
①尽量使混凝土具有较大的抗裂能力，即混凝土的绝对温升小，抗拉强度大，线膨胀系数小。
②提高混凝土施工质量，即控制好混凝土出机温度和浇筑温度，采用二次投料法和二次振捣法等。
③加强混凝土的养护和保温，减小混凝土表面内部温差及表面混凝土的温度梯度，防止表面裂缝产生等。
④加强混凝土的测温工作，为施工组织者在施工过程中及时准确采取温控对策提供可靠数据。
根据分析计算已经确定，降温对于裙板的温度应力变化和塔肢（无论是实心断面还是空心断面）的影响是一样的。由于裙板相对于塔柱的刚度要小很多，因此，同样的裂缝也会出现在空心塔柱上。
4.2裂缝的处理
对于已经浇筑的节段，对所发现裂缝进行灌注处理。先对裂缝进行表面处理，沿裂缝凿开，再用预缩水泥砂浆或微膨胀预缩水泥砂浆嵌缝，粘贴或涂刷防渗堵漏材料。
4.3结构设计上的优化
对于第一节段以上的塔柱钢筋***设计，加强裙板水平钢筋，特别是和塔柱相连的裙板部位。目前纵向裙板和塔柱相连处的钢筋量为0.48%，中轴线处钢筋量为0.75%。现将裙板整个长度上的内部竖向筋增加，是钢筋量达到1%。如下***红色标记所示。
综合采取上述措施后，工程项目目前施工至第三节段，塔柱裙板上除中轴线上仍旧出现少量裂缝外，其余裙板裂缝情况已经得到明显改善。
参 考 文 献：
［1］张 涛，覃维祖.混凝土早期变形与开裂敏感性评价［J］.建筑技术，2005,36（4）：296-300.
［2］王铁梦.工程结构裂缝控制［M］.北京：中国建筑工业出版社，1997:1-6.
［3］李永骝，王荣辉.日照温差作用下的混凝土裂缝分析［J］.广州公路交通，2006（1）1:4.
［4］中华人民共和国行业标准.公路桥涵设计通用规范（JTGD60-2004）[S].北京：人民交通出版社，2004.
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