T梁裂紋分析與預(yù)防

1、后張法鐵路T梁裂紋分析與預(yù)防中鐵二十局第四工程有限公司.丁世英一、前言 后張法鐵路T梁主要用于客貨共線時(shí)速160km/h以下鐵路，按跨度分32m、24m、20m、16m。由于各種因素，后張法鐵路T梁表面容易出現(xiàn)裂紋，尤其以32mT梁居多。 寬度大于0.2mm的裂紋將會(huì)導(dǎo)致水或水蒸汽進(jìn)入梁體內(nèi)，造成鋼筋銹蝕，長期積累將影響T梁結(jié)構(gòu)安全。另外豎向的裂紋將使梁的實(shí)際寬度減小，導(dǎo)致T梁慣性矩降低，從而降低梁的剛度，影響運(yùn)營安全。 二、裂紋種類及原因分析根據(jù)裂紋的部位，將T梁裂紋分為錨后水平狀裂紋、腹板水平及斜向裂紋、馬蹄部位豎向裂紋、梁頂表面裂紋、支座處豎向或斜向裂紋。（一） 錨后水平狀裂紋原因T梁易

2、在錨后出現(xiàn)水平狀裂紋。分部的部位有腹板上八字變截面處、外側(cè)下八字處及其他處。1、外側(cè)下八字處裂紋原因由于T梁斷面為非對稱斷面，擋砟墻一側(cè)翼緣板斷面較大，故斷面型心偏向T梁外側(cè)。T梁型心與腹板中心偏值為E，而端部施加的水平壓力總和P作用于腹板中心，如此則在T梁橫向斷面內(nèi)施加了一彎矩M=E*P，T梁內(nèi)側(cè)受彎，產(chǎn)生拉應(yīng)力，如拉應(yīng)力大于砼抗拉強(qiáng)度，則沿縱向出現(xiàn)裂紋。下八字處為變截面，容易產(chǎn)生應(yīng)力集中而產(chǎn)生裂紋。彎矩及裂紋分布見下圖。 預(yù)應(yīng)力筋張拉時(shí)，下八字處砼的拉應(yīng)力超過砼的抗拉強(qiáng)度后，該處表面砼即保護(hù)層范圍內(nèi)砼被拉裂，但當(dāng)時(shí)觀測不到裂紋，裂紋持續(xù)變寬變長，一段時(shí)間后裂紋能夠被觀察到。裂紋長度和寬度可

3、能會(huì)繼續(xù)發(fā)展，一些裂紋收斂達(dá)到穩(wěn)定值，一些裂紋可能不收斂，持續(xù)發(fā)展。2、腹板上八字變截面處裂紋原因腹板上八字變截面處是裂紋出現(xiàn)頻率較高的部位。裂紋產(chǎn)生的主要原因?yàn)槌鯊埢蚪K張時(shí)T梁表面砼實(shí)際強(qiáng)度不能達(dá)到設(shè)計(jì)要求的初張砼強(qiáng)度或終張砼強(qiáng)度，次要原因?yàn)榻K張拉時(shí)超張拉或施加預(yù)應(yīng)力過快等。以32m單線邊梁為例，終張時(shí)張拉順序?yàn)镹3、N6、N1、N4、N5、N7、N2，N1及N2為兩束10根鋼絞線的鋼束，其余為1束7根鋼絞線的鋼束。終張時(shí)合力作用點(diǎn)距離上八字較近，該處所受壓應(yīng)力較大、容易產(chǎn)生應(yīng)力集中，側(cè)向變形不受制約即在上八字出現(xiàn)裂紋。32m單線邊梁鋼束分布示意見下圖。 （二） 腹板斜向裂紋腹板處較易產(chǎn)生斜

4、向或豎向裂紋，長度不等。其主要原因?yàn)轫艃?nèi)部、外部溫差較大或T梁表面與空氣溫度溫差較大造成的溫度應(yīng)力大于砼實(shí)際抗拉強(qiáng)度，引起T梁表面裂紋，次要原因?yàn)轫潘涠绕蠛瓦^振、養(yǎng)護(hù)不力等。（三） 馬蹄部位豎向裂紋馬蹄部位的裂紋主要是T梁架設(shè)運(yùn)營后產(chǎn)生的裂紋，產(chǎn)生的主要原因?yàn)門梁預(yù)應(yīng)力施加不足或梁體馬蹄部砼實(shí)際強(qiáng)度較低。（四） 梁頂表面裂紋梁體頂面出現(xiàn)裂紋一般寬度較大，長短不一，方向無規(guī)律。裂紋出現(xiàn)原因?yàn)轫潘涠绕?，造成砼表面?yán)重泌漿，表面砼水灰比較大。如養(yǎng)護(hù)不及時(shí)，水分迅速流失后引起開裂。（五） 支座處豎向或斜向裂紋支座處梁體側(cè)面出現(xiàn)的豎向或斜向裂紋主要原因?yàn)榱旱最A(yù)埋支座鋼板上附有水泥漿將等雜物或支座

5、安裝不規(guī)范，T梁架設(shè)后造成T梁受力不勻或單側(cè)受力，引起側(cè)面砼開裂。三、 裂紋預(yù)防措施（一） 錨后狀裂紋預(yù)防措施1、外側(cè)下八字處裂紋原因進(jìn)行初張拉或終張拉時(shí)，先進(jìn)行外側(cè)N1、或N2鋼束的張拉，再進(jìn)行內(nèi)側(cè)N1或N2的張拉，其余的鋼束按照設(shè)計(jì)順序進(jìn)行張拉。這樣給T梁外側(cè)預(yù)先施加壓力，有效降低外側(cè)下八字砼拉應(yīng)力峰值，防止裂紋出現(xiàn)。2、腹板上八字變截面處梁端由于集中承受鋼束予壓力，應(yīng)力分布較為復(fù)雜，極易出現(xiàn)裂紋。預(yù)防的主要措施是加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，保證砼表面強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)值，同時(shí)嚴(yán)禁超張拉，張拉時(shí)應(yīng)緩慢均勻加力。對梁端砼應(yīng)加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，保證該處砼表面強(qiáng)度正常增長。梁端部受錨穴影響，斷面較小，砼極易失水而影響強(qiáng)度。該處又

6、為預(yù)應(yīng)力孔道和錨具，灑水養(yǎng)護(hù)將導(dǎo)致鋼絞線和夾片生銹，或造成養(yǎng)護(hù)水流進(jìn)孔道，影響壓漿質(zhì)量。為避免此影響，梁端面及側(cè)面15cm范圍內(nèi)在脫模后立即涂刷養(yǎng)護(hù)劑，將砼內(nèi)的水分封閉，使砼內(nèi)部有一定的游離狀態(tài)的水分，水泥和粉煤灰等膠凝材料得以繼續(xù)水化，保證砼強(qiáng)度正常增長。梁端其余范圍可灑水養(yǎng)護(hù)，保證養(yǎng)護(hù)期內(nèi)始終處于潮濕狀態(tài)。另外應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)的程序進(jìn)行初張拉或終張拉，防止超張拉或不按照設(shè)計(jì)程序張拉。初張或終張前應(yīng)對梁端的砼實(shí)體強(qiáng)度進(jìn)行回彈，如強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求則進(jìn)行張拉，否則延期進(jìn)行張拉作業(yè)。（二） 腹板斜向、豎向裂紋預(yù)防措施 腹板斜向、豎向裂紋主要為砼內(nèi)外部溫差較大，其他原因有砼塌落度偏大、過振影響、養(yǎng)護(hù)時(shí)

7、間不夠或養(yǎng)護(hù)措施不力等。采用蒸汽養(yǎng)護(hù)時(shí)，嚴(yán)格執(zhí)行T梁預(yù)制技術(shù)條件規(guī)定，靜停4h后開始通入蒸汽升溫。升溫速度不得大于10/h，降溫速度不得大于10/h, 蒸汽養(yǎng)護(hù)時(shí)砼內(nèi)部溫度控制在60以內(nèi)。按照要求在澆筑砼時(shí)在砼內(nèi)部預(yù)埋電子測溫儀，測量砼內(nèi)部溫度。砼內(nèi)部溫度與表面溫度差不得大于15。停止蒸汽養(yǎng)護(hù)時(shí)，砼芯部溫度與外表溫度、砼外表溫度與大氣溫度間溫差小于15時(shí)方可撤除保溫措施。采用自然養(yǎng)護(hù)時(shí)，在砼澆筑后72h內(nèi)定期測量砼內(nèi)部、外表溫度及大氣溫度，砼內(nèi)部溫度與外表溫度之差、砼外表溫度與大氣溫度之差不得大于15。當(dāng)日氣溫較低時(shí)（最低氣溫15以下），可采用保溫材料將T梁整體覆蓋、包裹，一則可以防止砼內(nèi)外部

8、溫度、砼表面與大氣溫度差值超標(biāo)，二則蓄溫養(yǎng)護(hù)可以使T梁砼強(qiáng)度得到迅速提高。拆模時(shí)砼強(qiáng)度必須達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)定，每日氣溫最低或最高時(shí)、氣溫劇烈變化或有較大風(fēng)力時(shí)不得拆模，防止梁體側(cè)面出現(xiàn)裂紋。夏季施工時(shí)由于模板溫度較高（最高會(huì)達(dá)到60），直接澆筑砼則梁體表面處砼由于緊靠高溫模板，迅速失水而影響其強(qiáng)度，應(yīng)對模板外側(cè)灑水以降低模板溫度。冬季施工時(shí)除砂石進(jìn)行加溫外，也應(yīng)在當(dāng)天氣溫最高時(shí)間段內(nèi)澆筑砼，模板溫度應(yīng)在0以上，否則應(yīng)采取加溫措施。澆筑腹板時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制砼塌落度，不得隨意調(diào)整砼水灰比。振搗抽拔棒以下時(shí)，采用附著式高頻振搗器進(jìn)行振搗，振搗時(shí)間應(yīng)根據(jù)振搗器的頻率和砼塌落度而定，以砼不再冒出氣泡和泛漿為準(zhǔn)，防

9、止過振造成砼粗骨料集聚現(xiàn)象從而影響砼強(qiáng)度。按照要求T梁養(yǎng)護(hù)時(shí)間不得少于14天，環(huán)境氣溫低于5攝氏度時(shí)梁體側(cè)面、端面噴涂養(yǎng)護(hù)劑，頂面覆蓋保溫材料。（三） 馬蹄部位豎向裂紋預(yù)防措施T梁馬蹄部位出現(xiàn)豎向裂紋，主要是施加的預(yù)應(yīng)力不足或馬蹄部砼強(qiáng)度較低造成。預(yù)防措施：嚴(yán)格執(zhí)行千斤頂、油表標(biāo)定的相關(guān)規(guī)定，張拉時(shí)做好施工記錄，及時(shí)進(jìn)行內(nèi)業(yè)核對，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理。T梁應(yīng)按照規(guī)定進(jìn)行兩端張拉，兩端的不同步率控制在5%以內(nèi)，張拉時(shí)每端應(yīng)有技術(shù)人員跟班作業(yè)。為防止砼強(qiáng)度偏低，砼的原材料檢驗(yàn)、砼的拌合、澆筑及振搗、養(yǎng)護(hù)等嚴(yán)格執(zhí)行技術(shù)條件的相關(guān)規(guī)定，不得隨意改變砼配合比，尤其是不能隨意改變水灰比。（四） 梁頂表面裂紋預(yù)

10、防措施梁頂面砼出現(xiàn)裂紋的原因主要為砼塌落度偏大和養(yǎng)護(hù)措施不力。砼澆筑至抽拔棒以上時(shí)，由于可采用插入式振搗器振搗，應(yīng)適當(dāng)減小砼塌落度，以減少砼泌漿現(xiàn)象。雨天澆筑時(shí)必須采用防雨棚，防止雨水進(jìn)入T梁內(nèi)。砼澆筑后，如當(dāng)日風(fēng)力較大或溫度較高，應(yīng)采用養(yǎng)生布對砼面進(jìn)行覆蓋。砼終凝后立即對養(yǎng)生布灑水，使砼表面在養(yǎng)護(hù)期內(nèi)始終保持濕潤狀態(tài)。（五） 支座處梁體側(cè)面豎向或斜向裂紋預(yù)防措施梁體支座處受力較為復(fù)雜，既要承受鋼束產(chǎn)生的壓力，又要承受支座反力，較易出現(xiàn)裂紋。在澆筑砼時(shí)，由于高頻振搗器作用，梁底支座鋼板上下震動(dòng)，水泥漿得以進(jìn)入鋼板與底模間。安裝支座前應(yīng)對梁底預(yù)埋鋼板進(jìn)行認(rèn)真檢查，鋼板上附著的灰漿必須徹底清理。根據(jù)實(shí)地檢查，鋼板底部附著水泥漿為局部分布且不均勻，如不徹底清理，則T梁架設(shè)后，造成梁底底面、側(cè)面局部受剪受壓，則引起T梁側(cè)面砼開裂。 安裝支座應(yīng)應(yīng)按照要求進(jìn)行，安裝完成后應(yīng)認(rèn)真檢查支座的