梁裂縫分析和處理

1、對(duì)鋼筋混凝土梁裂縫的分析與處理裂縫是固體材料中的某種不連續(xù)現(xiàn)象，屬于材料強(qiáng)度理論范疇。工程裂縫現(xiàn)象是各類建(構(gòu))筑物中普遍存在的一種質(zhì)量缺陷。裂縫及其擴(kuò)展是結(jié)構(gòu)破壞和倒塌的先兆，裂縫降低了結(jié)構(gòu)的承載力，裂縫引起鋼筋銹蝕、混凝土碳化、保護(hù)層脫落、滲漏及構(gòu)件持久強(qiáng)度的降低等。對(duì)混凝土的細(xì)觀研究及工程實(shí)踐證明，裂縫是難于避免的，是一種材料特征，如對(duì)建筑物抗裂要求過高，將會(huì)付出巨大的經(jīng)濟(jì)代價(jià)。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是以極限承載力為基礎(chǔ)，但大多數(shù)工程的適用標(biāo)準(zhǔn)卻是由裂縫控制，世界上絕大多數(shù)國(guó)家都是以其經(jīng)濟(jì)能力來(lái)決定對(duì)建筑物裂縫控制的寬嚴(yán)程度。裂縫按成因分為主應(yīng)力裂縫、次應(yīng)力裂縫和變形(溫度、濕度、地基變形)裂縫；按形

2、狀分為表面裂縫、貫穿裂縫、豎向裂縫、水平裂縫、斜裂縫、外寬內(nèi)窄裂縫、上寬下窄裂縫、上窄下寬裂縫、棗核形裂縫和對(duì)角線式裂縫；按裂縫擴(kuò)展?fàn)顟B(tài)分為愈合裂縫、閉合裂縫、運(yùn)動(dòng)裂縫、穩(wěn)定裂縫和不穩(wěn)定裂縫。按極限狀態(tài)設(shè)計(jì)理論，工程設(shè)計(jì)必須滿足承載力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)。承載力極限狀態(tài)是建筑物安全需要，正常使用極限狀態(tài)是從生產(chǎn)、生活、精神方面的要求?；炷两Y(jié)構(gòu)最大裂縫寬度控制標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)環(huán)境和使用條件來(lái)制定(無(wú)腐蝕介質(zhì)、無(wú)防滲要求時(shí)為0.30.4mm；輕微腐蝕、無(wú)防滲要求時(shí)為0.20.3mm；嚴(yán)重腐蝕、有防滲要求時(shí)為0.10.2mm)。普通鋼筋混凝土構(gòu)件內(nèi)力接近30極限荷載(混凝土應(yīng)力達(dá)到抗拉強(qiáng)度、鋼筋應(yīng)力

3、達(dá)到50一60MPa)時(shí)出現(xiàn)裂縫，裂縫寬度在0.050.1mm，這種裂縫不影響結(jié)構(gòu)安全，還可承受70-一80極限荷載；許多工程的梁式結(jié)構(gòu)、框架結(jié)構(gòu)僅在自重作用下出現(xiàn)受拉區(qū)開裂或剪力區(qū)主拉應(yīng)力裂縫；有的因拆模過早、抗拉強(qiáng)度不足，裂縫是常見的，但其極限承載力不會(huì)降低，總的安全度不變。變形裂縫較多出現(xiàn)在剛架、特種結(jié)構(gòu)、組合結(jié)構(gòu)等超靜定結(jié)構(gòu)中，但這類結(jié)構(gòu)承載力安全儲(chǔ)備充足，韌性良好，能適應(yīng)較大變形而不致倒塌。處理這類裂縫時(shí)，可根據(jù)裂縫出現(xiàn)后應(yīng)力衰減情況從寬控制。實(shí)踐表明，有些裂縫是無(wú)害的，或者其害處是可為人類所控制的。對(duì)工程結(jié)構(gòu)裂縫特征、機(jī)理和控制的研究，是有現(xiàn)實(shí)意義的。雖然，國(guó)內(nèi)外的專家、學(xué)者在這方

4、面積累了一些經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)資料，但尚嫌不足，為此，本文作者經(jīng)長(zhǎng)期系統(tǒng)地試驗(yàn)和整理，并提升到理論高度進(jìn)行了綜合分析?，F(xiàn)就對(duì)于混凝土梁裂縫特征、開裂原因的分析和裂縫處理方法總結(jié)如下。2鋼筋混凝土梁式構(gòu)件裂縫與處理21鋼筋混凝土梁側(cè)面豎向裂縫和龜裂縫鋼筋混凝土梁側(cè)面豎向裂縫和龜裂縫如圖1所示。這類裂縫特征：豎向裂縫一般沿梁長(zhǎng)度方向基本等距，裂縫高度多在梁高中部，呈中間大兩頭小的趨勢(shì)，深淺不一，嚴(yán)重時(shí)，裂縫深度可達(dá)100200mm，更嚴(yán)重時(shí)，則出現(xiàn)穿透裂縫；龜裂縫多在梁上下邊緣出現(xiàn)，且沿梁長(zhǎng)非均勻分布，裂縫深度淺，為表層裂縫。開裂原因：產(chǎn)生豎向裂縫的原因是混凝土養(yǎng)護(hù)時(shí)澆水不夠，特別是在拆模后未做潮濕養(yǎng)護(hù)，

5、夏季施工時(shí)易于發(fā)生，是一種干縮裂縫；產(chǎn)生龜裂縫的原因是模板澆水不夠，特別是采用未經(jīng)水濕透的木模時(shí)，容易產(chǎn)生這種裂縫?？刂铺幚恚簩?duì)這類裂縫，裂縫寬度小于0.1mm的可不處理；裂縫寬度為0.10.3mm的作表面封閉處理；裂縫寬度為0.31.0mm的可用環(huán)氧樹脂漿液灌注；裂縫寬度大于10mm的可用微膨脹水泥漿液修補(bǔ)，修補(bǔ)前，應(yīng)在裂縫表面涂刷一層水泥漿界面劑。對(duì)比較嚴(yán)重的龜裂縫，因其混凝土強(qiáng)度較低，甚至出現(xiàn)剝皮掉角現(xiàn)象，則應(yīng)將疏松部分清除并鑿毛，用高強(qiáng)度水泥砂漿嵌補(bǔ)。22鋼筋混凝土梁水平順筋裂縫鋼筋混凝土梁水平順筋裂縫如圖2所示。這類裂縫特征：裂縫與鋼筋方向一致，較多出現(xiàn)在已交工使用一段時(shí)間后的鋼筋混

6、凝土梁上，隨著時(shí)間的推移，有逐漸發(fā)展的趨勢(shì)。裂縫原因：鋼筋銹蝕、氧化鐵膨脹所致，更進(jìn)一步是混凝土保護(hù)層過薄，使用了含氯外加劑，使用環(huán)境中富含腐蝕性氣體或液體侵入混凝土，工業(yè)廠房中常見這種裂縫。鋼筋混凝土梁水平順筋裂縫會(huì)導(dǎo)致鋼筋和混凝土之間的粘結(jié)率降低，甚至危及結(jié)構(gòu)安全和耐久性，因此，需進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)加固處理。預(yù)防措施包括：設(shè)計(jì)時(shí)，考慮加大保護(hù)層厚度；施工時(shí)，將鋼筋骨架固定好后，主筋下部加墊塊，確保混凝土保護(hù)層厚度；使用不含氯化物的外加劑；對(duì)鋼筋混凝土梁做好防腐處理并做好維護(hù)。加固處理：一般情況下，先將裂縫用環(huán)氧膠泥嵌補(bǔ)，然后，采用外包型鋼加固、外包鋼筋混凝土套加固、預(yù)應(yīng)力水平拉桿加固、預(yù)應(yīng)力下?lián)问嚼?/p>

7、桿加固、粘鋼加固等技術(shù)措施進(jìn)行加固處理。23鋼筋混凝土梁集中荷載處的裂縫鋼筋混凝土梁集中荷載處的裂縫如圖3所示。這類裂縫特征：在次梁與主梁交接處，次梁下面兩側(cè)出現(xiàn)斜向裂縫，屬荷載作用裂縫。裂縫原因：設(shè)計(jì)或施工混凝土強(qiáng)度過低，設(shè)計(jì)加密箍筋或吊筋配筋不足，施工時(shí)鋼筋上移。預(yù)防措施：按規(guī)范規(guī)定設(shè)計(jì)橫向鋼筋，施工時(shí)，應(yīng)保證混凝土施工質(zhì)量和鋼筋定位準(zhǔn)確。這類裂縫通常需進(jìn)行加固處理。處理方法：采用粘鋼板加固技術(shù)措施進(jìn)行加固處理。24鋼筋混凝土主梁兩端上部斜裂縫鋼筋混凝土主梁兩端上部斜裂縫如圖4所示。這類裂縫特征：裂縫分布在主梁兩端上部，呈斜向裂縫，裂縫寬度表現(xiàn)為上口大下口小；裂縫多在交工使用后出現(xiàn)。裂縫原

8、因：主梁兩端有較強(qiáng)約束造成，如薄腹梁兩端上部有剛性較大的天窗架，由于天窗架與薄腹梁兩端預(yù)埋件焊牢，則當(dāng)薄腹主梁在荷載作用下變形時(shí)，在梁兩端產(chǎn)生一定的彎矩和剪力，造成梁端出現(xiàn)裂縫。預(yù)防措施：在梁端配置一定數(shù)量的構(gòu)造鋼筋。處理方法：一般情況下，采用粘鋼加固技術(shù)措施進(jìn)行加固處理。25鋼筋混凝土連續(xù)梁負(fù)彎矩裂縫鋼筋混凝土連續(xù)梁負(fù)彎矩裂縫如圖5所示。這類裂縫特征：裂縫出現(xiàn)在近支座部位或主次梁交接部位，裂縫寬度上大下小，至梁下口受拉主筋處閉合。裂縫原因：鋼筋混凝土梁上口負(fù)彎矩過大，導(dǎo)致負(fù)彎矩受拉區(qū)開裂。預(yù)防措施：在梁端配置一定數(shù)量的構(gòu)造鋼筋。處理方法：采用粘鋼加固技術(shù)措施進(jìn)行加固處理。26鋼筋混凝土梁垂直

9、裂縫和斜裂縫鋼筋混凝土梁垂直裂縫和斜裂縫如圖6所示。這類裂縫特征：垂直裂縫多出現(xiàn)在梁跨中部位，鋼筋混凝土梁垂直裂縫和斜裂縫多出現(xiàn)在梁兩端；這類裂縫多在施工階段或使用階段出現(xiàn)，屬典型的荷載裂縫。裂縫原因：主要有設(shè)計(jì)和施工兩個(gè)方面的原因，設(shè)計(jì)截面尺寸選擇不當(dāng)、正截面受拉主筋配筋不足、斜截面橫向箍筋配筋不足等因素，均可導(dǎo)致產(chǎn)生鋼筋混凝土梁垂直裂縫和斜裂縫；施工時(shí)，混凝土實(shí)際強(qiáng)度偏低、受拉主筋上浮移位或少放、斜截面橫向箍筋少放、施工荷載超載等因素，也會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生鋼筋混凝土梁垂直裂縫和斜裂縫；使用荷載過大，也會(huì)產(chǎn)生這類裂縫。鋼筋混凝土梁垂直裂縫和斜裂縫是典型的荷載裂縫，嚴(yán)重時(shí)，將危及結(jié)構(gòu)安全使用，因此，需

10、查明產(chǎn)生裂縫的原因，針對(duì)不同情況和危害程度進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)加固處理。處理方法：一般情況下，先將裂縫用環(huán)氧膠泥嵌補(bǔ)，然后，采用外包型鋼加固、外包鋼筋混凝土套加固、預(yù)應(yīng)力水平拉桿加固、預(yù)應(yīng)力下?lián)问嚼瓧U加固、粘鋼加固、u形箍加固等技術(shù)措施進(jìn)行加固處理。27鋼筋混凝土梁受壓區(qū)裂縫鋼筋混凝土梁受壓區(qū)層狀裂縫如圖7所示。這類裂縫特征：裂縫出現(xiàn)在鋼筋混凝土梁受壓區(qū)附近，水平裂縫和垂直裂縫交織，形成網(wǎng)狀。裂縫原因：鋼筋混凝土梁受壓區(qū)配筋不足，設(shè)計(jì)截面尺寸選擇不當(dāng)；施工時(shí)，混凝土實(shí)際強(qiáng)度偏低，受壓區(qū)主筋下浮移位或少放，施工荷載超載，使用荷載過大，也會(huì)產(chǎn)生這類裂縫。鋼筋混凝土梁受壓區(qū)層狀裂縫，是典型的荷載裂縫，嚴(yán)重時(shí)，將

11、危及結(jié)構(gòu)安全使用。處理方法：一般情況下，在受壓區(qū)采用粘鋼加固技術(shù)措施進(jìn)行加固處理。28鋼筋混凝土圈梁、框架梁、基礎(chǔ)梁斜裂縫如圖8所示，這類裂縫特征一般呈斜向裂縫，較集中在跨中部位，但有時(shí)也可能出現(xiàn)在端部(如框架梁)，且貫穿整個(gè)梁高。裂縫原因：主要是基礎(chǔ)不均勻沉降所引起，裂縫高端指向地基不均勻沉降方向。圖8所示鋼筋混凝土圈梁、框架梁、基礎(chǔ)梁斜裂縫，是比較典型的基礎(chǔ)不均勻沉降裂縫，嚴(yán)重時(shí)，將危及建筑物安全使用。因此，在處理這類裂縫以前，首先應(yīng)查明基礎(chǔ)下沉的原因，并采取措施確保地基不再繼續(xù)下沉，再進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)加固處理。處理方法：采用外包型鋼加固和粘鋼板加固技術(shù)措施進(jìn)行加固處理。29鋼筋混凝土屋面梁溫度裂

12、縫對(duì)176根屋面大梁檢查，其中，82根薄腹梁、88根花籃梁、6根預(yù)制裝配梁均有貫穿性裂縫。用矩形梁和花籃梁比對(duì)試驗(yàn)，結(jié)果矩形梁因表面用油氈隔離、屋面板熱膨脹而梁溫度應(yīng)力極小而未開裂，花籃梁開裂。裂縫形態(tài)如圖9所示。A型裂縫，原因是梁的跨度大而配筋率較小，裂縫一直延伸到梁底，裂縫間距0.71.0m左右，跨中集中，最大寬度12mm，大梁初看很危險(xiǎn)，其實(shí)裂縫對(duì)大梁撓度的增加相對(duì)于正常使用荷載下的撓度仍很小。B型裂縫主要出現(xiàn)在跨度較小、配筋率較高的大梁上，裂縫寬度較小，間距0.71.0m左右，形狀兩頭小中間大。C型裂縫主要出現(xiàn)在跨度小、配筋高的大梁上，裂縫寬度小于0.3mm，間距一般均在0.71.0m左右，裂縫位置均在主筋以上。治理方案：可增加屋面大梁的配筋率