摘 要 ： 本文將混凝土梁上豎向、斜向裂縫表征，與裂縫產(chǎn)生的位置及使用、施工環(huán)境相結(jié)合，綜合分析了溫度、收縮、構(gòu)造、受力等不同原因產(chǎn)生裂縫的機理。
關(guān)鍵詞： 混凝土梁、 裂縫
1. 前言
鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代工程中，梁類構(gòu)件既起到承受上部荷載受力的作用，又要完成水平支撐有效傳遞水平力、提高結(jié)構(gòu)整體性的作用�；炷亮荷系牧芽p對結(jié)構(gòu)會產(chǎn)生多大的影響、如何處理，都離不開對裂縫的定性分析。從外觀看，梁上存在的豎向、水平或斜向裂縫，是否沿梁側(cè)上下或左右通透，裂縫上下的寬度是否發(fā)生變化，都對原因分析起到很大的影響。我們下面以一根混凝土適筋梁為例，進(jìn)行開裂原因的分析。
2. 混凝土梁裂縫種類及原因
2.1 梁側(cè)面豎向裂縫
1)受力裂縫
裂縫特征：裂縫位于混凝土梁中段，一般跨中裂縫寬度最大，豎向裂縫下寬上窄，沿梁兩側(cè)面通透。見附圖1。
原因分析：在混凝土承受荷載時，下部受拉區(qū)鋼筋與混凝土共同受力，受拉區(qū)邊緣纖維應(yīng)變大于混凝土受彎極限拉應(yīng)變時，出現(xiàn)受拉區(qū)混凝土開裂。該類裂縫由承載力引起，裂縫一旦出現(xiàn)，即具有一定的開展寬度，并沿梁高上延至一定高度，所以多為下寬上窄。開裂后鋼筋應(yīng)力較裂前突然增加，會在跨中區(qū)段出現(xiàn)幾條裂縫。
2)溫度裂縫
裂縫特征：裂縫在梁長范圍內(nèi)基本呈等間距分布，各縫寬相似，豎向裂縫上寬下窄，沿梁兩側(cè)面通透。見附圖2。
原因分析：該類裂縫多出現(xiàn)在頂層上表面隔熱不當(dāng)，或施工時暴曬造成梁板上下表面溫差大的部位。梁板上表面溫度高，混凝土膨脹變形大，下表面溫度低，混凝土膨脹變形小，形成變形差。當(dāng)變形產(chǎn)生的拉應(yīng)力大于混凝土抗拉強度時，在應(yīng)力集中的梁上部區(qū)域出現(xiàn)豎向裂縫，以釋放變形能。
3)混凝土收縮裂縫
裂縫特征：裂縫位于混凝土梁跨中或三分之一處，如為連續(xù)梁則裂縫沿全長基本呈等間距分布，間距因梁截面大小及養(yǎng)護(hù)條件而異，各裂縫寬度只與混凝土該位置自身材料差異有關(guān)，當(dāng)混凝土質(zhì)量穩(wěn)定時裂縫基本同寬。單條豎向裂縫上下基本同寬，部分裂縫為中間寬兩端窄，沿梁兩側(cè)面通透。見附圖3。
原因分析：混凝土澆注后收縮變形主要集中在塑性收縮階段，此時對水分的要求也較大，養(yǎng)護(hù)不當(dāng)易造成混凝土塑性收縮裂縫，裂縫位置受自身材料及連續(xù)梁長度影響。混凝土梁全截面收縮變形，隔一段會出現(xiàn)一個應(yīng)力釋放面，即開裂面，裂縫貫通全截面。
4)箍筋表面混凝土收縮裂縫
裂縫特征：多為混凝土梁側(cè)面及底面周圈裂縫，裂縫位置與梁內(nèi)箍筋位置相對應(yīng)，打開檢查時發(fā)現(xiàn)裂縫僅存在于箍筋混凝土保護(hù)層范圍，各裂縫寬度基本相同。見附圖4。
原因分析：箍筋表面混凝土厚度較其它部位薄，當(dāng)混凝土收縮時，易在該處應(yīng)力集中，后期養(yǎng)護(hù)不當(dāng)時在此薄弱面出現(xiàn)沿箍筋位置的裂縫。該類裂縫僅存在于箍筋混凝土保護(hù)層范圍，箍筋內(nèi)部混凝土不受影響。
2.2梁側(cè)面根部斜向受力裂縫
裂縫特征：裂縫位于混凝土梁根部受剪區(qū)或彎起筋外端部，為一條或多條梁根低、梁中方向高約45o角走向的斜裂縫。見附圖5。
原因分析：該類裂縫是由于混凝土梁受剪應(yīng)力與壓應(yīng)力共同作用時，斜截面承載力不足造成的。首先在梁底出現(xiàn)垂直裂縫，頂部變斜（斜向荷載作用點）形成斜裂縫，當(dāng)荷載增加至一定程度時，在幾條斜裂縫中形成一條主要斜裂縫，即“臨界斜裂縫”。當(dāng)混凝土梁截面偏小，或抗剪筋配置不足時易發(fā)生該類損傷。同時要注意混凝土梁上有墻體時是否形成墻梁構(gòu)件，避免計算中將墻荷只傳至本層梁，而實際底層混凝土墻梁承載上部多層荷載的受力模型錯誤引起的損傷。
2.3沿鋼筋方向的裂縫
裂縫特征：裂縫對應(yīng)混凝土梁主筋位置，或?qū)?yīng)箍筋位置，開裂較大處伴隨混凝土保護(hù)層脫落、鋼筋出現(xiàn)銹皮。見附圖6。
原因分析：混凝土梁內(nèi)鋼筋銹蝕后體積膨脹，造成混凝土保護(hù)層脹裂損傷，鋼筋銹蝕與環(huán)境溫濕度及干濕交替情況、環(huán)境存在侵蝕性物質(zhì)（氣、液、固體）、及混凝土中氯離子含量有關(guān)。
3. 裂縫寬度的限值
混凝土梁類構(gòu)件應(yīng)從承載能力、構(gòu)造以及不適于繼續(xù)承載的位移(或變形)和裂縫等四個方面來確定結(jié)構(gòu)安全性，裂縫的性質(zhì)及開裂大小是判斷安全性的重要內(nèi)容。
上述裂縫中，混凝土梁豎向受力裂縫及梁側(cè)面根部斜向受力裂縫都屬于受力裂縫，溫度裂縫、混凝土收縮裂縫、箍筋表面混凝土收縮裂縫屬于非受力裂縫，應(yīng)根據(jù)《民用建筑可靠性鑒定標(biāo)準(zhǔn)》GB 50292-1999第4.2.5條、4.2.6條內(nèi)容確定裂縫寬度的限值。
1） 當(dāng)混凝土梁出現(xiàn)表1所列的受力裂縫時，應(yīng)視為不適于繼續(xù)承載的裂縫。
表1：混凝土構(gòu)件不適于繼續(xù)承載的裂縫寬度的評定
檢查項目
環(huán) 境
構(gòu) 件 類 別
cu級或du級
受力主筋出的彎曲裂縫
�。╩m）
正常濕度環(huán)境
主要構(gòu)件
>0.50
一般構(gòu)件
>0.70
預(yù)應(yīng)力混凝土
主要構(gòu)件
>0.20（0.30）
一般構(gòu)件
>0.30（0.50）
高濕度環(huán)境
任何構(gòu)件
>0.40
預(yù)應(yīng)力混凝土
>0.10（0.20）
剪切裂縫（mm）
任何濕度環(huán)境
鋼筋混凝土或預(yù)應(yīng)力混凝土
出現(xiàn)裂縫
注：表中括號內(nèi)限值適用于Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ冷拉級鋼筋的預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件。
2） 當(dāng)混凝土梁出現(xiàn)下列情況的非受力裂縫時，也應(yīng)視為不適于繼續(xù)承載的裂縫：
a. 因主筋銹蝕產(chǎn)生的沿主筋方向的裂縫，其裂縫寬度已大于1mm。
b. 因溫度、收縮等作用產(chǎn)生的裂縫，其寬度已比表1規(guī)定的彎曲裂縫寬度值超出50%，且分析表明已顯著影響結(jié)構(gòu)的受力。
4. 結(jié)束語
混凝土梁類構(gòu)件受到結(jié)構(gòu)受力、溫度、變形、構(gòu)造等多方面因素的影響，現(xiàn)實工程中也存在幾種裂縫混合出現(xiàn)的情況，例如溫度應(yīng)力會加劇收縮裂縫的開展等。但我們要認(rèn)真查勘現(xiàn)場，不僅檢查裂縫在整體及局部構(gòu)件上的位置，還要看走向、分布、與周圍或內(nèi)部結(jié)構(gòu)的關(guān)系，細(xì)查裂縫上下寬度的變化，對現(xiàn)場損傷全面了解，綜合分析，以確定裂縫產(chǎn)生的主要原因及誘發(fā)因素，為切實有效地處理損傷提供可靠依據(jù)。
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