浅谈混凝土梁裂缝及挠度的预防与控制

任正勃

河南省第一建筑工程集团有限责任公司（450014）

通过大型有限元软件对单根混凝土梁的开裂过程进行分析和讨论，我们会发现在混凝土梁开裂过程中，存在着明显的规律性。据此，我们建立混凝土梁开裂的预防机制并采取一些预防开裂破坏的措施，从而可有效提高混凝土梁的抗开裂性能。

1 混凝土梁的有限元分析

1.1 基本假设

1）钢筋弥散在混凝土之中，且钢筋混凝土采用SOLID65单元。2）混凝土为各向同性材料，不考虑混凝土的压碎。3）材料具有非线性特征,构件发生大位移变形。

1.2 混凝土梁的相关数据

该混凝土梁跨度6 m，截面尺寸300 mm×600 mm，混凝土标号C30，并配有4B14的钢筋，梁两端采用固端约束。其中梁的混凝土弹性模量E=30 GPa，泊松比 ν=0.2，轴心抗拉强度 ft=1.54 MPa，裂缝张开传递系数为0.125,闭合裂缝传递系数为0.9；钢筋的弹性模量为200 GPa，泊松比ν=0.25，屈服应力 σ0.2=360 MPa。

1.3 分析结果

通过图1可以发现,随着竖向荷载的增大，材料的塑性裂缝呈“八”字形分布，以受力拱的形式向下传递。裂缝主要集中在支座（剪切斜裂缝）和梁的底部（受拉裂缝）。

图1 混凝土梁的裂缝分布形式

实际施工中如果管理不善、提前拆模、施工荷载超过设计荷载或混凝土强度低于设计规定，抗剪钢筋配置不足，箍筋没有加密，使用了低劣的钢筋（受拉强度不足）等会造成梁抗剪、抗拉强度不足从而产生剪切裂缝与受拉裂缝。梁支座裂缝可用粘结浆液压注处理,受拉区裂缝一般采用水泥浆封闭，防止钢筋锈蚀，再根据具体情况做补强加固处理。

通过图2位移的传递流可以看出，均布荷载作用下，在梁的中部位移产生最大，在支座处的位移相对比较小并逐渐趋于零。可以发现位移的传递呈现一种二次抛物线的形式，由中间向两边过度。并产生一种位移的叠加，逐步向下扩散。

图2 梁的竖向位移传递云图

实际中混凝土梁的挠曲线变形过大直接影响着使用功能，因此对于混凝土梁的使用和设计程中应该加强以下几个方面的问题[1]。

1）合理布置梁的荷载和支座，荷载的位置和支座的配置方式直接影响着梁内最大弯矩和最大剪力。应该根据梁的受弯形式，直接配置一种合理的结构形式,然后结合该种形式布设结构的外加荷载。

2）合理选取截面形状。截面的形状也同样决定着梁内的最大应力和梁的最大挠曲程度，截面形状尽量采用离中性轴比较大的形式，这样可以确保所采用的梁最大外缘的应力保持最小。

3）合理设计梁的外形。结合弯曲受力应该采用鱼腹式的梁，最大限度的采用截面形状降低结构的挠曲变形。

2 混凝土梁开裂的一些预防措施及处理方法

2.1 混凝土梁的一些预防措施[3]

1）加强原材料的进场验收管理，严格按相关规范选用水泥、砂石、钢筋。

2）结合具体的构件形式以及使用部位，合理的选择水泥、标号，确定养护时间及配合比。

3）混凝土在施工时注意布料、振捣、养护等具体施工方法，严格按照相关施工工艺操作。

2.2 混凝土梁裂缝的一些处理方法[2]

1）表面涂抹法：对于一些细而浅的微裂缝，深度不大、不伸缩的裂缝比较适宜于采用表面涂抹的方式。

2）灌浆法：此法应用范围广,从细微裂缝到大裂缝均可适用,处理效果好。对于承受大载荷的结构梁,应使用水泥浆（水泥：膨胀剂=9：1搅成）在裂缝处搓抹。

3）填充法：可以采用修补材料直接填充裂缝,故一般用来修补较宽的裂缝(0.3 mm),作业简单,费用低、施工迅速。而对于宽度小于0.3 mm，较浅的裂缝、用灌浆法很难达到效果的裂缝、以及小规模裂缝的简易处理可采取开V型槽，然后作填充处理。

以上是对混凝土梁裂缝产生的原因做了初步分析，提出了一些相应的预防及处理措施，我们在现场施工中要根据不同的情况、不同的施工方法有效的控制混凝土梁裂缝的产生，预防为主，防治结合，从而减少或避免混凝土梁带裂缝工作影响使用功能。

[1]孙训方.材料力学[M].北京：高等教育出版社,137～139.

[2]赵敏娟,蒲明贤.浅谈混凝土裂缝原因及防治[J],山西建筑,2008(10),177～178.

[3]吉喆.混凝土裂缝的预防与处理[J].安阳师范学报,2007,143～144.