对T梁U型裂缝的探讨分析

张志伟

摘要：裂缝是桥梁运营过程中最常见的病害，也是反应桥梁状况是否良好的最重要指标。裂缝产生的因素较多且较为复杂，能够通过裂缝产生的位置、形态等特征判断是否对桥梁结构有较为重要的影响，是桥梁检测人员必备的基本技能。本文通过对T梁U型裂缝的形态特征、裂缝间距等方面进行详尽的探讨，分析裂缝形态原因、裂缝间距原因等，以及探讨了此类裂缝对结构的影响，从而全面认识此裂缝，为广大桥梁检测工作者提供一个合理参考，以便做出合理、正确的评估。

Abstract： Crack is the most common damage in the bridge operation， and it is also the most important indicator of bridge condition. The factors of crack are more and complex. It is the basic skill of bridge inspection personnel to determine whether the bridge structure has a more important influence through the location， shape and other characteristics of the crack. Through the detailed discussion of the shape characteristics and crack spacing and other aspects of U type crack in T beam， this paper analyzes the reasons of crack shape and crack spacing and so on， and discusses the influence of such cracks on the structure， so as to fully understand the cracks， to provide a reasonable reference for the majority of bridge testing workers in order to make a reasonable and correct assessment.

关键词：T梁；U型裂缝；裂缝形态；裂缝间距

Key words： T beam；U type crack；fracture morphology；crack spacing

中图分类号：U445.57 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2017）02-0105-03

0 引言

自上世纪80年代以来，伴随着我国经济建设的快速发展，我国公路交通基础设施建设及其重要组成部分的桥梁事业均取得了巨大成就：截止到2013年底，我国公路总里程已达435.62万公里，全国公路桥梁达73.53万座，其中中小桥达到近65万座[1]，所占比例高达88.4%。作为中小跨径桥梁的主要结构形式——普通钢筋混凝土T梁在运营过程中面临由多种因数所引发的各种病症，其中由载重所引起的U型裂缝作为其重要代表。本文通过对此裂缝形态特征、裂缝间距等分析，采取一定的设计、施工措施，裂缝能够得到有效控制。

1 普通钢筋混凝土U型裂缝

普通钢筋混凝土T梁是中小跨径桥梁的主要结构形式，其在运营过程中产生的U型裂缝是较为普遍的一种裂缝形式，具体表现为：在支座附近两三米范围内呈现出斜向上约为60°裂缝，逐步向跨中变为典型竖向U型裂缝且，这种U型裂缝形态及裂缝间距均较为有规律，见图1。

1.1 裂缝形态特征

①裂缝形态。

跨中竖向U型裂缝主要形态表现为：腹板裂缝宽度两端小、中间大，底板和腹板靠近翼缘板有较为细小裂缝，其间裂缝宽度大，两侧腹板裂缝基本对称且与底板相连，形成一个U字形状，故称为U型裂缝；这种裂缝主要是由于构件受力所产生，其裂缝形态故与截面配筋及受力相关。

②裂缝形态成因。

作为受弯构件，截面中性轴以下受拉（会产生裂缝），上部分受压（不会产生裂缝），由于截面底面配有受拉钢筋，当混凝土开裂后受拉钢筋进入工作状态，此处虽然拉应力最大但由于有钢筋作用，裂缝在宽度上也表现得较窄；沿截面向上，一般距离400mm左右才会配置一道纵向钢筋（腰筋），在没有纵向钢筋区域虽拉应力较小但由于没有钢筋，其裂缝宽度也表现的较为宽，继续向上则是设置纵向钢筋（腰筋）或接近受压区，此时是由于拉应力很小或接近于0，故裂缝宽度表现的窄，整个形态就如同嘴唇一样“两端窄，中间宽”——嘴唇缝，如图2。

1.2 裂缝间距规律

1.2.1 理论分析

粘接—滑移法[2]认为，当构件的最薄弱面上出现首批裂缝（图中①）时，此时裂缝间距很大。裂缝所在截面混凝土退出工作，全部轴力由钢筋承担，应力突增，裂缝两侧的局部发生相对滑移；离裂缝①之外，在粘接长度之外各截面都有可能出现第二批裂缝（图中②），同样也发生在相对薄弱截面。故呈现出多条裂缝形态。

综合表1、表2可以得出，裂缝间距分布在一定范围内；对不同混凝土等级及钢筋型号，在最小配筋率ρmin时，裂缝间距范围为158mm-217mm；当在最大配筋率ρmax时，裂缝间距范围为57mm-81mm。对相同混凝土等级及钢筋型号在最小和最大配筋率范围时，裂缝间距分布范围更小，例如：当为C30混凝土、HRB335钢筋时，其裂缝间距约为60mm-179mm。

1.2.2 工程实际

该梁体采用直径为25mm的HRB335钢筋，采用C35混凝土，T梁U型裂缝间距约为15-20cm之间，呈现出较为规律分布。

1.2.3 成因分析

由理论分析，在钢筋等级、混凝土等级及相应配筋率不确定情况下，裂缝间距处于一定的范围之内。在这一范围内，但具体可能开裂的位置还应该由某处相对薄弱截面决定，两相对薄弱截面开裂距离则是裂缝间距。

梁体开裂部位在构件薄弱位置，笔者通过对开裂处采用钢筋探测仪进行探测发现，裂缝位置几乎为箍筋所在位置，而梁体受弯配置箍筋间距一般为150mm-200mm，正与裂缝间距基本一致，故开裂处即为钢筋所在位置，也是构件的薄弱处所在。这就合理解释了裂缝间距呈现出的规律性。箍筋位置为相对薄弱截面主要有以下原因：

①箍筋处截面的混凝土保护层相对较薄；

②从施工工艺方面，施工振捣由于靠近钢筋位置，操作人员担心振捣对箍筋有影响而不在靠近箍筋位置振捣，此处混凝土则相对不够密实。

2 U型裂缝对构件的影响

未开裂时，钢筋与混凝土共同作用，此时二者应力相等且较小，混凝土抗拉强度约为1-2MPa，当超过此值时，混凝土则会出现开裂；混凝土开裂后，裂缝处原混凝土承担的拉应力全部转移到由钢筋承担，此时才能发挥钢筋抗拉性能优势。

对结构承载力而言，开裂虽然削弱了截面刚度，但规范是允许钢筋混凝土梁带裂缝工作的，但对裂缝宽度规定了一定限值，如《城市桥梁养护技术规范》CJJ99-2003规定限值为0.2mm，《公路桥涵养护规范》JTG-H11-2001规定限值为0.25mm；当裂缝宽度小于规范规定限值可认为对承载力影响不大。

对结构耐久性而言，开裂对构件耐久性有较大影响[4]，主要有：①使结构刚度软化出现大的变形。如果混凝土出现裂缝，将有部分混凝土退出工作，从而减弱构件刚度，影响结构的正常使用；②影响外观：随着裂缝的发展致使混凝土构件外表装饰层脱落；③加快混凝土材料的裂化和内部钢筋的腐蚀。加速构件抗力劣化，出现承载力不足安全性破坏。相比之下，前两者对T粱结构耐久性的影响不大，应主要考虑裂缝对混凝土腐蚀和内部钢筋腐蚀的影响。图5给出了T梁结构中裂缝与腐蚀的相互关系。

3 小结

U型裂缝是钢筋混凝土T梁最常见裂缝，本文通过对此裂缝形态的研究探讨，裂缝间距的理论分析，实际情况描述等，将U型裂缝形态原因、裂缝间距原因进行了详尽的阐述；在对结构影响方面，此种裂缝在宽度值小于规范规定的限值情况下，虽对构件安全性影响不大，但对结构耐久性十分不利。在设计阶段，腹板布置合理的纵向钢筋，施工阶段对箍筋所在薄弱截面的精细施工，裂缝能够得到有效控制；此外，中小跨径桥梁采用预应力梁或者采用交通部推广的中小桥梁钢桥结构也能有效避免此类病害的产生。

参考文献：

[1]交通运输部综合规划司.2013年交通运输行业发展统计公报[EB/OL].2014-5-13.

[2]过镇海.钢筋混凝土原理和分析[M].清华大学出版社，2003.

[3]刘岩.钢筋混凝土梁的合理纵向配筋率[D].广东茂名：茂名学院建筑工程系，2003.

[4]叶建湘.裂缝对T梁结构耐久性影响及其模糊评价[D].山西建筑，2007.