截面厚度对现浇板早期裂缝的影响分析

徐静伟

(西安铁路职业技术学院， 陕西 西安 710600)

0 引言

随着建筑工程技术的不断发展以及混凝土制备、运输设备的不断更新，现浇混凝土板因其整体性好、抗震性强，并在一定程度上可以满足大跨度、易分隔等优点，成为工业与民用建筑中普遍采用的结构形式，但裂缝问题也随之而来[1]。本文以混凝土现浇板为研究对象，利用ANSYS对有限元模型进行数值模拟计算，针对截面厚度对现浇板早期温度及应力的影响程度和开裂可能性进行讨论。

1 计算工况与计算模型

为便于建立模型，本文选择开间为5.4m，进深为6.3m的某单位办公楼现浇板为研究对象。板厚120mm，纵横框架梁截面尺寸为450×800mm，梁板采用C30混凝土一起浇筑，在14天后拆模；框架柱截面尺寸为 5 00×5 00mm，采用 C40混凝土。本工况计算中对现浇楼板在早期阶段所受荷载情况，不考虑板的自重，只考虑温度作用和收缩的影响，同时考虑混凝土徐变影响；应力计算时，混凝土按各向同性线弹性材料考虑。这里为了简化计算，对于梁、板的热膨胀系数aT和波松比，在整个过程中都被认为是常数，分别取为

本文在现浇楼板早期应力有限元计算中，选用实体单元SOLID185模拟现浇楼板和框架梁，再用SOLID45单元模拟柱子。有限元模型如所示。

图1 温度场计算模型

2 截面厚度的影响

对于现浇楼盖结构而言，板的厚度是一个基本的影响因素。分别采用板厚为120mm、150mm、180mm进行建模，其余构件尺寸保持不变，分析在温度和徐变作用下不同板厚度对结构早期温度及应力状态的影响。

不同板厚对现浇板早期温度的影响分别如现浇板截面厚度对其早期温度应力的影响见表所示，表面及内部最大拉应力的大小和出现时间均有差异。随着板厚的增加，现浇板顶面、中心和底面的应力值有逐渐减小的趋势。此外，从表中可以看出，现浇板厚度越大，相应部位最大拉应力出现时间也越迟，板厚180mm时最大拉应力的出现龄期均比板厚120mm的出现时间推迟12~18小时，这对早期抗裂而言是有利的。

表1、图、图3所示。通过比较分析可以看出，现浇板的厚度不同，中心与表面峰值温度的大小及出现的时间也有所不同。板厚越大，峰值温度就越高，达到峰值温度的时间也就越迟。厚度从120mm增加到150mm，中心温度提高2.5%，从150mm加厚到180mm，中心温度提高2.2%；除中心温度有差异外，混凝土表面温度也有差异，但相对中心温度而言，板厚对表面温度提高的幅度不大。内外温差也有较大差异，参见现浇板截面厚度对其早期温度应力的影响见表所示，表面及内部最大拉应力的大小和出现时间均有差异。随着板厚的增加，现浇板顶面、中心和底面的应力值有逐渐减小的趋势。此外，从表中可以看出，现浇板厚度越大，相应部位最大拉应力出现时间也越迟，板厚180mm时最大拉应力的出现龄期均比板厚120mm的出现时间推迟12~18小时，这对早期抗裂而言是有利的。

表1，现浇板厚度越大，相应的内外温差就越大。早期混凝土温升与温降的幅度随板厚的增加而增大，参见图3。

现浇板截面厚度对其早期温度应力的影响见表所示，表面及内部最大拉应力的大小和出现时间均有差异。随着板厚的增加，现浇板顶面、中心和底面的应力值有逐渐减小的趋势。此外，从表中可以看出，现浇板厚度越大，相应部位最大拉应力出现时间也越迟，板厚 180mm时最大拉应力的出现龄期均比板厚 120mm的出现时间推迟12~18小时，这对早期抗裂而言是有利的。

表1 不同厚度对现浇板温度及温差的影响

图2 不同板厚对现浇板中心温度的影响

图3 不同板厚对现浇板温度场的影响

表2 板厚对现浇板温度应力的影响

3 结论

适当增大板厚可以提高现浇板刚度，降低板的应力值，改善板应力分布状态，对于防止板角裂缝有一定的作用。

[1]罗国强，罗刚，罗诚. 混凝土与砌体结构裂缝控制技术[M]. 北京：中国建材工业出版社，2006：9-57.

[2]张玉梅. 早期混凝土的温度应力及裂缝控制[D]. 北京：北京交通大学，2007.

[3]邢国华, 李卫卫, 谢鹏宇, 等. 钢筋混凝土梁-柱-板边节点现浇板主裂缝倾角分析[J]. 长安大学学报（自然科学版）, 2017, 37(3): 82-89.