1、混凝土 U 型桥台温度收缩裂缝计算分析摘 要：基于结构物同地基接触面上的剪应力与水平变位成线性比例，推导了适合于混凝土 U 型桥台的温度收缩裂缝公式，计算结果表明，裂缝计算宽度与实测宽度基本一致，裂缝平均间距计算值与平均间距实测值接近。验证说明裂缝是由温度变化引起的收缩裂缝。 关键词：U 型桥台，温度收缩，裂缝间距，裂缝宽度 1、引言 对于混凝土 U 型桥台，国内不少研究者也对 U 型桥台的裂缝问题进行了分析1-6。常见病害为施工过程中产生的温度裂缝。温度裂缝产生的机理为：混凝土浇筑初期，水泥水化产生大量水化热，由于混凝土表面散热快，内部散热慢，因而形成温度梯度，结果混凝土内部产生压应力，外部
2、产生拉应力，当该拉应力超过混凝土的抗拉强度时，表面就产生裂缝。混凝土浇筑数日后，温度逐渐降低引起混凝土收缩，在加上多余水分的蒸发引起的体积收缩变形，受到地基和结构边界的约束，不能自由变形，产生温度拉应力，当该拉应力超过混凝土的抗拉强度时，就会产生收缩裂缝7-9。希望通过对混凝土 U 型桥台温度收缩裂缝进行理论分析，结合实例分析，清楚温度收缩的产生的原因，从而避免温度收缩裂缝的产生。 2、混凝土 U 型桥台温度收缩理论 2.1 U 型桥台温度收缩应力公式 图 1 为计算简图，U 型桥台计算高度为 H，宽度为 t，任意点的水平位移为 ，计算长墙及地基板的约束应力一般都要作地基刚度的假定，如假定地基
3、为无限刚性，则温度收缩最大控制应力与结构尺寸无关。但该假定与事实不符，从现浇底板、墙式结构的裂缝调查分析结果看，裂缝分布有其规律性，且与结构的尺寸有关，故地基采用非刚性假定。计算墙体时，把基础当作混凝土地基对墙体的约束，以简化计算。有关的土力学理论提供的假定是，结构物同地基接触面上的剪应力与水平变位成线性比例： 式中：T 为温差； 为线膨胀系数；L 为 U 型桥台长度或变形缝间距。上述应力为材料是弹性材料时的应力情况，实际桥台地基为非弹性，混凝土也具有徐变性质，将引起应力松弛，以 H（t）表示，则最终应力 2.2 温度裂缝的开展规律 水平拉应力超过混凝土抗拉强度，在中部出现第一条裂缝并引起应力
4、重分配，一块分成两块，每块板又重有自己的水平应力分布，且其图形完全相似，但其最大值由于长度减少了一半而减少；如果该值仍然超过抗拉强度，则形成第二批裂缝并引起二次应力重分配，每块板再分成两块，共四块板三条裂缝。如此持续下去一直到最后那块板中部最大水平应力小于或等于抗拉强度，裂缝便稳定不再增加。因此，此类结构的裂缝“一再从中部开裂”是比较有规律的，只是由于混凝土抗拉强度不均匀和双曲函数分布比较平缓，而使裂缝部位有时不完全位于正中部。 2.2.1 裂缝间距的推导 当混凝土受到的拉应力大于混凝土的极限拉应力时，混凝土开始产生裂缝，此时令： 3、混凝土 U 型桥台裂缝实例计算 3.1 混凝土温差计算 混
5、凝土温差主要是水化热温差加上收缩当量温差。是产生贯穿性裂缝的主要原因。收缩当量温差引起自约束应力，是产生表面裂缝的主要原因。 3.1.1 混凝土水化热温升 Tt 的计算 计算结果与实测比较表明，裂缝计算宽度与实测宽度（0.1-0.3mm）基本一致，而裂缝平均间距计算值 5.02m 与平均间距实测值 26/5=5.2m接近。可以说明裂缝是由温度骤降引起的收缩裂缝，可以排除结构设计问题。 4、结论 U 型桥台的裂缝温度问题是 U 型桥台的常见病害，通过混凝土温度收缩理论，建立了适合于 U 型桥台的温度收缩应力公式，并应用于实际工程计算中，计算结果与实测比较表明，裂缝计算宽度与实测宽度（0.1-0.
6、3mm）基本一致，而裂缝平均间距计算值 5.02m 与平均间距实测值26/5=5.2m 接近。可以说明裂缝是由温度骤降引起的收缩裂缝，可以排除结构设计问题。 参考文献 1 黄子玉，李世文，郝秀丽等.高等级公路中 U 型桥台易破损的探讨J.东北林业大学学报， 2000.3，28（2）：74-75 2 张宝魁，马清珍.U 型桥台设计施工中几点问题的探讨J.河北工程技术高等专科学校学报，2004.10， （4）：22-25 3 赵俊虎，杨立新.城市铁路高架桥现浇预应力箱梁裂缝控制与处理J.岩土工程界，2002，4（7）：80-81 4 佟川.U 型桥台设计施工问题的探讨.辽宁交通科技J，2003， （3）：7-7，14 5 何承义，盛可鉴，张永亭.U 型桥台施工期间开裂的成因与防治J.黑龙江交通科技，1999 年，1（1）：27-28 6 刘景生，汪为奇. U 型桥台病害分析及对策J.华东公路，2000， （4）：47-48 7 王铁梦.工程结构裂缝控制M.中国建筑工业出版社，2002.9 8 王铁梦.钢筋混凝土的裂缝控制J.混凝土.2000.5，5（127）：3-6 9 王潇洲.混凝土结构温度收缩裂缝控制的应用研究D.华南理工大学硕士学位论文，2000
