摘要：预应力结构因满足我国现代工业与民用建筑的需要而被广泛采用。文章介绍了多种新型组合预应力结构梁的裂缝控制的研究进展，包括预应力T梁、钢骨混凝土梁和刚构桥箱型梁，通过对裂缝控制标准的改进以适用于不同的结构形式，可充分发挥预应力结构的优势、减少钢筋用量。
0引言
裂缝是混凝土结构最常见的病害之一。大多数裂缝病害成因分析多局限于施工养护和混凝土收缩等的定性分析。裂缝的量化控制分为名义拉应力法和直接计算法。叶献国等[1]提出由名义拉应力法计算得到的最大裂缝宽度值偏于安全，引入裂缝间距可进一步提高计算精度。以往的特征值是基于普通混凝土和部分预应力钢筋得到的，赵勇等[2]通过后张有粘结预应力混凝土梁的受弯性能试验，分析短期裂缝特性并评估了裂缝公式的适用性，指出短期裂缝计算方法仍适用于配置高强钢筋的后张有粘结预应力梁，并通过回归分析得到了修正公式。随着预应力混凝土结构在大跨度、大空间结构中的应用，多种预应力混凝土结构体系面临的核心问题是大跨梁的裂缝控制。本文介绍了预应力结构梁的裂缝控制方面完成的研究工作，在合理的裂缝控制和设计标准下，预应力结构具有广泛的应用前景。
1普通混凝土梁结构
针对普通混凝土的裂缝控制问题，白二雷等[3]提出等效断裂变形模型。通过有限元仿真证实了方法的正确性；袁承斌[4]等通过混凝土碳化与氯离子侵蚀试验，指出横向裂缝是启动腐蚀进程并活化该处混凝土的要素，但并不控制腐蚀速度；杨小平等通过[5]裂缝状态下的耐久性快速试验，指出裂缝加速腐蚀的发生，但对腐蚀速度影响不大；江凯等[6]对裂缝尖端附近网格尺寸进行敏感性分析，对工程裂缝开展的稳定性进行研究；韩嵘等[7]探究了混凝土保护层及受拉筋对裂缝分布的影响情况；樊健生[8]等通过静力加载试验，研究了体外预应力对抗裂性和刚度的影响。王海军[9]等在已有研究基础上，基于应力强度因子概念研究了多种荷载组合作用下的桥梁裂缝，发现缝端对裂缝宽度较敏感，断裂可能性越来越大。
然而在实际工程往往以间接作用(混凝土收缩、温度变形)引起的“间接裂缝”为主，不仅影响观感和使用功能，进一步导致钢筋锈蚀，缩短结构使用年限[10]。
2预应力混凝土T梁
尽管施加预应力能增强混凝土抗裂能力，但其由于破坏属脆性破坏、应力高、无任何预兆的特点，使得预应力混凝土结构的裂缝控制较普通混凝土结构更为严格。预应力损失是预应力结构产生裂缝的重要原因，超过理论计算的损失值会降低混凝土压应力储备甚至造成开裂。
预应力混凝土T梁结构被广泛应用于我国公路桥梁建设中，竖向裂缝多分布在跨中区域，向上延伸至翼缘板，呈现中间宽两端窄的形态。T梁截面的顶板、腹板及马蹄三部分的混凝土收缩不均匀，为保持应变平截面分布而产生自相平衡的应力。张国辉[11]等通过分析计算，确定该结构产生裂缝的原因是截面不均匀收缩、整体降温、预应力损失等不利因素的综合效应；徐亚飞等[12]通过现场勘察及有限元仿真，指出混凝土温度收缩应力是其中产生早期竖向裂缝的主要原因。
3预应力钢骨混凝土梁
这种新型组合结构结合超高强混凝土、钢结构和预应力的优点。减小自重且提高结构承载力和耐久性，但其正常使用阶段的抗裂性能尚未得到很好地改善。国内学者的相关研究成果包括预应力钢骨混凝土梁的破坏形态、裂缝开展分布和荷载-位移曲线模型，孟刚等[13]进一步分析了预应力超高强混凝土梁结构的破坏形态、裂缝开展及分布规律、通过引入预应力筋高度、钢骨下翼缘和腹板影响系数并提出了该条件的裂缝计算公式，与预应力钢骨混凝土梁有所不同。这种超高强结构的开裂荷载较高，开裂后模式分为两种：当钢骨居中布置时，平均裂缝间距较大，受压区超高强混凝土劈裂裂缝向下发展至梁侧面原受拉开裂位置。偏受拉侧布置时，裂缝间距和数量较少。但目前缺乏相关研究成果，该方法仍有待验证。
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4预应力混凝土刚构桥箱型梁
连续钢构梁兼具T型梁和连续梁的优势，是大跨度混凝土桥梁优先选择的形式，近十年来，针对桥梁大体积混凝土裂缝的研究取得了丰硕的成果，刘琳莉对桥梁大体积混凝土水化热的控制进行了详细深入研究；陈猛对大跨度连续刚构桥腹板的裂进行了研究；王有刚等结合济南黄河三对大体积混凝土的温控措施进行了探究；李海涛对铁路桥梁的裂缝成因及防治作了系统性的概述；许超英基于泸州长江大桥提出了一系列大体积混凝土缝控制技术措施；王栋以坝塘双线中桥为例，采用支架预压变形观测、设置降温管等措施有效控制裂缝的开展。
结论
裂缝随工程环境不同对预应力结构的影响程度也不同，裂缝发展会使结构产生异常内部应力或变形，影响其安全性和耐久性。深入分析预应力结构裂缝成因、制定适用不同结构形式的裂缝控制标准，可为组合预应力结构梁的推广提供依据。但应注意名义拉应力能简化裂缝计算，但终究是粗略的方法，不宜用作精确的裂缝控制中，可用作留有余地偏严的控制。
参考文献
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论文作者:姚丰柱1,桑巧稚2
论文发表刊物:《基层建设》2018年第22期
论文发表时间:2018/9/12
标签：裂缝论文; 预应力论文; 混凝土论文; 结构论文; 应力论文; 腹板论文; 组合论文; 《基层建设》2018年第22期论文;