地铁车站顶板(逆筑法)施工阶段抗裂研究张杰摘要：分析了施工阶段地铁车站顶板裂缝的成因，根据实测数据计算了监测段的温度应力。施工阶段水化热不会引起地铁车站顶板开裂，设计类似结构时，可以不设施工后浇带采用低热水泥或降低水泥用量是减少水化热的关键。关键词：裂缝；结构；水化热；温度应力分类号：TU94文献标识码：A文章编号：0258-2724(2000)02-0133-04AStudyonCrackResistanceofSubwayStationTopFloorduringConstructionZHANGJie(SchoolofCivilEng.,SouthwestJiaotongUniversity,Chengdu610031,China)Abstract：Thecauseofsubwaystationtopfloorcrackingduringconstructionisanalyzed,andthetemperaturestressesofthemonitoringsectionarecomputedusingthepracticaltestdata.Itispointedoutthatduringconstructionthehydrationheatwillnotcausethesubwaystationtopfloortocrack,andthatindesigningstructuresofthesamekind,itisunnecessarytodesigntheafter-pouringconstructionjoint.Ontheotherhand,usingcementoflowhydrationheatordecreasingtheamountofcementisimportant.Keywords：breaks;structures;hydrationheat;temperaturestress地铁车站一般采用厚度较大的现浇顶板等构件，属中等体积混凝土结构，且有结构自防水要求。在施工阶段由于施工水化热及温度变化和混凝土早期收缩，结构将产生内应力其拉应力可能超过相应阶段混凝土抗拉强度，此时结构就会产生裂缝，造成渗水而影响使用。"逆筑法"施工的地铁车站，其特点是先做围护结构和中柱，然后进行顶板的浇筑，待其达到设计要求后，才开始向下挖土方，顺序施工中板和底板，而完成整个车站。由于其施工的特殊性，对于温度变化和混凝土收缩可能造成顶板的开裂，在设计和施工中引起了足够的重视。开展地铁车站顶板(逆筑法)施工阶段抗裂研究，以期对施工阶段地铁车站顶板混凝土水化热及早期收缩的影响有比较明确的认识。1温度应力及收缩应力地铁车站顶板采用"逆筑法"施工时，其周围受到边墙或连续边桩和岩土的均匀约束。1.1温度应力对地铁车站顶板，在板的x处，取微分体dx见图1，有HWdσx+τWdx=0(1)式中：H，W为板的厚度和宽度；σx为该微分体处板的应力(拉为正);τ为该微分体处板与地基间的剪应力。该微分体处的位移为u=u1+αTx(2)(3)τ=-Cxu(4)式中：u1为σx产生的位移；α为混凝土线膨胀系数；T为构件与周围温度的温差；Cx为地基岩土等对板的水平阻力系数，即板与地基间产生单位相对位移时两者间剪应力。对于给定的板，E,Cx,H均为定值。取，对式(2)取x的二阶导数可建立微分方程，解此方程并引入边界条件后有u=Bsinh(βx)(5)式中B为常数，由边界条件确定。地铁车站顶板要分段施工，下面按不同情况分别讨论。图1顶板受地基约束计算简图1.1.1分段两端无约束--间隔浇筑的板段边界条件为x=L/2，σx=0。可得(6)(7)当x=0时，温度正应力最大(8)图2示出不同Cx值下温度应力与结构长度的关系，曲线1为Cx=3×10-2N/mm3；曲线2为Cx=10×10-2N/mm3；曲线3为Cx=30×10-2N/mm3；曲线4为Cx=60×10-2N/mm3；曲线5为Cx=1N/mm3；曲线6为Cx=1.5N/mm3；从图中可看出伸缩缝只在较短的间距范围内，对削减温度应力起显著作用；车站顶板总是分段浇筑，分段长度若小于20m，将显温度应力。图2温度应力与结构长度关系1.1.2分段两端有无限大刚性约束--板段两端的顶板业已浇筑完毕达一周以上当板段两端顶板浇筑达一周以上，其强度可达70%，对现在浇筑板段有较强的约束。为方便分析，可认为约束为刚性无限大，由此可得出σxmax的上限，这是一个偏于安全的结论。当分段两端有无限大刚性约束时，代入其边界条件=L/2，u=0，有B=0，即U=0。所以(9)若混凝土强度等级为C30，要使σx不大于ft，则温差T应控制在5.8℃以下。1.1.3分段一端自由，一端有无限大刚性约束--车站两端板段和连续浇筑板段此时将座标原点设在有约束端，边界条件为x=0,u=0；x=l，σx=0。其最大温度应力为(10)拉应力最大处在固定端。进行施工水化热情况下裂缝控制时，要用混凝土初凝后不同龄期(按天，甚至按小时计)的弹性模量E进行计算。有E(t)=Eo(1-e-0.09t)(11)式中：Eo为混凝土最终...