混凝土工程裂縫控制探索之路

PAGE64/64混凝土工程裂縫控制探索之路王鐵夢教授博導國家工業(yè)建筑診斷與改造工程技術研究中心王鐵夢1931年出生在遼寧省鐵嶺，滿族人。曾先后任冶金工業(yè)部建筑研究總院副院長和副總工程師，上海寶山鋼鐵總廠和寶鋼工程建設指揮部副總工程師，上海浦東地基基礎工程施工協(xié)調專家組組長,國家工業(yè)建筑診斷與改造工程技術研究中心專家顧問，教授級高級工程師，博士生導師，中廣核電，國核電力設計研究院技術顧問，曾任西安建筑科技大學兼職教授、博導，上海交大、清華大學、同濟大學、大連理工大學兼職教授，深圳大學客座教授。實踐的需求改變了我的人生軌跡時光倒流到上個世紀五十年代，我作為解放后第一批大學生，正趕上了新舊交替的偉大時代，不愿意虛度光陰和隨波逐流，為祖國建設做一點貢獻，建國初期東北開始了大規(guī)模經濟建設，在大學學習期間，聯(lián)系自己的特長和愛好，決心學習建筑藝術專業(yè)，夢想做一名建筑師，在東北156項重點工程中在蘇聯(lián)專家指導下，進行畢業(yè)前的實習，這也是我最早的接觸實踐，我同時做為蘇聯(lián)專家的俄文翻譯，每走到一個工地，中國的工程技術人員通過我的翻譯向蘇聯(lián)專家提出許多建筑實踐中的技術難題，其中一項較多的問題，建筑物溫度伸縮縫和變形縫問題，如東北鐵道部齊齊哈爾機車車輛工廠、沈陽電機廠、沈陽某變壓器廠、鞍鋼大型軋鋼廠工地進行教學實習時。現場工程師們提出了許多類似問題，現場實踐直覺告訴我們，建筑物的溫度伸縮縫設置與裂縫出現規(guī)律無明顯直接關系與當時蘇聯(lián)規(guī)范規(guī)定有一定矛盾，蘇聯(lián)專家認為這純屬偶然現象，蘇聯(lián)規(guī)范是按蘇聯(lián)經驗和彈性理論決定的，應該無條件執(zhí)行。而當時我感覺這偶然現象背后可能隱藏著必然規(guī)律，查閱資料，并沒有先驅者對這一不起眼的課題進行研究。不成為學術界研究問題，卻是規(guī)范性質問題而且是國際性規(guī)范問題。年輕的我，理想是熱衷于建筑藝術的研究，曾夢想當一名建筑師。因此原來的打算暫時先擱置一下，先抽點時間搞搞伸縮縫問題，然后再從事心愛的建筑藝術專業(yè)。沒想到我對伸縮縫與裂縫控制問題進行的研究和探索一發(fā)而不可收拾，研究和探索中發(fā)現其涉及領域之廣，問題之多，遠遠超出了我原先的設想。在茫茫知識海洋中，查不到對口資料，路該怎么走，渺茫無序，只能作為一個拓荒者艱難前行，一路上風風雨雨跌跌撞撞走過了將近60年，遇到數不清的困難，始終不離不棄，跌倒再爬起，實踐的需求，改變了我一生的追求和生活軌跡，這一探索之路竟成了我的終生事業(yè)和追求，整整跑過了六十年，混凝土工程裂縫的探索必須聯(lián)系混凝土材料、結構和施工研究溫度，收縮，地基變形等效應。控制裂縫的新理念，混凝土裂縫是不可避免的，其有害程度是可控制的，工程師的全部藝術是把裂縫控制在無害范圍內，現代化學灌漿技術可以作為終飾工程處理好無害裂縫。解決裂縫問題最好的設計原則是應用“抗與放”的設計原則，辯證統(tǒng)一了設縫與無縫兩大流派。概念設計具有良好的現實意義。一切裂縫與質量事故都是作用效應與結構抗力的博弈，作用效應中應當增加新一類隱形荷載即變形效應，包括溫度，濕度和地基變形效應。提出最新的混凝土無縫施工法-跳倉法。將結構，材料，施工和地基聯(lián)合起來進行研究和應用，解決實際工程問題為最終目的。變形效應是一個新的領域。偶然現象的探索-對蘇聯(lián)規(guī)范提出異議-確定伸縮縫研究的切入點五十年代初期，正當全國學習蘇聯(lián)的高潮，蘇聯(lián)專家認為蘇聯(lián)規(guī)范是根據蘇聯(lián)建設經和彈驗性理論計算決定的，執(zhí)行這一規(guī)范有東歐的許多國家德國和中國。工業(yè)建筑框架結構溫度應力的計算是按前蘇聯(lián)“單層工業(yè)廠房柱結構計算理論”，該計算理論依據是依據彈性假定，框架結構的溫度應力和結構長度成正比即線性關系，柱間剪刀撐大大增加框架側移剛度，不算則已，一算應力過分偏高（熱彈理論計算工程不僅數量級偏高而且有可能產生定性的誤差，如某核電站核島的實際工程裂縫出現在理論計算的受壓區(qū)，而受拉區(qū)反而安全無恙），故當時只好按蘇聯(lián)溫度伸縮縫許可間距進行設計，一般認為如果設計院按規(guī)范留了伸縮縫，則結構開裂的責任有施工方負責。如果設計沒有留伸縮縫，則結構開裂由設計方負責。這樣就把是否留伸縮縫作為開裂判斷唯一依據。對于中國的工程技術人員來講，當時國內執(zhí)行的設計規(guī)范也是照搬了這個規(guī)定；這些規(guī)范是必須執(zhí)行的金科玉律，保留至今。然而，1954年夏畢業(yè)前實習，蘇聯(lián)教授帶我們去蘇聯(lián)援華項目鐵道部、機械部、冶金部等許多工程現場教學實習時，在廠里發(fā)現混凝土框架長度150余米鑄造車間并沒有設伸縮縫。這個長度超出規(guī)范規(guī)定3倍的建筑物沒有預先留伸縮縫，既沒有影響到建筑物的質量，而且又有良好的外觀。為什么會出現這種反常的現象？設計人員由于沒有按照規(guī)范留伸縮縫而受到批評，但是工程沒有開裂，蘇聯(lián)專家的回答是，對設計者既不要批評，因為工程沒裂，但也不要表揚，因為他沒有按蘇聯(lián)規(guī)范設計。有好幾個工地的中國技術人員都提出類似問題，專家們回答，這純屬個別的偶然現象，不具有普遍性，沒有研究價值。中科院力學所邀請波蘭專家講學，我有機會去請教國際著名力學家基斯爾教授，沒想到教授回答和蘇聯(lián)專家一樣，純屬“偶然想象”，沒有研究價值，波蘭也是應用蘇聯(lián)規(guī)范，蘇聯(lián)規(guī)范又源自德國，東歐和其它國家都有自己的規(guī)范，只是間距數值大小有區(qū)別。但是，我下意識地認識到這種建設實踐中的偶然現象背后，極有可能隱藏了某種必然的規(guī)律，而當時并沒有先驅者進行這一課題的研究，普遍認為，這是一個不起眼的小課題，沒人感興趣。我決定先抽一點時間搞搞這個伸縮縫問題。我收集了許多溫度應力理論的資料，到建科院、北京圖書館，北大數學系，水科院等許多著名研究院都找不到找不到伸縮縫的研究論文和資料，沒人對這個課題感興趣，也沒有哪個科研院所列過這樣的研究課題，只找到一些力學理論資料，我對那些彈塑性理論數學力學的推導，看也看不懂。建設現場裂縫問題此起彼伏，我決心深入到工程裂縫最多的工程實踐中去，從裂縫現象作為研究伸縮縫的切入點，開始對工程實際變形和裂縫擴展規(guī)律進行工程實測，實測資料的累計作為分析問題和簡化計算方法的基礎，收集到第一手大量裂縫資料，同時做了一點小型粗略實驗。開始從混凝土結構擴大變形縫間距，至今發(fā)展到取消永久性變形縫的研究與應用。1955年哈工大本科畢業(yè)后，我被分配留在哈工大任助教，開始對建筑裂縫進行全面而深入的研究和探索。最初的研究文章是結合現場反常的裂縫現象與建筑物伸縮縫的關系而開始編寫的，當時正處于全國學習蘇聯(lián)的高潮，蘇聯(lián)規(guī)范是神圣不可侵犯的，我根據東北156項重點蘇聯(lián)援助項目中的某部分工程收集到的“偶然現象”結合工程實踐和實測，發(fā)現了蘇聯(lián)規(guī)范的局限性和片面性，準備對蘇聯(lián)規(guī)范提出質疑，對熱彈性理論計算方法學習并進行改進和探索，提出多系數簡易計算法（彈塑性，裂縫剛度，俆變，裝配式影響）可以算出伸縮縫間距，原文見《哈爾濱工業(yè)大學學報》1957No.3,取消永久性伸縮縫條件（當伸縮縫間距擴大到建筑物長度時即達到取消伸縮縫的目的）。又查到一些其它國家的規(guī)范，沒有想到，一個不起眼的小課題竟然是對國際性常規(guī)的挑戰(zhàn)。第二篇文章是“工業(yè)廠房的真實變形”變形實測分析，并指出：觀測到的數據和彈性理論存在較大的差異，結構的真實變形遠小于理論值，與諸多條件有關，但主要的是裝配式影響。我戰(zhàn)戰(zhàn)兢兢地用俄文完成了這篇質疑，質疑前蘇聯(lián)規(guī)范中有關伸縮縫的規(guī)定。研究論文《關于工業(yè)建筑橫向溫度縫和縱向溫度縫》，雖然遭受到某些批評和諷刺“鐵夢在玩數學游戲，對蘇聯(lián)規(guī)范不尊重”，我意識到雖然題目不起眼，但有一定風險，當時許多學術問題都和政治家庭出身掛鉤。1957年初在哈工大的學術報告廳，做了工業(yè)廠房混凝土框架伸縮縫的初步研究報告，聽眾感到我對蘇聯(lián)規(guī)范和蘇聯(lián)專家的不同意見，聽眾不歡而散，那是對我第一次打擊。我給幾個雜志寫文章均被退回，同學們擔心我會出問題，我還是打起勇氣，將論文送給給蘇聯(lián)專家?guī)炱澝鹘淌趯彶?，他又轉送蘇聯(lián)建筑科學院最終審查后建議由蘇聯(lián)的《工業(yè)建筑》雜志兩次發(fā)表，蘇聯(lián)“工業(yè)建筑”雜志是國際上頗有名望的技術雜志，在國際廣泛流傳，《ПромышленноеСтроительство》1958No.10、1960No.41958年6月我接到雜志主編密爾扎先生的通知：你的論文將于1958年10月號在本刊登出，編輯部總編附加了編輯部“按語”：“本問題在蘇聯(lián)尚未得到成熟的解決，本論文具有現實意義，發(fā)表中國工程師王鐵夢的文章，是為了向本刊讀者征求討論意見”。文章受到前蘇聯(lián)同行的廣泛關注和討論，其后該雜志兩年內發(fā)表6篇討論文章（有贊成有反對）?？刂苹炷两Y構裂縫問題是一項綜合性技術難題，變形縫的設置只是諸多因素之一，是主要的設計措施，并根據蘇聯(lián)經驗編制國家規(guī)范，我開始探索廠房排架結構和框架結構聯(lián)系混凝土特性，溫度應力和長度成正比的計算方法，補充了常規(guī)彈性理論中忽略了材料，施工及環(huán)境條件的常規(guī)計算方法，長度不能成為判定裂縫與否的唯一因素，否定了當時留縫與否作為裂縫唯一判別依據，我的文章發(fā)表在“建筑學報”1959No.1和“土木工程學報”1961.4.5.6.中國土木工程學會上海裂縫會議論文集（1963），這樣的近似計算將彈性溫度應力下降了70%--80%比較接近實際。1959年5月我被借調到建研院與一機部第八設計院簽署了在沈陽電機廠主廠房168m長混凝土框架結構取消伸縮縫廠房實驗工程合同，進行了分析計算和跟蹤觀測，發(fā)現廠房框架中的剪刀撐，顯著增加側移剛度。超長工程質量正常，裂縫控制取得了成功。這時我發(fā)現變形引起的作用效應，與結構剛度成比例的特點，作用效應與自身結構剛度成正比，這是與荷載效應有著根本的區(qū)別，彈塑性，俆變、微裂縫和裝配節(jié)點都會軟化溫度收縮應力，反復溫差會引起異號應力，這些因素都與混凝土的齡期有關，蘇聯(lián)規(guī)范和彈性理論計算決定伸縮縫間距的規(guī)范有被突破的可能。北京人民大會堂主體結構超長132m臨時變形縫工程的實踐1958年，我到北京工作后，被借調到中國建筑科學院工作，隨著建科院一批老專家參加了北京國慶十大工程辦公室科學技術工作委員會做技術服務工作，十大工程均是超長工程，如何設置伸縮縫問題引起大家的注意，當時中國還沒有前人做過系統(tǒng)的研究，由于我做過一點研究并且寫出一些論文就被借調到建設部建研院，跟隨建研院的專家們?yōu)閲鴳c工程科技委做服務工作，于1958年12月28日討論人民大會堂是否設置伸縮縫的問題做準備工作。國慶工程中最大的工程也是最重要的工程人民大會堂主體結構，從大會堂東門到西門主體結構132米長鋼筋混凝土框架結構，超過伸縮縫許可間距三倍多，是否需要設置伸縮縫是迫在眉睫的問題，建筑師無法解決變形縫給建筑藝術和構造帶來的困難，伸縮縫對建筑造型極為不利，結構工程師希望遵守規(guī)范和留伸縮縫，引起熱烈爭議。研究院的專家組指定我做一些計算方面的籌備工作。人民大會堂主體結構專門委員會于1958年12月28日正式我根據建研院專家組的要求，并根據過去的初步研究成果，對人民大會堂132米主體框架作了溫度收縮應力近似計算，考慮到大會堂施工階段最不利的溫差，如不設伸縮縫，框架端部最大位移為1.7～2.0厘米，最大彎矩為750kN·m；我認為對結構不會產出有害影響，取消溫度伸縮縫是很有可能的，從另一方面看，如果根據大會堂施工期間的最大降溫差遠遠超過使用階段的年溫差，可以采用臨時性伸縮縫解決施工階段的最大溫差，投入使用以后，永遠不會再遇到施工階段的溫差，可以在施工后期約兩個月時間封閉臨時性伸縮縫，這樣可以給結構留有更多的安全度，給建筑師創(chuàng)造很大的方便，既不影響建筑藝術，又不影響結構安全，結構永遠不會承受施工期間-20余度的降溫，與會專家對我的建議熱烈論證后，希望建議方案能使結構的內力和位移再小一點。我經過近似的計算，認為在132米范圍內設置兩條臨時性伸縮縫，可將最大位移減少到0.6厘米，最大彎矩減少到250kN·m。與會專家工業(yè)建筑設計研究院陶逸鐘總工程師介紹了北京車站的溫度伸縮縫處理情況，北京車站大廳部分，月臺及地下道的溫度伸縮縫處理經驗。會上清華大學汪坦教授認為人民大會堂工程是非常重要的，只許成功，不許失敗。應當采用更多的實際調查資料。北京市設計研究院研究室顧鵬程教授提出了結構避免和減少干縮的施工方法。建筑科學院薛繩祖總工程師認為關于伸縮的建議方案是合理的，如結合天安門看臺、紅十字醫(yī)院和其它超長工程等。會上胡璘工程師補充說明了施工條件對工程質量的影響，最后經過設計施工論證，由朱兆雪總工程師確定采用兩條“臨時性1.0米寬變形縫”后來被稱為“后澆帶”的技術措施，最終達到了取消永久性伸縮縫的目的。施工過程中我跟蹤施工，在現場目睹留臨時伸縮縫，縫中鋼筋連續(xù)不斷（論證會上有少數同志主張切斷鋼筋更能釋放應力）。其中一條一米經過兩個半月填充普通混凝土，沒有摻任何抗裂膨脹劑和抗裂纖維，在工期十分緊張的條件下，施工質量優(yōu)良，大會堂經過半個多世紀的使用，雖然當時用的混凝土的強度等級只有200#也就是現在的C20，結構沒有出現斷裂問題，主體結構安全可靠，似乎中低強度的混凝土具有良好的韌性和后期強度，施工質量優(yōu)良，變異性較低（在國慶工程中為了冬季施工摻了一些氯鹽引起裂縫做過修補），均質性較好，半個世紀后，有的專家看了人民大會堂結構，認為“再用一百年沒問題”。所以后來我們在大量的超長大體積混凝土均采用C20-C30，并利用后期強度，取得了控制裂縫的圓滿成功（例如寶鋼和上海上千萬立方米超長大體積混凝土，幾乎大部分都采用普通混凝土C25-C35強度等級，長江三峽大壩，主要混凝土C15—C20利用后期強度，滿足了生產和設計要求，耐久性很好。自從1978年，從寶鋼到全國許多超長大體積混凝土重點工程都采用中低強度，優(yōu)質普通混凝土，裂縫輕微，防水性能好，寶鋼30多年一貫采用混凝土本體防水，地下空間滿足高度自動化生產要求。降低混凝土強度，降低混凝土水泥用量，幾乎1：1到1：0.7的降低二氧化碳的排放量，對環(huán)保和綠色混凝土要求十分重要。工程設計經常希望提高強度的方向值得深思，目前國內外許多工程，同等強度的每立方米混凝土水泥用量差別百余公斤并不罕見，我國現行的國家規(guī)范見下表：永久性變形縫的設置是把結構分成若干獨立結構體，鋼筋完全斷開，使得彎矩、剪力、拉力等于零，中間以橡膠止水帶防水連接，降低超長結構的約束應力，是以放為主設計原則。多年的實踐經驗證明，這種已放為主的永久性變形縫內部橡膠止水帶和混凝土難以密實結合，并不耐久，俗稱十縫九漏。根據人民大會堂的經驗，在毛主席紀念堂大體積混凝土樁筏基礎8層鋼筋1.0m厚現場溫控實況采用4條1米當時作為一個年輕人，能配合建設單位為人民大會堂和其它超長工程做一些有現實意義的工作，感到十分欣慰（詳見國慶工程辦公室科學技術工作委員會-工作簡報第23期），這是我一生中從事超長結構無縫施工研究的第一個工程實踐。這恰好說明“機遇是留給有準備的人”那句銘言。后來我又參與了首都體育館，軍博等其它國慶工程伸縮縫問題的討論，提供了一些建議，參考應用。工程實例引導我從有縫到無縫的研究理念及研究方向。紀念堂工程的總結，后澆帶法主要困難是清理垃圾和封閉時間過長（45-60天）。中國最早1979開始大規(guī)模泵送大體積商品混凝土是從寶鋼開始的，混凝土控制裂縫的技術難度增加了，工程規(guī)模越來越大，多年來，地下超長無縫大體積混凝土箱基迅速發(fā)展，從長度100m，200m，500m，最終達到1300m（冶金建筑領域）同時國內許多重點工程包括一些國防工程和核電站等工程裂縫現象層出不窮，催生了許多新型抗裂材料和技術，摻合料及外加劑，但從我的處理裂縫實踐來看，有不少材料經不起實踐的考驗，一些理論和實驗室實驗以及一些小規(guī)模的模型試驗，都無法反映工程實際條件，許多新材料研發(fā)者沒有注意到從小規(guī)模實驗和施工到大規(guī)模施工和應用的變化規(guī)律，我根據多年處理裂縫和寶鋼三十五年的實踐經驗，提出“普通混凝土好好打”的希望，不摻任何特種摻合料和外加劑，超長大體積混凝土中外摻材料的種類越少越好，施工方法越簡單越好，最簡單的方法往往是最有效的方法。材料研發(fā)不要脫離結構應用，結構設計也不要脫離材料和施工。將裂縫的研究作為變形縫研究切入點問題有更高的綜合性1963年中國土木工程學會在上海第一次全國裂縫會議上，按常規(guī)判斷樓板和女兒墻斜裂縫為差異沉降引起的，經過大量的觀察，我認為是誤判，實際是收縮與溫度應力引起，并且與結構長度無關，與是否留伸縮縫無關，解釋了一些所謂的“反?！爆F象，原來反常是正?，F象，特別最常見的混凝土板狀結構的龜裂，主要與收縮和雙向約束有關。雙向約束混凝土板式結構收縮的龜裂美國某工程車庫頂板收縮應力引起的龜裂2006我當時爭取各種可能機會到重點工程和生產現場進行裂縫現象和變形縫（伸縮縫、沉降縫、抗震縫）關系的研究，裂縫分析與處理結果對變形縫的研究十分重要，我決定把裂縫的研究作為變形縫研究的切入點，這樣的決定就把專題研究的廣度大大增加了。從祖國的東北嚴寒地區(qū)，西北干旱地區(qū)，大江南北濕熱地區(qū)，鞍鋼，武鋼。包鋼，太鋼，攀鋼到寶鋼等，從冶金工業(yè)到核工業(yè)交通水運工程等從地下空間開發(fā)，從銅陵有色金屬礦山到兩淮和山西煤礦礦井，橋梁，地鐵隧道到地上框架結構，某些國防工程，哪里有重大裂縫事故就主動去第一線配合施工單位分析，解決和處理工程裂縫問題。最多去的地方還是上海，北京，武漢，深圳兩廣和云貴，四川，香港等地區(qū)和國外一些重點工程。遼南地震，我是搶險救災組組員，對地震力引起的裂縫，特別是交叉剪力裂縫和磚混結構進行了研究。2010年62010年6月24日深圳某工程后澆帶開裂滲漏Cracksonthepost-pouringbeltwithexpansionagent后澆帶寬度1.4m、長90m，分六次澆筑前三次混凝土為C30P8,每隔2-2.5m一條裂縫，其后施工單位以為混凝土強度不夠而改為C35P8摻膨脹劑（ZY型8%），結果裂縫更多，每隔1-1.5m一條貫穿裂縫。（后澆帶封閉時間60d)上海德國中心220*80m,5條后澆帶摻膨脹劑14%，混凝土摻12%，裂縫1380m。地基變形引起的裂縫我國大三線二期工程基地正處于大滑坡地帶，勘探出三個滑動面，數十萬方土體已發(fā)生緩慢移動（每天約3—4mm），有兩種意見:一種是滑坡后在進行建設，采用“放”的原則，但工期不允許，我和施工緊密配合，考察滑坡體周圍裂縫發(fā)展狀況，滑坡的核心要素是水，當地正值旱季，離雨季還有5個月，此期間搶建3排大口徑混凝土抗滑樁，用工字鋼配筋，增加抗滑力，就有可能把滑坡抗住，用“抗”的原則取代“放”的原則，與設計施工配合，取得圓滿成功。地基變形引起混凝土結構裂縫很寬10-50mm，待地基穩(wěn)定后，采取化灌處理（見上圖），我在研究滑坡前，地面裂縫的規(guī)律，有可能為預報滑坡做貢獻，結合當地水文地質條件和裂縫狀態(tài)，采用抗與放的原則進行處理。除了混凝土的溫度收縮變形，進一步發(fā)現地基變形是引起工程結構的另一大原因，包括滑坡和地震以及質量力（地基動態(tài)變形），統(tǒng)稱為變形效應，有它自己的獨特規(guī)律，與荷載效應同等重要，不應視為次要問題。作者在四川攀枝花大滑坡現場觀測滑動面的相對位移和滑坡上磚混結構裂縫（1987.10）在大滑坡現場雨季到來之前搶建大口徑抗滑樁用抗的原則解決滑坡問題。遼南地震，唐山地震，汶川地震都深入現場參加搶險救災并同時調查裂縫與倒塌破壞的關系，地震區(qū)簡直是結構裂縫與破壞的試驗場，開始探索，從裂縫到破壞的發(fā)展過程，分析有害與無害裂縫的界限，地震區(qū)抗震縫和變形縫的設置，非但無助于于減震作用，反而增加了碰撞破壞的現象。我們的整個地球分為13個板塊，相互運動，它們的分界面就是斷裂帶，也就是裂縫群，當相鄰板塊間的相互擠推應力超過定量時便產生微裂縫擴展超過極限強度便產生地震，我特別注意到巖石和混凝土裂縫擴展均伴隨著聲發(fā)射，因此可否從斷裂帶的裂縫擴展規(guī)律中預報地震是值得探索的重大技術難題。探索裂縫的發(fā)展和擴展規(guī)律，對房屋倒塌破壞可以起到良好的預報作用，為今后危房危橋的鑒定提供有價值的參考資料。我對裂縫的研究如癡如醉。1969年，我在云南中越邊境蒙自縣勞改農場西山牧馬時，研究了樹皮裂縫和老人皮膚的均裂及混凝土的表面龜裂，完全出自相同的原理，即濕度應力引起，在工程實踐中占有很高的比例，并不像通常想象的那樣，“大體積混凝土是水化熱引起的裂縫”，而是混凝土的收縮變形引起的裂縫，收縮變形包括自生收縮，早期塑形收縮和碳化收縮以及后期干燥收縮，收縮的機理非常復雜，研究資料較少，必須認真的學習和專研，特別是在工民建，市政工程，交通運輸，橋梁工程，核電建設等領域，收縮裂縫無處不在，它與溫度應力有不同的物理性質，有時和溫度應力同時出現。這里提出了一個重要問題，國家許多重點大體積工程，包括水工結構，核電站等，進行了詳細嚴謹的溫控，但仍然出現了大量裂縫，甚至有人說“越溫控裂縫越多“，這是因為混凝土主要不是由于水化熱溫度應力引起，而是收縮應力起了主要作用，經常收縮與溫度并存，如何控制尚缺乏精確的設備和儀器，目前還不得而知，重視水化熱忽略收縮，特別是地下空間開發(fā)中，防水問題是現代建筑裂縫控制中最大的技術難題。下左圖為差異沉降引起剪力墻開裂，下右為溫度應力開裂，大量漏水，必須在48小時內修補完畢，否則自動化生產線全面停產。溫度應力溫度應力漏漏水差差異沉降不知不覺跨出了自己的工民建專業(yè)。多種多樣的裂縫經常涉足外專業(yè)，經常處理跨專業(yè)跨學科的裂縫難題，由于對裂縫的酷愛，本著什么不懂就學什么，刻苦努力的學，原本我不喜歡枯燥無味的數學力學，現在已經變成我廢寢忘食的學習對象，特別是基礎力學的學習，解決不同專業(yè)之間的共性問題和特殊性問題。我體會到，在實踐中學習的效率遠遠高于大學課堂。沒有上下課，沒有節(jié)假日，愛不釋手的學，重要的是聯(lián)系實際的學。五花八門的裂縫要求我必須把結構和材料及施工聯(lián)系成整體進行研究。實踐是考驗一切理論的唯一標準，結果高于一切。盡全力掌握前人的力學基礎理論，這是我最好的手段，但是如何應用這些手段解決工程技術問題中，出現了許多可能創(chuàng)新的閃光點，因為這種應用過程能產生和改變生產力，關于變形縫和裂縫控制問題，對我說來力學式手段，解決工程問題是目的。我寫的幾本專著都力求簡單、明了、實用。學會如何將復雜的問題簡單化，即“丟棄芝麻抓西瓜”的方法進行簡化，盡管不夠精確，只要能解決實際問題，我就很滿足了。解決工程問題是我終生奮斗的目標。與力學家不同，工程師的創(chuàng)新是用力學方法解決前人沒有解決的工程實際問題。不同專業(yè)和不同手段的交叉解決工程問題是創(chuàng)新，是進步。1969我在云南草壩勞改農場牧馬時，農場欲建設一個加工廠，水泥只有一半，文革領導叫我解決問題，我就設計一種錐形混凝土空間薄殼基礎取代大塊式基礎，薄壁混凝土既不開裂，又節(jié)省一半以上水泥，只是施工麻煩，農場施工的勞改釋放犯做得非常認真成功。后來，在地下空間開發(fā)中，如何利用箱體空間薄壁結構擴散土壓力，減少沉降，增加結構剛度，考慮地基和結構的共同作用，受到了啟發(fā)。我和幾個老同志完成了一部“薄殼基礎工程”著作，由中國科學出版社出版。我曾經三次去都江堰考察，李冰父子治理岷江洪水不采用高壩阻水，而是采用疏導釋放的辦法取得偉大的成功，是處理一切災害與裂縫方法中“抗與放”理論的典型實踐，設計中，所謂設縫與無縫流派，不是對立的，不外乎是“放與抗”辯證的統(tǒng)一，在不同條件下，考慮相鄰專業(yè)綜合作用，抗放結合，相輔相承，五千余公里長的萬里長城就是分段施工，最后連成無縫整體，工程實踐中，溫度驟降，使結構難以抗拒，經常引起開裂。都江堰“寶瓶口”火燒巖石立即用冷水澆潑，層層分裂剝落巖石形成引水通道，是人類利用熱應力為工程服務的最早實例。目前跳倉法是后澆帶法的改進，使工程技術進步得到順利發(fā)展，這里已涉及到哲學概念?？古c放的原則在抗震、地基處理、抗浮、抗洪、滑坡治理、抗裂等諸多領域可能獲得廣泛的應用。我所研究的變形效應從溫度收縮變形擴展到地基變形，他們在結構中引起的應力狀態(tài)稱為變形效應，是一種看不見摸不到的隱形荷載，研究成果有限，且尚不成熟，綜合性和隨機性很高，困難很多，但是如果不去綜合性的探索就無法解決工程實際問題。在現代土木建筑工程中，有多少不成功的教訓，都是由于僅僅依靠單專業(yè)理論和實驗室試驗，甚至于現場小模型實物實驗，脫離工程結構實際，違反了“相似率”。脫離施工及環(huán)境條件，試塊性質離工程結構還有很大一段距離，沒有工程試典應用就大量推廣而造成的。80年代后，根據外交部和有關部委的要求，赴國外處理一些國際和地區(qū)的工程裂縫問題如：美國，俄羅斯，伊朗，巴基斯坦，新加坡，香港地區(qū)等，取得了許多寶貴經驗，感覺到他們的學術界和工程界差距很大，論文和實踐不是一回事。在國內外工程界，我們應當以處理裂縫問題主人翁的態(tài)度協(xié)助別人，更容易拿到平常無法得到的第一手資料，這樣既解決了別人處理裂縫的困難，又使自己的實踐經驗越來越豐富，中國的建設實踐遠遠超過外國，工程問題的復雜性和多樣性是前所未有，處理完裂縫，告別美國前夕，外交部綜合司高司長說：“今后我外交部在國外如遇類似問題到時還再請你?！边@個大舞臺為中國科技工作者提供了千載難逢的創(chuàng)新機遇，中國的建設經驗也為解決國際工程技術問題做貢獻。1990香港九龍混凝土懸臂雨蓬倒塌釀成6死7傷，搶救現場2014深圳羅湖區(qū)混凝土懸臂雨棚倒塌現場1990.10.26香港九龍50米混凝土長懸臂雨篷倒塌釀成6死7傷。香港各大報紙頭版頭條報道了災難性后果在全港引起恐慌。從國內外的經驗分析，懸臂式挑臺或陽臺事故時有出現，最大彎矩和最大剪力都在懸臂根部，本工程由于帶懸臂雨篷大廈位置在繁華區(qū)，交通動載繁忙導致慣性質量力引起的懸臂結構承受彎剪共同作用，連接構造薄弱，安全度偏低，雨蓬倒塌前結構的根部區(qū)域早已經陸續(xù)出現裂縫，由于雨篷上設置的廣告牌和燈飾，人們無法檢查出裂縫不斷擴展的現象，長期（15年）質量力反復作用。裂縫累計損傷，最終導致災難性事故，陜西榆林和最近深圳羅湖都出現過質量力裂縫與事故。從此香港許多樓房一旦發(fā)現裂縫就被判定“危樓”，人們談裂變色，香港出現了“裂縫恐懼癥”，將裂縫看似洪水猛獸，有的報紙標題為“甜蜜的家危險的家”。本人應邀前往香港做了一個“樓宇有裂縫就會出現危險？”專題報告，我根據多年處理裂縫的經驗，包括對解放前的工程考察，有些解放前帶有裂縫的混凝土結構，在70年代還帶著裂縫正常工作，所以我把裂縫分為有害和無害兩大類裂縫。我們判斷有害和無害的界限是根據裂縫的寬度及深度（國際上只用表面寬度判定裂縫有害程度），工程使用功能及結構形式不同而有區(qū)別。結合工程的特點做了怎樣來判定是否危樓的報告。原文刊登于香港“頭條”期刊第124期26頁-27頁。將裂縫的研究與危房和危房緊密連接起來，包括遼河、長江和海上的一些橋梁。國外在這方面的解決方法各種各樣，規(guī)范對他們沒有嚴格的約束力。我總結出，在重大工程結構要害部位應該創(chuàng)造檢查裂縫的條件，混凝土結構的劣化，與裂縫的擴展，動彈模下降，剛度下降，有顯著的關系，裂縫可預報結構倒塌破壞，混凝土的抗壓強度的重視和研究相當充分，但是多維時空復雜受力條件下混凝土性能了解甚微。早期嚴重的大體積混凝土裂縫事故1972年河南某特厚鋼板軋鋼基礎工程屬于超厚大體積工程，基礎長度48m,寬33m。埋深11.7m，厚達5.4m。大體積混凝土國家重點工程，混凝土的澆灌于1972年7月27日至7月30日。混凝土總量8625m3。配筋率320kg/m3，采用當地細沙，石子為當地河卵石，C30混凝土，水泥用量337kg/m3,拆模后陸續(xù)出現開裂，到11月裂縫大量涌現，共分17組，其中最嚴重的有4條貫穿性裂縫，國務院列為重大事故，指定冶金部建筑研究院負責分析處理，本人負責技術工作，并配合設計院進行了詳細計算，究其原因主要有二點：第一、大體積混凝土基礎直接座落在巖石上，外約束度過大。第二、現場根據水電部水管冷卻混凝土的經驗，在基礎內部的許多通廊內設置了十臺通風機進行散熱（8月初），此時混凝土在約束后進行冷卻降溫，可降低水化熱溫升，但是產生了嚴重的外約束應力，導致貫穿性開裂，和水電部不同，工民建大體積混凝土水化熱都挺高，一般60～70℃甚至到80～90℃，上海金茂混凝土溫度達97.5℃，此情況下內部降溫會增加外約束應力，弊大于利，其后我們再不用冷卻水管了。類似的教訓在國內外都有呈現。最嚴重的是某國外核電站核島的大體積基礎，主要貫穿性開裂的原因是由于內部設置了蛇形冷卻水管，冷卻后陸續(xù)發(fā)現貫穿性開裂。且由于管壁溫度梯度較大，又可出現內部放射性裂紋。2006年7月赴美處理華盛頓的M-1號工程裂縫問題，也是由于松模后用攝氏16℃地下水進行養(yǎng)護，增加了裂縫。上海人民廣場地下變電站和某大橋橋墩大體積混凝土，采用冷卻水管出現了較多的開裂。某國國家核電站核島基礎貫穿性有害裂縫出現在通冷卻水之后，寶鋼4座超大型高爐基礎，厚度達7m～9m,從不采用冷卻水管，不分層。中央電視臺大體積混凝土，最厚達10.9米，不采用冷卻水管降溫，不分層。最近上海中心120米直徑，1次澆6米厚，不采用冷卻水管，控制裂縫十分成功。我得出結論，混凝土澆筑前對混凝土等原材料冷卻降溫，澆筑后保溫約束前降溫，約束后保溫，不必擔心“暖房效應”，因為溫度應力核心是溫度梯度，避免周期性日溫差，循環(huán)性濕度差，預防寒流襲擊，防風擋雨等均有必要，特別是大風降溫同時發(fā)力引起嚴重開裂，難以預估。冷卻水管甚至3次冷卻，是弊大于利的措施，可否給超厚大體積混凝土取消冷卻水管，不按兩米分層技術措施提供參考。水電部大體積混凝土有許多好經驗值得我們學習但不能照搬照套。對本工程，最后局部鑿除，整體外包鋼筋混凝土打圍套加層及高壓化學灌漿加固措施。當然這樣的加固措施，可以保證投產使用，但是耐久性會受到影響。裂縫控制雖然改變了我的初衷，但是實踐的需求使得我逐漸深愛上了這個專題。我體會到，科研創(chuàng)新的驅動力有兩種，其一是學術的需要；其二是實踐的需求，我熱愛創(chuàng)新的驅動力是后者，有強大的生命力，在以后多年的大體積工程實踐中，不設冷卻水管，不分層連續(xù)澆筑的成功方法。武漢鋼鐵公司一米七軋機混凝土基礎施工經驗“跳倉法”的雛形文革后期，我去冶金部云南五七干校，地址是云南中越邊境蒙自縣，要求我做脫胎換骨的改造，賣掉幾乎所有的書籍和資料，停止后續(xù)的研究。在勞改農場改造牧馬期間，轉機出現。那是在文革后期，冶金部建筑研究院軍管隊主任陸宏是一位老紅軍出身的軍代表，為了建研院科研工作的需要，把我從干校調回冶金部建筑研究院，從事科研工作，從此，我得以繼續(xù)開展工程裂縫控制的研究工作。1974年，國家重點工程，從日本引進的武鋼一米七軋鋼工程開工建設。一米七軋鋼工程的土建結構全部由日本負責設計，采取了地下箱形筏式結構形式?；A連續(xù)長度686米,寬度80～120米，基礎厚度2～3米，側墻厚度1.5～2.0米。熱軋廠生產設備近千米地下工程量占80%以上，地下溝道縱橫管網密布，電機、油庫、通信、通風結構復雜，地下深度由8米至30米承受重荷載、數百處變截面、高溫和振動等作用，如果按規(guī)范留伸縮縫，這地下工程被大量立體交叉的橡膠止水帶分割成許多獨立塊體基礎，這些變形縫是地下工程大量漏水的泉源而并且難以修復，特別是日本屬于多地震國家，一旦地震橡膠止水帶被拉斷更難以修復，因此迫使日本的設計理念，不留伸縮縫和沉降縫，基礎無次序分段澆筑最后連成整體，裂了不怕，裂了就堵，堵不住就排，地下室靠墻邊設置內排水溝，以便排除滲漏水。我深感日本的做法是被動控制。1700工程指揮部組織了科研專題攻關，進行現場檢測和理論分析，探索分段施工流水作業(yè)方法，各種荷載無論大小都放在無縫整體的船式基礎，我根據熱力學第一定律能量守恒的原理，提出“抗與放”的設計原則，這種先分塊釋放早期較大的溫度收縮應力，待連成整體后，尚出現后續(xù)較小的溫度應力，依靠結構的抗拉能力來抵抗，這不就是“先放后抗，以抗為主”設計原則嗎。最后以抗為主的技術方案代替過去以放為主的技術方案，現實可行，從被動控制走向主動控制，地下工程及保溫工程，首先具備試點應用條件。根據測試資料進一步落實跳倉法的細節(jié)。這種686米的結構基礎不設置伸縮縫，不但其設計理念與當時國內的所有設計規(guī)范產生了沖突；而且引起了國內相關工程技術人員的爭議。為了處理好這個矛盾，建設方曾多次和日方進行談判，希望能找到一個解決方法；遺憾的是談判未獲得明確結果，日方技術人員內部有兩派意見，有的認為結構的溫度應力與長度無關，另一派認為有關。沒有書面文字依據，按照慣例，中方只能決定按日方設計施工。由當時的中國第十九冶金建設公司負責施工，施工人員按照日方設計要求采取了地基分段開挖，混凝土分段澆筑的施工方法。由于結構超長，土方工程和混凝土工程可以交叉流水。經系統(tǒng)整理，我給此方法起名為“跳倉法”。是超長大體積混凝土無縫（伸縮縫、沉降縫及后澆帶）施工新方法。跳倉法這個名詞已經存在，那是在保留永久性變形縫和后澆帶條件下的跳倉法，只涉及施工而與設計無關。本跳倉法是從設計上取消永久性變形縫和后澆帶的新的跳倉法。用施工縫取代后澆帶和變形縫，在國內外尚未見到。這是第一個被動采取的跳倉法施工特例，我們在現場進行了混凝土裂縫控制應力測試，裂縫測試，施工及材料實驗等工作?；炷翝仓r間在1975年7月文革后期，現場的施工技術和質量管理都比較困難；又正值武漢最炎熱的時候，混凝土澆筑后發(fā)現在基礎上出現了一些裂縫，裂縫的分布很不均勻。裂縫寬度一般都在0.2毫米左右，少數在1～2毫米；裂縫區(qū)的混凝土細骨料含泥量竟達到6%-8%，一方面降低抗拉強度，一方面增加收縮。但同時也發(fā)現基礎上有約三百米的范圍內沒有一條肉眼可見裂縫。一些貫穿性的裂縫采取環(huán)氧樹脂化學灌漿，大量的表面裂縫采取環(huán)氧封閉，結構承載力毫無影響，所有各種超長結構幾乎都有不同程度的裂縫，經調查對比采取泡水養(yǎng)護又急劇干燥裂縫更多，精選材料緩慢長時間塑料薄膜養(yǎng)護，裂縫輕微無害，最后都是通過這種方法處理，滿足了設計要求，投入的費用較低。這個重要事實提示我，為了一些無害的裂縫，投入較大的投資，控制裂縫，是得不償失的。如果普通混凝土的質量和施工方法能達到優(yōu)良水平的話，普通混凝土的品質達到高品質水平，在允許不可避免出現防不勝防的裂縫條件下，跳倉法施工做到混凝土結構超長不留伸縮縫，不留沉降縫，不留后澆帶是可能的，是較好的方案。跳倉法和后澆帶法最后的結果是完全一樣的，都是無縫的，只是施工過程不一樣，給工程質量和建設周期帶來巨大的好處。關鍵是要形成一整套切實有效的技術措施可以執(zhí)行。這第一個工程實例上出現了裂縫，根據裂縫原因分析，其本質上并不是由跳倉法施工本身引起的，而主要是由于材料質量和施工養(yǎng)護不到位原因，當時我意識到這種被迫的施工方法很有推廣前途，將工程按照30米到40米分塊，排1、2、3、4、5、6等次序，先澆灌1、3、5，后澆灌2、4、6.相鄰倉澆筑的間隔時間不少于7-10天，釋放早期最大的溫度收縮應力，施工縫取代后澆帶兩條縫變一條縫，剩余的溫度收縮應力，依靠提高了強度和抗拉性能的混凝土去抵抗，7天和10天是我在實測中和處理裂縫經驗統(tǒng)計的結果。這樣做工程整體性、防水性、抗差異沉降性、抗震性都得到了提高，沒有后澆帶，當然也沒有后澆帶的二次開裂（后澆帶中膨脹劑，無水條件下沒有膨脹，收縮落差很大，導致開裂）。目前我們接觸到一些既定采用后澆帶法正在施工的工程，對后澆帶中采用普通混凝土灌注，不摻膨脹劑，避免后澆帶開裂，如光華路某工程800余米長的后澆帶和某大劇院部分后澆帶用普通混凝土填充。跳倉法的工期比后澆帶法提前較多，如廣州南站21米高空超長大體積混凝土承臺采用了跳倉法施工，不摻任何特殊材料，經過鐵道部多次專家會議，決定采用跳倉法施工，質量優(yōu)良并確保了武廣高速鐵路列車進站的嚴格工期要求。施工后經檢查，超長近200米沒有發(fā)現肉眼可見裂縫。廣州世紀云頂地下工程，經建設方的精心施工改變了原來依靠膨脹劑的方案，采用跳倉法施工，施工后經過多次檢查，居然沒有發(fā)現肉眼可見裂縫冶金建筑許多熱軋工程均為超長工程，生產條件不允許設縫，采取無規(guī)則分段1974-1978武漢鋼鐵公司1700mm熱軋廠超長大體積混凝土686m無縫最早采用無規(guī)則跳倉法的工業(yè)建筑工程（船式箱型BOX基礎），按常規(guī)，國內外規(guī)范30米留伸縮縫，荷載差別巨大留沉降縫，同時必須滿足抗震縫要求，超過兩米厚必埋冷卻水管。

進行了現場試驗研究，采用機械式引伸儀測的溫度應力與長度呈非線性關系，精軋區(qū)出現裂縫用化學灌漿處理正常使用至今。裂縫可修復性遠高于永久性變形縫。武鋼“一米七”軋機工程，是二十世紀七十年代國家重點建設項目，混凝土澆筑量1560000立方米，是我國最早采用超長大體積混凝土現場裂縫控制的設計施工材料規(guī)律，結合全國各大鋼廠熱軋工程相似的施工經驗提出跳倉法并在工民建領域試點應用。地下熱軋帶鋼廠電器控制設備油庫等設備熱軋帶鋼廠生產無縫設備的連續(xù)性封倉后超長大體積混凝土基礎熱軋廠地下工程分段跳倉法綁鋼筋和混凝土1.國外超長設計理念，日本：裂了就堵，堵不住就排。地下箱基外墻根部設排水溝排水溝，每隔30m—50m設自動排水泵。2.超長箱型基礎德國：每隔一定距離設永久性伸縮縫。荷載差別大設沉降縫。平均深度-9m～-12m地下水壓達1.2at，貫穿性裂縫引起滲漏，土壤及地下水的污染，以及環(huán)境濕度增大引起電器設備及鋼筋混凝土的腐蝕，甚至短路爆炸使生產線停止運轉。超長粗軋機段超長熱軋機精軋機段超長熱軋機基礎卷曲機段熱軋廠生產設備近千米地下工程量占80%以上，地下溝道縱橫管網密布，電機、油庫、通信、通風結構復雜，地下深度由8米至30米承受重荷載、數百處變截面、高溫和振動等作用，難于采用止水帶連接的變形縫，是引起滲漏主要源泉，耐久性及抗震不利，被迫采用無縫整體的船式基礎（Shiptypeboxfoundation）裂了就堵，堵不住就排。作者提出“抗與放”設計原則，以“抗”為主的無縫澆筑設計技術方案。以預防為主，已處理為輔。例如：寶鋼高爐、轉爐、連鑄、連鑄等基礎。浦鋼4200mm寬厚板熱軋工程地下大體積混凝土基礎1300m寬度207m，最深混凝土245241m3,2005年12月26日開工（二十冶、十三冶），2008年3月18日竣工投產，采用跳倉法或一次整體無縫澆灌，都很成功。上海寶鋼初軋廠912m跳倉施工：1979該法只在熱軋廠被迫應用，其它工程一律按后澆帶法和伸縮縫法。北京朝陽公園藍色港灣386x163m超長超寬大體積混凝土原設計依靠膨脹劑后經專家論證與設計施工配合改為跳倉法，新興建設施工?，F代民用建筑工程超長超寬特點獨立式塔樓連體地下車庫稱之為“多塔樓大底盤”如：北京梅蘭芳大劇院原設計后澆帶法后改為跳倉法溫度后澆帶及沉降后澆帶的布置圖地下5層北京梅蘭芳大劇院地下工程197m×84，地上三座21層塔樓取消后澆帶，地下5層。包括沉降后澆帶和溫度后澆帶2005.4~12中建一局施工。1、北京順義17棟高層住宅，一層地下車庫7.65萬m2，460×340地面覆土2.3m。2007～2008后澆帶長5000m聯(lián)體基礎差異沉降≤30mm。相對差異沉降≤1/10002、順義望泉寺住宅地下車庫156×90m3、順義宏城320×220地下車庫跳倉法施工4、順義新城14棟塔樓1層地下室，300*100m,C35.2012.055順義首都機場商業(yè)金融地塊160m*170m,10棟塔樓10層，地下車庫2層，混凝土C40.2012.106、順義區(qū)政府辦公大樓地下車庫1-2層170m*170m,5萬立方米。取消后澆帶纖維素膨脹劑，采用跳倉法。2013.057、順義楊鎮(zhèn)教學樓地下車庫92米X25米原設計膨脹劑法后改為跳倉法施工（2013.7.）8、港馨家園地下車庫330x52m2014.3廣州南站21m高空澆筑超長大體積混凝土跳倉法施工分倉及最后封倉滿足了高鐵進站時間大體積混凝土裂縫控制的現狀與研究方向。1、實踐：遠自70年代以來冶金建設，交通樞紐及核電建設86后等超長大體積混凝土工程，經常發(fā)生裂縫現象，工程與荷載無關的情況下出現大量開裂。Since1980s,toomuchconcretecracksccurredinnuclearpowerstationsbeforeloadinginChinaandothercountries.2、原因：由變形效應引起（溫度、收縮、地基沉陷）,約束重要性，水泥不斷磨細，單方用量增加，早期強度高，水化熱及收縮大抗壓強度提高較多，抗拉強度提高甚微，拉壓比降低。REASON:byvolumechange（deformationeffect)thermal、shrinkage、settlementrestrainedstressIncresingstrengthofcementandconcrete3、國際性鋼筋混凝土設計規(guī)范internationaldesigncodeofsuperlongmassconcrete地下剪力墻現澆結構伸縮縫間距30～40m，框架結構35～55m，裝配式結構70～100m，混凝土分層連續(xù)澆筑厚度2m。預埋冷卻水管。Applyingpermanentdeformationjointsdivideseveralblockstoreleaserestrainedstress(principleofrelease)at30to40mspace，providingcoolingpipesinmassconcrete4、超長超厚的定義definitionofsuper-longandsuper-thick超過伸縮縫許可間距者為超長，超過連續(xù)澆筑，厚度2m者為超厚。Ifthelengthoverallowablespacebetweendeformationjoints—super-longIfthethicknessovertwometers—super-thick概念設計等于經驗experience70%+基本理論basictheory30%“Conceptdesign”forcrackingcontrol嚴格理論計算困難5、裂縫控制理論fundamentaltheorya、不允許出現拉應力（主拉應力＝0）σ1＝0b、強度理論（主拉應力＜抗拉強度）σ1<[ft]c、變形理論（主拉應變＜極限拉伸）ε2<[εat]d、裂縫寬度（裂縫寬度＜有害裂縫）wmax＜[w]6、鋼筋混凝土的傳統(tǒng)理論不考慮混凝土的抗拉作用，受拉區(qū)由鋼筋替代?；炷烈焕土眩涣丫蛿?。7、鋼筋混凝土耐久性理論Durabilitytheory從正常使用極限狀態(tài)（serviceabilitylimitedstate）和現場實測都應當研究允許裂縫和控制裂縫的實用理論。提高混凝土的抗拉韌性，應用解析方法分析溫度收縮應力狀態(tài)，考慮約束應力、約束系數及松弛松弛效應、松弛系數等約束系數法。通過普通混凝土調整配合比，選用高效減水劑及摻和料，達到耐久使用的目的。8、注意避免膨脹應力AAR、ASR、DEF及凍融應力等引起的破壞9、結構理論分析structuralanalysistheory經典解析法及現代有限元法。Classicalanalysismethodandfiniteelementmethod(FEM)膨脹主拉應力與收縮主拉應力方向正交，裂縫方向正交。膨脹應力混凝土來源廣泛制造簡單，并具有最復雜的內部構造，是固相、液相和氣相，隨時間變化的非彈性材料，具有高度的隨機性和偶然性，用精確方法計算是沒有意義的。有限元法分析應力過高（或由于建模錯誤又可能過低），有限元只應用于局部分析，不適用于超長大體積混凝土整體分析。有限元法主要應用于自（內）約束應力的計算，看到結果看不到規(guī)律，但是五顏六色表現很美?？山o學術論文錦上添花。對核島筏基應當做整體分析，考慮溫度效應及收縮效應。自約束引起表面裂縫，但是其中有許多淺層及深層裂縫值得認真對待（如某核電站）。外約束引起貫穿裂縫及深層裂縫屬有害裂縫范疇，在核電建設中起控制作用，采用解析法分析比有限元法更加聯(lián)系實際。目前核電站大體積混凝土的理論計算、應力實測及裂縫狀態(tài)誤差太大。超長超厚大體積混凝土工程的應用范圍較廣：A工民建地下車庫商業(yè)街、高爐基礎、軋鋼箱基、煉鋼筏基、焦爐筏基、厚板、長墻、塊體、梁板及無梁樓蓋、核心筒、煙囪基礎B核電建設核反應堆基礎、安全殼、常規(guī)島、涵洞、核島筏基C火電建設大型發(fā)電機及鍋爐房基礎、煙囪基礎、圓柱體、圓環(huán)、水池等D軌道交通包括地鐵車站、隧道、橋梁、橋臺橋墩、橋塔、公路E航站樓、機場跑道、地下登機通廊F高速鐵路道床、航務工程、碼頭、船塢G超長體育建筑、環(huán)保工程（污水處理池、垃圾焚燒廠）H水工建筑、國防工程、地下電站、各種液態(tài)天然氣儲罐核電站大體積混凝土常見裂縫種類，根據我處理裂縫的經驗

commoncracksofNPS核電站結構(核島及常規(guī)島）的實際裂縫狀況與有限元計算完全不服超靜定大體積混凝土特種結構，超長超厚大積混凝土結構Indeterminatespecialsuper-longandsuper-thickmassconcretestructures１.核島基礎筏板的裂縫,樓板,剪力墻的裂縫。Foundationofnuclearisland２.安全殼及其頂蓋的裂縫。Safetyshell３.恒溫恒濕的特殊倉庫樓面板的裂縫。Specialstorehouse4.常規(guī)島發(fā)電機基礎，箱基，輸水通廊及箱涵的裂縫。我們必須因地制宜具體問題具體分析，根據工程的不同結構特點，不同的使用條件，按抗與放的設計原則采用不同的方法，如變形縫法、后澆帶法和跳倉法，跳倉法特別適用于地下工程和地上保溫工程。伸縮縫許可間距和裂縫寬度與無縫長度理論依據是多年夢寐以求的目標近年來超長大體積混凝土跳倉法施工中如何減少裂縫，控制不出現有害裂縫，對基本理論需要繼續(xù)研究和完善。60年代我對工業(yè)建筑排架、框架結構以及軸對稱結構，探索了近似計算理論，1974年，我在武鋼江心取水泵房的大體積混凝土連續(xù)式約束條件下近似的設計計算方法，結合施工檢測，在現場進行探索和研究基本計算模型，抓住伸縮縫許可間距即無裂縫結構長度和裂縫寬度主要矛盾，經簡化到不能再簡化的模型基礎上，應用靜力平衡條件，幾何變形相容條件和物理條件，推導了溫度應力近似計算基本公式的雛形，應用于武鋼江心取水泵房控制裂縫分析中（湖北省給排水設計院），進一步應用在武漢一米七超長基礎，在緊密聯(lián)系武鋼一米七軋鋼工程基礎施工現場做的溫度收縮裂縫規(guī)律和混凝土應力測試，特別是根據基礎混凝土骨料含泥量達6%～8%，裂縫間距只有4米左右，裂縫密布，而另外區(qū)域約三百米的范圍內沒有一條肉眼可見裂縫地段的應力測試資料，探索出溫度應力和材料質量的關系，結構長度的非線性關系，結構長度較小時，溫度應力與長度幾乎成正比。超過一定長度以后溫度應力逐漸趨于常數與長度無關。伸縮縫伸縮縫伸縮縫伸縮縫超長混凝土墻體最常見的豎向裂縫香港油干頭污水處理廠池壁裂縫超長大體積混凝土光彈實驗研究（不同高長比的應力分布）超長混凝土結構由于溫度收縮應力引起一再從中間開裂的機理混凝土結構長度與溫度應力的非線性關系上海浦東新區(qū)某上海浦東新區(qū)某超長超寬大體積混凝土在水平支撐下部無縫連續(xù)澆筑現場情況全部采用解析法進行計算。在荷載作用下，鋼筋應力與裂縫寬度呈線性關系（與荷載效應完全不同，不應當將溫度裂縫當作荷載裂縫驗算），對混凝土溫度應力的近似計算基本公式進行了進一步推導及完善工作，聯(lián)系材料質量和施工養(yǎng)護條件對于混凝土抗拉性能和溫度收縮量的影響，進一步的研究推導，于1976年提出了溫度變形的主拉應力和主拉應變的多系數法，考慮約束作用，俆變帶來的松弛效應（收縮當量溫差考慮十個影響系數）近似計算式，溫度應力和剛度成正比，找到我多年夢寐以求的結構長度計算公式，也就是伸縮縫許可間距的公式，進一步推導出裂縫寬度的公式（發(fā)表于冶金建筑1976）。探索伸縮縫間距就是裂縫間距，伸縮縫就是人工美化的裂縫，裂縫間距就是伸縮縫間距。當伸縮縫間距擴大到結構長度時，就可以取消伸縮縫。在我處理各種工程裂縫和超長結構時，將長度趨近無窮大，溫度應力趨近于常數與長度無關，裂縫寬度和鋼筋應力呈非線性關系。得出各種結構承受連續(xù)式約束條件下結構的最大理論長度即工程結構伸縮間距應該是多少?從武鋼、首鋼、鞍鋼、太鋼等鋼廠熱軋工程的施工經驗調查和近似的理論推導得出：［L］-伸縮縫許可間距就是裂縫間距也就是無裂縫結構長度結構無裂縫長度=0～∞，Cx0［L］∞主要取決于2個條件，鋼筋混凝土的極限拉伸和約束系數Cx［L］—工程結構無縫允許長度—底版厚度或長墻高度—溫差和收縮當量溫差—混凝土彈性模量—水平阻力系數—鋼筋混凝土的極限拉伸—雙曲余弦反函數—最大裂縫寬度—雙曲正切函數結論：根據結構的不同約束條件，不同溫差，不同的養(yǎng)護條件，不同極限拉伸，無縫長度從零到無窮大。裂縫最大寬度公式：—鋼筋對裂縫寬度的影響系數當長度趨近無窮大時，溫度應力趨近于常數與長度無關，裂縫寬度和鋼筋應力呈非線性關系。溫度收縮應力有最大值，如果能控制最大應力超長大體積混凝土無縫整澆工程中裂縫分析與控制獲得參考應用，從各大鋼鐵基地到核電建設領域，如秦山、大亞灣、嶺奧、田灣、三門、海陽、紅沿河、臺山等核電領域，地鐵及市政橋梁隧道海工等領域配合建設單位參與處理和分析控制裂縫工作中參考應用。秦山核電廠一期工程，大體積混凝土裂縫控制應用了本計算方法并在巖石上設置瀝青油氈滑動層，從而大大的降低了溫度收縮應力，確保了應用范圍最廣的C30普通混凝土裂縫控制成功。后來在兩淮煤礦裂縫透水事故中，在雙層井壁間增加了滑動層措施達到了礦井控制裂縫和滲漏的最終目的。這一成果被邀請參加美國組織的第三屆國際凍土技術會議。在巖石基礎上，有隔離層和無隔離層的水平阻力系數（6-10）×10-2N/mm3。深圳某重點工程地下車庫，筏板厚度50cm，摻有膨脹劑的C40混凝土直接澆灌在巖石地基上，出現了6000m總長貫穿性龜裂，取消了溫度后澆帶和沉降后澆帶（條件是絕對差異沉降小于等于30mm，相對差異沉降小于等于1/500—1/1000）。寶鋼一期從日本引進一項專利，兩個110m超長,9米深大型橡膠水池，抗拉強度雖然不高，但是極限拉伸竟達450%，比混凝土極限拉伸高45000倍，遠遠超過αT，所以徹底解決了裂縫問題，同理瀝青混凝土路面不留變形縫，此地用工程說明基本概念。材料的極限拉伸是裂縫控制和取消后澆帶的要害,只要混凝土的極限拉伸應變大于等于收縮及冷縮應變。取消主裙樓沉降縫及后澆帶的條件：1.主樓與裙樓最大差異沉降[△S]≤30mm2.相對差異沉降[i]≤1/500～1/1000根據工程對差異沉降要求的嚴格程度3.主樓與裙樓施工縫的合攏時間，一般為7～10天，但可延長合攏時間進行沉降觀測，根據觀測結果確定合攏時間。沉降后澆帶取消。1995上海金都大廈主樓30層裙樓4層灌注樁基地下室3層箱基。上海世界金融大廈八萬人體育場、國際網球中心，上海遠東國際大廈、浦貿大廈等數十項工程主裙樓不設沉降縫取消后澆帶取得圓滿成功。1995上海金都大廈上海國際網球中心上海八萬人體育場無縫跳倉法施工上海陸家嘴世界金融和新上海國際大廈上海八萬人體育場無縫跳倉法施工軟土地基長江之濱建造現代化鋼廠是專家們最關心的問題，是關系到數百萬立方米大體積混凝土基礎和地下空間裂縫與防水問題，是確?，F代化生產的要害。經1978年2月全國專家們熱烈的論證，一、寶鋼軟弱地基厚度較深60m左右，面積較大，緊靠長江地基比上海市區(qū)還更軟弱，處理地基難度較高（我院情報室提供資料舉例：美國大湖鋼廠原料堆場曾發(fā)生地基失穩(wěn)現象）。處理地基費用較多。二、地基處理費用雖然很高，但從全面來看鋼鐵工業(yè)的轉型換代，聯(lián)系上海建廠的優(yōu)越條件，投資是值得的。我接受香港大公報和文匯報記者的采訪，香港大公報和文匯報于1980年3月22日都刊登了我的意見標題為“中國副總工程王鐵夢個人意見-寶鋼投資雖然很高換來經驗完全值得”，實際寶鋼鋼管樁處理地基的費用約占總投資的10%。約12億人民幣。按常規(guī)國內外專家都重視被加固地基的垂直承載力，經過35年，現在以證明對控制全廠結構差異沉降和水平位移更加重要。最后肯定了軟弱地基上建設現代化鋼廠可行性，關鍵是如何加固軟土地基，寶鋼軟土地基加固方法是決定寶鋼工程建設的要害問題。由于當時國內混凝土方樁的試驗，深度達不到持力層就被打斷，表明無法滿足深厚層軟弱地基上建設現代化鋼廠的要求，日本到處都是填海造地的軟土地基，在此基礎上建造了許多大型現代化鋼鐵廠，他們對深層軟土地基加固主方法是鋼管樁技術，質量好速度快，因此寶鋼一期工程決定采用日本鋼管樁加固軟土地基處理技術。根據國內當時沒有制造和應用鋼管樁技術的實際情況，工程所需的鋼管樁也一并從日本引進。1978年5月，我們在現場做前期準備工作，進行了日本提供的三種鋼管樁的承載力試驗；日本還有償提供了自動化試樁檢測設備和儀器非常先進，中日雙方并按照試驗結果確認了鋼管樁極限承載力，變形和設計容許荷載，我方則據此估算了鋼管樁的引進數量。同年6月，在日本進行技術設計審查。審查地點在日本八幡新日鐵技術中心，沒有想到在審查鋼管樁的垂直承載力時，日本新日鐵的談判人員提出，由于為寶鋼建設提供的成品樁壁厚比上海試驗樁的壁厚小了3～3.5毫米，根據美國Seed&Reese理論計算，成品樁的極限承載力要比試驗樁的極限承載力降低約30%；因此他們要求修改雙方在上海現場確認的鋼管樁極限承載力數據。并要求中方代表審查，簽字同意。這意味著如果同意日方意見，將向日本多買30%數量的鋼管樁。約5千萬美金，簽字后果嚴重。我們土建組的五個成員一致說不能簽。日本人按照美國Seed&Reese理論計算。我們的圖書資料遠在上海，在日本八幡無法得到美國Seed&Reese的原始方程的推導依據。在寶鋼工程的具體條件下如何應用？是談判爭論的技術關鍵。我對日本如何應用應用美國Seed&Reese計算理論計算書進行了分析研究，發(fā)現其中的微分方程和我以前研究過的溫度應力微分方程形式基本一致。我當即在住所花費了兩天兩夜推導出微分方程的詳細解答，經過嚴密檢算，確認在寶鋼既定的地基情況下，摩擦樁的極限承載力足夠，可以采用上海試驗樁承載力的試驗結果，沒有改變的理由。在接下來和日方談判中，我聯(lián)系寶鋼工程具體條件和日方談判專家據理力爭，指出日方意見中對美國Seed&Reese計算法的邊界條件有錯誤，應該維持雙方在上海確認的試驗結果。經過一個星期的辯論，日方終于同意中方提出的按雙方在上海確認的試驗結果計算成品鋼管樁數量的意見，撤回要求寶鋼降低承載力YB100-33號文件，即要求寶鋼降低鋼管樁承載力的文件。這個技術爭論的圓滿解決，在當時至少節(jié)約了5000萬美元外匯。確保了高度自動化生產沉降變形。鋼管樁打入后，土方施工隨即開始。1979年10月即發(fā)生了震驚全國的寶鋼地基位移現象，及水平滑移變形現象“寶鋼花了幾百億投資，要滑到長江里去，初軋廠鋼管樁地基朝長江方向以每天1毫米的速度滑移”的傳聞，各分區(qū)指揮部全面觀測結果，到處都有不同程度的水平位移，最大接近400毫米，一時震驚國內外，寶鋼緊急匯報給黨中央國務院。黨中央國務院十分關心寶鋼地基位移問題，李先念主席親自批示“慎重慎重再慎重，注意注意再注意，寶鋼不能出岔子”。要求寶鋼每隔15天向中央報告一次。再一次測試中發(fā)現，從寶鋼1號高爐與熱風爐的軸線發(fā)生樁頭位移，經進一步測試證實：各大分項工程都有不同程度的樁頭位移現象。特別是正在施工的初軋廠開挖工程，樁基位移尤為嚴重。寶鋼工程指揮部組織了由冶金部建筑研究總院、二十冶、上?；A公司聯(lián)合試驗攻關小組，我擔任負責人，于1980年7月18日開展了位移為361毫米的鋼管樁承載力試驗，荷載加到了225噸（相當于設計允許荷載的1.3倍），證明完全可以達到設計規(guī)定的承載能力。7月22日又進行了位移為376毫米的鋼管樁承載力試驗，，荷載加到了250噸（相當于設計允許荷載的1.5倍），鋼管樁仍然工作正常，尚未出現破壞跡象。據此，指揮部得出了水平位移小于300毫米的樁基不作處理時，位移超過300mm的樁通過具體部位條件進行驗算，大部分樁都可以滿足安全度的要求不需要加固。我根據實測資料提出了樁基變形分析方法的計算模型。經過這些試驗，中日雙方一致認為，已經發(fā)生的位移樁基在處理后質量是可以放心的。自此之后，指揮部做了大量工作，要求各施工單位注意樁基位移這個問題，在后續(xù)的施工中，如二期三期都發(fā)生過樁基位移，最大位移量達4米之多，都獲得了成功的解決。天津大無縫工程發(fā)生了樁基位移現象，邀請寶鋼派專家組赴天津現場，解決了現場問題，寫出了論文（王鐵夢、周志道、陳幼雄）在全國地基會議上進行了交流，指揮部制訂了有關打樁、開挖、降水控制位移的技術措施，臨時性重大技術難題已獲解決，但是為了解決今后還會發(fā)生的樁基位移問題，必須從理論上探索規(guī)律。國際上關于樁基技術論文多數是在垂直承載力方面，但在水平承載力和變形方面資料很少。在水平位移方面，中日雙方都同意應用彈性基礎梁的理論作為基礎模型進行推導。水平位移后鋼管樁承載力和應變變形試驗現場翻譯，春松（日），王鐵夢，杉浦（日），張善明（從左至右）寶鋼樁基位移后在鋼管樁承載力試驗現場即Y.L.CHANG(張友齡)方法。中方有寶鋼顧問委員會首席專家李國豪和寶鋼樁基位移實驗研究組，有我本人負責，雖然基本理論是共同的，但是日方的初始條件將位移樁當做“主動樁”進行推導其結果與實際誤差過大不能應用，而我方將位移樁做為“被動樁”推導的結國接近實際，所以以后的樁基位移都是用我推導的公式。寶鋼一期投產后，粉煤灰的存放成災，外運粉煤灰1噸倒貼2元，當時粉煤灰的綜合利用列入寶鋼的公關技術難題，在15萬立方米高爐煤氣柜基坑內進行了粉煤灰回填應用。日方得知這一情況后，進行了煤氣柜在8級臺風作用下的水平位移的分析計算，他們計算得到的結果是超過允許位移數倍，竟達70至100毫米，我方做了有限元和按動力基礎的理論分析，結果大致相同，位移很大，可能引起煤氣柜爆炸。一號高爐離煤氣柜很近，如果發(fā)生爆炸，后果將不堪設想。這一計算結果震驚了寶鋼指揮部。我根據寶鋼軟土地基位移實驗資料假定計算模型，計算結果最大位移只有3至5毫米，不可能引起煤氣柜的爆炸。分歧很大，怎么辦？指揮部又組織了現場科學試驗。冶金建筑研究總院結構試驗室派出了專職人員和我一起應用寶鋼遙控檢測集裝箱裝置，在臺風季節(jié)進行了長期的觀測。通過在不同高度的風壓傳感器和地基位移的激光法檢測得出結論：基礎的最大位移在8級臺風作用下為1毫米，呈反復變形，對煤氣柜不產生任何有害影響，由此解決了重大的技術和安全問題。這里可以看出理論計算和有限元分析和工程實際變形最大誤差達70—100倍，多年來的使用證明，這一現場實測結論是正確的。在浦東開發(fā)建設時期，針對上海軟土地基經常出現地基穩(wěn)定性問題影響工程建設安全性和可靠性，浦東新區(qū)采取了新型的領導方法，即將專家和行政領導結合的領導小組處理，建筑密集區(qū)的地基基礎問題，如陸家嘴地區(qū)工程，我和葉克明被推薦為技術專家組的組長和專家黃紹明、周志道等，行政由城建局副局長擔任，這樣新型組織使得專家意見能得到順利的執(zhí)行，處理了大量的工程實際問題，其中有不少工程都出現過樁基位移這個問題，浦東陸家嘴地區(qū)超高層建筑深基坑開挖的相鄰影響問題，我們專家組深入現場第一線，提出技術處理意見，由行政組監(jiān)督實踐，工程問題獲得妥善解決，我體會到在重大工程建設中，這種有行政和專家組成的協(xié)調領導小組可以非常有效的解決重大技術難題，如相鄰影響問題，有利于大量地下工程混凝土結構裂縫與滲漏控制問題，確保了陸家嘴國際金融開發(fā)區(qū)順利建設。后來寶鋼總承包設計院重慶鋼鐵設計研究院，在總結樁基水平位移和彎曲的內力計算公式時認為：“1980年寶鋼處理樁基位移時，曾以國內外專家和王鐵夢氏推導的公式做過分析對比，處理實際工程位移的經驗認為，建立在現場實驗基礎上的王氏公式較為切合實際而且簡單實用”。詳見1981年樁基工程學術論文集—中國建筑學會地基基礎學術委員會。《寶鋼1580熱軋廠工程箱形基礎部分樁位移的分析研究與處理意見》。寶鋼總承包設計院重慶鋼鐵設計研究院—1995年9月。在軟土地基高地下水位條件下，由于開挖