预应力混凝土空心板梁底板纵向裂缝成因分析与防治措施
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３７ Ｓ６ ຫໍສະໝຸດ ７ ５拟钢筋混凝土 ， 采用可以模拟开裂 的 ｓ ｉ ５ ｏｄ ｌ６ 体 单元 模 拟 Ｃ ０钢 筋 混 凝 土 混 凝 土 ，采 用 ４ ｌ ｋ 杆单 元模 拟预 应力 钢绞线 。由结构 的对 ｉ８ ｎ 图 ｌ 中板 梁截 面尺 寸（ ：ｍ 单位 ｃ ） 称 性 ，取 四 分 之 一 结 构 进 行 建 模 ，共 划 分 ７２ 个 ７６０个节 点 ，可 保证 计 算精 预 制空 心 板梁 存在 多处 裂 缝 ，纵 向裂缝 ５４０ 单 元 ，７ １ 为最多， 纵向缝基本处在预应力束管道位置 ， 度。该模型有关应力计算采用单位为国际单 即力为 Ｎ 长 度 为 ｍ、 为 Ｐ 。 、 应力 ａ 最长 的有 近 １ｍ，裂缝 宽度 主 要集 中在 ０１ 位 制 ， ６ ． ０ 至 ０５ｍ ． ｍ之间， ４ 局部宽度在 ２ ｍ左右 ； ｍ 同时 ２ 计算结 果 ． ２ 参数选取及工况划分材料参数取值 ： 弹 存在横向裂缝和不规则裂缝 ，横向裂缝处在 Ｅ ． × ２ 跨 中和 支点 附近 ， 宽度 从 ００ 至 ０ ０ ｍ 性 模 量 不 考 虑 其 发 展 过 程 ， 取 ３ ５ 裂缝 ． ５ ．ｍ ２ １ １Ｐ 、 度 Ｐ取 ２ ５ｋ／ 泊 松 比取 ０ 、 ００ ａ 密 ５０ｇ 、 ｍ ． ２ 不等。
摘 要 ： 文 以实例 工程 为背景 ， 预应 力 简支 空心板 梁预 制阶段 出现底 板 纵向 裂缝 的 问题 ， 用大型 有 限元分 析软 件 Ａ Ｓ Ｓ对 本 围绕 利 ＮＹ 其进 行 了仿真 分析研 究， 分析 结果 与 实际裂缝 位置 吻合 ； 出结论是 裂缝 主要 是 由于 空心板 设 计 时为 了节 约而 采用较 低安 全 系数 以 得 及 施 工环 境导 致预 应 力钢 束与 混凝 土 的温差 较 大所 引起 的 。 关键 词 ： 应 力 ； 向裂缝 ； 预 纵 混凝 土
中 图 分 类 号 ： １ ．＋ Ｕ２ ３３ ４ 文献 标识 码 ： Ａ
引言
众 所 周知 ，预应 力 简支 空心 板梁 具 有结 构 简单 、 工方 便 、 施 吊装 重量 轻 、 济等优 点 ， 经 成 为公 路 、城 市桥 梁 中最 为常见 的 结构 形式 之一 。 由于混凝 土 自身 的特 性决 定 其抗 拉强 度远远 低 于抗 压强 度 ，混凝 土 结构 出现 裂缝 是常 见 的。 目前大 量预 应力 混 凝土 空心 板 梁 均存在 底 板纵 向开 裂 的现 象 ，裂 缝 多 出现在 沿底板 布 置预 应力 筋位 置 或空 心板 底板 最 薄 弱处 （ 板 与腹板 交接 位置 ）宽 幅空心 板梁 如底 。 为薄壁 结 构 ， 旦 出现 裂缝 容易 贯 穿板 厚 ， 一 对 结 构 的耐 久性 、受 力状 态都 有 不可 忽视 的影 响。 如开 裂后 梁体扭 转 刚度 明显 降低 ， 得 主 使 梁横 向连 接 刚度 明显减 弱 ，荷 载横 向分 布 系 数增 大 。影响 的程 度根 据 纵 向裂缝 开展 的 宽 度 、 度 而各不 相 同 。本文 工程 中 ， 力 空 深 预应 心板 梁在 预制 养生 阶段 底 板 出现 明显 的纵 向 裂缝 ，故 初步 分析 认 为纵 向裂 缝很 可能 与设 计 、 工质 量有 关 。 施 １工程 概况 １ ． １结构 形式 及病 害简 介 工 程 结构 ，装 配式 先 张法 预应 力混 凝 土 简 支 变 截 面 空 心 板 梁 ，跨 径 为 ２ｍ，板 宽 ０ １５ ｃ 跨 中截 面 ： 高 ８ｃ 底 板 、 板 、 ６． ｍ， ８ 梁 ０ｍ， 顶 腹板 厚均 为 １ｃ 内室总 宽 １５ ｃ 端 部截 ０ｍ， ４ ． ｍ。 ８ 面： 梁高 由 ８ ｃ ０ｍ渐 变 为 ９ｃ 底 板 厚度 渐 变 ０ｍ， 为 ２ ｃ 渐 变 段长 １０ｍ。横 向连 接 采 用 小 ０ｍ， ０ｅ 铰缝 ，边 板外 侧无 翼板 。底板 布置 三束 预应 力 ， 应力 钢 绞线 采用 高强 度低 松 驰钢 绞线 ， 预 强度 为 Ｒ １６ Ｍ ａ ｙ １ ５ ｌ ５ ａ 中板 ｙ ８ ０ ｐ ， ＝ ． ｘ Ｏ Ｍｐ 。 ＝ Ｅ ９ 梁截 面尺 寸如 图 １ 示 ： 所
图 ２ 底板 应 力等值 线 图 图 ２ 明 ： 结构 自重及 预应 力作 用 下 ， 说 在 结 构 支 点 附 近 ４ 范 围 内混 凝 土 拉 应 力 超 ｍ 限 ， 大值 为 ２ ３ ａ 最 ． Ｍｐ。结构 开裂 位置 均位 于 ６ 布 置 预应力 钢束 处 ， 纵桥 向延伸 。 沿 开裂位 置 与实 际工程 开裂 位置 吻合 ， 长度 较 短 ， 在 但 仅 结 构 自重 及预 应力 作用 下 ，不会 产生 较长 裂 缝。 （） ２对钢 束施 加不 同降温 结果 分析 当预应 力 钢束 温度 较高 时 ，施工 浇注 混 凝 土后 ， 将 降温收 缩 。 钢束 故分 别建立 钢束 不 同温差 模 型 ， 行分 析此 温差 对结 构 的影 响 。 进
析 ， 模型 进行仿 真分 析 。 建立 分别 建立 如下 荷
载 工况分 析 ： 模 型 １结构 自重 、 ： 预应 力 ； 型 ２ 结 构 模 ：
自重 、 预应 力 、 降 温 ｌ℃； 型 ３结 构 自 钢束 Ｏ 模 ： 重 、 应 力 、 束 降 温 ２℃ ； 型 ４ 结 构 自 预 钢 ０ 模 ： 重 、 应力 、 预 钢束 降 温 ３℃ ； 型 ５ 结 构 自 ０ 模 ： 重 、 力 、 束 降温 ４ ℃。 预应 钢 ０ ２ ． 析结 果 ． １分 ２ （模 型 １ １ ） 结果 分析 底 板应 力等 值线 图如 图 ２ 示 。 所
中 图 分 类 号 ： ２ ３３ ４ Ｕ １ ．＋ 文献标 识 码 ： Ａ
随着 现代 桥梁 跨 度的越 来越 大 ， 构一 刚 连 续 梁 组合 体 系的桥 梁 的广 泛 应用 ，合 龙前 在 悬 臂 端进 行适 当 的顶 推 ，是改 善 长期 作用 效 应 和温 差 效 应 的一 种 较 为 理 想 的施 工 措 施 。 由 于 连 续 刚 构 桥 在 温 度 变 化 下 影 响 主 梁 变 形。 在桥梁结构设计规范中， 对均匀温度作用 有 明确 的 规定 ，过 大 的温差 会 显著 增 大 主梁 和 桥墩 的 附加 内力 ， 其是 桥 墩底 部 ， 尤 附加 内 力 更 大 。对于 有些 四跨 、 三个 主墩 的刚 构一 连 续 梁组 合 体系 的桥 型 来说 ，由于 中 间主墩 的 连 续 梁 一 侧 的跨 中不 需 要在 合 龙 前 顶 推 ， 而 只 需在 连续 刚 构一 侧进 行 顶推 ，而 中间 主墩 本 身 由于 收缩 徐变 和实 际合 龙 温度 与 设计 合 龙 温 度 不 一致 而 导 致 的 顿顶 位 移 比较小 ， 而 再 对 连续 刚构 一侧 的顶 推后 会 导致 中间墩 的 位 移不 合理 ， 而影 响 中间墩 墩底 的受 力 。 从 本 文 以万 源市 仙龙 潭 大桥 为例 ， 刚构 一 对 连续 梁 组 合体 系 和连续 刚 构体 系基 于 顶推 改 善墩 底 受力 进行 比较 ， 于 四跨 、 个 主墩 的 桥型 的 对 三 选择 进 行讨 论 。
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跨 中
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端 部
准备 好经 校验 的张拉 机具 ，使 千斤 顶 的 张 拉力作 用线 与钢 绞 线 的轴线 重合 一 致 。钢 绞线 放 置在锚 固端 ， 于砼 平 台上 ， 置 并用 钢 筋 架起 ， 防止 钢 绞线 下垂 。 置预应 力失 效隔 离 放 套管 ， 张拉 完毕 后 ， 套管 。现 场施 工 采 等 定位 取 预应力 钢 绞线 整体 同 时张 拉 ，调 整 使钢 绞 线 初应 力 相 同 。张拉 程 序 ０ 初 应 力一 （ 荷 一 盯持 ２ ｉ） ｍ ｎ。在混 凝 土拌 制 过程 中 ， 混凝 土 坍 落 对 度 随时进 行检 查 ， 以保 证混 凝 土和 易性 ， 制 拌 时 间一 般 控制 在 １ ｍ ｎ 右 ， 用外 加 剂 应 ． ｉ左 ５ 使 适 当增加 搅拌 时 间 。预制 空心 板梁 混凝 土 浇 筑 分二 次进 行 。首先 浇筑 底板 ，然 后 安装 内 膜 ， 腹板 和顶 板浇筑 。 进行 混凝 土浇筑 完毕 初 凝 后 ， 麻袋 覆盖 ； 凝后 再洒 水养 护 。保 持 用 终 混 凝 土 面经 常处 于湿 润状 态 ，并 连 续 养 护 ７ 。 据设 计 图纸要求 ， 块强 度达 到设 计 ｄ根 当试 强 度的 ９ ％以后 ， ０ 方可 进行 放 张。 经核 实 ，发生 开 裂 的预应 力混 凝 土空 心 板 的施 工方法 、 护条 件 、 养 存放 吊装 过 程均 按 照 规范要 求 施工 ，其 施工 记 录 中并 无 特殊 之 处 。而开 裂 的空 心板 梁施 工 时 间多为 夏季 高 温 时期 。 由施工 经验得 知 ： 夏季 预制 预应力 空 心 板 的预拱度 明显 比其他 季节 预制 预 应力 空 心 板 的预拱度 要 高 。 分析 认 为 ：预应 力空 心板 的预 拱 度与 施 加 预应 力 的大小 有关 。夏 季 预制 预应 力空 心 板 时 ，钢 绞线 在太 阳暴 晒下温 度远 远 高于 常 温 ， 照施 工 规 范要求 ： 注混 凝 土时 钢绞 线 按 浇 温 度不 能过 高 。否则 钢绞 线在 高 温差 的作 用 下， 发生 较大 收缩 产 生超 过设 计值 的 张拉力 ， 导 致预 应力 空心 板 预拱度 增 大 ，空心 板底 板 受 横 向力也增 大 ， 易于 发生纵 向开 裂 。 ２计 算分 析 ２１模 型建 立 ． 本 模 型 模 拟 预 制 先 张 法 预 应 力 空 心 板 梁 ，结构 计算 采 用大 型通 用 有 限元分 析软 件 Ａ Ｓ Ｓ进行建 模计 算 。建 模尺 寸按 实际设 计 ＮＹ 和施工 １１比例 尺建 立 。选用 整体 式 模 型模 ：
对连续 刚构体 系和刚构 的探讨
连续 梁组 合体 系基于合龙顶推 改 善墩底受 力的对 比
严 字潆 张 浩 江 雄 飞
（ 庆交通大学 ， 重 重庆 ４ ０ ７ ） ００ ４
摘 要 ： 应 力砼连 续刚构 桥 因其施 工 简单 、 价 经济 、 力合 理 、 车舒 适等 优 势迅 速发 展 ， 成 桥后 混 凝 土收 缩、 变及 温度 变化 预 造 受 行 但 徐 将对 连 续刚 构桥 主 梁和桥 墩 的 变形及 内力产 生较 大影 响 。结合 仙 龙潭 特 大桥 工程 实例 ， 刚构 一 续粱 组合 体 系和连 续 刚构体 系基 对 连 于顶 推 改善 墩底 受 力进行 比较 。 关键 词 ： 连续 刚构 体 系； 刚构一 续梁 组合 体 系 ； 连 合龙 ； 顶推 力
生
：
Ｃ ｉ ａＮｅ Ｔ ｃ ｎ ｌｇｅ ｎ ｒ ｄ ｃｓ ｈｎ ｗ ｅ ｈ ｏｏ ｉｓ ｄ Ｐ ｏ ｕ ｔ ａ
工 程 技 术
预 应 力混凝 土空 心板 梁底板纵 向裂 缝成 因 分析 与 防治 措施
马 书 强
（ 中铁七局 集团郑州Ｓ程有限公司 ， － ． 河南 郑 州 ４ ０ ０ ） ５０ ０
１ ． ２施工 工艺 及施 工环境
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温 钢 线 膨胀 系数 ｄ取 １ ｘ０ 。根 据上 述 初 步分 图 ３ 差一 绞 线最 大拉 应 力增 值 关 系曲线 ． ｌ ０
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中国新技术新产品
工 程 技 术
Ｃｉ ｅＴ ｈ ｌｉ ｄｒｕｓ ｈａ ｗ ｅ ｎｏｅａ ｏ： ｎＮ ｃ ｏｇｓｎ Ｐｄ ｔ ｃ
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３７ Ｓ６ ຫໍສະໝຸດ ７ ５拟钢筋混凝土 ， 采用可以模拟开裂 的 ｓ ｉ ５ ｏｄ ｌ６ 体 单元 模 拟 Ｃ ０钢 筋 混 凝 土 混 凝 土 ，采 用 ４ ｌ ｋ 杆单 元模 拟预 应力 钢绞线 。由结构 的对 ｉ８ ｎ 图 ｌ 中板 梁截 面尺 寸（ ：ｍ 单位 ｃ ） 称 性 ，取 四 分 之 一 结 构 进 行 建 模 ，共 划 分 ７２ 个 ７６０个节 点 ，可 保证 计 算精 预 制空 心 板梁 存在 多处 裂 缝 ，纵 向裂缝 ５４０ 单 元 ，７ １ 为最多， 纵向缝基本处在预应力束管道位置 ， 度。该模型有关应力计算采用单位为国际单 即力为 Ｎ 长 度 为 ｍ、 为 Ｐ 。 、 应力 ａ 最长 的有 近 １ｍ，裂缝 宽度 主 要集 中在 ０１ 位 制 ， ６ ． ０ 至 ０５ｍ ． ｍ之间， ４ 局部宽度在 ２ ｍ左右 ； ｍ 同时 ２ 计算结 果 ． ２ 参数选取及工况划分材料参数取值 ： 弹 存在横向裂缝和不规则裂缝 ，横向裂缝处在 Ｅ ． × ２ 跨 中和 支点 附近 ， 宽度 从 ００ 至 ０ ０ ｍ 性 模 量 不 考 虑 其 发 展 过 程 ， 取 ３ ５ 裂缝 ． ５ ．ｍ ２ １ １Ｐ 、 度 Ｐ取 ２ ５ｋ／ 泊 松 比取 ０ 、 ００ ａ 密 ５０ｇ 、 ｍ ． ２ 不等。
摘 要 ： 文 以实例 工程 为背景 ， 预应 力 简支 空心板 梁预 制阶段 出现底 板 纵向 裂缝 的 问题 ， 用大型 有 限元分 析软 件 Ａ Ｓ Ｓ对 本 围绕 利 ＮＹ 其进 行 了仿真 分析研 究， 分析 结果 与 实际裂缝 位置 吻合 ； 出结论是 裂缝 主要 是 由于 空心板 设 计 时为 了节 约而 采用较 低安 全 系数 以 得 及 施 工环 境导 致预 应 力钢 束与 混凝 土 的温差 较 大所 引起 的 。 关键 词 ： 应 力 ； 向裂缝 ； 预 纵 混凝 土
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引言
众 所 周知 ，预应 力 简支 空心 板梁 具 有结 构 简单 、 工方 便 、 施 吊装 重量 轻 、 济等优 点 ， 经 成 为公 路 、城 市桥 梁 中最 为常见 的 结构 形式 之一 。 由于混凝 土 自身 的特 性决 定 其抗 拉强 度远远 低 于抗 压强 度 ，混凝 土 结构 出现 裂缝 是常 见 的。 目前大 量预 应力 混 凝土 空心 板 梁 均存在 底 板纵 向开 裂 的现 象 ，裂 缝 多 出现在 沿底板 布 置预 应力 筋位 置 或空 心板 底板 最 薄 弱处 （ 板 与腹板 交接 位置 ）宽 幅空心 板梁 如底 。 为薄壁 结 构 ， 旦 出现 裂缝 容易 贯 穿板 厚 ， 一 对 结 构 的耐 久性 、受 力状 态都 有 不可 忽视 的影 响。 如开 裂后 梁体扭 转 刚度 明显 降低 ， 得 主 使 梁横 向连 接 刚度 明显减 弱 ，荷 载横 向分 布 系 数增 大 。影响 的程 度根 据 纵 向裂缝 开展 的 宽 度 、 度 而各不 相 同 。本文 工程 中 ， 力 空 深 预应 心板 梁在 预制 养生 阶段 底 板 出现 明显 的纵 向 裂缝 ，故 初步 分析 认 为纵 向裂 缝很 可能 与设 计 、 工质 量有 关 。 施 １工程 概况 １ ． １结构 形式 及病 害简 介 工 程 结构 ，装 配式 先 张法 预应 力混 凝 土 简 支 变 截 面 空 心 板 梁 ，跨 径 为 ２ｍ，板 宽 ０ １５ ｃ 跨 中截 面 ： 高 ８ｃ 底 板 、 板 、 ６． ｍ， ８ 梁 ０ｍ， 顶 腹板 厚均 为 １ｃ 内室总 宽 １５ ｃ 端 部截 ０ｍ， ４ ． ｍ。 ８ 面： 梁高 由 ８ ｃ ０ｍ渐 变 为 ９ｃ 底 板 厚度 渐 变 ０ｍ， 为 ２ ｃ 渐 变 段长 １０ｍ。横 向连 接 采 用 小 ０ｍ， ０ｅ 铰缝 ，边 板外 侧无 翼板 。底板 布置 三束 预应 力 ， 应力 钢 绞线 采用 高强 度低 松 驰钢 绞线 ， 预 强度 为 Ｒ １６ Ｍ ａ ｙ １ ５ ｌ ５ ａ 中板 ｙ ８ ０ ｐ ， ＝ ． ｘ Ｏ Ｍｐ 。 ＝ Ｅ ９ 梁截 面尺 寸如 图 １ 示 ： 所
图 ２ 底板 应 力等值 线 图 图 ２ 明 ： 结构 自重及 预应 力作 用 下 ， 说 在 结 构 支 点 附 近 ４ 范 围 内混 凝 土 拉 应 力 超 ｍ 限 ， 大值 为 ２ ３ ａ 最 ． Ｍｐ。结构 开裂 位置 均位 于 ６ 布 置 预应力 钢束 处 ， 纵桥 向延伸 。 沿 开裂位 置 与实 际工程 开裂 位置 吻合 ， 长度 较 短 ， 在 但 仅 结 构 自重 及预 应力 作用 下 ，不会 产生 较长 裂 缝。 （） ２对钢 束施 加不 同降温 结果 分析 当预应 力 钢束 温度 较高 时 ，施工 浇注 混 凝 土后 ， 将 降温收 缩 。 钢束 故分 别建立 钢束 不 同温差 模 型 ， 行分 析此 温差 对结 构 的影 响 。 进
析 ， 模型 进行仿 真分 析 。 建立 分别 建立 如下 荷
载 工况分 析 ： 模 型 １结构 自重 、 ： 预应 力 ； 型 ２ 结 构 模 ：
自重 、 预应 力 、 降 温 ｌ℃； 型 ３结 构 自 钢束 Ｏ 模 ： 重 、 应 力 、 束 降 温 ２℃ ； 型 ４ 结 构 自 预 钢 ０ 模 ： 重 、 应力 、 预 钢束 降 温 ３℃ ； 型 ５ 结 构 自 ０ 模 ： 重 、 力 、 束 降温 ４ ℃。 预应 钢 ０ ２ ． 析结 果 ． １分 ２ （模 型 １ １ ） 结果 分析 底 板应 力等 值线 图如 图 ２ 示 。 所
中 图 分 类 号 ： ２ ３３ ４ Ｕ １ ．＋ 文献标 识 码 ： Ａ
随着 现代 桥梁 跨 度的越 来越 大 ， 构一 刚 连 续 梁 组合 体 系的桥 梁 的广 泛 应用 ，合 龙前 在 悬 臂 端进 行适 当 的顶 推 ，是改 善 长期 作用 效 应 和温 差 效 应 的一 种 较 为 理 想 的施 工 措 施 。 由 于 连 续 刚 构 桥 在 温 度 变 化 下 影 响 主 梁 变 形。 在桥梁结构设计规范中， 对均匀温度作用 有 明确 的 规定 ，过 大 的温差 会 显著 增 大 主梁 和 桥墩 的 附加 内力 ， 其是 桥 墩底 部 ， 尤 附加 内 力 更 大 。对于 有些 四跨 、 三个 主墩 的刚 构一 连 续 梁组 合 体系 的桥 型 来说 ，由于 中 间主墩 的 连 续 梁 一 侧 的跨 中不 需 要在 合 龙 前 顶 推 ， 而 只 需在 连续 刚 构一 侧进 行 顶推 ，而 中间 主墩 本 身 由于 收缩 徐变 和实 际合 龙 温度 与 设计 合 龙 温 度 不 一致 而 导 致 的 顿顶 位 移 比较小 ， 而 再 对 连续 刚构 一侧 的顶 推后 会 导致 中间墩 的 位 移不 合理 ， 而影 响 中间墩 墩底 的受 力 。 从 本 文 以万 源市 仙龙 潭 大桥 为例 ， 刚构 一 对 连续 梁 组 合体 系 和连续 刚 构体 系基 于 顶推 改 善墩 底 受力 进行 比较 ， 于 四跨 、 个 主墩 的 桥型 的 对 三 选择 进 行讨 论 。
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对连续 刚构体 系和刚构 的探讨
连续 梁组 合体 系基于合龙顶推 改 善墩底受 力的对 比
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摘 要 ： 应 力砼连 续刚构 桥 因其施 工 简单 、 价 经济 、 力合 理 、 车舒 适等 优 势迅 速发 展 ， 成 桥后 混 凝 土收 缩、 变及 温度 变化 预 造 受 行 但 徐 将对 连 续刚 构桥 主 梁和桥 墩 的 变形及 内力产 生较 大影 响 。结合 仙 龙潭 特 大桥 工程 实例 ， 刚构 一 续粱 组合 体 系和连 续 刚构体 系基 对 连 于顶 推 改善 墩底 受 力进行 比较 。 关键 词 ： 连续 刚构 体 系； 刚构一 续梁 组合 体 系 ； 连 合龙 ； 顶推 力
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预 应 力混凝 土空 心板 梁底板纵 向裂 缝成 因 分析 与 防治 措施
马 书 强
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