Page 70 - 2024年第55卷第4期

４．２ 伸缩缝表面模型
４．２．１ 破坏模式 伸缩缝位置模型的破坏演化过程
如图 ８所示，当伸缩缝发生张开变形时，涂层同嵌
缝材料之间的粘结发生破坏导致涂层剥离，同时伸
缩缝两侧涂层出现一定程度的剥离现象，且伸缩缝
中部涂层出现轻微的受拉颈缩现象，由于涂层优良
的延展性能，此时涂层整体并未破坏；同时有外水
压作用时，由于伸缩缝位置嵌缝材料变形刚度相较
于混凝土基面较低，因此伸缩缝位置剥离颈缩的涂
图 ８ 伸缩缝表面模型聚脲破坏演化过程
层发生弯曲变形，涂层处于拉弯受力状态，涂层应
力随之增大，当最大应力达到材料的抗拉强度，则可能导致材料破坏，影响体系的止水防渗功能。
该工况下涂层破坏模式同基面开裂工况下涂层破坏模式类似，一般情况下，伸缩缝宽度远大于基
面裂缝宽度，因而导致剥离的自由段涂层长度相对较大，故在同等的水压荷载作用下，其变形及应力
响应均超出基面开裂工况。
４．２．２ 承载性能分析 以 ＪＭ１ － Ｔ Ｗ２０Ｄ２Ｃ２Ｐ３ － 工况为例，不同涂层厚度工况下模型计算结果如图
９所示，不论采用何种嵌缝材料，涂层剥离长度均随涂层厚度增大而增大，以弹性砂浆填料工况为例，
当涂层厚度从 ３ｍｍ增大至 ６ｍｍ时，涂层剥离长度从 ５５．３２ｍｍ增大至 ７５．４０ｍｍ，为原来的 １．４倍，
在相同的伸缩缝变形量作用下，涂层厚度越大，其轴向内力越大，因而更容易达到粘结破坏荷载并导
致涂层剥离，因而出现剥离长度随厚度增大而增大的现象。涂层最大应力随涂层厚度增大而减小，以橡
胶填料工况为例，当涂层厚度从 ３ｍｍ增大至 ６ｍｍ时，涂层最大应力从 ４３．８９ＭＰａ降低至 ２５．５６ＭＰａ，为
原来的 ５８％，这可以通过简化的两端固支梁模型解释，经前述分析可知，涂层最大应力一般出现在涂
层同伸缩缝边角接触位置，此时处于拉、弯、剪复合受力状态，出现应力集中；当固支梁模型受到相
同的均布水压荷载作用时，涂层厚度越大，则挠曲变形响应越小，因而其应力集中现象有所改善，导
致最大应力有所下降。另外值得注意的是，采用不同嵌缝材料的模型，其最大应力随厚度变化趋势有
所差别，当采用变形模量较高的弹性砂浆嵌缝材料时，增大涂层厚度并未显著降低涂层最大应力，这
因为受高模量嵌缝材料支撑，其弯曲变形响应本就相对较小，因而对此类工况，通过增加涂层厚度改
善涂层受力状态是不合理的。

图 ９ ＪＭ１模型不同涂层厚度计算结果
以 ＪＭ１ － Ｔ４Ｗ２０Ｄ Ｃ２Ｐ３ － 工况为例，不同伸缩缝变形工况下模型计算结果如图 １０所示，涂层剥离
长度随伸缩缝变形量增大而增大，以塑性填料嵌缝材料工况为例，当伸缩缝变形量从 ２ｍｍ增大至 ４ｍｍ
时，剥离长度从 ６５．４４ｍｍ增大至 １２７．７５ｍｍ，为原来的 １．９５倍，由于涂层轴向内力达到粘结破坏荷载
后，剥离便随着伸缩缝张开而持续的发生，因此剥离长度同伸缩缝变形成正相关关系。当伸缩缝变形

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