体外预应力加固混凝土梁使用性能

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1、大庆石油学院学报第33卷第2期2O09年4月J0URNAL()FDAQINGPETR0LEUMlNSlTITUTEVo【．33No．2Apr．2OO9体外预应力加固混凝土梁使用性能卢召红，于伟刚，杨东财。，张云峰，李文(1．大庆石油学院土木建筑工程学院，黑龙江大庆163318；2．齐齐哈尔市佳维建筑设计有限责任公司，黑龙江齐齐哈尔161OOO}3．大庆市建兴建筑安装工程有限公司，黑龙江大庆1633l1)摘要：通过实验方法，分析采用体外预应力技术加固的梁体刚度和抗裂性能，并将实验结果与现行规范计算结果加以对比．通过采用不同的体外布筋方式和施加不同的预压应力，分析二次效应对加固混凝

2、土梁体短期刚度的影响，提出修正公式．考虑混凝土截面塑性降低对混凝士梁抗裂性能的影响，分析加固后混凝土梁体的抗裂性能．结果表明：采用修正公式计算加固混凝士梁的短期刚度比规范计算结果更接近工程实际，误差减少3O～40％．考虑混凝土截面塑性的降低，视体外预应力为偏心压力，所得梁体在正常使用荷载状态下的最大裂缝宽度与实测结果更加吻合，为体外预应力加固混凝土梁的理论分析和工程设计提供依据．关键词：体外预应力}梁体加固；短期刚度；抗裂性能，二次效应中图分类号：TU3l1文献标识码：A文章编号：100O—l891(2OO9)O2一OO8l一030引言将预应力筋置于混凝土截面外的体外预应力技术

3、，对于加固已有疲劳或损伤的结构恢复和提高结构的承载能力具有显著的效果，已广泛应用于工程实际]．钢筋混凝土梁加固方法有多种，其中体外预应力加固法作为一种主动加固法，能够克服其他方法加固时存在的应力滞后弱点，保证了体外预应力筋和原结构的整体性与协同工作，不仅能提高其承载力，还可以减小挠度和裂缝宽度，对裂后和挠度变形较大的梁体利用体外预应力加固后，能够更好的满足使用要求[2]．然而，利用体外预应力技术加固梁体时，其材料性质复杂、结构构件的材料非线性和几何非线性等给理论分析加大难度，致使理论分析结果与实际情况存有较大的差异[3]．拟采用实验方法，与现行规范计算结果对比，分析梁体加固后的

4、刚度和开裂性能，并提出相应的修正公式，为后续的理论分析和工程设计提供参考．1试件设计及实验方法1．1试件设计试件梁采用强度等级为C30混凝土，实测抗压强度为31．4N／mm，抗拉强度为2．02～2．06N／mm，弹性模量为30GPa；纵向普通钢筋采用HRB335，实测抗拉强度为336．5N／mm，弹性模量为2O1．1MPa；预应力筋采用无粘预应力钢绞线，实测抗拉强度为1869N／mm，弹性模量为195．2MPa．预应力钢绞线对称布置在梁的表l各试件梁参数两侧，每侧各一根．各试件梁长(z)、截面宽度(6)、高度()、截面配筋面积(普通钢筋A、预应力筋A)、配筋率(p)及体外布筋方

5、式等参数见表1．收稿日期：2oo8一O9一O9；审稿人：张文福；编辑：任志平作者简介：卢召红(1976一)，男，硕士，讲师．主要从事混凝土结构方面的研究·8l·大庆石油学院学报第33卷20O9年1．2实验方法实验在梁体试件顶面跨中处设置电子数显圆形百分表，用于测量跨中挠度变形．在试件顶面的2个支承位置分别设置电子数显圆形百分表，用于测量支座的沉降，跨中挠度的计算是由跨中变形值扣除两端支座沉降变形值而得．在预应力钢绞线两端布置压力传感器，测量预应力筋的压力，包括张拉控制力和有效预应力．采用YAw一5O00kN微机控制电液伺服压力实验机及DH3818型静态电阻应变仪，计算机自动记录

6、数据．采用放大镜观测裂缝走向，采用刻度放大镜量测量最大裂缝宽度．实验梁均采用跨中单点集中加载方式，从0kN均匀连续加载至梁体破坏．连续测量预应力钢绞线从开始张拉到放张再到加载的实验全过程中，受预应力筋应力与应变、实验梁跨中挠度和荷载之间的关系、开裂弯矩M、最大裂缝宽度∞⋯及平均裂缝间距Z等．2实验结果分析2．1混凝土梁裂后加固刚度TYI～1试件不同张拉控制应力加固梁体外跨中弯矩与跨中挠度的关系见图1．由图1可见，对于同一根梁，在外荷载作用下，加固后的混凝土梁再次开裂前，单纯通过增大张拉控制应力对构件的跨中挠度影响不大，说明增加体外预应力筋的张拉控制应力不能明显提高构件开裂前的抗

7、弯刚叠叠＼留度．加固粱再次开裂后(裂缝沿原已闭合的裂缝再次开展)，在相同荷载作用下，张拉控制应力越大的梁体挠度越小．说明张拉控制应力越大，对梁体裂缝的闭合性能越好，所抵消跨巾夸／(kN·m)的外荷载弯矩越大，梁体刚度也会相对较大，因此挠度越小．取相同的张拉控制应力(如一700MPa)下，各试件图lTYII一1试件不同张拉控制应力加固梁体跨中弯矩与跨中挠度关系梁利用规范计算的结果与实验实测结果见图2．1616l2l2＼s萎s÷}留4留4O204O608010o120l40O2O4O608O1o