预应力碳纤维布材加固混凝土梁的受弯性研究

《预应力碳纤维布材加固混凝土梁的受弯性研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、预应力碳纤维布材加固混凝土梁的受弯性研究王波（辽宁省交通科学研宄院）摘要：通过对未施加加固手段的梁、粘贴无预应力纤维梁、粘贴有预应力纤维梁的受力性能进行对比，研宄了预应力水平对梁的抗弯性能的影响。实验结果表明：无预应力纤维对于梁的抗弯性能有提高但提高不人，预应力纤维随着预应力水平的提高对于梁的开裂荷载、屈服荷载、抗弯刚度均有大幅度提高。关键词：预应力；碳纤维；受力性能；抗弯性能TheExperimentalStudyofStrengtheningReinforcedConcreteBeamUsi

2、ngPrestressedCarbonFiberSheetWANGBoAbstract:Experimentalstudyhasbeenimplementedonprestressinfluencetoconcretebeamflexuralbehaviorbasedoncomparisonofun-reinforcedconcretebeam,concretebeamwithoutprestessedcarbonfibersheetandconcretebeamstrengthenedwith

3、prestressedcarbonfiber.Theexperimentalresultsindicatethatcarbonfiberwithoutprestressmakesjustalittleimprovementonbeamflexuralstress,butcarbonfiberwithprestresscanmakegreatenhancementoncrackingload,yieldloadandflexuralstiffnessofthebeam.KeyWords:Prest

4、ress；CarbonFiber；LoadCapacity；FlexuralBehavior0引言冃前碳纤维作为一种新型材料应用较为广泛，由于碳纤维屮的“C”以共价形式存在，沿晶格轴向分布，故其强度和弹性模量均较高。其强度比钢大4倍，比铅大7倍；比强度（材料强度与其密度之比）比钢大16倍,比铅大12倍；抗变形能力是钢的3倍多；既可耐高温（在600°C高温下其性能保持不变，而尼龙和玻璃纤维等非金属材料随温度升高其强度明显下降），乂可耐低温（在-180°C条件下仍很柔韧）；碳纤维的耐腐蚀性很好，疲劳

5、强度也很高。应用碳纤维布加固结构物，易于现场施工，其效率为采用钢板加固的4-8倍，并且经济性好，与采用普通加固方法相比可使综合成本降低20%〜30%。正是由于碳纤维的这些优点，使其在结构物加固领域具有广阔的发展前景。[2]1试件设计与试验方案1.1试验目的通过静载抗弯试验，采取不冋的试验方案，研究加固后梁的挠度关系、混凝土梁上缘压应变关系、碳纤维拉应变关系、横截面沿高度方向上的应变分布规律、梁体裂缝分布情况以及失效破坏形式等几方面，详细考察此种加固方式的规律与特性。1.2试件设计钢筋混凝土梁的结

6、构尺寸及配筋如图1-1所示，试验梁尺寸为：长度为4000mm,高度为250mm,宽度为130mm3式验跨度为940mm,二分点加载。受拉钢筋选用2?12,箍筋、弯起斜筋为?8,梁混凝土按C40设计，轴心抗压强度为37.6MPa。1-1试验梁配筋1.3加固方案L1没粘贴碳纤维，便于加固效果的对比。L2在底部受拉区粘贴一层未施加预应力的碳纤维。L3在底部受拉区粘贴一层施加预应力、等级为极限强度50%的碳纤维。L4在底部粘贴一层施加预应力、等级为极限强度85%的碳纤维，如图1-2所示。L1L2L3L4

7、图1-2粘贴碳纤维示意图在参照国内外相关试验预应力的施加方法，如图1-3所示：[1][3]施加方法的基础上，结合木试验室具体条件拟定了一套预应力456图1-3纤维施加预应力示意图HU型箍；2-千斤顶；3-压力传感器；4-上U型固；5-纤维；6-顶板；对碳纤维布施加预应力前，首先按规范要求在粘结面涂底胶，待完全固化后进行下一步操作。先在一端用U型箍锚固，纤维布上刷上一层薄胶，这样可使纤维不会由于表面受力不均产生应力集中，使部分纤维丝先断裂而降低整体强度。待胶固化后按规范要求至少分五级加载，每级加载

8、持荷5〜10分钟。达到要求预应力后，在混凝土表面与纤维表面均匀涂抹面胶，压平赶出气泡。由于纤维在施加预应力以后会绷紧不容易和混凝土面贴紧最后应在粘结面上用沙袋压实使其在同化过程中粘结紧密。米用上图所示力*法，张拉兑毕持荷48小时后，应变损失4一7??，符合规范要求。1.4试验材料试件的混凝土强度设计为C40;梁中主筋采用I级钢筋；加固材料采用由上海怡昌碳纤维材料有限公司提供的CFS2-3.55-220-017型碳纤维布，宽100mm，厚0.167mm。胶主要性能见表1—1。表1一1胶主要性能表1