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1、碳纤维布加固梁抗弯荷载试验研究第29卷第4期2011年4月河南科学HENANSCIENCEVo1.29No.4Apr.2011文章编号:1004—3918(2011)04—0434—05碳纤维布加固梁抗弯荷载试验研究李扬(河南省高速公路联网监控收费通信服务有限公司,郑州450052)摘要:通过碳纤维布加固模型试验梁的破坏荷载试验,研究了钢筋混凝土梁在采用碳纤维布加固后,混凝土,钢筋及碳纤维布的应变变化和梁的裂缝,挠度发展,分析钢筋应变与碳纤维应变变化的协同关系,并对平截面假定进行检验.基于相关规范,将规范方法计算值与破坏荷载试验结果进行对比分
2、析,为实际工程加固设计提供参考和依据.关键词:碳纤维;加固;试验;承载力中图分类号:TU746_3文献标识码:A混凝土由于具有易成型,耐久性好,适用范围广等特点而被广泛应用于建筑,交通,水利等众多领域之中,至今,它仍是土木工程领域中用途最广,用量最大的建筑材料之一.但是,由于设计,施工的缺陷,或者是结构使用过程中的损伤,劣化,以及火灾和地震等灾害,导致混凝土结构出现各种病害,影响了混凝土结构的可靠性.对于出现损伤的结构,如果能够研究其损伤规律,进行科学的评估,并采取适当的加固处理措施,可使结构在一定程度上恢复原有可靠度,并延长其使用寿命llJ
3、,这对国力薄弱,经济欠发达的国家来说是具有重要的社会效益和经济效益.1研究背景在众多混凝土结构加固技术方法中,外贴碳纤维布加固技术具有高强高效,施工便捷等技术优势,应用较为广泛.碳纤维布加固方法的研究在日本,德国等国家起步较早,八十年代初期美国开始大量工程应用,并形成了碳纤维布加固设计规范.我国于上世纪九十年代引进碳纤维布加固技术,同时,国内众多科研机构及高校进行了相关研究,并编制出行业标准和规范.国内外主要的研究成果可以从下面几个方面进行概括:1)剥离破坏理论方面,Granjut2j认为粘贴破坏根本原因在于结合面的层问垂直应力.AmirM.
4、Malekt31提出了在碳纤维板切断处剪应力和正应力的计算方法.吴刚进行了各种碳纤维布粘贴方式下碳纤维布与混凝土的平均粘贴应力计算方法的研究.2)剪切模型方面,AmirM.Malekts】提出CFRP板在开裂之前剪力分析方法.曹双寅I6】研究了加固后承载力的提高,以及抗剪及开裂等性能.3)抗弯及计算分析方法方面,叶列平[71进行了一次受力,二次受力的公式简化计算方法及界面剥离机理等方面研究.目前国内相关的设计规范包括:GB50367t8~,JTG/TJ22tgJ,CECS146~oJ等,但仍有一些尚待进一步研究的问题【llJ,如某些方法中所采
5、用的平截面假定不甚理想等.2碳纤维加固梁承载力试验2.1试验方案为验证碳纤维加固方法的效果,本文设计了2根普通钢筋混凝土梁,分别为未受损伤梁B一1,碳纤维加固梁B一2,其设计尺寸均为200x400x3800mm,混凝土强度等级为C30.拟通过加固梁与未加固梁的对比试验,观察碳纤维加固方法的效果;同时,通过比较受力变形形态,破坏形式,加固效果等方面的异同,对加收稿日期:201l-叭一26基金项目:国家自然科学基金青年基金项目资助(51008284)作者简介:李扬(1976一),男,河南郑州人,工程帅,硕士,主要从事结构工程方面的研究.2011年
6、4月李扬:碳纤维布加固梁抗弯荷载试验研究——435——固后试验梁整体性能等指标进行评价.U型箍粱纤维复合材△图1碳纤维布加固试验梁侧面图及剖面图Fig.1Sideviewandcrosssectionofreinforcedconcretebeam依据GB50367,相对界限受压区高度为加固前的0.9倍,钢筋混凝土结构构件加固后,其正截面承载力提高幅度不应超过4O%.因此本文按承载力提高4O%设计加固方案,在梁底粘贴两层面密度为300g/m的碳纤维.同时,为了避免受弯承载力提高后而导致构件受剪破坏先于受弯破坏,在梁的剪切区设置4条碳纤维U型箍
7、.加固方案见图1.其他设计参数包括:混凝土保护层厚度25mm,纵向受拉钢筋HRB335—2018,箍筋采用HRB235—28@100,碳纤维布采用的型号为CJ30J,厚度为0.167mm.试件所用的各类材料的物理力学性能实测值如下所列:1)纵向钢筋:f,=426.3MPa,fi,=596.3MPa,A=509mm,E=2.0xl0MPa.2)混凝土:.,=43.3MPa,.,28=28.95MPa,.,28=2.78MPa,Ec=3.31~10MPa.3)碳纤维布:伸长率为1.70%,抗拉强度为3671MPa,弹性模量为2.4~10sMPa.
8、2.2试验装置试验采用三分点加载,利用50t液压千斤顶及反力架施加荷载,采用压力传感器控制加载的大小.试验数据用CM一2B静态应变测量仪自动采集.为避免混凝土试验梁
