碳纤维板加固钢筋混凝土梁短期挠度的试验研究

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1、第25卷第4期华中科技大学学报(城市科学版)Vo】．25NO．42008年12月J．0fHUST．(UrbanScienceEdition)Dec．2008碳纤维板加固钢筋混凝土梁短期挠度的试验研究徐芸，一，蔡锦堂，徐荫，沈宝云1，顾晓静(1．九江学院土木工程与城市建设学院，江西九江332005；2．武汉大学土木建筑工程学院，湖北武汉4300723．嘉兴学院建筑工程学院，浙江嘉兴314001)摘要：本文对钢筋混凝土梁底粘贴碳纤维板加固进行了试验研究，通过3根未加固梁的静载对比试验，着重探讨了6根加固的试验梁中一次和二次加载对混凝土梁刚度的影响

2、，并建立了CFRP板加固粱截面挠度的计算公式。试验表明，粘贴碳纤维板可有效地加固钢筋混凝土结构，延缓了裂缝的开展和提高了梁的刚度，且计算结果与试验结果基本一致。关键词：碳纤维板；加固；钢筋混凝土梁；挠度中图分类号：TU375．1；TU317．2文献标识码：A文章编号：1672—7037(2008)04—0192—042．1试件设计1概述9根矩形截面简支梁，混凝土实测强度等级为C20，梁截面尺寸为b×h=160mm×230mm，目前，对现役结构物的加固改造已成为诸多跨度／=1700illm，净跨／o=1500mm。受力钢筋国家土木建筑行业的主要

3、研究与投资方向。一直为直径16mm的HRB335级钢；弯剪段架立筋和以来，除钢板补强方法作为混凝土构件的主要加箍筋为直径6mm的HPB235级钢。钢筋混凝土固方法外，采用碳纤维(CFRP)~H固的方法现也已试验梁设计配筋率=1．185％，其配筋见图1。广泛应用于加固修复的技术领域。特别在梁、板lU一的加固中，粘贴碳纤维布和缠绕碳纤维布的补强·。～方法已被大量使用⋯。然而，碳纤维布的粘贴方法，因需要多层粘贴而使工程量增加，且施工难1l1I1I1II11I169901Il⋯I：l度将增大。如选用碳纤维板，采用胶状环氧系粘—O着剂将板粘贴在混凝土表

4、面的简单作业就能达到l。o【550——)0I5501000加固效果，该技术因其具有提高构件承载力与延00l15001001700性、控制裂缝开展、增强结构刚度以及改善其受力性能的优点，现已成为国际上土木工程界一个图1试验梁配筋／mm新的研究热点。2．2CFRP板特性近几年，尽管CFRP加固钢筋混凝土梁方面碳纤维板为连续碳纤维单向或多向排列、并的研究工作开展较多，但对CFRP板加固梁的挠经树脂浸溃固化的板状碳纤维制品【lJ。其自重轻、度研究还不够深入。尤其，钢筋混凝土结构考虑厚度小，基本不会改变构件的形状及重量；可裁二次受力对短期挠度影响的研究

5、更少。虽然梁的剪成任意长度，避免了搭接；抗拉强度极高；与挠度值是量测数据中反映其综合性能的一项重要钢板相比，抗碱防腐能力较强；抗疲劳能力突出；指标L2J，但对加固梁还未形成统一的挠度计算公施工工序简便，1层CFRP板相当于4～8层CFRP式，本文通过理论分析与试验相结合的方法针对布的加固效果，从而使作业更加省力：没有湿作这一问题进行了研究。业，现场不需大的设施，施工占用场地少。同时，粘贴碳纤维板的粘结剂，即便是上方作业也不会2试验研究流淌，能确保作业者的安全，亦不必像钢板还需收稿日期：2008—06—30作者简介：徐芸(1974一)，女，江西

6、九江人，讲师，博士生，研究方向为钢结构，cloudysmilewuhee@163．com。第4期徐芸等：碳纤维板加固钢筋混凝土梁短期挠度的试验研究·193·用螺栓固定。3试验结果分析本次试验沿梁底通长布置的2条厚1．2nlln，宽约20mmCFRP板，其于梁底部粘贴位置如图2图4为三组加固试验梁挠度随荷载变化的比所示。CFRP板实测的弹性模量为171．6GPa。较图，它反映出CFRP板加固梁的挠度变化趋势(a)一次受力梁底Co)二次受力梁底图2梁底部CFRP板的具体粘贴位置图4试验梁荷载与挠度曲线2．3试验梁的加固方式(见表1)由图和试验数据

7、可知：表1三组试验梁加固方式(1)在加载初期，三组试验梁的挠度增长都较慢，荷载一挠度关系曲线基本呈线性变化，或者说截面刚度保持不变，而且此时对一次受力梁(第二组)而言，其CFRP板1笱未正常发挥作用。(2)当受拉区混凝土开裂后，未加固梁的挠度急剧增加，而加固梁挠度增加相对缓慢，表现为后者曲线斜率较前者有明显提高，且对于相同数值的外荷载作用，加固梁的挠度值均小于对比注：加固梁靠近支座每端(除A-7梁设1道CFRP梁的挠度值，这种差异随荷载增加而增大。分析布箍外)均设宽100ITlnl的CFRP布封闭箍3道。以为，CFRP板的粘贴加固在一定程度上

8、可提高2．4加载装置和试验方式梁的抗弯刚度。本次试验通过分配梁实现二集中荷载三分点(3)破坏时的挠度，未加固梁在3．9～5．87m／n加载，剪跨比为2．36，在支座