CFRP筋加固梁抗弯刚度影响因素的试验研究

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1、2011年5月第5期城市道桥与防洪科技研究197CFRP筋加固梁抗弯刚度影响因素的试验研究于国语，于天来(东北林业大学，黑龙江哈尔滨150040)摘要：通过CFRP筋体外预应力加固钢筋混凝土梁的试验，研究了混凝土标号、原梁配筋率、体外预应力束弯折角度、损伤度及带载水平对加固粱刚度的影响。通过研究得出了相应结论。其研究成果对CFRP筋体外预应力加固技术具有一定的借鉴作用。关键词：CFRP筋；体外预应力；加固；刚度中图分类号：U445．7+2文献标识码：A文章编号：1009—7716(2011)05—0197-040引言1试验简介在役桥梁随着运营时间的增长，在交通荷载1．1试验梁概况

2、及环境因素等的作用下，部分现役桥梁存在一定根据研究内容，本次试验共安排了13根矩形的缺损，使用功能衰退，结构安全性与耐久性降钢筋混凝土试验梁，其中基准梁1根，试验梁12根。低，甚至发生桥塌人亡的惨剧[1,21。因此，对缺损试验梁尺寸为Lxbxh=3500mm×160mm×280mm，桥梁及时进行维修与加固，具有十分重要的现实计算跨径为3300mm。混凝土标号考虑了C25，意义。C30，C40三个强度等级，实测混凝土标号见表1；体外预应力加固技术被认为是桥梁加固最有受力纲筋采用HRB335，配筋率考虑了0．57％，效的方法之一，该项技术改变了传统的被动加固1．01％，1．9％及2．

3、45％四种情况；折线布筋弯折模式，利用主动施加预应力，对结构实施主动加角度考率了5．0。，7．2。及11．3。；部分预应力度固，可明显提高结构的抗弯承载能力及耐久性，改(PPR)考率了0．323，0．379，0．519，0．657四种情况。善使用阶段结构的受力状态，提高结构的刚度，延表1试验梁参数表长结构的使用寿命。碳纤维筋材及碳纤维绞线具有轻质高强、抗疲劳、热膨胀系数低、施工方便及高耐腐蚀等优点，是体外预应力筋的一种较为理想材料。体外预应力结构与有粘结预应力结构、无粘结预应力结构不同，除在锚固端和转向块处之外，预应力筋和混凝土截面之间可产生自由的相对运动，预应力钢筋与混凝土截面

4、之间的变形协调关系不再存在。目前，对体外预应力加固混凝土梁正常使用状态下的刚度验算，规范只是借助体内无粘预应力混凝土的刚度验算公式，没有充分考虑体外预应力加固混凝土梁二次效应的影响【3】。事实上，随着梁体变形的增大，体外预应力筋的偏心距会减小，预应力作用会降低。此外，由于旧有钢筋混凝土结构为带裂缝及带载加固，因此原有裂缝及带载水平对加固后结构的刚度也有一定的影响。注：Po为未加固梁压碎破坏时荷载。本文通过试验，研究了混凝土标号、原梁配筋试验梁的构造与配筋情况见图1。图1中各梁率、体外预应力束弯折角度、损伤度及带载水平对的构造筋相同，只是梁底的纵向配筋率有所差异。加固梁刚度的影响。

5、试验梁的编号、配筋情况见表1。1．2试验材料收稿日期：2011-O1—11作者简介：于国语(1986一)，男，黑龙江人，硕士研究生，研究选取通体试件进行标准养生，28d实测混凝土抗方向为桥梁工程。压强度见表1；受力钢筋实测屈服强度为407MPa，抗198科技研究城市道桥与防洪2011年5月第5期密荷载分级。1．5试验梁的测点布置在试验梁的跨中，1／4、3／4断面和支点断面分别布设位移计(wY一50位移计)，具体布置情况见图3图1试验梁构造与钢筋配筋图(单位：mm)拉极限强度为539MPa，弹性模量为2．10×105MPa：体外筋材采用型号CFM7—1的CFRP筋材，直径为堑7mm

6、，抗拉极限强度为1975MPa，弹性模量为图3试验梁挠度测点布置示意图f单位：mm)1．4×105MPa。1．3试验梁的预裂、修复与张拉位移采用BZ2205C程控静态电阻应变仪进行考虑到实际加固工程中，结构均处于受损状采集，测试现场见图4。态。本次试验时，除对比梁外，均事先预裂，预加载为预估极限荷载的80％。然后，对宽度大于0．15mm的裂缝，采用JGN一1进行注胶修复；对于宽度小于0．15mm的裂缝，采用表面封闭法进行封闭。待胶体达到强度后，对梁施加体外预应力进行抗弯加固。张拉方法采用一端张拉，张拉控制应力取CFRP筋材抗拉设计强度的50％。加固后，重新进行抗弯试验，直至梁体破

7、坏。1．4试验加载试验梁采用四等分点加载方案，加载装置见图2。为准确控制加载的精度，在千斤顶与反力梁图4试验现场之问设置压力传感器。根据预估荷载值的大小，选2试验结果分析用30t千斤顶和最大量程为30t的BLR一1型压2．1试验梁破坏形态力传感器。试验梁受力大致分为3个阶段。第1阶段-当荷载下于开裂荷载时，梁体全截面处于弹性工作状态；第2阶段：随着荷载增大，下缘受拉区混凝土达。Il到抗拉极限应变而开裂，随着荷载的进一步增大，裂缝逐渐发展，中性轴逐渐上移，直至原梁的钢筋1＼1R2I