CFRP加固钢筋混凝土梁的平均裂缝宽度研究

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1、总第1期CFRP加固钢筋混凝土梁的平均裂缝宽度研究41CFRP加固钢筋混凝土梁的平均裂缝宽度研究刘金平(中铁大桥局集团武汉桥梁科学研究院有限公司，湖北武汉430034)摘要：介绍了CFRP加固钢筋混凝土梁的裂缝宽度A干~+Aofz为cFRP加固混凝土梁的平的影响因素，提出了梁的平均裂缝宽度的计算公式。通过相应的试验数据进一步验证，结果表明该方法切实可靠，可对均裂缝间距；lm为与未加固混凝土梁平均裂缝间距预估和评价加固钢筋混凝土结构的裂缝提供理论依据，为实为加固影响系数；A。r为CFRP截面积；A。为受拉钢际工程应用提供一些借鉴。筋截面积；C为受拉钢筋保护层

2、厚度；ID。为受拉钢筋关键词：CFRP钢筋混凝土粱；裂缝宽度；研究有效配筋率；d为钢筋直径；b为截面宽度；h为截面高度；6为受拉翼缘宽度；为受拉翼缘高度。1前言文献[2]指出裂缝问钢筋应力可以假定满足以下分布函数：碳纤维布(CFRP)}gl固混凝土结构技术已经成一一△一一B1(1一COS)(2)为当前土木工程领域的一个研究热点。目前研究的cr重点从抗弯、抗剪构件以及抗震、节点加固等转向了式中，为截面钢筋沿z方向应力为截面钢筋粘结应力、预应力CFRP筋的开发和应用等领域，计算应力；为平均裂缝间距；B为应力值。在工程实际中也得到了广泛应用。但是对于加固钢计算模

3、型见图1，其受力平衡方程如下：筋混凝土构件裂缝间距和裂缝宽度的研究目前并不A4-A。ff—A+Af+，A(3)多，而且已有的研究成果多采用裂缝问钢筋应力平A一A+IrUdar(4)均值进行分析，这与实际钢筋应力分布差别较大。本文拟采用裂缝间钢筋应力分布函数来讨论加固后Aff二==Afh+lrd~-bfd’(5)钢筋混凝土梁的平均裂缝宽度计算方法。式中，为截面钢筋应力；A为受拉钢筋截面积；“为钢筋周长；f为CFRP应力；Af为CFRP截面积；2已有加固混凝土梁的裂缝计算模型b为CFRP沿方向应力为混凝土截面拉应力；A为混凝土截面积；r为钢筋与混凝土的粘结目前

4、已有的加固混凝土梁裂缝的计算模型，仍应力；r￡r为CFRP与混凝土的粘结应力；b。f为按传统钢筋混凝土结构裂缝分析方法，这种分析方CFRP粘贴宽度。法首先假设裂缝截面处的钢筋应力和CFRP应力都是一个常数值。本文尝试找出按钢筋实际应力分布函数来计算梁裂缝的计算方法。3基于钢筋应力分布函数的CFRP加固混凝土梁平均裂缝宽度裂缝间距采用文献Eli中的计算方法：一(1)式中，J9—0．24；一1．9c+0．08旦；~Ote一收稿日期：2OO811—1O作者简介：刘金平(珀79一)，男，工程师，2002年毕业于湖南大学土木工程学院交通土建工程专业，工学学士。42桥

5、梁检测与加固2008年第1期Jf0rdx一UB(卜cos)(7)scB·一Atef~(15)两边求导可得：2m4sBtr‘一，一～sin‘7(＼8u)／由粘结一滑移理论，平均裂缝宽度为：crUscrO'er对式(5)处理时，先变成统一形式。由于一叫一Esr-Ec~．一(一d0d0E参E)如==：E￡、一Ecf￡，故有：(Ycf一等(9)击BI(1-cosZcr1s，旦(1-cosdz式中，E为钢筋的弹性模量；Ecr为CFRP的弹性模EAl—ctecr量。则Ecf一∞-BI瓦一竺一式中，a一Ecf，。＼，．＼，。、、n、E一Ej2cr一代人式(5)有：c(一

6、ft)l(16)一Acfa(由于bcf为常数，故求导可得：式中，P一；Pc一。一sin由瓦(3)得：4工程实例。，A一A(一)+Af(f一0"c￡r)(13)故：国内利用CFRP加固混凝土梁的试验研究中‰=Bl(1一c。s27r．z，,十Acf∞(1-cos)(14)有详细裂缝记录的不多，本文主要利用文献[2]中的试验数据结果，采用的试验梁和CFRP的基本参数当z===扎+一见表1。试验中得到钢筋的应变情况，根据试验数据计算为极大值。得到的平均裂缝问距和混凝土平均裂缝宽度见表2。表1试验梁和CFRP的基本参数注：试验梁所用的混凝土的实测抗压强度为24．8M

7、Pa，梁的规格为300mmX200mmX3000mm。表2平均裂缝间距和混凝土平均裂缝宽度计算值注：荷载的选择以混凝土梁裂缝基本达到稳定状态为准则；实测裂缝宽度均只考虑纯弯区内的裂缝。总第1期CFRP加固钢筋混凝土梁的平均裂缝宽度研究43将计算得到的平均裂缝宽度与实测的裂缝宽度苎较力匕较，并与文献[2]中计算得到的理论值2比5结语，见图2。一一按照基于钢筋应力分布函数的CFRP加固混凝土梁的裂缝计算理论，对CFRP加固混凝土梁的裂缝宽度计算问题进行了分析和研究，主要是考虑钢筋及CFRP的应力按某一种分布函数分布时，计算梁的平均裂缝宽度。计算的理论值比实测值

8、稍大，说明此计算理论用于CFRP粘贴加固钢筋混凝卜100CWZ—l