碳纤维加固锈蚀钢筋混凝土梁抗弯承载力.pdf

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1、V01．42，No．4沪I．J量材第42卷第4期August，20165记Ilz“n咒B“f癞^砌纪，．缸如2016年8月碳纤维加固锈蚀钢筋混凝土梁抗弯承载力李妍，聂珲(吉林建筑大学，吉林长春130118)摘要：为研究碳纤维对锈蚀钢筋混凝土梁加固后抗弯承载力的变化情况，采用碳纤维对一根锈蚀率为9％的梁正截面进行加固，计算加固后的抗弯承载力。分析结果表明：钢筋锈蚀到一定程度后，无法满足承载力要求；采用碳纤维布进行加固后，梁抗弯承载力显著提升，满足承载力要求；在适用条件下，抗弯承载力随着碳纤维布用量的增加而增加。关键词：CFRP；锈蚀钢筋混凝土

2、梁；抗弯承载力；加固中图分类号：TU375．1文献标志码：A文章编号：1672—4011(2016)04—0070一03DOI：10．3969／j．issn．1672—4011．2016．04．0340前言目前，我国很多已建多年的大型建筑面临构件损坏、钢筋锈蚀、表面层剥落，这直接导致了结构的受力状态和材料性能发生变化。结构承载力不足，会对人们的安全造成巨大隐患。对建筑进行维修、加固和现代化改造已经成为建筑业研究与发展的重点之一⋯。外贴纤维复合材料(FiberReinforcedpolymer)加固法，简称FRP加固法，在最近几年得到了广泛应

3、用旧J。纤维复合材料包括玻璃纤维、碳纤维和芳纶纤维等，具有耐久性好、质量轻、强度高等优点，其中碳纤维(简称CFRP)应用较为普遍旧j。众多企业、工程单位、学校的相关人员不仅需要掌握碳纤维加固施工技术和加固方法，而且要更多了解碳纤维加固混凝土构件的计算理论和设计方法，进而掌握碳纤维布加固量对混凝土构件承载力提升的程度以及二者之间的关系。文献[4]介绍了受弯构件破坏模式判别方法及受弯构件正截面加固的相关公式，为本文计算碳纤维加固混凝土梁受弯承载力提供了指导。本文以碳纤维布加固钢筋混凝土梁承载力计算对比为基准，讨论碳纤维布加固混凝土受弯构件的承载

4、力问题，为进一步研究提供基础。1受弯构件正截面加固1．1受弯构件正截面计算方法根据GB500010—2010《混凝土结构设计规范》¨J，正截面承载力计算应符合下列假定：①符合平截面假定；②不考虑受拉混凝土作用；③钢筋的应力与应变的关系为：当0≤占；≤占，时，盯；=E，占，；当8，>8，时，盯，=工；(蓟纵向受拉钢筋的极限拉应变取0．01，应力取弹性模量与应变的乘积，但是大小应满足下列要求：一‘≤盯。≤‘，盯础一厶≤盯一≤厶。单筋矩形截面梁受弯承载力计算公式为：M≤a正bx(ho—x／2)(1)a正bx=frA，(2)作者简介：李妍(1977

5、一)，女，吉林长春人，博士，教授，主要研究方向：混凝土结构、混凝土温度裂缝。·70·1．2截面分析方法截面分析方法就是根据梁的破坏模式建立不同的抗弯承载力计算公式。由试验研究可知，加固梁受弯破坏模式有三种：CFRP断裂、受拉钢筋屈服受压区混凝土被压碎、受拉钢筋未屈服受压区混凝土被压碎。以单筋矩形截面梁为例，介绍计算方法。1)当CFRP加固量过低或者是梁的配筋率较低时，CFRP会发生断裂，此时，受压区混凝土未被压碎，但是CFRP已经达到极限拉应变，CFRP断裂，计算方法为：a正印l髫o=fyA。+厶Ar(3)铲i专五^，(4)M。≤工A；(h

6、o—x／2)+厶Ar(^，一x／2)(5)式中s凡一FRP极限拉应变；占i一梁底初始拉应变；B一混凝土受压区边缘压应变。2)受拉钢筋屈服受压区混凝土压碎的情况相当于加固配筋率适合的梁，可以采用等效矩形应力图形来计算受压区混凝土的合力，进而建立方程，得到计算公式为：a正bx=AZ+A办(6)M。≤a丘bx(^r—x／2)一工A，(^r—ho)(7)3)受拉钢筋未屈服受压区混凝土压碎这种情况相当于受拉钢筋配置过多，导致受压混凝土过早破坏，对受拉钢筋取距，建立方程可得：a以bx=A，盯，+A鼻(8)M。≤a正bx(ho—x／2)+／4，(^，一h

7、o)(9)式中，受拉钢筋应力盯，可以由下式求出：O"s：E,ec．f丛一11(10)1．3破坏模式判别采用CFRP加固钢筋混凝土梁，当CFRP断裂时，破坏具有突然性，表现出脆性破坏特征。若发生CFRP断裂，则需满足式(11)：h，一z。占r=—P8。。一占。≥占^(11)或：靠+占。≤占。。字(12)否则，为受压区混凝土压碎。由公式(10)得到受拉钢筋应力，然后可以判断受拉钢筋是否屈服。1．4计算有效拉应变CFRP有效拉应变与其种类、加固梁有关。对于CFRP有效拉应变的计算，CECSl46—2003((碳纤维片材加固混凝土结构技术规程》M1

8、(以下简称《技术规程》)中有效拉应变的计算方法较复杂，GB50367—2006(FRP加固混凝土结构技术及应用》中介绍了较为简便的方法，对于CFRP有效拉应变计算方法为：％=0．