预应力CFRP加固混凝土T梁抗弯性能分析.pdf

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1、施工技术预应力CFRP加固混凝土T梁抗弯性能分析苏彦龙1赵文龙2(1.铜川市交通建设工程质量监督站,陕西铜川727000；2.长安大学理学院,陕西西安710064)摘要：粘贴预应力纤维增强复合材料(CFRP)对混凝土桥梁进行加固和修复,既可以提高结构的承载力和耐久性,同时又可以大幅度提高工作效率。文中对预应力CFRP加固混凝土T梁的预应力损失和抗弯承载力进行了理论分析,提出了计算CFRP预应力损失和加固后混凝土梁抗弯承载力及裂缝宽度的实用计算方法。关键词：预应力CFRP；混凝土T梁；受弯承载力；裂缝宽

2、度中图分类号：TU375文献标识码：A文章编号：1674—3024(2015)12—89—02前言(4)预应力所引起的弹性压缩损失值σl7为：桥梁长期承受着车辆荷载作用及各种外界环境因素的影σ=Ef[σconAf+σconAfepo](4)l7AWEc00响。随着时间的推移，桥梁结构本身不同程度出现了缺损和老式中，epo为换算截面重心至预应力CFRP质心的距离；A0化，对结构的安全性、耐久性及运营适用性产生了较大的影响，为换算截面面积；W0为换算截面受拉边缘的弹性抵抗矩；Ec为甚至直接危及桥梁的运营安

3、全。近年来，CFRP(CarbonFiber-混凝土的弹性模量。ReinforcedPolymer,简称CFRP)由于强度高、耐腐蚀、自重轻、施工方便等优点在桥梁加固技术领域得到广泛应用。但使用非预2加固后截面抗弯承载力分析应力CFRP加固混凝土受弯构件时，当钢筋的强度达到屈服，2.1计算假定CFRP的强度发挥不到20%，难以抑制结构的变形与裂缝的发(1)截面应变符合平截面假定；展(CFRP高强度的特点仅在梁中主筋屈服以后才得以充分发(2)混凝土和钢筋的应力-应变关系按文献取用；挥，而在主筋屈服前，C

4、FRP所起的作用有限)，因此，它对提高(3)CFRP板的应力-应变关系为线弹性；被加固构件的开裂荷载及屈服荷载作用不是十分明显，对受弯(4)忽略混凝土的受拉作用；构件在使用阶段的性能改善作用不大。为了更加充分而合理地(5)由于外贴的碳纤维很薄，近似认为CFRP中心离梁顶的利用CFRP高强度的特点，取得更好的加固效果，进行预应力加距离与梁高相等；固是有效的途径。预应力加固的构件在承受荷载之前CFRP就(6)在达到受弯承载力极限状态前，碳纤维与混凝土之间已经发挥了相当的强度，既有效地利用了CFRP的高强度

5、，避免粘结可靠，不发生粘结剥离破坏。材料浪费，又能抑制构件变形和裂缝发展，从而解决CFRP强度2.2实用受弯承载力计算公式与弹性模量比值高的问题。钢筋混凝土T梁用碳纤维加固后,主要有下面三种破坏形1CFRP加固预应力损失计算态：1)受拉钢筋先达到屈服,然后受压区混凝土压坏，此时CFRP试验研究表明，CFRP预应力损失主要由锚具变形与CFRP板未达到其允许拉应变[εf]；内缩损失σl1、CFRP应力松弛损失σl4、混凝土收缩徐变损失σl52)受拉钢筋先达到屈服，然后CFRP板超过其允许拉应变以及弹性压缩

6、损失σl7等4部分组成。[εf]，并达到极限拉应变而拉断,而此时受压区混凝土尚未压坏；(1)由于锚具变形和CFRP内缩引起的预应力损失值σl13)由于CFRP板的加固量过大,在受拉钢筋达到屈服前,受为：压区混凝土已压坏。σl1=aEf(1)依据文献，在受拉面粘贴CFRP片材进行抗弯加固时，T形l截面梁抗弯承载力按下列公式计算：式中，a为张拉端锚具变形和CFRP内缩值；l为CFRP张拉2.2.1第一种破坏形态计算公式(ξfhh＜x＜ξhh0)端至锚固端的距离；Ef为CFRP的弹性模量。对第一类T形截面，

7、(2)基于试验研究,预应力CFRP板应力松弛所引起的损失γ0Md≤Mu=fcdbf’x(h0-x/2)+φEfεfAf(h-h0)(5)值σl4(MPa)为：其中混凝土受压区高度X和受拉面上碳纤维的拉应变εfσl4=4.1+6.2lgT(2)可由公式(6)、(7)联立解得，式中，T为CFRP板张拉完毕至松弛计算时刻的时间，单位:fcdbf’x=fsdAs+φEfεfAf(6)h。(3)混凝土收缩徐变引起的预应力损失σ按式(3)计算：x=0.8εcuh(7)l5εcu+εf+ε1σl5=αd0.9αpσ

8、pcφ∞+Esε∞(3)对第二类T形截面，1+15Pγ0Md≤Mu=fcdbx(h0-x/2)+fsd’As’(h0-as’)+φEfεfAfas(8)式中，αd为考虑时间影响的收缩徐变损失系数；αp为预应混凝土受压区高度X和受拉面上碳纤维片材的拉应变εf力CFRP与混凝土的弹性模量之比；σpc为受拉区预应力CFRP由(7)、(9)联立解得，由预加力(扣除相应阶段预应力损失)和梁自重产生的混凝土fcdbx+fsd’As’=fsdAs+φEfεfAf(9)