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1、钢板加固梁试验研究和桥梁加固应用 摘要：本文通过对钢板加固梁的试验，从钢板的厚度，附加锚固方式来分析钢板加固的破坏形式和受力特点，并结合试验，谈谈粘贴钢板在桥梁加固中的应用和施工时的注意事项。关键字：钢板；桥梁；加固中图分类号：K928.78文献标识码：A文章编号：本文共做了六根梁的粘钢板加固试验。为便于比较,各梁设计尺寸相同,所有试件的配筋,包括箍筋均相同。梁A–2（1.03）、A–3（1.5）、A–4（2.67）、A–5（2.94，螺栓）、A–6（2.63，U型板）。括号内数字表示粘钢板的厚度和附加锚固措施。梁A-1作为对比梁
2、(原梁),不加固(图1)。梁A-2、A-3、A-4、A-5、A-6均为在梁底部受拉区粘贴钢板梁,它们的不同之处在于:图1钢筋混凝土原梁(A-1)配筋图2粘钢补强梁(A-2、A-3、A-4)构造图(1)强钢板厚度分别为1.03mm,1.5mm,2.67mm,2.94mm,2.63mm；(2)梁A-2、A-3、A-4粘贴钢板均直接粘贴至梁底端部,不采取其它锚固措施(图2)；梁A-57梁底粘贴钢板端部采用螺栓锚固措施(图3),所采用的锚固螺栓为直径7.7mm的射钉枪钉；(3)梁A-6梁底粘贴钢板端部采用U型钢板锚固措施(图4),锚固U型板
3、厚度为2.0mm,尺寸为(60+35)×150mm。钢板粘贴施工严格按加固技术规范要求的工艺过程进行。试验的测试内容主要是通过百分表对试验梁的跨中绕度进行测量，通过粘贴钢筋应变片来测定钢片的应变范围，通过混凝土应力计，测定混凝土的应力变化。并用刻度放大镜测量在加载过程中的裂缝宽度和开展情况。测点布置如图5所示。试验加载采用三分点加载方式,如图6所示。图3螺栓锚固粘钢梁(A-5)构造图图4U型板锚固粘钢梁(A-6)构造图5测点布置示意图图6试验加载示意图2试验结果与分析2.1梁的破坏形态(1)钢板剥离破坏。由于胶作用于混凝土表面的剪应
4、力和正应力的组合作用引起的破坏。如粘贴2.67mm厚钢板的梁A-4,破坏时首先钢板从一端翘起,然后再从底部开裂,并逐渐向加载点处扩展,最后混凝土剪切破坏。(2)7钢板屈服破坏。当钢板的厚度比较薄，梁体下部受拉受弯时，钢板的刚度较小，引起钢板和混凝土的剥离，当混凝土受拉破坏时，钢板可达到屈服。梁A-2、A-3的破坏就属此种类型。(3)混凝土破坏。当钢板厚度稍大时，混凝土先与钢筋破坏，为使钢板和混凝土同时达到工作极限，用螺栓和U型板将钢板锚固在梁体上，使得钢板抑制或延长混凝土开裂破坏，提高梁的承载能力。梁A-5和梁A-6为阻止钢板的剥离
5、分别采用了螺栓锚固和U型板锚固。2.2混凝土应变根据实验分析,发现混凝土底部受拉区在20kN左右开裂,开裂后通过对应力计的读数，混凝土应变减少，钢板在工作，而后混凝土应变又线性增加，说明钢板和混凝土已经同时工作，承载力已得到提高。实验分析表明:混凝土开裂后,钢板的加入工作，使得整个截面的应力重新分布,钢板能接受混凝土传递的应力，并能整体工作。钢板加固可使开裂荷载提高，且较薄的钢板比厚钢板加固梁延迟开裂,钢板的配率与整个梁截面需要匹配。2.3钢板应变图7、9、11、13给出了应变沿钢板长度的变化情况。图8、10、12、14给出了钢板应
6、变随荷载的变化情况。从图中可以看出,在10kN时各梁的钢板应变随长度的变化规律基本相同,20kN以后混凝土开裂,钢板作用增加,7各梁才有了较明显的差别。这表明,在混凝土开裂前整个钢板上的受力基本上是一致的,当混凝土开裂后,跨中要比端部大一些,且应力增长速度要快一些。图9的曲线变化比较复杂,但也看出有同样的现象,只是斜率变化要平缓一些,也就是说粘结应力集中要小一些。图11和图13是用螺栓锚固及U型板锚固梁的变化曲线,二者的变化趋势极为相似,由钢板端部开始,钢板受力就直线增大,但近似成直线上升,说明粘结应力不是很大,锚固措施大大改善了粘
7、结段的受力性能,粘结剂和锚固构件一起共同把混凝土上的力迅速地传给钢板。图8表明,在混凝土开裂前,整个钢板上的受力基本上是一致的,当混凝土开裂后,钢板应变跨中要比端部的大,应力增大速度要快一些。图9中,当荷载增加至40kN时,钢板端头处的应变没有再增加而是变小了,说明钢板端部一定长度范围内的粘贴最终将对钢板不起锚固作用。随着跨中钢板屈服后变形的进一步加大,钢板的屈服范围向钢板端头延伸,有效粘结长度缩矩,经过一定的过程,最后发生破坏,显示出一定的粘结锚固延性。图13和图14中显示锚固区附近的钢板应变要比跨中处的增长速率慢307%左右,且
8、锚固区钢板应变要比其它处应变小很多,说明由于锚固的存在,使得钢板离锚固区极小一段距离后,便迅速地和混凝土一起共同作用。3项目应用目前，我国交通经济和交通规划的不断发展，有的许多修建于60年代的桥梁，由于设计不完善、施工质量不好、养护不
