预应力碳纤维布加固钢筋混凝土梁的抗弯性能试(2)

预应力碳纤维布加固钢筋混凝土梁的抗弯性能试验研究

布加固的梁进行了对比试验[1],结果表明,用预应力碳纤维布加固混凝土受弯构件更加有效、可行。尚守平等根据9根梁的试验[2],对比了预应力碳纤维布加固与非预应力碳纤维布加固的受弯构件的受力性能,试验结果发现,预应力碳纤维布加固的试件的开裂荷载、屈服荷载比非预应力碳纤维布加固的试件均有提高。姜新佩等对10根混凝土梁进行了未加固、非预应力碳纤维布加固、不同预应力水平、不同附加锚固方式的对比试验[3],结果表明,粘贴预应力碳纤维布可提高梁的开裂荷载、屈服荷载、极限荷载,合适的锚固方式可以有效防止剥离破坏。FrancaP等研究了预应力碳纤维布加固T形截面梁的试验,

并对比了预应力加固与非预应力加固梁的受力性能[4]。PiyongYu等针对预应力碳纤维布加固混凝土梁设计了专门的锚具,对未加固梁、非预应力碳纤维布加固、预应力碳纤维布加固梁进行了对比试验,结果表明,在40小时内,持在初始预应力的90%,载、极限荷载均有提高[5-6]。

本文通过室内、不同配布率情况下,开裂荷载、屈服荷载、极限荷载、挠度、曲率延性系数等受力性能。

2.5m,试验梁纵筋为2 12,架立筋为2 8,弯剪区

箍筋为 6@100,纯弯段无架立筋和箍筋,见图1,梁的具体参数见表3。其中,Acf为碳纤维布的截面面积,εpi为CFRP的有效预拉应变,εcfu为CFRP的极限拉应变。本次试验中,所有加固梁均为一次受荷。

图1　Fig.1　Roftestbeams

表3　Detailsoftestbeam

编号

L1L2L3L4L5L6L7L8L9

CFRP宽度/厚度

mm60/0.11160/0.11160/0.11170/0.16770/0.16770/0.167120/0.167120/0.167120/0.167

A

cf

εpi×10-6

203841006037203440006100205041506090

mm26.666.666.6611.6911.6911.6920.0420.0420.04

预应力水平

15.7%εcfu31.5%εcfu46.4%εcfu15.4%εcfu30.3%εcfu46.2%εcfu15.5%εcfu31.4%εcfu46.1%εcfu

1　试验方案

1.1　试验材料

1.3　碳纤维布的预应力施加方案

试件混凝土设计强度等级为C25,实测立方体抗

压强度为26.66MPa。纵筋、架立筋、箍筋均采用HPB235级钢筋,钢筋的实测力学性能参数见表1。碳纤维布采用法国赫氏公司的赫氏系列,厚度有2种,分别为0.111mm和0.167mm,碳纤维布的实测力学性能参数见表2。

表1　钢筋的实测力学性能参数

Table1　Testedpropertitiesofsteal

预应力张拉采用本课题组专门研制的机具,施工

方法类似于预应力钢筋的后张法。先将梁底混凝土表面打磨平整,并在梁的张拉端安装张拉机具。用水和丙酮清洗混凝土表层后,将锚固端la范围内的碳纤维布粘好,待胶达到设计强度后在另一端进行预应力张拉。预应力值稳定后将碳纤维布粘贴在混凝土表面;胶达到设计强度后去掉张拉端机具,剪断多余的碳纤维布[7]。锚固长度按照预应力水平分为三种:L1、L4、L7,la=80mm;L2、L5、L8,la=100mm;L3、L6、L9,la=120mm。混凝土表面处理不当将影响胶

钢筋

型号 12

直径

mm11.87

弹性模量

GPa225

屈服强度

MPa302.78

抗拉强度

MPa456.88

延伸率

29.2%

表2　CFRP的实测力学性能参数

Table2　TestedpropertitiesofCFRP

CFRP

厚度

0.1110.167

抗拉强度

30552904

弹性模量

235220

极限拉应变

-61300013200

型号

HEX-3R-200HEX-3R-117

1.2　试件设计

本次试验共设计制作了9根矩形截面简支梁,截面尺寸为120mm×250mm,梁长为2.8m,跨度为

结层的拉剪承载力,可能在张拉时发生混凝土表层剪切破坏;若胶层厚度不够,则可能在张拉时发生胶结层粘结破坏[8]。1.4　加载方案及量测内容

试验中采用手动千斤顶,通过分配梁将荷载传给试件,利用传感器和YJ-X4数显静态应变仪控制荷载大小及加载进程,加载方案见图2。

根据研究目的,试验过程中重点量测以下内容:

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