预应力碳纤维布加固钢筋混凝土梁的抗弯性能试(3)

预应力碳纤维布加固钢筋混凝土梁的抗弯性能试验研究

各级荷载下钢筋的应变;梁侧面混凝土的应变;碳纤维布的应变;跨中截面的曲率;跨中位移等

。

图2　试验梁加载方案图

Fig.2　Testsetupofloading

2　试验结果及分析

为了比较不同的预应力水平、配布率对试件抗弯

性能的影响,将各试件的主要试验结果列于表4。表中Pcr、Py、Pu分别为试验梁的开裂荷载、屈服荷载和极限荷载,f40为40kN时的跨中挠度。

表4　试验结果

Table4　Summaryoftestresults

试件编号

L1L2L3L4L5L6L7L8L9

Pcr/kNPy/kNPu/kNf40/mm拉断CFRP拉断CFRP拉断CFRP拉断CFRP拉断CFRP拉断CFRP

拉断CFRP拉断

10.511.713.011.413.615.813.016.720.5

41.343.0649.047.652.657.0

49.154.256.256.960.963.967.0

6.7.276.526.126.485.704.96

,后期的应力应变增长小于非预应力构

件,环氧树脂层所发生的剪切变形及传递的剪应力均小于非预应力构件,不易发生粘结破坏。②预应力试件在制作时,混凝土表面打磨平整,且用丙酮清洗后,碳纤维布经过张拉,可以非常平直紧密地粘贴到试件表面,在一定程度上保证了混凝土的拉剪承载力和胶层的剪切承载力[8]。③有足够的胶层厚度。根据陈和滕基于断裂力学理论提出CFRP与混凝土剥离时的粘结强度公式[9],胶结层的厚度和剪切模量对粘结性能起着重要作用,粘结强度和粘结承载力随着胶层厚度的增加有一定程度的提高。

从试验结果看来,对碳纤维布施加预应力,能有效避免碳纤维布拉断前发生粘结破坏。2.2　预应力水平及配布率对开裂荷载、屈服荷载的影响

预应力梁的一个显著特点就是具有良好的抗裂性能,开裂荷载要大于相同配筋的普通钢筋混凝土梁。同时,预应力技术能够提高梁的屈服荷载(受拉钢筋屈服时的荷载)。由表5可知,配布率越高,开裂荷载和屈服荷载越大;预应力水平越高,开裂荷载和屈服荷载越大;但屈服荷载的提高幅度明显小于开裂荷载的提高幅度。

2.1　试件的破坏形态

在试验中,所有加固梁的破坏形态均为碳纤维布拉断。在破坏前,随着梁底裂缝宽度的增大并逐渐向上延伸,当荷载加至极限荷载的80%,梁跨中截面处的碳纤维布被撕裂成条状,继续加载

,靠近梁侧面的小条碳纤维布被拉断而发出微小的脆响,此时碳纤维布从断裂处沿着胶层迅速剥离,裂缝宽度迅速增大,梁随之破坏,部分梁的破坏特征图见图3～图5。

图3　试验梁L2的破坏情况

Fig.3　FailurepatternofbeamL2

所有试件外表面尽管没有设置U形箍,但在碳纤维布拉断之前都没有出现胶结层的的界面破坏,也没有发生任何粘结破坏的痕迹。

分析其原因,主要有三点:①由于碳纤维布预先12

当预应力水平较高时,配布率较低的梁的开裂荷

载可能高于那些配布率较高但预应力水平较低的梁的开裂荷载。L2、L3的开裂荷载高于L4的开裂荷载;L5、L6的开裂荷载高于L7的开裂荷载;L3的碳纤维布截面面积仅为L7的33%,但其开裂荷载相同。同样,当预应力水平较高时,配布率较低的梁的