表层嵌贴碳纤维板加固混凝土梁的抗弯试验研究

引　言 近年来, 随着新型复合材料FRP ( fiber reinforced p lastic)的发展和研究,产生了一种新的 用于对结构进行补强加固的方法———嵌贴法 ( near surface mounted,简称NSM) 。这种方法在 需要加固的构件表面开槽,将FRP筋或板条填入 其中,利用粘结剂使FRP与构件紧密结合,从而 提高构件的抗弯或抗剪能力。目前关于表层嵌贴 法加固研究的文献资料有限,试验研究主要集中 碳纤维板加固在界面粘结性能试验和混凝土构件抗弯加固试验 上。碳纤维板加固在粘结机理方面, De Lorenzis等较为全面地 研究了FRP筋的粘结性能,涵盖了不同的FRP·结构加固与改建 ·筋、不同粘结材料及槽表面特征[ 1 - 4 ] 。Blaschko 在试验中首次考虑了FRP板条距混凝土试块边 缘的距离ar [ 5 ] 。在抗弯加固方面, Lorenzis 取 FRP筋截面形式和截面尺寸两个参数对FRP筋 嵌贴加固T形简支梁进行了试验研究[ 1, 3 ] ,之后 又与Mecelli一起对矩形简支梁进行了嵌贴加固, 试验参数采用了钢筋和FRP配筋率。所有试验 结果均表明,试验构件经嵌贴法加固后抗弯承载 力有了显著的提高,构件破坏模式多为粘结失效。 在国内,李荣、滕锦光等通过CFRP板条表层 嵌贴混凝土试块的界面单剪试验,研究粘结长度 对界面粘结性能的影响[ 6, 7 ] 。碳纤维板加固试验结果显示,随 着粘结长度的增大,极限荷载增大而平均粘结强 度减小;随着荷载的增大,靠近加载端的应变差渐 趋减小,粘结应力从加载端附近较大逐渐向自由 端移动。河南理工大学丁亚红等进行了4 根 CFRP 板条表层嵌贴加固混凝土梁的试验研 究[ 8 ] ,研究表明该方法能显著提高混凝土梁的极 限承载能力和弯曲刚度,有效阻止混凝土裂缝的 产生和发展,并对混凝土和钢筋的受力起分摊作 用;其外贴法采用的加固材料是CFRP板,就其所 得到的数据来看,嵌贴法的优越性仅略优于外贴 法,其优势并未完全体现。浙江大学朱晓旭采用 改进梁式拉拔试验方法,对9 个表层嵌贴CFRP 板混凝土试件进行研究[ 9 ] ,考察了影响粘结性能 的3个因素:加载方式、嵌贴长度、粘结剂种类。 采用两条CFRP板条叠合为一个试件,将应变片 夹于两个板条之间,使得CFRP板条由实际应用 中的双面粘结变成了单面粘结。此外,武汉大学 王天稳、尹志强,浙江大学刘义、孙炳楠、杨骊先等 均对FRP筋或板条表层嵌贴加固RC梁进行了试 验研究并取得了很多有意义的成果[ 10, 11 ] 。 鉴于这项技术在实际工程应用中的重要意 义,本文选取了嵌贴法加固普通钢筋混凝土梁这 一领域进行试验研究。试验制作了6根用CFRP 板条嵌入法加固的RC梁和1 根未加固的对比 梁。为了更贴近于实际应用,本试验的CFRP板 条均采取单根板条双面嵌帖的方法嵌入。此外, 至今尚无研究资料对比CFRP布与CFRP板条的 加固效果,本试验特意制作了一根用CFRP布加 固的梁。在对这8根梁进行试验的基础上,分析 CFRP板条的嵌贴长度、嵌贴数量对RC梁的破坏 形态、抗弯承载力以及刚度等的影响,并比较外贴 法和表层嵌贴法的加固效果。碳纤维板加固

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