碳纤维板加固钢筋混凝土梁抗弯性能试验

FRP材料具有耐腐蚀、轻质、施工便捷等优点，在工程界中得到了广泛应用，在学术界中成为了研究的 热点。现有的FRP材料加固研究中，多数集中在碳纤 维布加固钢筋混凝土梁上 ，碳纤维板加固对碳纤维板加固钢筋 混凝土梁进行了一些研究 -m]。本文在现有成果的 基础上，针对碳纤维板加固钢筋混凝土梁时碳纤维板 容易剥落的问题，碳纤维板加固通过在不同的碳纤维板板宽、数量、 有无锚固及不同的锚固方式等条件下，对采用碳纤维 板加固的钢筋混凝土梁的破坏特征、抗弯承载力，变 形、裂缝开展情况及钢筋、碳纤维应变等进行研究。碳纤维板加固 1 试验概况 1．1 试件设计 表1 材料力学指标 MPa 本文共设计了9根钢筋混凝土梁。试件混凝土设 计强度等级为C20，截面尺寸为150mm×250ram，全长 2000mm，净跨1 800mm，纯弯段长度为800ram。试件具 体尺寸及配筋如图1所示，材料力学指标见表1。试 件编号及加固方式见表2。采用100mm宽碳纤维布u 形锚固，锚固方式见图2。 1．2 试验方案 试验梁测点布置图见图3。试验中主要测量各试 件跨中挠度、碳纤维板应变、纵向钢筋应变。试验采 用5000kN压力机作为加载系统，由分配梁实现两点 加载。 2 试验结果及分析 2．1 试件抗弯承载力 各试件抗弯承载力试验结果见表3。、 从表3的试验结果可知，采用表面粘贴碳纤维板 加固钢筋混凝土梁后，各加固梁的承载力都有不同程 度提高。碳纤维板加固对于开裂荷载，采用50rut~板宽加固时的开 裂荷载与未加固梁相同，当板宽达到lOOmm时，开裂 荷载提高了33．3％。碳纤维板加固碳纤维板加固层数和有无锚固 等情况对加固梁的开裂荷载影响不大。适当的增加 板的宽度，对加固梁的开裂荷载有一定的提高作用。 混凝土开裂后，原来梁底混凝土所受拉力由碳纤 维板承担，碳纤维板的作用得到进一步发挥，使梁的 破坏荷载得到提高。在粘贴长度相同，板宽和粘贴层 数不相同等情况下，L2梁破坏荷载提高23．6％ ，L3梁 破坏荷载提高34．5％ ，L7梁破坏荷载提高30．9％ ，L8 梁破坏荷载提高41．8％。碳纤维板加固这说明增加板的加固量可 以提高钢筋混凝土梁的抗弯性能，但抗弯承载力的增 加与板加固量的增加不成比例；在粘贴板宽相同，端 部有无锚固情况下，碳纤维板加固L4梁破坏荷载提高54．5％ ，L5梁 破坏荷载提高78。2％。这相对于L2和 梁来说，也 提高了不少。这说明在采用表面粘贴碳纤维板加固 钢筋混凝土梁时，端部锚固措施对梁的承载力提高有 很大影响；在梁L4、L5、L6和L7中，粘贴的碳纤维板 加固方式不同，在板两端和加载点处锚固的梁L6和 L7承载力提高都比相对应的在板两端处锚固的梁 L4、L5的承载力高，尤其是梁L7的承载力提高了 92．7％ ，其原因是除了增加板的宽度之外，主要的是良 好的锚固措施使得碳纤维板高强抗拉性能得以充分 发挥。这说明在用碳纤维板加固钢筋混凝土梁时，增 强锚固措施，可以更好的提高加固粱的承载力。 2．2 试验梁荷载一挠度曲线 图4为试验梁跨中的荷载-挠度曲线。从图4可 看出，发生剥落破坏的梁的荷载一挠度曲线有一段塑性 变形，这是由于碳纤维板剥落后，荷载还比较小，钢筋 还没屈服，因而钢筋混凝土梁继续承受荷载发生塑性 变形，但相对于未采用碳纤维板加固的梁刚度有所提 高，破坏时未加固梁L1的挠度为18．8mm，采用碳纤 维板加固而没有锚固措施的梁L2、L3、 和L9的挠 度分别为16．8、12．7、14．4和11．2ram。从这里也可以 看出，碳纤维板加固量对梁刚度也有一定的影响。碳纤维板加固采 用两种方式锚固的加固梁L4、 、I 和L7破坏时的 挠度分别为14．2、13．4、15．1和12．3nun。发生碳纤维 拉断的梁L4和L6荷载一挠度曲线没有塑性变形阶 段，荷载一挠度曲线基本上是线性的。在碳纤维两端 和加载点都有锚固措施的梁L6和L7的曲线更平滑， 这是因为良好的锚固措施可以确保加固后碳纤维板、 钢筋、混凝土共同受力，整个加载过程的荷载一挠度 曲线更加平滑、稳定，不像未加固梁因钢筋屈服后急 剧变化，碳纤维板加固或没有锚固措施的加固梁因碳纤维板剥落而发生明显变化。这说明有效的增加锚固措施，对加固 梁的刚度有显著的影响。

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