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碳纤维布加固钢筋混凝土梁受弯承载力描绘办法的研讨因为碳纤维布具有高强高效、耐腐蚀、自重轻等长处，用其补强加固钢筋混凝土布局技能已得到推广运用，但是当前国内的研讨多处于实验。
本文经过9根碳纤维布对进步钢筋混凝土梁受弯承载力的影响和作用，并在收拾实验数据和理论剖析的根底上，提出碳纤维布加固钢筋混凝土梁的受弯承载力描绘公式和描绘办法。
1、实验研讨实验梁为矩形截面简支梁，试件及资料的详细状况见文献⑴、⑵。
表1列出了首要实验成果。
表1 首要实验成果试件编号补强加固状况梁屈从荷载/kN极限荷载/kNεu，cfs**实验值进步程度*实验值进步程度*BMI-1 BMI-2 BMI-3 BMI-4 BMI-5 BMI-6 BMI-1 BMI-2 BMI-3未补强加固贴一层，整条贴一层，分条贴两层贴三层贴五层未补强加固贴一层，整条贴两层，整条26.532.033.034.039.048.024.034.038.0——20.8%24.5%28.3%47.2%81.1%——41.7%58.3%31.041.543.047.550.568.032.544.054.0——33.9%38.7%53.2%62.9%119.4%——35.8%66.7%——6000(36kN)6000(36kN)6300(36kN)75007400——82007200由表1可以看出，张贴碳纤维布后，实验梁的屈从荷载和极限荷载均有所添加，其间极限荷载的添加更为明显。
采纳补强加固办法后，梁受弯承载力的添加起伏是随碳纤维布张贴面积的添加而增大的，但这种增幅并非没有约束。
在实验中发现，张贴五层碳纤维布的梁BMI-6时，已开端呈现一些相似超筋梁的特征，如损坏较俄然、相对受压区高度挨近边界受压区高度等，因而在工程描绘与运用中，不能抽象地以为碳纤维布用得越多越好。
梁受弯承载力的添加也并非与碳纤维布运用面积的添加呈正比联系。
当碳纤维布张贴层数削减时，添加起伏大；跟着碳纤维布层数的添加，各层碳纤维并不能彻底地一起作业，局部碳纤维的强度没有彻底发扬出来。
四川建筑 第卷5期 1钢筋混凝土梁的碳纤维加固研究张晋荣(上海真诚建设监理有限公司,上海201600) 【摘 要】 通过对大跨度梁的开裂的原因调查,找出引起结构发生破坏的主要原因,并根据结构破坏的实际情况对多种加固方案进行了比较,找到了进行结构加固的合理方法。
【关键词】 混凝土梁; 加固方案; 碳纤维布 结构检测 【中图分类号】 T U74613 【文献标识码】 B 在钢筋混凝土结构使用过程中,由于先天的设计不当,或施工程序不合理,或沉降不均及使用不当等各种原因,经常会造成钢筋混凝土主体构件开裂。
现阶段对混凝土构件的裂缝可以采取多种方法进行补强加固,其中碳纤维布加固技术是新近发展起来的一种结构加固方法。
目前,使用碳纤维布对钢筋混凝土结构进行加固在国外已有很多成功的例子[1]、[2]。
国内清华大学、华南理工大学的一些学者也都对此进行了很多研究[3]、[5]。
笔者就所监理的某厂房主梁加固过程,对构件的破坏原因进行分析以及加固方案的计算,并介绍结构破坏原因分析的全过程以及加固方案的选择和碳纤维加固钢筋混凝土梁的计算方法。
1 工程概况 某两层轻型工业厂房,底层采用梁柱结构,主梁跨度为9m,梁间距为6m;上层为砖混结构。
主梁采用预制钢筋混凝土梁,顶端通过预埋件与柱侧预埋钢板进行焊接。
楼板采用预制钢筋混凝土楼板。
在使用几年以后发现其中有两根大梁表面在靠近梁两个端部处均产生了贯通性斜向(八字)裂缝。
裂缝最大宽度5mm,长度从20mm ～200mm 不等。
由于该厂房是现在的使用方购买的二手房,与原先的设计单位和施工单位均无联系,因此委托笔者所在的监理单位进行全程处理加固。
2 破坏分析211 破坏形式的判断从表面看,结构主梁的破坏形式与剪切破坏极为相似,初步判断为梁抗剪承载力不足引起的剪切破坏。
考虑到梁表面抹灰可能会对分析判断产生不利的影响,决定在凿除构件表面抹灰层后进行进一步的检测和分析。
当萤除构件表面抹灰层后,原表面八字裂纹处未发现梁端部混凝土开裂,但在梁跨中部位发现了多条细微裂缝,方向与梁轴线垂直,间距均匀,在10～30cm 之间,裂缝长度约为梁高的1/3～1/2不等。
碳纤维板加固钢筋混凝土梁抗弯性能试验李琪（广西建设职业技术学院，南宁530003）【摘要】选择不同的碳纤维板板宽、数量、有无锚固措施及不同的锚固方式等作为试验参数，对9根采用碳纤维板加固的钢筋混凝土梁进行了抗弯性能研究。
试验结果表明：这些加固措施有效地提高了梁的抗弯极限承载力和刚度，较好地约束裂缝的发展，具有良好的加固效果。
有良好锚固措施时，其抗弯承载力显著提高。
【关键词】碳纤维板；钢筋混凝土梁；抗弯承载力；刚度【中图分类号】TU528.572【文献标识码】A【文章编号】1001－6864（2012）12－0079－04EXPERIMENTAL STUDY ON FLEXURAL BEHAVIOR OFRC BEAMS STRENGTHENED WITH CFRP SHEETSLI Qi（Guangxi Polytechnic of Construction，Nanning530003，China）Abstract：In this paper，the experiment selected carbon fiber-reinforced plates sheets’different width，amounts，anchoring or not and different anchoring methods as parameters．9RC beams strength-ened with carbon fiber-reinforced plate sheets were tested to investigate the flexural behavior．The exper-imental results showed that the flexural load-carrying capacity and stiffness were increased effectively and the propagation of cracks was reduced obviously by the rehabilitation．Flexural load-carrying capacity of RC beams with CFRP sheets end anchorage has been strengthened remarkably．Key words：carbon fiber-reinforced plate；RC beams；flexural load-carrying capacity；stiffnessFRP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。
No 1.2006试验技术与试验机M ar ch.2006[收稿日期] 2006-03-08[基金项目] 吉林省科技厅资助项目(20040511)[作者简介] 许淳(1973-),男,吉林图门市人,高级工程师,研究方向:道路工程材料试验与理论研究。
碳纤维加固钢筋混凝土梁的试验研究许 淳 程永春 李春良(吉林大学交通学院,吉林长春 130025)摘 要:通过不同加固方式的弯曲试验结果与理论计算值进行比较,结果表明基于钢筋混凝土设计的解析计算法来计算此种复合结构,理论与试验结果存在较大偏差。
并且,试验结果进一步表明了碳纤维加固后的钢筋混凝土梁的非线性变形规律。
关键词:碳纤维加固钢筋混凝土梁;极限承载力;弯曲挠度;非线性变形中图分类号:T B321文献标识码:BStatic Loading Test Research of Carbon Fiber Strengthened Reinforced Concrete BeamXu Chun,Cheng Yongchun ,Li Chunliang(Tr ansp or tation college J ilin Univer sity ,J ilin Changchun 130025)Abstract :Calculate the lim it bearing capacity under different conditio ns o f strengthening method thro ug h theor y,and co mpare it w ith the r esult of bend test.The result show s that the theory of this co mposite structure,w hich is w or ked o ut by the analy tical calculatio n on the basis of r ein -forced concrete design,has g reat difference w ith the ex periment r esult.Furthermo re,the exper-i m ent result of the relation betw een the load and the bending defection sho w s the no nlinear de -form ation reg ularity of the reinforced concrete beam that has been streng thened by carbon fiber.Keywords :carbo n fiber streng thened reinforced co ncrete beam;limit bearing capacity;bending de -fection;nonlinear deformation1 引 言碳纤维增强材料(CFRP)加固修复钢筋混凝土结构技术是一项新型高效的结构加固修复技术,利用CFRP 布粘在混凝土梁的受拉下缘,提高了结构的极限承载能力,改善了结构的刚度和裂缝的分布情况。
但CFRP 布加固混凝土梁的抗弯性能和受力机理尚有待于系统研究。
还没有形成一套统一的有关碳纤维加固桥梁的技术规程,就目前研究方法来看,主要是按结构设计原理的基本思想进行加固设计[1~3]。
对其破坏机理、强度计算至今尚无一套系统理论,目前仍处在试验统计、理论探讨阶段[4,5]。
在试验基础上,把理论与试验结果加以比较,从中发现问题,为结构的加固设计探讨科学合理的计算方法已势在必行。
2 模型梁弯曲试验2.1 梁设计与制作钢筋混凝土梁长度l =1700m m,高度h =180m m,宽度b =120m m 。
选用直径 =120mm的受拉钢筋,见图1。
箍筋的选择依据钢筋混凝土梁设计规范,具有足够的抗剪强度。
混凝土配合比按C40设计,标准试块养生28天,平均抗压强度为57.2M Pa,满足设计要求。
图1 CFR P 片加固钢筋混凝土模型尺寸图在不同碳纤维粘贴方式和粘贴面积条件下共进行三组试验,见图2所示。
试件L1:只在底部粘贴一层碳纤维;试件L2:底部及两侧均粘贴一层碳纤维;试件L3:底部及两侧均粘贴二层碳纤维。
两侧粘贴高度均为60m m。
图2 碳纤维的粘贴方式2.2 弯曲试验2 2 1 加载方式在梁的两端用铰支形式,上部用分配梁两点加载,保证跨中段为纯弯曲变形。
加载设备使用WAW -1000kN 微机控制电液伺服试验机。
弹性阶段按载荷控制加载,进入塑性阶段以后按位移控制加载。
应变测量仪器使用DH -3816静态应变测试系统,挠度测量仪器使用DH 3817动态应变测试系统和YH D -100型位移计。
2 2 2 试验结果分别对三种加固方式的的梁进行纯弯曲试验。
极限载荷计算结果见表1。
载荷与挠度关系如图3所示。
L2试件试件跨中横截面的应变值见表2。
L3试件跨中横截面的应变值见表3。
表1 极限载荷计算结果梁编号L 1L 2L3计算极限载荷[5](kN )56.976.7102.6试验屈服载荷(kN)49.258.072.0试验极限载荷(kN)62.089.9110.4图3 载荷-挠度关系表2 L2试件跨中横截面的应变值位置(mm)载荷(kN )下缘60100130上缘58.017971267251-175-98650.533441435414-133-135158.045921785701-32-1656表3 L3试件跨中横截面的应变值位置(mm)载荷(kN )下缘6595147上缘36.01252428452-146-78444.01646581622-142-97252.02384833843-136-121760.0362111301089-125-146572.0585419431477-96-18143 分析与结论由现象观察:粘贴碳纤维的试件当载荷达到某一值时出现弯曲裂缝,随着载荷的增加,裂缝逐渐增加,裂缝较多,也比较均匀;无粘贴碳纤维梁的弯曲变形,当裂缝出现以后,局部裂缝增大。
从挠度-载荷图可知L2、L3试件并无明显屈服段。
说明粘贴碳纤维对束缚混凝土开裂,提高刚度起到了作用。
跨中横截面,沿高度应变不呈非线性关系,已经不符合平面假设条件。
极限载荷理论值[5]与试验值比较发现:三种加固方式试验值分别比理论值提高8.9%,17.2%,7.6%。
结果表明:按平面假设条件,把碳纤维转化为钢筋的抗拉强度的设计方法,完全忽略受拉部分水泥的作用,是过于保守的。
40试验技术与试验机 M ar ch.2006参考文献:[1] 王慧,吴志平,王萱.外贴碳纤维增强材料加固混凝土梁的抗弯设计方法[J] 合肥工业大学学报,2003,26(3):416~421[2] 谢剑,赵彤,王亨.碳纤维布加固钢筋混凝土梁受弯承载力设计方法的研究[J] 建筑技术,2002,33(6):411~412[3] Ei-H acha,Raafat,Wig ht.R.Gordon,Green.M ark F.Effects of sub-zero temper ature environmenton concrete beams repaired or upg raded with ad-vanced polymer composites.Jour nal of Compositesfo r Construction,Vol.8,2004,(1):3~13[4] Heffernan,P.J,Erki,M.A.Fatigue behavior of re-info rced concrete beams str eng thened w ith carbon f-iber reinforced plastic laminates.Journal of Compositesfo r Construction,2004,8(2):132~140[5] 程永春 碳纤维加固钢筋混凝土梁的解析计算法与静载试验[J] 吉林大学学报(工学版),2005,(11):22~24(上接8页)(2)在应力水平为破坏应力的一半左右时,载荷与应变关系以及载荷-位移曲线基本是线性的;随着载荷的增加,非线性越来越明显。
(3)缺陷试样较非缺陷试样先产生声发射信号,无缺陷试样加载达到破坏应力的88%时才出现声发射信号,而缺陷试件加载达到破坏应力的54%~ 73%时就出现了声发射信号,这是因为有脱层的圆柱壳在脱层边缘会产生应力集中,脱层易于扩展,所以产生声发射信号比较早。
另一方面,对照载荷-位移曲线图及载荷-应力表进行分析可知,当发生声发射信号时,试件的位移和应力并未发生较大的改变。
但是在载荷小时载荷-位移以及载荷-应力关系都呈现出较强的线性关系,随着载荷的增大,非线性越来越严重,并大致以出现声发射信号时的载荷为分界线,这说明声发射信号是由复合材料的基体开裂、纤维断裂以及铺层开胶等原因造成的,这是材料非线性的体现。
(4)在压缩加载时,试样的破坏是突然断裂。
由红外热像图看出,试样一周同时破坏,这说明柱壳受力是均匀的,破坏应力是真实的;在红外热像图中,图5a中的实验全局颜色比较一致,这是因为试样没有缺陷,且破坏在端框边,各部位温度一致;图5b 中,试样左边中间一块区域颜色显绿,表明此处有缺陷,下端黄色是破坏时的温度较高所致;图5c的中间有一条绿色带,表明破坏时的温度较高,且破坏在缺陷处;图5d的左边中间有一小圆区域颜色呈淡蓝色,这是因为缺陷在此处,且破坏在端框边;以上四图除破坏部件温度较高外,凡是有缺陷的区域,其温度均明显高于其它区域。
这是因为在加载过程中,脱层边缘发生扩展,耗散了能量,以至温度升高。
(5)同样大小的脱层,不同的位置对圆柱壳的稳定性有不同的影响。
实验中,3#试件的脱层位于表层,其破坏应力为109M Pa;而脱层位于较深部位的2#和4#试件的破坏应力分别为121M Pa和125 M Pa。
前者的破坏应力大约相当于后者的88%,差别较为明显。
其原因主要是3#试件有局部失稳现象发生,而2#和4#试件发生整体失稳。
(6)本实验受试样数量所限,相同条件数据偏少,还有待于进一步的研究。
1#试件的破坏应力明显小于有缺陷的试件的破坏应力,这是不合理的,进行数据分析时应将其剔除。
参考文献:[1] Chatto padhyay A,Gu H.M odeling o f delamina-tion buckling in composite cylindr ical shells w ith anew hig her-or der theo ry[J].Co mpo sites Scienceand T echno log y,1995,54(2):223~232[2] G u H,Chatto padhyay A.Delamination bucklingand postbuckling of co mpo site cylindr ical shells[J].AI AA Journal,1996,34(6):1279~1286[3] 李道奎,周建平,唐国金.含内埋矩形脱层复合材料圆柱壳屈曲分析的混合变量条形传递函数方法[J].计算力学学报,2005,22(3):262~267[4] 李思简,陈思秋.层板具有椭圆形、矩形和三角形分层屈曲破坏的实验研究[J].复合材料学报,1990,7(2):89~9841No1.2006 许淳等:碳纤维加固钢筋混凝土梁的试验研究。
