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FRP复合加固旧梁抗弯承载力计算分析
（标题居中，4号宋体）
朱晓伟汤亮
（西南科技大学土木工程与建筑学院，四川绵阳，621010）
（作者和单位用5号宋体，居中显示）
摘要: 基于现行混凝土结构加固设计规范关于粘贴FRP加固法的计算理论以及植筋法对于新老混凝土剪切面的影响，针对于CFRP+置换混凝土+植筋的复合加固方法的特征，确定旧梁正截面受弯承载力计算公式，其理论计算和试验结果基本相符。
同时可为今后复合加固修复作业的计算提供一定的借鉴作用。
（摘要在工科论文中，主要是写明论文主要的研究方法和研究结果，心得也可以参考书写）关键词：FRP ;旧梁;植筋法；承载力
（关键词，一般为论文主要的几个研究对象或者方法）
0.引言（5号宋体加粗）
混凝土结构加固设计规范（GB 50367 – 2006）已经给出了在满足条件下的FRP加固受弯构件正截面抗弯承载力计算公式，但是同时指出碳纤维加固不适宜混凝土强度低于C15情况，而且对于混凝土强度低于C15的老化梁却没有提出相关加固计算公式，国外也未见相关报道。
对此西南科技大学贾彬等人针对于根据旧梁的特点研发了CFRP+置换混凝土+植筋的复合加固方法对旧梁进行加固修复，并通过实验论证，修复加固后梁的极限抗弯承载能力平均提高了48.1%，经试验验证达到了CFRP修复加固旧梁的有效性。
本文基于FRP加固法的相关计算理论和植筋法对于新旧混凝土剪切面的影响，从理论上分析说明此法对于加固旧梁承载力的提升的原因，可以为今后加固老化梁方面的工程提供一定的借鉴作用。
（五号宋体，段落首行缩进2个字符，行距为单倍行距，段前段后为0行）
引言一般为写论文的研究悲剧和研究现状，正文则可以分部或者分项来书写内容。
如有图片，可插入图片，并标明图名和图号“图1.1 FRP复合加固方案示意图”，图片和图名都需要居中
1. CFRP复合加固工艺及相关试验
1.1加固修复工艺
工艺流程为裂缝灌胶，剔除梁底保护层混凝土厚20-30mm，每隔150mm凿出长100mm，深150mm的凹槽，坑内植入间距100mm的双排交错锚固钢筋，用C30细石混凝土浇灌至原状，再粘贴CFRP布。
其中修复混凝土采用C30 细石混凝土，石子粒径4-8mm。
锚固钢筋采用L 形Φ12的HPB235螺纹钢筋，加固所用结构胶的主要性能均满足相应规程。
如图1.1所示。
图1.1 FRP复合加固方案示意图
1.2加载实验
1.2.1试验设备
门型电液伺服结构实验系统一套；应变采集仪一套，采用DH3815静态应变测量系统采集，位移计，电钻；分载梁等。
1.2.2加载过程
开始采取力控制加载，开裂前按照荷载控制加载，级差为5kN，缓慢加载至旧钢筋混凝土梁出现可见微裂缝，再根据开裂位移的倍数为级差进行位移控制加载，加载速率为0.020 mm/s。
通过电脑操作系统读取荷载值，加载过程和装置如图1.2所示。
图1.2 试验加载现场
1.2.3 试验数据
试验表格中L0是对旧梁剩余承载力进行测试，L1和L2是先被采用复合加固方法对旧梁进行加固后进行承载力试验，根据其挠度与荷载图确定其极限承载力，试验结果如表1.1所示。
表1.1复合加固旧梁承载力试验结果
2．FRP复合加固旧梁抗弯承载力计算
2.1基本假设
文献[1]、[2]以及混凝土结构加固设计规范对于碳纤维布加固钢筋混凝土进行承载力的计算必须满足以下几个假设。
ε可按(1) 平截面假定: 构件弯曲后, 其截面仍保持为平面, 加固所粘贴的碳纤维拉应变
f
ε]。
平截面假定计算确定, 但不应超过碳纤维的容许拉应变[
f
(2) 钢筋应力等于钢筋应变与其弹性模量的乘积, 但不大于其强度设计值。
(3) 截面受拉区混凝土的抗拉强度不予考虑 , 受压区混凝土的应力图形可简化为矩形。
(4) 碳纤维布的应力应变关系满足线弹性关系 ,即碳纤维的应力等于碳纤维弹性模量与其相应应变的乘积 , 即f f
f
E
εσ
⨯=。
(5) 在达到抗弯承载力极限状态前 , 碳纤维与混凝土之间必须粘结可靠 , 不发生粘结剥离破坏。
(6)对于置换混凝土法加固修复的受弯构件在荷载作用下新老混凝土之间不发生明显错动，开裂现象。
对于假定(1)、(2)、(3)、(4)通常可以成立，由于加固构件是混凝土强度低于C15的旧梁，直接粘贴碳纤维布在受到荷载作用下势必不能满足假设(5)的要求，但是复合加固方法置换了保护层的老化混凝土，且新旧强度比达到2.0. 同时采用合理的结构胶，完全能够满足此项假定。
对于假定(6)，文献[4]、[5]均指出规范的植筋法在试件发生明显的延性破坏 ,即试件在有较大裂缝的情况下仍具有较大的剪切强度，表明了植筋法新老混凝土的粘结加固在理论上是具有良好效果的，所以我们在理论计算时可以假定假设(6)是成立的。
2.2 抗弯承载力理论计算
试验中旧梁长4000mm ，截面高350mm 、宽200mm ，底部受拉钢筋4Φ16;顶部纵向钢筋为2Φ18。
受压钢筋为 HPB235 级 (y f = 210MPa , s A = 5092mm ) ,受拉纵筋为 HRB335 级(y f =300MPa , s A = 8042mm ) 。
旧梁是在加载至开裂后进行复合加固修复，其中碳纤维粘贴两层，旧梁现场实测混凝土强度平均值为13Mpa.标准设计值取9MPa 。
采用碳纤维具体参量表2.1所示。
表2.1纤维布性能参数
旧梁极限抗弯承载力计算：
1)加固前旧梁抗弯承载力计算：mm b
f A A x c S
74200
9509
210804300f -f 1/
y s y =⨯⨯-⨯=
∂=
m
kN a h A f x h bx f M
a x a x s s y c s s ⋅=-+-
∂===<59()2
(mm 802,2/
0//01u
/
/
）所以取因为
2)加固后旧梁抗弯承载力计算：已知规范给出的纤维加固计算公式如下所示：
（1） （2）
（3） （4）
/
/
/
1/
//
12)/8.0()
()()2(a
x x h A f A f
A f bx f h h A f a h A
f
x h bx f M f
fo
u u f
so
yo fe f
f
so yo o c o so yo so
yo
o c ≥--=
-+=∂---+-
∂≤ε
ε
εεψ
ψ
其中u ε为混凝土极限应变 ,取为0.0033；不考虑二次受力影响，fo
ε 取为0.其余数据见表
2.1所示。
已知碳纤维布粘贴两层，则.90,9.099.0308000
16.1取为>=-
=f f f m t E n k
2
40200111.09.0mm A k A f m fe =⨯⨯=⋅=
由式（2）和式（3）计算可得混凝土的受压区高度为mm x 105= 代入式（1）计算：
旧梁加固前的极限承载力计算值为m kN ⋅95，实测值为m kN ⋅5.35，加固后极限承载力计算值为80.6m k m ⋅，试验平均值为82m k m ⋅，计算值和试验结果基本符合，这说明规范给定的公式同样适用于FRP 复合加固旧梁的承载力计算，同时由试件破坏结果我们可以看出在荷载作用下新旧混凝土表面没有出现水平裂缝，说明植筋法对于提高界面的抗剪强度效果显著。
3.结论（结论为自己的主要感受）
（1）实验中采用复合加固梁的平均极限抗弯承载能力及开裂荷载比直接粘贴CFRP 布数值提高显著，延性也大为改善。
（2）对低强度旧钢筋混凝土梁，采用简单置换保护层混凝土的办法可保证CFRP 布不与新做混凝土脱离。
（3）混凝土结构设计规范给定的受弯构件正截面承载力计算公式适用于FRP 复合加固修复技术。
(4)混凝土的换浇、碳纤维布的粘贴、旧梁凹槽的设置以及植筋对提高旧梁（特别是开裂后）的抗弯刚度有直接贡献。
参考文献可不写
参考文献：
[1] CFRP 布加固钢筋混凝土梁抗弯承载力设计计算方法. 周爱军1, 黄承逵2.公路交通科技[J].2007.24(8);78-82
[2].CFRP 加固混凝土梁抗弯极限承载力计算方法[J].林巧玲.城市道桥与防
洪.2009(07);210-03
[3].玄武岩纤维布加固钢筋混凝土梁受弯受剪承载力计算分析[J]. 欧阳煜.王鹏.张云超.工业建筑.2007.37（6）24-27
[4]. 植筋法加固梁新旧混凝土界面破坏形态研究初探.[J]. 鄢飞. 福建建筑.2008.126(12)24-3 [5]. 植筋法新老混凝土粘结面剪切性能试验研究.[J]. 张雷顺, 王二花, 闫国新.郑州大学学报.2006.27（03）34-04
[6].GB 50367 - 2006 混凝土结构加固设计规范
m
k h h A f a h A
f
x h bx f M
m o so yo so
yo
o c ⋅=⨯⨯⨯⨯+-⨯⨯⨯=---+-
∂=.68040809300-310509210)5.52350(1052009)
()()2(/
//1u。
