碳纤维与钢板复合加固钢筋混凝土梁裂缝的试验研究

四川建筑　第卷6期　碳纤维布加固钢筋混凝土梁的原理与施工技术探讨杨　波(绵竹市建设工程质量安全监督站,四川德阳618200) 【摘　要】　碳纤维具有强度高、自重轻、施工方便、快捷、应用广泛等优良性能。以某工程为例,介绍了碳纤维复合材料在结构构件加固中的计算方法、施工工艺等。【关键词】　碳纤维复合材料;　混凝土结构;　加固技术【中图分类号】　TU74613 【文献标识码】　B

[收稿日期]2009-02-16[作者简介]杨波(1974～)男,工程师。 在钢筋混凝土结构使用过程中,由于各种原因,经常会造成钢筋混凝土主体构件开裂。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。1　碳纤维加固结构构件技术原理碳纤维材料具有高强度、高弹性模量、质量轻及耐腐蚀性好等特点。加固修复混凝土结构所用碳纤维材料主要为碳纤维材料与配套树脂。碳纤维的抗拉强度为建筑钢材的10倍左右,而弹性模量与钢材相当,某些种类(如高弹性)碳纤维的弹性模量甚至是钢材的两倍以上,且施工性能与耐久性良好,是一种很好的加固修复材料;配套树脂则包括底层树脂、找平树脂及粘结树脂,前两者的作用是为了提高碳纤维的粘结质量,而后者的作用则是使碳纤维与混凝土能够形成一个复合性整体,并且共同工作,提高结构构件的抗弯、抗剪承载能力,达到对结构构件进行加固、补强的目的。2　加固工程概况某三层工业厂房,底层采用梁柱结构,主梁跨度为812m,梁间距为6m,梁截面尺寸为250mm×580mm;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。混凝土强度等级为C25,当龄期达到60d时对其进行取芯,强度代表值为2013MPa,没有达到设计要求。对其分析原因后,决定选择粘贴碳纤维布进行加固。3　碳纤维布加固框架梁设计311　基本假定用碳纤维材料加固后,混凝土梁的极限承载力计算与普通混凝土梁有所不同,其基本假定为:(1)受拉区混凝土的作用忽略不计;(2)梁受弯后,混凝土、钢筋及碳纤维应变符合平截面假定;(3)碳纤维材料采用线弹性应力-应变关系:σcf=Ecfεcf。312　加固设计31211　碳纤维布的设计采用碳纤维布加固方法,在梁底通长粘贴碳纤维布2层,梁侧粘贴5宽间距5的U形箍碳纤维布,梁上部两侧粘贴150mm宽的碳纤维布。31212　材料力学指标(见表1,表2)。

第２３卷第４期　２００７年１２月　长沙交通学院学报　ＪＯＵＲＮＡＬ　ＯＦ　ＣＨＡＮＧＳＨＡ　ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮＳ　ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ　Ｖｏ１．２３　Ｎｏ．４　Ｄｅｃ．　２００７　

文章编号：１０００—９７７９（２００７）０４—００１１—０７　

碳纤维加固预应力钢筋混凝梁抗弯试验研究　

朱毅　，童谷生　，朱健　

（１．华东交通大学土木建筑学院，江西南昌３３００１３；２．淄博职业学院会计系，山东淄博２５５３１４）　

摘要：为进一步了解加固预应力梁的受力性能，通过试验研究了碳纤维布加固预应力钢筋　混凝土梁的抗弯性能，量测了各试验梁的钢筋、碳纤维和跨中截面混凝土表面的应变、梁的变　形曲线、裂缝的形态和发展及正截面受弯破坏形态等；得出了试验梁的跨中荷载一挠度曲线，　并且对试验结果进行了分析．试验结果表明，粘贴碳纤维布可以明显提高梁抗弯承载力，粘贴　

一、两层纤维布的完好梁承载力提高幅度分别为４４．７３％和５５．８１％；初始微裂缝对碳纤维布　加固预应力混凝土梁的影响较小．　关键词：碳纤维布；加固；预应力钢筋混凝土；极限承载力；应力分析　中图分类号：ＴＵ３７７．９　文献标识码：Ａ　

碳纤维约束混凝土由于具有承载力高、耐腐蚀、轻质、施工方便以及不断下降的价格等优点，而被广　泛应用于桥梁、各类民用建筑、海洋及地下工程的加固当中　引，加固预应力钢筋混凝土梁是发展前景　

广阔的一种结构形式，国内外学者对碳纤维布加固普通钢筋混凝土梁的研究较为关注．为了进一步寻求　

混凝土构件在粘贴碳纤维布后的加固效果，在本研究中，对碳纤维布加固预应力钢筋混凝土梁进行了深　入的试验研究和理论分析．　

１研究方案　

在本研究中，采用单向受力碳纤维布加固矩形截面预应力钢筋混凝土纯弯梁，由于纤维布只能承受　

轴向的拉力，故碳纤维布被粘贴在梁的底部．作者拟通过７根１．７　ｍ长的预应力钢筋混凝土梁来验证碳　

纤维布的加固效果，其中有３根是未经预裂的（即试验之前未受载荷），有４根是试验之前经过预裂的，　

２０１１年第３期（总第２５７期）　Ｎｕｍｂｅｒ　３　ｉｎ　２０１　１（Ｔｏｔａｌ　Ｎｏ．２５７）　混　凝　土　

Ｃｏｎｃｒｅｔｅ　理论研究　ＴＨＥＯＲＥＴＩＣＡＬ　ＲＥＳＥＡＲＣＨ　

ｄｏｉ：１０．３９６９￣．ｉｓｓｎ．１００２—３５５０．２０１　ｉ．０３．０１０　

内嵌筋材加固混凝土梁弯曲性能研究　

丁亚红。褚海全　

（河南理工大学土木工程学院，河南焦作４５４０００）　

摘要：探讨了内嵌碳纤维筋和内嵌螺旋肋钢丝加固混凝土构件对比试验研究，并分析了不同筋材、加固量对被加固构件抗弯性能的　

影响。结果表明：两种加固方法均能大幅度提高被加固构件的极限承载力，改善梁的裂缝开展情况，但内嵌碳纤维筋加固方法易于发生黏　结破坏，螺旋肋钢丝的黏结效果较好，且在经济性上明显优于碳纤维材料，更利于在工程实际中推广应用。　

关键词：混凝土梁；加固；碳纤维筋（ｃＦＲＰ）；螺旋肋钢丝　中图分类号：ＴＵ５２８．０１　文献标志码：Ａ　文章编号：　１００２—３５５０（２０１１）０３—００３１－０４　

Ｓｔｕｄｙ　ｏｎ　ｆｌｅｘｕｒａｌ　ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｉｎｇ　ｏｆ　ＲＣ　ｂｅａｍｓ　ｗｉｔｈ　ｎｅａｒ　ｓｕ￣ａｃｅ　ｍｏｕｎｔｅｄ　ｓｔｅｅｌ　

ＤＢＶＧＹａ－ｈｏｎｇ，ＣＨＵＨａｉ—ｑｕａｎ　（ＳｃｈｏｏｌｏｆＨｅｎａｎＰｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｊｉａｏｚｕｏ４５４０００，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｄｉｓｃｕｓｓｅｓ　ｔｈｅ　ｃｏｎｃｒｅｔｅ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ　ｗｈｉｃｈ　ｅｍｂｅｄｄｅｄ　ＣＦＲＰ　ａｎｄ　ｅｍｂｅｄｄｅｄ　ｗｉｔｈ　ｓｐｉｒａｌ　ｒｉｂ　ｓｔｅｅｌ　ｆｏｒ　ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｉｎｇ，ａｎａｌｙ—　ｓｉｓ　ｔｈｅ　ｄｉｆｅｒｅｎｔ　ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ　ｍａｔｅｒｉａｌ　ａｎｄ　ｒｅｉｎｆｏｒｃｉｎｇ　ｑｕａｎｔｉｔｙ　ｔｏ　ｂｅ　ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｅｄ　ｂｅａｍ　ｂｅｎｄｉｎｇ．Ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｔｗｏ　ｍｅｔｈｏｄｓ　ｃａｎ　ｉｍ—　

第２５卷第２期　２００６年４月　河南理工大学学报　ＪＯＵＲＮＡＬ　ＯＦ　ＨＥＮＡＮ　ＰＯＬＹＴＥＣＨＮＩＣ　ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ　ＶｏＬ２５　Ｎｏ．２　Ａｐｒ．２００６　

ＣＦＲＰ加固钢筋混凝土梁剥离破坏的试验研究　

李　艳，胡眷红，丁亚红　

（河南理工大学土木工程学院，河南焦作４５４００３）　

摘要：经外粘片材进行杭弯加固的钢筋混凝土梁，除发生正截面破坏模式外，经常会出现一　

种早期的剥离破坏模式，这种破坏主要是由于片材端部或裂缝附近的界面剪应力与正应力所　

造成．通过１６根ＣＦＲＰ抗弯加固钢筋混凝土梁的试验，主要研究纤维片材端部和裂缝附近　

的界面剪应力分布规律及其影响因素．研究结果表明：ＣＦＲＰ的剥离现象主要发生在ＣＦＲＰ　

的端部和跨中垂直裂缝的基部。纤维端部附近最大剪应力出现在ＣＦＲＰ端头处，而裂缝附近　

剪应力最大值的位置与纤维布剥离发展过程相一致且界面剪应力与无板长度、纤维层数及混　

凝土强度有关．　

关　键　词：ＣＦＲＰ；界面剪应力；剥离　

中图分类号：ＴＵ　３７７．４　文献标识码：Ａ　文章编号：１００７—７３３２（２００６）０２—０１５６—０６　

０　引　言　

碳纤维增强塑料（ＣＦＲＰ）加强修补混凝土结构以其高强高效、防腐耐久、施工便捷、适用面广　

等多方面的优势，在工程中得到广泛应用…１．采用ＣＦＲＰ片材进行混凝土梁抗弯加固。主要是通过胶　

层传递剪应力（锚固剪应力）和正应力以达到共同工作的目的．由于多种材料的各种复合效果比单纯　

混凝土梁复杂，加之ＣＦＲＰ片材端部由于形状变化以及弯曲或弯剪裂缝的出现引起应力集中。产生较　

大的锚固剪应力和正应力，因此经常发生早期的破坏模式——片材剥离破坏，试件破坏时碳纤维及混　

凝土远未达到其极限强度，材料的利用率较低。属于脆性破坏，如何防止剥离破坏的发生成为研究应　

用ＣＦＲＰ加固混凝土技术中的关键问题，现已引起越来越多的学者及工程技术人员的重视［　】．我国　

自１９９７年开始对ＣＦＲＰ加固混凝土结构进行研究。其中对钢筋混凝土抗弯加固的研究和应用最多，