型钢加固钢筋混凝土梁的二次受力抗弯试验研究.pdf
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1、第3 6卷第 5期 2 0 1 0年 1 0月 四川建 筑科学研究 S i c h u a n B u i l d i n g S c i e n c e 8 5 型钢加固钢筋混凝:上梁的二次受力抗弯试验研究 郭 波 , 陈德润 ( 1 孝感学院城市建设学 院, 湖北 孝感4 3 2 0 0 0 ; 2 中冶赛迪工程技术股份有限公司, 重庆一4 0 0 0 1 3 ) 摘要 : 对 2根未加 固直接加载 的钢筋混凝土 梁和 4根粘结 型钢加固二次受力的钢筋混凝土梁进行静载试验研究 , 在 承载力 、 挠度及裂缝开展等方面进行了综合比较和分析, 得出了加固型钢对受拉混凝土有一定的约束, 改善了混
2、凝土的抗拉性能, 不 仅提高了钢筋混凝土梁的极限抗弯承载力 , 而且还提高了梁的刚度 。 关键词: 型钢加固; 组合构件; 二次受力 中图分类 号 : T U 3 7 5 文献标识码 : A 文章编号 : 1 0 0 81 9 3 3 ( 2 0 1 0 ) 0 5 0 8 5 0 3 Ex p e r i me n t a l s t u d y o n t h e b e n d i ng c a pa c i t y o f r e i n f o r c e d c o n c r e t e b e a m s t r e n g t h e n e d wi t h s h a p
3、e d- s t e e l un d e r s e c o n d a r y l o a d GU0 Bo CHEN Dc r a B ( 1 Ur b a n C o n s t r u c t i o n I n s t i t u t e o f X i a o g a n Un i v e r s i t y, X i a o g a n 4 3 2 0 0 0, Ch i n a ; 2 C I S D I E n n e e ri n g C o , L t d , C h o n g q i n g 4 0 0 0 1 3 , C hi n a ) Ab s t r a c
4、 t : I n o r d e r t o a n a l y z e t h e me c h a n i c al b e h a o r , fl e x i b i l i ty and c r a c k i n g o f u s i n g s h a p e d s t e e l t o s t r e n g t h e n r e i n f o r c e d c o n c r e t e b e a m , t h e p a pe r i n t r o du c e d a n e x p e rime n t ,i n wh i c h 6 b e a ms
5、 i nc l ud i n g 2 c o n t r a s t be a ms n o t r e i n f o r c e d, 4 r ei n f o rce d o n e s b e a r i n g s e c o n d a r y l o a d w e r e t e s t e d, t h e r e s u l t s s h o w t h a t t h e t e n s i l e c a p a c i ty o f t h e c o n c r e t e c a n b e g r e a t l y i mp r o v e d b y u
6、s i n g s h a p e d s t e e l , t h e me t h o d o f u s i n g s h a p e d s t e e l t o s t r e n g t h e n r e i n f o r c e d c o n c r e t e b e am c a n n o t o n l y e n h an c e u l t i ma t e b e n d i n g c a p a c i t y o f r e i nfo r c e d c o n c r e t e , a n d c a n i m p r o v e t h
7、e r 6d i ty o f t h e b e a m Ke y wo r ds: r e i nfo r c e d wi t h s ha pe d s t e e l ; c o mb i n e d me mbe r; s e c o n da r y l o a d 0 引 言 粘钢加 固有粘 结钢板 和粘接型钢加 固两种形 式。粘结钢板加固时 , 钢板的宽厚 比、 胶层厚度和锚 固方式决定了加固梁的两种典型破坏形式 , 弯 曲破 坏和钢板剥离破坏。因此 , 普通粘结钢板加 固方法 应用受到限制。建筑结构改造加 固中 需要大幅度 提高梁的抗弯承载力 , 采用粘接型钢加固来增大结
8、构受力截面, 可以满足这一要求 。现在 , 采用纤维复 合材料加固的技术也正在蓬勃发展。但是 , 无论是 粘结钢板加固还是粘碳纤维片材加固 , 都存在一个 问题 , 就 是 “ 二 次受 力 ” 。所 谓 “ 二 次 受力 ” , 就是 结 构在加固之前已经受力 , 在 已受力 的结构上粘结 型 钢 , 加固后再受力 。通过静力试验 , 比较和分析了不 收稿 日期 : 2 0 0 9 - 0 3 -03 作者简介 : 郭波( 1 9 7 1一) , 男 , 湖北 安陆人 , 教师 , 主要从事土木 工 程专业的教学与研究。 同粘结方式 的试件在 开裂荷载 、 屈服荷载、 破坏 荷 载、 裂缝等
9、方面的变化情况 , 为同类结构 的加固提供 了有益的经验 。 1 试件 的制作 与加 固 1 1 试件 制作 根据 G B 5 0 0 1 02 0 0 2 混凝 土结构设计规 范 的要 求 , 试 件 混 凝 土 采 用 C 2 0 , 钢 筋 纵 筋 采 用 H R B 3 3 5级 , 架立筋 、 箍筋采用 H P B 2 3 5级 , 试件配筋 见表 1 。本次试验试件根数总计为 6根 , 将其分为 3 组 , 每组 2根。然后 , 针对 3种不 同的研究 目的( 即 : 对 比梁 、 未 粘 结 高 强 度 结 构 胶 加 固粱 二 次 受 力 4 0 、 粘 结 高 强 度 结 构
10、 胶 加 固 梁 二 次 受 力 4 0 ) 进行试验研究 , 试件的具体编号见表 2 。 表 1 试件梁配筋 Ta bl e 1 Spe c i me n o f r e i n f o r c e d b e a m de c o r a t e t a bl e 8 6 四川建筑科学研究 第 3 6卷 对 比梁 二次受力梁 对于编号说明: L一( t )一( 2 )一( 3 ) ( 1 ) 中“ a ” 表示对 比梁、 “ b ” 表示 未粘结高强度结构胶梁 ; “ c ” 表示粘结 高强度结构胶梁 ( 2 ) 中 0 , “ 4 ” 分别表示初始荷载为对 比梁极限荷 载 0 , 4 o
11、 ( 3 ) 中 1 , 2 分别表示试件根数 1 2梁的实测尺寸及加固方式 梁的实测截面尺寸及长度见表 3 , 采用的型钢 表 3 梁的实测截面尺寸及长度 Ta b l e 3 M e as u r e me nt s i z e a nd l e n gt h f or be a m 为 1 4 b普通槽钢 , 长度为 2 2 5 0 m m, 用 9个螺栓连接 固定 , 加固方式如图 1所示。 图 1 梁的加 固方式 Fi g 1 St r e ng t he n i n g mo de s for b e am 2试验结果 2 1 试验梁的承载力及破坏形式 二次受力加 固梁与对比梁相
12、比, 未粘结高强度 结构胶型钢加 固梁, 屈服强度提高 了 3 4 , 极限强 表 4 试件特征荷载试 验值及破坏形式 度分别提高了 3 4 和 2 3 8 ; 粘结高强度结构胶型 钢加固梁 , 屈服强度分别提高 了 6 7 和 5 6 , 极 限 强度分别提高了5 2 4 和 6 1 9 。由此可见 , 采用 补强加固措施后 , 受弯承载力的增长幅度会显著提 高, 而且采用高强度结构胶加固的粱的增长幅度更 大 , 见表 4 。 2 2 试验梁的裂缝展开图及其分析 图 2 7为本次试验 6根试件的裂缝平面展开 图, 图中数字均等于试件分配梁所传荷载大小。另 外, 对于加固构件 , 因梁底粘结型
13、钢 , 底面贯通裂缝 均 无法标出 。 从这6 根梁 的裂缝 图来看 , 用型钢加 T a b l e 4 Ch a r a c t e r i s t i c s l o a d t e s t s p e c i me n a n d d e s t r u c t i o n f o r s p e c im e n 固的梁能有效抑制裂缝的开展, 使加 固后梁的裂缝 形态有明显改观。具体表现为裂缝数 量少、 间距变 大、 宽度减小。在钢筋屈服后 , 未加固的梁的裂缝迅 速延伸、 加宽 , 而加固后的构件在钢筋屈服后裂缝的 长度和宽度增加速度明显减慢 , 使得最终破坏时裂 缝有明显改善。利
14、用粘结高强度结构胶加 固的构 件 , 与未粘结高强度结构胶加固的构件裂缝形态类 似 , 但粘结高强度结构胶加固的构件裂缝宽度间距 更小 , 尤其在钢筋屈服后 , 有效阻止 了裂缝 的开展 , 裂缝宽度要小、 长度要短。但 由于试验中没有能够 充分发挥型钢的作用 , 抑制裂缝开展 的效果不是特 睡 图 2 对比梁 L a一 01 裂缝展开图 Fi g 2 Be am L a一01 c r ac k s pr e ad i ng 未 L L L L 郭波 , 等 : 型钢加 固钢筋混凝土 梁的二次 受力抗弯试验研究 8 7 别明显 , 但还是可以在图中反映出来。 27 5 2 2 5 2 0 2
15、7 5 25 l ) 图 3 Fi g 3 对 比梁 La 一 0 2裂缝展开 图 Be a m L a 0 2 c r a c k s p r e a d i n g 压 35 35 傣3 35 瞩 、 i 图 4 粘接高强度结构胶梁 Lb一 41裂缝展开 图 Fi g 4 Ad he s i v e hi gh s t r e ng t h s t r uc t u ra l g l ue l i ang be am L b一4 1 c ra c k s pr e a ding , I 、 35 i2 2 5 f 强 22755 f s l 0 I 图 5 粘接高强度结构胶梁 Lb一 42
16、裂缝展开 图 Fi g 5 Adhesi v e hi g h s t r e n gt h s t ru c t u r al g l ue fia ng be a m L b 4 2 c r ac k s pr e a dh l g 徭 35 35 40 s 40 静 兽 夕夕 图 6 未粘接 高强度 结构 胶梁 Lc 一 41 裂缝展开 图 Fi g 6 Ex c l u di n g a dh e s i v e h i gh- s t r e ngt h s t ru c t u ra l g l ue b e am L C 4 1 c r a c k s p r e adi ng
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