预应力CFRP加固钢筋混凝土梁的受力试验.pdf
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1、第 3 4卷第 6期 2 0 1 2年 6月 人民黄河 YELL0W RI VER V0 l _ 3 4 No 6 J un , 2 01 2 【 水利水 电工程 】 预应力 C F R P加固钢 筋混凝土梁的受力试验 赵文杰, 李晓克, 赵顺波 ( 华北水 利水 电学院 土木 与交通学院 , 河南 郑州 4 5 0 0 1 1 ) 摘要 : 采用预应 力碳 纤维布( C F R P ) 、 非预应 力 C F R P加 固钢筋混凝 土梁与未加 固对比 梁进 行 受力试验 , 分析 了预 应 力 C F R P加 固钢 筋混凝土 梁的破 坏 特 征 , 研 究 C F R P预应 力和 混凝
2、土 预 裂对 加 固钢 筋 混凝 土 梁 的裂 缝、 挠 度 、 混 凝 土和 C F R P应变、 开裂荷载、 屈服荷栽和极限荷载的影响。结果表明: 对 C F R P施加预应力可充分发挥其高强的特性; 预应力 C F R P可明显增强加 固钢 筋混凝土梁的抗 弯性 能 , 提 高开裂荷 载、 屈服 荷 载和极 限荷载 , 提 高截 面抗 弯刚度 , 增 大极 限破 坏 时的挠度 和延性 , 减小裂缝宽度和延伸 长度 ; 混凝 土预 裂将在一 定程度上 降低 预应 力 C F R P对加 固梁抗弯性 能的增 强 作 用 。 关键词 :钢筋混凝土梁;抗弯性能;碳纤维布;预应力;加 固;预裂 中
3、图分类号 :T V 3 3 2 ; T U 3 7 5 1 文献标识码 : A d o i : 1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 0 1 3 7 9 2 0 1 2 0 6 0 4 7 Ex p e r i me n t a l S t ud y o n Lo a di ng Be ha v i o r s o f Re i n f o r c e d Co nc r e t e Be a ms St r e ng t he n i n g wi t h Pr e s t r e s s e d CFRP Z H A O We n - j i e , L I X i a
4、o k e , Z H A O S h u n b o ( S c h o o l o f C i v i l E n g i n e e r in g a n d C o mm u n i c a t i o n s , N o r t h C h i n a U h i t e r s i t y of W a t e r R e s o u r c e s a n d E l e c t r i c P o w e r , z e , 蚴 4 5 0 0 1 1 ,Chi n a ) A b s t r a c t : T h i s p a p e r i n t r o d u c
5、e d t h e e x p e r i me n t a l r e s u l t s o f l o a d i n g b e h a v i o r s o f r e i n f o r c e d c o n c r e t e b e a ms( R C B s )s t r e n g t h e n i n g w i t h t h e p r e s t r e s s e d c a r b o n f i b e r r e i n f o r c e d p l a s t i c( C F R P )a n d t h e n o da l C F RP a
6、n d t h e i r c o m p a ri n g RC B B a s e d o n t h e t e s t d a t a , t h e f a i l u r e c h a r a c t e ri s t i c s o f RCB s s t r e n g t h e n i n g wi t h p r e - s t r e s s e d C FRP we r e a n a l y z e d F h e e f f e c t s o f t h e p r e s t r e s s o f CF RP a n d t h e p r e c r a
7、 c k i n g o f c a n c r e t e o n t h e c r a c k, t h e d e fl e c t io n,t h e s t r a i n s o f c o n c r e t e a n d CF RP,an d t h e l o a d s c o r r e s p o n d i n g t o c r a c k i n g o f c o n c r e t e,y i e l d o f s t e e l b a r an d u l t i ma t e d a ma g e w e r e s t u d i e d Th
8、 e r e s u l t s s h o w t h a t t h e CF RP e x e r t e d pr e - s t r e s s ma y d i s p l a y s i t s h i g h s t r e n gth f e a t u r e Th e p r e s t r e s s e d CF RP ma y o b v i o u s l y e n h a n c e t h e fl e x u r a l p r o p e r t i e s o f s t r e n gth e n e d RC B wi t h t h e h i
9、g h e r l o a d s c o r r e s p o n d i n g t o c r a c k i n g o f c o n c r e t e ,y i e l d o f s t e e l b a r a n d u l t i ma t e d a mage ,t h e i n c r e a s e d fle x u r a l s t i ff n e s s o f c r o s s s e c t i o n,t h e l arg e r d e fl e c t i o n a n d d u c t i l it y a t f a i l u
10、 r e s t a t e,a n d t h e d e c r e a s e d c r a c k wi d t h a n d l e n g t hT h e p r e c r a c k i n g o f c o n c r e t e ma y r e d u c e t h e s e s t r e n gth e n i n g e c t s i n s o me e x t e n t Ke y wo r d s :r e i n f o r c e d c o n c r e t e b e a m ;fl e x u r a l r e s i s t a
11、n c e ;c a r b o n fib e r r e i n f o r c e d p l a s t i c;p r e s t r e s s ;s t r e n g t h e n i n g;p r e c r a c k i n g 对在役钢筋混凝 土结构进行加 固改造 , 可达 到提高其 安全 性 、 改善其适用性和延长其使用寿命 的效果 , 从而获得良好的 技 术经济效益 。 目前 , 采用 碳纤 维 片材 ( C F R P ) 对钢 筋混凝 土 结构进行加固已有规范可循。为了充分利用碳纤维的高强 特性 , 通过对 C F R P施加预应力加 固钢筋混凝土结构的方法
12、成 为近年来的研究热点 - 4 j 。就钢筋混凝土梁加固技术而言, 目 前已有方法未考虑荷载对被加固梁的影响, C F R P的预应力张 拉工艺有待改进, 预应力大小对被加固梁抗弯性能的提高程度 尚未明确 - 8 。因此 , 笔者结合 4根预应力 C F R P加固钢筋混 凝土梁的受力试验, 研究了其正截面抗弯性能。 1 试验概况 1 1 试验梁制作 试验梁混凝土的2 8 d实测立方体抗压强度为 5 6 5 M P a , 1 3 6 采用 振捣棒 振 捣 成 型。纵 向主 筋 、 架 立 筋 均采 用 H R B 3 3 5钢 筋 , 箍筋采用 H P B 2 3 5钢筋 , 实测力学性 能
13、见表 1 。 表 1 钢筋的力学性能 C F R P的主要力学性能见表 2 。粘贴采用 J G N型建筑结构 胶 , 黏结抗剪强度实测值为 1 8 4 MP a , 满足设计抗剪强度不小 于 1 8 MP a的要求。 在试验中制作了4根试验梁, 各试验梁混凝土和钢筋的配 收稿 日期 : 2 0 1 卜 1 2 0 5 基金项 目: 华北水利水 电学院研 究生教育创新课题 ( YK 2 0 1 0一o 6 ) 。 作者简 介: 赵 文杰(1 9 8 6 一 ) , 男, 江 苏淮安人 , 硕 士研 究生 , 研 究方 向为工程 结 构加 固。 E ma i l : 8 2 7 7 0 8 7 8
14、 q q e o m 人 民 黄 河2 0 1 2年第 6期 置均相同, 见图 1 , 截面尺寸 b X h:1 5 0 m m3 0 0 mm, 全长 2 = 2 8 0 0 m m, 计算跨径 1 。 = 2 4 0 0 m m 。纵 向受拉钢筋 3尘 1 2 , 纵 向配筋率为 0 8 2 2 , 箍筋 6 6 1 0 0 , 架立钢筋 2虫 l 2 。 表 2 C F R P的主要力学性能 图 1 试验梁截面 ( 单位 : m m) L Y- 0梁为对比梁, 不粘贴 C F R P ; L Y 一 1梁粘贴一层非预应 力 C F R P ; L Y - 2梁粘贴一层 C F R P ;
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