碳纤维布加固低强度混凝土开孔梁受力性能研究.pdf
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1、8 2 四川建筑科学研究 S i c h u a n Bu i l d i n g S c i e n c e 第 3 9卷第 1 期 2 0 1 3年 2月 碳纤维布加固低强度混凝土开孔梁受力性能研究 刘盼盼, 袁广林, 聂 明, 姚建国 ( 中国矿业大学力学与建筑工程学院, 江苏 徐州2 2 1 1 1 6 ) 摘要: 对碳纤维布( C F R P ) 加固低强度混凝土开孔梁的受力性能进行了试验研究, 孔开设在梁剪弯段, 分为圆孑 L 和方孔两种。研究了开孔梁加固前后的承载力、 变形性能, 并与未开孔梁进行了对比。试验结果表明, 剪弯段开孑 L 后梁的承载力比未开孔梁降低 , 开孔梁底部钢
2、筋不能发生屈服 , 呈明显的剪压破坏状态; 经碳纤维布加固后, 开孑 L 梁的承载力有明显的提高, 与未开孔梁基本相当; 开孔梁底部钢筋发生屈服, 与未开孔梁一样呈明显的受弯破坏状 态; 试验结果还表明, 在加固前后 , 开圆孔的梁的受力性能均好于开方孔的梁。这些试验结果可为今后混凝土开孔 梁的进一步研究提供参考。 关键词: 混凝土; 开孔梁; 碳纤维布; 加固; 受力性能 中图分类号 : T U 3 7 5 1 文献标志码 : A 文章编号 : 1 0 0 81 9 3 3 ( 2 0 1 3 ) 0 1 0 8 2 0 4 S t u d y o n me c ha n i c a l p
3、 r o p e r t i e s o f l o w s t r e n g t h c o n c r e t e b e a m s wi t h o p e n i n g r e i n f o r c e d 、 t h CFRP L I U P a n p a n , YU AN Gu a n g l i n , N I E Mi n g , YAO J i a n g u o ( S c h o o l o f Me c h a n i c sC i v i l E n g i n e e ri n g , C h i n a U n i v e r s i t y o f
4、Mi n i n g a n d T e c h n o l o g y , X u z h o u 2 2 1 1 1 6 , C h i n a ) Ab s t r a c t : T h i s p a p e r h a d f o c u s e d o n t h e me c h a n i c a l p r o p e r t i e s o f l o w s t r e n g t h e o n c r e t e b e a ms w i t h r o u n d h o l e a n d s q u a r e h o l e, wh i c h w e r
5、e r e i n f o r c e d wit h C F R P o n s h e a r b e n d i n g r e gio n T h e b e a r i n g c a p a c i t i e s , d e f o r ma t i o n are a n a l y z e d T h e s t u d y r e s u l t i n d i c a t e s t h a t c o mp a r e d wi t h t h e be a m wit h n o o p e n i n g t h e be a r i n g c a p a c i
6、 t y o f t h e be a ms wi t h o p e n i n g i s l o we r , a n d c u t b e n d i n g d a ma g e h a p p e n e d A f t e r t h e r e i n f o r c e me n t o f C F R P, t h e b e a r i n g c a p a c i t y i s o b v i o u s l y i mp r o v e d, a n d a l mo s t t h e s a me t o t h a t o f b e a m w i t
7、h n o o p e n i n g Th e b e n d i n g f a i l u r e i s h a p p e n e d o n t h e b e a ms r e i n f o r c e d wit h CF RP B e f o r e o r a f t e r r e i nfo r c e me n t , t h e me c h a nic a l p r o p e r t i e s o f b e am s w i t h rou n d h o l e a r e bet t e r t h a n t h a t o f b e a ms
8、wi t h s qua r e h o l e Th e r e s e a r c h r e s u l t p r o v i d e s r e f e r e n c e f o r f u fl h e r s t u d y o f c o n e r e t e bea ms wit h o pe ni n g Ke y wo r d s : s t r e n g t h e o n e ret e ; be a ms w i t h o p e n i n g ; C F RP; r e i nfo r c e me n t ;me c h a n i c al p r
9、o p e rti e s 0 引 言 由于混凝土结构的老化或施工原 因, 导致混凝 土强度降低。而为了节省空间和降低造价, 在建筑 中一些管线设备需要在混凝土梁中穿过, 这就意味 着梁要开孔。梁 的开孔问题 国内外 已有一定 的研 究lL l J , 但对于 C 1 5混凝土梁开孔后受力性能 的研 究较少 。由于开孔将影响梁的受力性能, 有必要 采取加固措施。目前, 碳纤维材料已被广泛应用于 建筑业, 与传统的加固方法相比, 碳纤维布加固具有 快速、 便捷等优点。碳纤维布对钢筋混凝土结构的 修复、 加 固也是研究 的热 门话题 。 之一 , 而碳纤 维布加固低强度混凝土开孔梁的研究还比较少。
10、因 收稿 日期 : 2 0 1 2 -0 2 - 0 6 作者简介: 刘盼盼( 1 9 8 6一 ) , 女, 山东德州人, 硕士研究生, 主要从事 钢筋混凝土结构加固、 修复方面的研究。 E ma i l : l i u p a n c u mt 1 6 3 t o m 此本文研究了剪弯段开不同形状孔洞后, 采用碳纤 维布加固的低强度混凝土梁的受力性能, 可为今后 低强度混凝土开孔梁的加固、 修复提供参考 。 1 试验概况 1 1 试验方案 昆 凝土试块的设计抗压强度为 C 1 5 , 2 8天实测 抗压强度为 1 7 6 MP a 。水泥采用徐州产 的巨龙牌 3 2 5 号复合硅酸盐水泥,
11、 石子采用碎石, 最大粒径为 D = 2 0 rf lm, 砂子采用中砂。混凝土的坍落度为 9 0 1 2 0 in m, 水灰比为0 6 6 , 砂率为3 9 。梁纵筋 为 H R B 3 3 5 , 箍筋和架立筋均为 H P B 2 3 5 , 钢筋力学 性能见表 1 。碳纤维布选用南京海拓复合材料有 限 责任公司生产的 H I T E X C 3 0 0型碳纤维布, 单位面 积重量为每平方米 3 0 0 g , 厚度为 0 1 6 7 m rn 。其力 学性能参数为: 抗拉强度4 3 3 0 M P a 、 抗拉弹性模量 2 5 6 G P a 、 延伸率 1 7 。粘结胶采用 L i
12、c a l 0 0 A B碳 纤维浸渍胶, 其性能为: 抗拉强度4 0 M P a , 抗压强 2 0 1 3 N o 1 刘盼盼, 等: 碳纤维布加固低强度混凝土开孔梁受力性能研究 8 3 度7 0 M P a , 抗弯强度5 0 M P a , 延伸率1 5 , 与混凝土的正拉粘接强度 I2 5 MP a 。 表 1 钢筋力学性能 Ta b l e 1 Th e m e c h a n i c a l p r o p e r t i e s o f r e i n f o r c e d 本试验共有 5个构件, 各试验梁 的截面尺寸均 为 1 2 0 mm X 3 0 0 m m, 长度
13、为 2 m, 试验梁 编号见表 2 , 尺寸和配筋见图 1 。其中梁 L l为无孔梁, 梁 L 2 和 L 3为在剪弯段分别开圆孔和方孔的梁, 开孑 L 方式 为预 留孔 , 圆孔 直 径 为 1 0 0 m m, 方 孔 边长 为 1 0 0 m m, 孔 中心距支座 的距离 为 3 5 0 m m。梁 L 4和 L 5 为开孑 L 后孔周围用碳纤维布加 固的开孔梁 , 碳纤维 布形状为条状 , 根据孔洞尺寸对梁抗剪承载力的影 响情况 , 碳纤维布宽度取 1 0 0 m m, 加 固方式是 : 混凝 土梁浇筑完成后, 养护 2 8 天, 梁表面进行打磨处理, 粘贴碳纤维布, 然后在温度大约为
14、 2 O 的条件下养 护 7天后进行试验。 表 2 试验粱编号 Ta b l e 2 Te s t b e a m g r o u p 1 2 试验设备及加载制度 1 2 1试 验设 备 本试验采用正位加载装置, 用地锚螺栓将反力 架整体固定于刚性地面, 用液压千斤顶加载, 通过分 配梁将荷载分配到混凝 土试 验梁 , 再对 试验梁进行 加载试验。加载装置如图2所示, 试验梁采用三分 点加载, 梁支座为简支, 净跨为 1 8 m 。应变片粘贴 在跨 中纵筋和架立筋上进行应变测量 , 在梁跨 中和 两个加载点处设位移计来测量挠度, 荷载用荷重传 感器测量, 同时用称重显示仪读取荷载值。 1 2
15、2加载制度 试验采用单调静力加载制度, 每级加载为极限 荷载的 1 0 , 在达到极限荷载的 8 0 后 , 每级荷载 为极限荷载的5 。每级荷载稳定 1 0 m i n 左右再开 始下一级荷载。具体加载制度为: 梁 L 1 、 L 4 、 L 5每 级加载6 k N, 到4 8 k N时每级加3 k N , 直至破坏; 梁 L 2和L 3每级加载6 k N, 到3 O k N时每级加3 k N, 直 至破坏。 一 到盈 卿 丑 L _ lI I 6 o o1 2 f)I 6 1 0 0 li 6 0 012 li l) , lJ il Q U 老 ( a 】 L1 1 2 l 1 l 2 坐
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