纤维织物增强混凝土薄板加固混凝土梁抗弯性能试验研究.pdf
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1、2 0 1 4年第 4期 4月 混 凝 土 与 水 泥 制 品 C HI NA CO NCRE T E AND C EME NT P R0D UC T S 2 01 4 No 4 Ap r i l 纤维织物增强混凝土薄板加固混凝土梁 抗弯性能试验研究 潘永灿 , 张 勤 , 支正东 ( 1 盐城工学院土木工程学院 , 2 2 4 0 0 3 ; 2 大连理工大学建设工程学部 , 1 1 6 0 2 4 ) 摘要 : 通过对 纤维 织物增强混凝土薄板加 固混凝土梁抗 弯性 能的试验 , 研 究了这种加 固方法对提 高试验梁抗 弯承载力的效果。结果表 明, 用纤维织物增 强混凝土薄板 来加 固混凝
2、土粱能有效提 高试验粱的承载力 减小试验梁 的裂缝 宽度和跨 中挠度 , 对试验 粱底部进行 凿糙处理及 在薄板端部植 入钢筋 , 能有效提 高薄板 与加 固梁的之 间的 界 面 粘 结 力 。 关键词 : 织物增 强混凝 土; 薄板 ; 加 固; 钢筋混凝 土梁; 抗弯性能 Ab s t r a c t :B a s e d o n t h e t e s t s o f fl e x u r a l c a p a c i t y a b o u t c o n c r e t e b e a m s t r e n g t h e n e d b y fi b e r t e x t i
3、 l e r e i n f o r c e d c o n c r e t e s h e e t t h e s t r e n g t h e n i n g e f f e c t o f the c o n c r e t e b e a m i s s t u d i e d Th e r e s u l t s s h o w t h a t u s i n g t h e s h e e t t o s t r e n g t h e n c o n c r e t e b e a m i n c r e a s e s t h e u l t i ma t e l o a d
4、 o f t h e c o n c r e t e b e a m a n d r e d u c e s d i s t o r t i o n o f t h e c o n c r e t e b e a m,me a n wh i l e , e f f e c t i v e l y i n h i b i t s t h e e x p a n s i o n o f t h e c r a c k s T h e i n t e r f a c i a l r o u g h n e s s a n d p l a n t i n g r e i n f o r c e d b
5、 a r s c a n i mp r o v e t h e b o n d b e h a v i o r b e t we e n t h e c o n c r e t e b e a m a n d s h e e t Ke y wo r d s : T e x t i l e r e i n f o r c e d c o n c r e t e ; S h e e t ; S t r e n g t h e n i n g ; R e i n f o r c e d c o n c r e t e b e a m; Be n d i n g r e s i s t a n c e
6、 中图分类号: T U 5 2 8 5 7 2 文献标识码 : A 文章编号 : 1 0 0 0 4 6 3 7 ( 2 0 1 4) 0 4 5 2 0 3 0前 言 纤 维 织 物 增 强 混 凝 土 薄 板 加 固技 术 是 将 碳 纤 维 、 玻璃 纤 维 、 芳 纶 纤 维 或 碳 玻 、 碳 芳 纶 混 杂 纤 维 织 物 网与 高 性 能 细 骨 料 混凝 土 ( 骨 料 最 大 粒 径 为 l m m, 亦称高性能砂浆 ) 结合形成高性能复合材料薄 板,来对钢筋混凝土结构构件进行加固补强的一种 新型加 固技术 。该技术有如下优点 : 由于土木工 程加固中应用最多的碳纤维材料价格
7、较高 , 故采用 纤 维 织 物 增 强混 凝 土 比用 F R P材料 加 固有 较 大 的 经济优势。非金属材料纤维织物在混凝土中不锈 蚀 , 免 去 了在 纤维 织 物增 强 混凝 土 中设 置传 统 的保 护 层 , 所 以 可 做成 很 薄 的 薄板 构 件 , 厚 度 甚 至 仅 为 l O mm ” , 这 一方 面有 效 限制 了原有 结构 自重 的增加 , 另一方面可较好维持原结构的截面尺寸。纤维织 物增强混凝土薄板增强基体 ( 细骨料 ) 的粒径较小 , 使得在其 中铺设的纤维织物层间距可小于 2 mm 能 较方便地进行多层铺设 ,满足加固层承载力的需 要 。采用浸渍环氧树
8、脂纤维织物网 。 可避免纤维 单丝逐渐断裂问题。纤维织物可根据承载方向的 差异 , 在主要受力方 向上进行铺设 , 从而充分发挥 纤维织物的优势 , 最多可在 四个受力方 向进行织造 。纤维织物增强混凝土薄板加 固混凝土结构是一 基金项 目: 国家 自然科学基金项 目( 5 0 3 7 8 0 1 8 ) 。 一 5 2一 种 新 型加 固补 强 技 术 , 目前 国 内用 该 技 术对 已有结 构进行维修和加固方面的研究较少 本文对碳 玻混 杂纤 维 织 物 增 强 混 凝 土 薄 板 加 固钢 筋 混凝 土试 验 梁抗弯性能进行了初步研究 1 试 验构 件 制作及 试验 方案 1 1 试验
9、梁制作 本试验共设计制作了 根钢筋混凝土试验梁 , 尺寸 为 1 5 0 m mx 2 0 0 mmx 2 6 0 0 m m,混凝 土强 度 等 级 为 C 3 0 , 配置 两根 01 4 mm 的 H R B 4 0 0级纵 向受拉 钢 筋 , 两根 0 8 ram的 H R B 4 0 0级纵向受压钢筋 沿梁 全长 配 置 箍 筋 0 8 ra m 间距 l O O m m 的 HR B 3 3 5级 钢 筋 , 试验梁 中纵向受拉钢筋的配筋率为 1 2 4 。 试验 梁制作 完成 后 , 将梁底 凿 糙形成 厚度 约 为 3 m m 的粗 糙层 , 对混杂碳 玻纤维织物浸渍环氧树脂后
10、在梁底 沿碳纤维方 向用铺 网一 注浆法浇筑纤维织物增强混 凝土薄板 , 板厚 2 0 ram。 所用浸胶后碳 玻纤维织物的 力学性能参数指标见表 1 ,各试验梁的编号和梁底 薄板加 固情况见表 2 ,其l中 L 3在薄板两端各植入 4 0 6的钢筋 , 钢筋埋入试验梁的深度约为 5 c mt 。 表 1 纤维织物的力 学性 能参数 潘永灿 , 张 勤 , 支正东 纤维织物增强混凝土薄板加固混凝土梁抗弯性能试验研究 表2 试验梁编号及梁底薄板加固情况 试验测得的各试件的平均裂缝宽度 、 最大裂缝 编号 梁底加固薄板情况 宽度 和跨 中最 大挠 度见 表 4 。 Ll 对 比梁 。 未 加 固
11、L 2 三层格栅宽度为 l O mm l O m m碳 玻纤 维织物 L 3 三层格栅宽度为 l O mm x l O m m碳 玻纤维织物 , 端部植筋 1 2 加载方案及测试内容 三根试验梁 均通过分 配梁来实现 四点弯 曲试 验 , 加载点位置见 图 1 所示 。采用分级加载方式 , 每 级施加荷载 2 k N,梁开裂前和纵筋屈服后分级适当 加密 , 以便准确测量梁 的开裂荷载和极限荷载。在 梁的跨 中位置粘贴应变片 ,用来测量混凝土 的应 变。在试验梁的跨 中和支座两侧设置千分表 , 用来 量测梁 的跨中挠度和两侧支座的沉降量 同时量测 每级荷载作用下的裂宽及其发展变化情况4 】 。
12、1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 图 1 试 验 梁模 板 图 2试 验 过程 与试 验结 果 2 1 试验 过程 试 验表明 , 梁 在竖向集 中荷 载作用下 , 经历弹 性 、 屈 服 、 破 坏 三个 阶段 。对 比梁 L 1 裂缝 出现 较早 , 裂缝一旦 出现扩展较快 , 裂缝数 目少 , 裂缝较宽 , 当 钢筋屈服后 , 裂缝急剧扩展 , 梁的挠度迅速增大 , 但 承 载力 增加 很小 。L 2梁 和 L 3梁采 用纤 维 织 物增 强 混凝土薄板加固 , 其产生初裂缝 的开裂荷载高于对 比梁 , 裂 缝 扩展 缓 慢 , 裂缝 数 量 多且
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