預(yù)應(yīng)力CFRP加固混凝土T梁抗彎性能分析.pdf

《預(yù)應(yīng)力CFRP加固混凝土T梁抗彎性能分析.pdf》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。

1、施工技術(shù)預(yù)應(yīng)力CFRP加固混凝土T梁抗彎性能分析蘇彥龍1趙文龍2(1.銅川市交通建設(shè)工程質(zhì)量監(jiān)督站,陜西銅川727000；2.長安大學(xué)理學(xué)院,陜西西安710064)摘要：粘貼預(yù)應(yīng)力纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(CFRP)對(duì)混凝土橋梁進(jìn)行加固和修復(fù),既可以提高結(jié)構(gòu)的承載力和耐久性,同時(shí)又可以大幅度提高工作效率。文中對(duì)預(yù)應(yīng)力CFRP加固混凝土T梁的預(yù)應(yīng)力損失和抗彎承載力進(jìn)行了理論分析,提出了計(jì)算CFRP預(yù)應(yīng)力損失和加固后混凝土梁抗彎承載力及裂縫寬度的實(shí)用計(jì)算方法。關(guān)鍵詞：預(yù)應(yīng)力CFRP；混凝土T梁；受彎承載力；裂縫寬

2、度中圖分類號(hào)：TU375文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1674—3024(2015)12—89—02前言(4)預(yù)應(yīng)力所引起的彈性壓縮損失值σl7為：橋梁長期承受著車輛荷載作用及各種外界環(huán)境因素的影σ=Ef[σconAf+σconAfepo](4)l7AWEc00響。隨著時(shí)間的推移，橋梁結(jié)構(gòu)本身不同程度出現(xiàn)了缺損和老式中，epo為換算截面重心至預(yù)應(yīng)力CFRP質(zhì)心的距離；A0化，對(duì)結(jié)構(gòu)的安全性、耐久性及運(yùn)營適用性產(chǎn)生了較大的影響，為換算截面面積；W0為換算截面受拉邊緣的彈性抵抗矩；Ec為甚至直接危及橋梁的運(yùn)營安

3、全。近年來，CFRP(CarbonFiber-混凝土的彈性模量。ReinforcedPolymer,簡(jiǎn)稱CFRP)由于強(qiáng)度高、耐腐蝕、自重輕、施工方便等優(yōu)點(diǎn)在橋梁加固技術(shù)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。但使用非預(yù)2加固后截面抗彎承載力分析應(yīng)力CFRP加固混凝土受彎構(gòu)件時(shí)，當(dāng)鋼筋的強(qiáng)度達(dá)到屈服，2.1計(jì)算假定CFRP的強(qiáng)度發(fā)揮不到20%，難以抑制結(jié)構(gòu)的變形與裂縫的發(fā)(1)截面應(yīng)變符合平截面假定；展(CFRP高強(qiáng)度的特點(diǎn)僅在梁中主筋屈服以后才得以充分發(fā)(2)混凝土和鋼筋的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系按文獻(xiàn)取用；揮，而在主筋屈服前，C

4、FRP所起的作用有限)，因此，它對(duì)提高(3)CFRP板的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系為線彈性；被加固構(gòu)件的開裂荷載及屈服荷載作用不是十分明顯，對(duì)受彎(4)忽略混凝土的受拉作用；構(gòu)件在使用階段的性能改善作用不大。為了更加充分而合理地(5)由于外貼的碳纖維很薄，近似認(rèn)為CFRP中心離梁頂?shù)睦肅FRP高強(qiáng)度的特點(diǎn)，取得更好的加固效果，進(jìn)行預(yù)應(yīng)力加距離與梁高相等；固是有效的途徑。預(yù)應(yīng)力加固的構(gòu)件在承受荷載之前CFRP就(6)在達(dá)到受彎承載力極限狀態(tài)前，碳纖維與混凝土之間已經(jīng)發(fā)揮了相當(dāng)?shù)膹?qiáng)度，既有效地利用了CFRP的高強(qiáng)度

5、，避免粘結(jié)可靠，不發(fā)生粘結(jié)剝離破壞。材料浪費(fèi)，又能抑制構(gòu)件變形和裂縫發(fā)展，從而解決CFRP強(qiáng)度2.2實(shí)用受彎承載力計(jì)算公式與彈性模量比值高的問題。鋼筋混凝土T梁用碳纖維加固后,主要有下面三種破壞形1CFRP加固預(yù)應(yīng)力損失計(jì)算態(tài)：1)受拉鋼筋先達(dá)到屈服,然后受壓區(qū)混凝土壓壞，此時(shí)CFRP試驗(yàn)研究表明，CFRP預(yù)應(yīng)力損失主要由錨具變形與CFRP板未達(dá)到其允許拉應(yīng)變[εf]；內(nèi)縮損失σl1、CFRP應(yīng)力松弛損失σl4、混凝土收縮徐變損失σl52)受拉鋼筋先達(dá)到屈服，然后CFRP板超過其允許拉應(yīng)變以及彈性壓縮

6、損失σl7等4部分組成。[εf]，并達(dá)到極限拉應(yīng)變而拉斷,而此時(shí)受壓區(qū)混凝土尚未壓壞；(1)由于錨具變形和CFRP內(nèi)縮引起的預(yù)應(yīng)力損失值σl13)由于CFRP板的加固量過大,在受拉鋼筋達(dá)到屈服前,受為：壓區(qū)混凝土已壓壞。σl1=aEf(1)依據(jù)文獻(xiàn)，在受拉面粘貼CFRP片材進(jìn)行抗彎加固時(shí)，T形l截面梁抗彎承載力按下列公式計(jì)算：式中，a為張拉端錨具變形和CFRP內(nèi)縮值；l為CFRP張拉2.2.1第一種破壞形態(tài)計(jì)算公式(ξfhh＜x＜ξhh0)端至錨固端的距離；Ef為CFRP的彈性模量。對(duì)第一類T形截面，

7、(2)基于試驗(yàn)研究,預(yù)應(yīng)力CFRP板應(yīng)力松弛所引起的損失γ0Md≤Mu=fcdbf’x(h0-x/2)+φEfεfAf(h-h0)(5)值σl4(MPa)為：其中混凝土受壓區(qū)高度X和受拉面上碳纖維的拉應(yīng)變?chǔ)舊σl4=4.1+6.2lgT(2)可由公式(6)、(7)聯(lián)立解得，式中，T為CFRP板張拉完畢至松弛計(jì)算時(shí)刻的時(shí)間，單位:fcdbf’x=fsdAs+φEfεfAf(6)h。(3)混凝土收縮徐變引起的預(yù)應(yīng)力損失σ按式(3)計(jì)算：x=0.8εcuh(7)l5εcu+εf+ε1σl5=αd0.9αpσ

8、pcφ∞+Esε∞(3)對(duì)第二類T形截面，1+15Pγ0Md≤Mu=fcdbx(h0-x/2)+fsd’As’(h0-as’)+φEfεfAfas(8)式中，αd為考慮時(shí)間影響的收縮徐變損失系數(shù)；αp為預(yù)應(yīng)混凝土受壓區(qū)高度X和受拉面上碳纖維片材的拉應(yīng)變?chǔ)舊力CFRP與混凝土的彈性模量之比；σpc為受拉區(qū)預(yù)應(yīng)力CFRP由(7)、(9)聯(lián)立解得，由預(yù)加力(扣除相應(yīng)階段預(yù)應(yīng)力損失)和梁自重產(chǎn)生的混凝土fcdbx+fsd’As’=fsdAs+φEfεfAf(9)