CFRP筋加固梁抗彎剛度影響因素的試驗研究

CFRP筋加固梁抗彎剛度影響因素的試驗研究

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1、2011年5月第5期城市道橋與防洪科技研究197CFRP筋加固梁抗彎剛度影響因素的試驗研究于國語,于天來(東北林業(yè)大學,黑龍江哈爾濱150040)摘要:通過CFRP筋體外預應力加固鋼筋混凝土梁的試驗,研究了混凝土標號、原梁配筋率、體外預應力束彎折角度、損傷度及帶載水平對加固粱剛度的影響。通過研究得出了相應結(jié)論。其研究成果對CFRP筋體外預應力加固技術(shù)具有一定的借鑒作用。關(guān)鍵詞:CFRP筋;體外預應力;加固;剛度中圖分類號:U445.7+2文獻標識碼:A文章編號:1009—7716(2011)05—0197-040引言1試驗簡介在役橋梁隨著運營時間的增長,在交通荷載1.1試驗梁概況

2、及環(huán)境因素等的作用下,部分現(xiàn)役橋梁存在一定根據(jù)研究內(nèi)容,本次試驗共安排了13根矩形的缺損,使用功能衰退,結(jié)構(gòu)安全性與耐久性降鋼筋混凝土試驗梁,其中基準梁1根,試驗梁12根。低,甚至發(fā)生橋塌人亡的慘劇[1,21。因此,對缺損試驗梁尺寸為Lxbxh=3500mm×160mm×280mm,橋梁及時進行維修與加固,具有十分重要的現(xiàn)實計算跨徑為3300mm?;炷翗颂柨紤]了C25,意義。C30,C40三個強度等級,實測混凝土標號見表1;體外預應力加固技術(shù)被認為是橋梁加固最有受力綱筋采用HRB335,配筋率考慮了0.57%,效的方法之一,該項技術(shù)改變了傳統(tǒng)的被動加固1.01%,1.9%及2.

3、45%四種情況;折線布筋彎折模式,利用主動施加預應力,對結(jié)構(gòu)實施主動加角度考率了5.0。,7.2。及11.3。;部分預應力度固,可明顯提高結(jié)構(gòu)的抗彎承載能力及耐久性,改(PPR)考率了0.323,0.379,0.519,0.657四種情況。善使用階段結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài),提高結(jié)構(gòu)的剛度,延表1試驗梁參數(shù)表長結(jié)構(gòu)的使用壽命。碳纖維筋材及碳纖維絞線具有輕質(zhì)高強、抗疲勞、熱膨脹系數(shù)低、施工方便及高耐腐蝕等優(yōu)點,是體外預應力筋的一種較為理想材料。體外預應力結(jié)構(gòu)與有粘結(jié)預應力結(jié)構(gòu)、無粘結(jié)預應力結(jié)構(gòu)不同,除在錨固端和轉(zhuǎn)向塊處之外,預應力筋和混凝土截面之間可產(chǎn)生自由的相對運動,預應力鋼筋與混凝土截面

4、之間的變形協(xié)調(diào)關(guān)系不再存在。目前,對體外預應力加固混凝土梁正常使用狀態(tài)下的剛度驗算,規(guī)范只是借助體內(nèi)無粘預應力混凝土的剛度驗算公式,沒有充分考慮體外預應力加固混凝土梁二次效應的影響【3】。事實上,隨著梁體變形的增大,體外預應力筋的偏心距會減小,預應力作用會降低。此外,由于舊有鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)為帶裂縫及帶載加固,因此原有裂縫及帶載水平對加固后結(jié)構(gòu)的剛度也有一定的影響。注:Po為未加固梁壓碎破壞時荷載。本文通過試驗,研究了混凝土標號、原梁配筋試驗梁的構(gòu)造與配筋情況見圖1。圖1中各梁率、體外預應力束彎折角度、損傷度及帶載水平對的構(gòu)造筋相同,只是梁底的縱向配筋率有所差異。加固梁剛度的影響。

5、試驗梁的編號、配筋情況見表1。1.2試驗材料收稿日期:2011-O1—11作者簡介:于國語(1986一),男,黑龍江人,碩士研究生,研究選取通體試件進行標準養(yǎng)生,28d實測混凝土抗方向為橋梁工程。壓強度見表1;受力鋼筋實測屈服強度為407MPa,抗198科技研究城市道橋與防洪2011年5月第5期密荷載分級。1.5試驗梁的測點布置在試驗梁的跨中,1/4、3/4斷面和支點斷面分別布設(shè)位移計(wY一50位移計),具體布置情況見圖3圖1試驗梁構(gòu)造與鋼筋配筋圖(單位:mm)拉極限強度為539MPa,彈性模量為2.10×105MPa:體外筋材采用型號CFM7—1的CFRP筋材,直徑為塹7mm

6、,抗拉極限強度為1975MPa,彈性模量為圖3試驗梁撓度測點布置示意圖f單位:mm)1.4×105MPa。1.3試驗梁的預裂、修復與張拉位移采用BZ2205C程控靜態(tài)電阻應變儀進行考慮到實際加固工程中,結(jié)構(gòu)均處于受損狀采集,測試現(xiàn)場見圖4。態(tài)。本次試驗時,除對比梁外,均事先預裂,預加載為預估極限荷載的80%。然后,對寬度大于0.15mm的裂縫,采用JGN一1進行注膠修復;對于寬度小于0.15mm的裂縫,采用表面封閉法進行封閉。待膠體達到強度后,對梁施加體外預應力進行抗彎加固。張拉方法采用一端張拉,張拉控制應力取CFRP筋材抗拉設(shè)計強度的50%。加固后,重新進行抗彎試驗,直至梁體破

7、壞。1.4試驗加載試驗梁采用四等分點加載方案,加載裝置見圖2。為準確控制加載的精度,在千斤頂與反力梁圖4試驗現(xiàn)場之問設(shè)置壓力傳感器。根據(jù)預估荷載值的大小,選2試驗結(jié)果分析用30t千斤頂和最大量程為30t的BLR一1型壓2.1試驗梁破壞形態(tài)力傳感器。試驗梁受力大致分為3個階段。第1階段-當荷載下于開裂荷載時,梁體全截面處于彈性工作狀態(tài);第2階段:隨著荷載增大,下緣受拉區(qū)混凝土達。Il到抗拉極限應變而開裂,隨著荷載的進一步增大,裂縫逐漸發(fā)展,中性軸逐漸上移,直至原梁的鋼筋1\1R2I

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