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1、FRP碳纖維布加固鋼筋混凝土梁抗彎承載力試驗(yàn)探究 摘要:經(jīng)過鋼筋混凝土基本理論計(jì)算,試驗(yàn)分析,對比探討了FRP碳纖維布加固混凝土梁的極限承載力。由于詳細(xì)的分析了試驗(yàn)及相應(yīng)結(jié)果,為工程應(yīng)用提供了參考依據(jù)。關(guān)鍵字:FRP碳纖維布;補(bǔ)強(qiáng)加固;極限承載力;裂縫;Abstract:afterthebasictheoryofreinforcedconcretecomputation,experimentalanalysisandcontrastofFRParediscussedtheultimatebearingcapacityoftheCF
2、RPreinforcedconcretebeams.Duetothedetailedanalysisofthetestandthecorrespondingresults,providesreferencebasisfortheengineeringapplication.Keywords:FRPcarbonfibercloth;Reinforcement;Theultimatebearingcapacity;Thecracks中圖分類號:TU37文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:6FRP為近些年來加固工程構(gòu)件的一種纖維加強(qiáng)材料,通過粘結(jié)劑將
3、碳纖維與混凝土構(gòu)件相粘結(jié)成復(fù)合材料體,共同發(fā)揮作用,達(dá)到修善補(bǔ)強(qiáng)的目的。以其自身高抗拉強(qiáng)度,高彈性模量,施工方便,輕質(zhì)高強(qiáng),低松弛,耐腐蝕和耐久性良好,且其不受構(gòu)件外形和尺寸限制,能較好的封閉混凝土裂縫,不影響構(gòu)件的外觀和空間美感等優(yōu)點(diǎn),F(xiàn)RP加固混凝土技術(shù)在世界范圍內(nèi)得到迅速發(fā)展和應(yīng)用??v觀我國對節(jié)能環(huán)保的提倡,工程加固行業(yè)必將發(fā)展,因而本文重點(diǎn)對FRP碳纖維布加固鋼筋混凝土梁抗彎極限承載力的試驗(yàn)進(jìn)行研究。一.試驗(yàn)概況:試件制作:圖1所示試件為FRP布加固后適筋梁,圖2所示試件為適筋梁,混凝土強(qiáng)度為C25,其尺寸L×b×h=270
4、0mm×150mm×180mm,跨距2700mm,受拉筋Ф12鋼筋級別為HRB335,架力筋Ф8,箍筋Ф6.5@100,混凝土保護(hù)層厚度c=25mm,試件詳見表12.試驗(yàn)方法及步驟:(1)碳纖維布的黏貼:6實(shí)驗(yàn)前將試件混凝土表面打磨、平整,去掉1~2mm的表面疏松層,并去除浮灰。黏貼之前,用丙酮洗混凝土表面去脂,隨后在其表面涂一層均勻飽滿的粘結(jié)劑,并將已裁好的碳纖維布黏貼上去,沿碳纖維布受力方向按壓趕出氣泡,以使碳纖維布與混凝土表面緊密黏貼。當(dāng)碳纖維布的層數(shù)度與一層時(shí),重復(fù)上述過程。最后在碳纖維布表面再涂一層粘結(jié)劑,并用木模板壓緊碳
5、纖維布,一周后粘結(jié)劑完全固化拆模實(shí)驗(yàn)。碳纖維布性能指標(biāo)(2)加載裝置采用兩點(diǎn)對稱加載,梁中部為純彎段,加載采用油壓千斤頂,加載方式、測試儀表布置如上圖1所示。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采用靜態(tài)電阻應(yīng)變儀采集數(shù)據(jù)。千斤頂分配梁應(yīng)與試件在同一平面并對中,百分表F1、F2用來測定支座處沉降值,F(xiàn)3用來測量跨中撓度。(3)加載程序:a、預(yù)加載,級距取20%的標(biāo)準(zhǔn)荷載,共兩級,用于檢查整個(gè)試驗(yàn)工作是否正常。b、正式加載,采用分級式加荷法,荷載分級不宜超過計(jì)算破壞荷載的10%。作用在構(gòu)件上的實(shí)驗(yàn)設(shè)備總重量及構(gòu)件自重均作為第一次加荷的一部分。每級加載后以保持十分鐘
6、,待變形穩(wěn)定后再進(jìn)行讀數(shù)觀察。二.基本假定:6(1)平截面假定;受彎構(gòu)件正截面彎曲變形后,截面平均應(yīng)變保持為平面。(2)混凝土受壓應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系;采用拋物線上升段和直線水平段的形式,非線性分析過程中采用等效矩形應(yīng)力分布取代拋物線應(yīng)力分布。(3)混凝土極限應(yīng)變值取為0.003(4)CFRP布與鋼筋混凝土梁之間良好黏貼。(5)FRP和混凝土間無滑移。理論計(jì)算公式:令受壓區(qū)混凝土的合力C及其到該區(qū)最外邊緣的距離,則有:由基本假定知混凝土應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系采用拋物線加水平線,故應(yīng)用高等數(shù)學(xué)知識基礎(chǔ)可積分得:1)當(dāng)時(shí),當(dāng)時(shí),,上式中:,式中:—混凝
7、土壓應(yīng)變?yōu)闀r(shí)的混凝土壓應(yīng)力;—混凝土軸心抗壓設(shè)計(jì)值;—混泥土壓應(yīng)力達(dá)到時(shí)的混凝土壓應(yīng)變,當(dāng)計(jì)算時(shí)的值小于0.002時(shí),取為0.002。—正截面的混凝土極限壓應(yīng)變,當(dāng)計(jì)算值大于0.0033時(shí),取0,0033;—混凝土抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值;—系數(shù),計(jì)算時(shí)當(dāng)n大于2.0時(shí),取為2.0一般情況下,荷載是不能夠完全卸除的,故,加固后的梁應(yīng)在考慮既有荷載的影響下計(jì)算其特征彎矩值。按基本假設(shè)和變形協(xié)調(diào)條件:=又由鋼筋屈服后,有如下平衡條件:6則按以上式子將相應(yīng)字母代入不同情況下的數(shù)值便可求出鋼筋屈服時(shí)彎矩和FRP布拉斷時(shí)的極限彎矩(計(jì)算內(nèi)容詳見文獻(xiàn))實(shí)
8、驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù):各試件梁實(shí)驗(yàn)結(jié)果正常使用下裂縫試驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)論:用碳纖維布加固后的鋼筋混凝土梁的剛度得到有效的提高,并且在破壞過程中梁的撓度和裂縫有所減小,使得碳纖維布能夠很好地約束和抑制鋼筋混凝土梁的裂縫和撓度得以證明,從而提高梁的剛度,可