延边碳纤维加固.docx

延边碳纤维加固(本文由鼎峰加固整理) 目前，我国有不少建筑物由于各种原因而需要加固改造。在各种加固方法中，碳纤维增强聚合物(CFRP)J?l固技术具有许多优点，在我国已得到广泛的应用。但是，从目前的理论和试验研究分析来看，用CFRP加固混凝土梁也存在一些问题： CFRP和钢材的弹性模量基本相同，而其极限强度却是钢材的十几倍，与加固构件粘合后其变形是一致的，要利用其高强度的优点必然要产生过大的应变，采用非预应力CFRP加固时不可能充分发挥其高强特性。 实际工程中的加固梁均属2次受力，碳纤维的应力、应变始终滞后于原结构累计的应力、应变。 非预应力CFRP加固对梁的刚度提高不显著。由预应力混凝土结构得到启发，将CFRP预张拉后粘结于混凝土受弯构件，对此进行试验研究，分析其受力机理，这不仅是对这种新型加固方法的有益探索，也有重要的理论和实践意义。 1试验介绍1-1试验设计本次试验共制作了10根试件，截面尺寸为6Xh—150mmX250mm，梁全长l-3200mm；净跨一3000mm。纵向受拉钢筋均为2qblO,纵向钢筋配筋率为0.419，全梁均匀配置的箍筋为6@100，架立钢筋为26。为了便于比较分析，试件采用的混凝土强度等级和钢筋配置均相同，每根加固梁粘贴1层长3000mm、宽100mm的碳纤维布。试件分为3组：第1组试件为对比梁，其中L1、L2为非预应力碳纤维布加固对比梁，I3为未加固对比梁；第2组为不同预应力水平下的试验梁，梁编号为YLA1、YIA2、YIA3、YLA4；第3组为相同预应力水平下不同附加锚固方式的试验梁，梁编号为YIB1、YLB2、YLB3。附加锚固采用碳纤维U型箍，宽度为100mm，除YIB3梁的U型箍间距为400mm夕卜，其余梁的U型箍间距均为100mm。 2试验材料试验梁的混凝土强度设计等级为C20，按《普通混凝土力学性能试验方法》进行试验，测得3O个立方体试块抗压强度平均值为24.5MPa。试验梁均采用I级钢筋，实测纵向受力主筋1O的屈服强度为的屈服强度为329MPa、极限强度为523MPa。碳纤维材料采用上海同砼碳纤维布有限公司生产的CFS2—3.55—220—017—100碳纤维布，粘贴碳纤维布生产的JCT一6型粘碳纤维胶，其粘结抗剪强310MPa、极限强度为468MPa，架立筋及箍筋6度实测值为19.2MPa，大于设计要求18MPa3试验梁的加载方案及量测内容本次试验采用两点式静力加载，加载点为梁的3分点，加载方案为分级加载。试验量测内容有：①支座及跨中挠度；跨中钢筋、碳纤维布的拉应变、梁侧不同高度处混凝士（拉压）应变；剪弯段碳纤维布的应变；裂缝宽度及间距；碳纤维布的剥离开展以及拉断情况；梁的最终破坏形态。 4张拉机具的设计研制出了专门用于预应力碳纤维布加固受弯构件的施工机具。该装置的工作原理为：用环氧树脂预先将碳纤维布两端分别粘贴在带刻痕的锚固钢板上。环氧树脂固化后。将其安装在梁的受拉面，用构件本身作为加力台座，用扳手拧动螺母，带动锚固钢板移动，张紧碳纤维布。张拉完毕后，将钢杆压于锚固钢板表面。旋紧手扳葫芦，将锚固钢板紧压在混凝土梁表面，并在CFRP上堆放配重，确保CFRP与混凝土粘结可靠。试验证明，作者设计的施工机具可有效地对CFRP施加预应力，满足预应力施工技术要求。 2试验结果及分析1破坏形态本次试验中，梁的破坏形态有3种：①CFRP被拉断与混凝土被压碎同时发生，即界限破坏；②CFRP被拉断而混凝土未被压碎；③混凝土受压区未被压碎，CFRP发生剥离破坏。YLB3的破坏形式为界限破坏，该试件通常设置附加锚固U形箍，混凝土、钢筋和碳纤维均得到充分利用，它与普通混凝土梁正截面适筋梁的破坏类似，说明配置碳纤维数量和设置附加锚固形式是合适的。YLA1、YIA3、YLA4、YLB2的破坏形式为CFRP被拉断而混凝土未被压碎。当荷载加至极限荷载的75时，梁底发出啪啪的响声，随着荷载增加响声密度越来越大，观察梁底发现碳纤维表面有纵向裂缝，随后碳纤维出现条带状撕裂，在试验的后期都有轻微的爆响，并且可以观察到环氧树脂胶层发生粘结破坏的迹象，接近极限荷载时，有明显的局部粘结破坏，最后一声巨响碳纤维被拉断，试验梁随之破坏。分析其原因：①由于碳纤维布经过张拉后始终处在一个较高的应力水平，不易粘结，且胶体易发生蠕变；②混凝土表面虽经过打磨，但其表面仍然凸凹不平，而预应力碳纤维布处于平直的紧绷状态，使粘结胶薄厚不均，在受力过程中，碳纤维丝的应变各不相同，不同部位胶层的剪切应力不同，从而出现条带状撕裂现象。 2根非预应力碳纤维布加固梁均发生剥离破坏，7根预应力碳纤维布加固梁中只有2根发生剥离破坏，且其中YIB1未设置附加锚固，这说明用预应力碳纤维布加固梁可减少剥离破坏的发生。分析其原因： 由于预应力的存在延缓了裂缝的出现，