預應力碳纖維板加固混凝土梁的協(xié)同受力性能研究.pdf

1、CFRP材料由于其輕質、高強、耐腐蝕性等優(yōu)點，在國內外結構加固工程中得到了越來越廣泛的應用。在混凝土結構加固領域，很多國家編制了一系列纖維增強復合材料應用技術規(guī)程，用于指導實際工程中的結構加固設計。在我國，有《碳纖維片材加固修復混凝土結構技術規(guī)程》(CECS146:2003)、《公路橋梁加固設計規(guī)范》（JTG/T J22-2008）和《纖維增強復合材料建設工程應用技術規(guī)范》(GB50608-2010)等，這些規(guī)范參考了國內外的最新成果，

2、對FRP片材加固設計進行了規(guī)范化和標準化。
　　但是隨著研究的深入，這些規(guī)范明顯存在較多的不足和缺陷。例如，平截面假定是計算橋梁構件承載力的基本前提，而以上規(guī)范只是簡單地規(guī)定“構件達到正截面承載能力極限狀態(tài)時，纖維復合材料與混凝土之間不應發(fā)生黏結剝離破壞”。然而，由于沒有可靠的錨固措施，F(xiàn)RP片材很容易發(fā)生早期剝離破壞，并且，F(xiàn)RP片材剝離時，構件往往沒有達到正截面承載能力極限狀態(tài);此外，剝離一旦發(fā)生，平截面假定的條件就不再適用。

3、對于普通的粘貼FRP片材加固，F(xiàn)RP片材剝離破壞發(fā)生時，其實際拉應變較低。很多試驗研究表明其實際拉應變達不到其極限拉應變的20％。因此上述規(guī)范對FRP片材在應變較小的情況下是適用的，而對其他情況則未必合適。
　　隨著預應力FRP技術的發(fā)展，特別是FRP片材錨夾具技術的進步，F(xiàn)RP片材可以在錨固可靠的條件下達到其極限強度，在較大應力水平（含初始張拉預應力）下，在這樣的條件下，F(xiàn)RP片材是否滿足平截面假定，還是一個有待試驗驗證的課題。

4、
　　同樣，在進行預應力碳纖維板加固橋梁設計時，計算截面是否滿足平截面假定是一項很重要的計算條件，預應力碳纖維板的協(xié)同工作性能研究就顯得非常重要。本課題研究了在具有可靠錨固的條件下，不同的預應力水平，不同層數碳纖維板加固混凝土構件，通過荷載試驗，測試了碳纖維板與原構件的協(xié)同工作性能，得到如下主要成果:
　?、僭谳^高初始預應力水平(1400～2100MPa)下，在整個試驗過程中均未觀察到碳纖維板發(fā)生明顯的剝離或滑移，即使在構件

5、發(fā)生很大變形的情況下，甚至碳纖維板達到其極限強度前（即斷裂前），也未觀察到碳纖維板的宏觀剝離，從試驗的角度證實了預應力碳纖維板在可靠錨固下，能與原結構共同工作。
　?、谠陔p層預應力CFRP板加固條件下，不但兩層CFRP板之間沒有發(fā)生滑移，而且雙層碳纖維板與混凝土梁體之間也沒有觀察到明顯的剝離或滑移，表明雙層預應力碳纖維板也能與原結構很好的共同工作。
　?、弁ㄟ^對比受力主鋼筋與碳纖維板的應變增量，構件在開裂前，兩者的應變增量完

6、全同步;在鋼筋屈服前，兩者的應變增量理論差和試驗差基本吻合;鋼筋屈服后直到進入極限狀態(tài)，考慮到由于鋼筋應變測試誤差以及碳纖維板沒有發(fā)生剝離，可以推斷碳纖維板能與原結構協(xié)同工作;由此表明在整個受力過程中預應力碳纖維板亦能與原結構良好地協(xié)同工作，滿足平截面假定。
　　以上研究表明，在可靠錨固條件下，預應力碳纖維板和原構件形成了一種體表有粘結預應力體系，能夠保證碳纖維板與梁體不發(fā)生剝離破壞，且在整個受力過程中都與原結構均保持協(xié)同工作，基