預(yù)應(yīng)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(zhì)、高強(qiáng)、耐腐蝕性等優(yōu)點(diǎn)，在國(guó)內(nèi)外結(jié)構(gòu)加固工程中得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。在混凝土結(jié)構(gòu)加固領(lǐng)域，很多國(guó)家編制了一系列纖維增強(qiáng)復(fù)合材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)程，用于指導(dǎo)實(shí)際工程中的結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)。在我國(guó)，有《碳纖維片材加固修復(fù)混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(CECS146:2003)、《公路橋梁加固設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG/T J22-2008）和《纖維增強(qiáng)復(fù)合材料建設(shè)工程應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》(GB50608-2010)等，這些規(guī)范參考了國(guó)內(nèi)外的最新成果，

2、對(duì)FRP片材加固設(shè)計(jì)進(jìn)行了規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)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(jì)算橋梁構(gòu)件承載力的基本前提，而以上規(guī)范只是簡(jiǎn)單地規(guī)定“構(gòu)件達(dá)到正截面承載能力極限狀態(tài)時(shí)，纖維復(fù)合材料與混凝土之間不應(yīng)發(fā)生黏結(jié)剝離破壞”。然而，由于沒(méi)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(shí)，構(gòu)件往往沒(méi)有達(dá)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(duì)于普通的粘貼FRP片材加固，F(xiàn)RP片材剝離破壞發(fā)生時(shí)，其實(shí)際拉應(yīng)變較低。很多試驗(yàn)研究表明其實(shí)際拉應(yīng)變達(dá)不到其極限拉應(yīng)變的20％。因此上述規(guī)范對(duì)FRP片材在應(yīng)變較小的情況下是適用的，而對(duì)其他情況則未必合適。
　　隨著預(yù)應(yīng)力FRP技術(shù)的發(fā)展，特別是FRP片材錨夾具技術(shù)的進(jìn)步，F(xiàn)RP片材可以在錨固可靠的條件下達(dá)到其極限強(qiáng)度，在較大應(yīng)力水平（含初始張拉預(yù)應(yīng)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(gè)有待試驗(yàn)驗(yàn)證的課題。

4、
　　同樣，在進(jìn)行預(yù)應(yīng)力碳纖維板加固橋梁設(shè)計(jì)時(shí)，計(jì)算截面是否滿足平截面假定是一項(xiàng)很重要的計(jì)算條件，預(yù)應(yīng)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(yù)應(yīng)力水平，不同層數(shù)碳纖維板加固混凝土構(gòu)件，通過(guò)荷載試驗(yàn)，測(cè)試了碳纖維板與原構(gòu)件的協(xié)同工作性能，得到如下主要成果:
　?、僭谳^高初始預(yù)應(yīng)力水平(1400～2100MPa)下，在整個(gè)試驗(yàn)過(guò)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(gòu)件

5、發(fā)生很大變形的情況下，甚至碳纖維板達(dá)到其極限強(qiáng)度前（即斷裂前），也未觀察到碳纖維板的宏觀剝離，從試驗(yàn)的角度證實(shí)了預(yù)應(yīng)力碳纖維板在可靠錨固下，能與原結(jié)構(gòu)共同工作。
　?、谠陔p層預(yù)應(yīng)力CFRP板加固條件下，不但兩層CFRP板之間沒(méi)有發(fā)生滑移，而且雙層碳纖維板與混凝土梁體之間也沒(méi)有觀察到明顯的剝離或滑移，表明雙層預(yù)應(yīng)力碳纖維板也能與原結(jié)構(gòu)很好的共同工作。
　?、弁ㄟ^(guò)對(duì)比受力主鋼筋與碳纖維板的應(yīng)變?cè)隽浚瑯?gòu)件在開(kāi)裂前，兩者的應(yīng)變?cè)隽客?/p>

6、全同步;在鋼筋屈服前，兩者的應(yīng)變?cè)隽坷碚摬詈驮囼?yàn)差基本吻合;鋼筋屈服后直到進(jìn)入極限狀態(tài)，考慮到由于鋼筋應(yīng)變測(cè)試誤差以及碳纖維板沒(méi)有發(fā)生剝離，可以推斷碳纖維板能與原結(jié)構(gòu)協(xié)同工作;由此表明在整個(gè)受力過(guò)程中預(yù)應(yīng)力碳纖維板亦能與原結(jié)構(gòu)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(yù)應(yīng)力碳纖維板和原構(gòu)件形成了一種體表有粘結(jié)預(yù)應(yīng)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(gè)受力過(guò)程中都與原結(jié)構(gòu)均保持協(xié)同工作，基