GFRP条带加固RC双向板试验研究_韩葆铨曹双寅郭樟根

［1 ， 2 ］
1. 1 构件设计和材料检测 试验所用板共 9 块， 根据配筋率的不同分为 3 组， 每组中有一块为对比用的普通板 ， 另两块是加固 方式不同的加固板。 所有试验板的外形尺寸均为 150cm × 150cm × 15cm。为分析板的极限荷载随纤 粘贴方式分为纤维条带 维面积增加而变化的情况， 数目不同的两种， 试验板粘帖方式和配筋情况见表 1 和图 1 ， 2。
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前言
以往对外贴 FＲP 加固混凝土构件的研究较多 地集中在钢筋混凝土梁柱的抗弯 、 抗剪、 抗疲劳加固 ， 以及柱的抗震加固等方面 而对外贴 FＲP 加固 ［3 ］ 混凝土双向板的研究较少。 Ayman S Mosallam 研 ［4 ］ 究了外贴 FＲP 条带加固 ＲC 双向板， 张继文 研究 了跨中粘贴钢板、 纤维条带加固 ＲC 正方形双向板。 本文对粘贴玻璃纤维（ GFＲP） 条带加固 ＲC 双向 板在跨中局部荷载作用下的受力性能进行试验研 ［ 5 ］ 究 ， 分析粘贴 GFＲP 条带加固后 ＲC 双向板的变形性 能如何改变、 加固后板的极限承载力是否有所提高。 1 加固试验设计及介绍 试验所研究的外贴 GFＲP 条带加固 ＲC 双向板 承受局部静载的情况， 在工程实践中是有对应情况 的， 如布置重型机械设备的楼板和无梁楼盖体系中 承受柱集中荷载的楼板等。因为本试验研究是针对 人防工程的， 所以试验构件设计为四边简支 ＲC 双 ， 150mm 、 向板 厚度 跨度 1 500mm， 高跨比大于一般 建筑物的楼板的高跨比。
但加固板裂缝宽度较小， 这印证了玻 条放射状裂缝， 璃纤维条带对板底裂缝发展的限制作用 ， 由其他各 组普通板和加固板破坏形态对比分析也可以得出类 似结论。 3 试验数据分析 各组试件的开裂荷载、 屈服荷载和极限荷载见 即配筋率相同的试件， 其开 表 3 。在同一组试件中， 裂荷载和屈服荷载基本上随外贴纤维条带数量的增 加而增加。可见随共同承受拉力的玻璃纤维数量的 增加， 受拉区混凝土和钢筋的受拉变形速度延缓的 趋势愈加明显。 第二组试件的 荷 载挠 度 曲 线、 荷 钢筋应变曲线、 荷载纤维应变曲线见图 8 ～ 10 。 载从试验数据分析可知， 与普通板相比， 加固板的 屈服荷载明显提高。 因为板底粘贴玻璃 开裂荷载、 纤维条带和板底受拉钢筋共同承受拉 纤维条带后， 在同样的外荷载作用下， 板底受拉区混凝土和钢 力， 筋的受拉变形速度明显延缓。 无论是普通板还是加固板， 随荷载的增加其刚 度是逐渐下降的。多数加固板的刚度比具有相同配 可见粘贴的纤维条带提高了板 筋率的普通板要高， 的刚度。
Experimental study of ＲC twoway slabs strengthened with externally bonded GFＲP strips Han Baoquan1 ，Cao Shuangyin2 ，Guo Zhanggen3
（ 1 Yangtze Ｒiver Urban Architectural Design Co．，Ltd．，Nanjing 210002 ，China； 2 Civil Engineering College of Southeast University，Nanjing 210096 ，China； 3 Civil Engineering College of Nanjing Technology University， Nanjing 210009 ，China） Abstract： The experimental study of ＲC twoway slabs strengthened with externally bonded glass fiber reinforced polymer （ GFＲP） strips under midspan locally distributed load was carried out． The failure modes，bearing capacity，stiffness， loadsteel strain relationship and loadGFＲP strain relationship of the specimen were carefully studied． The results show that the anticracking behavior and deformation behavior of ＲC twoway slabs strengthened with externally bonded GFＲP strips are both improved，and the ultimate bearing capacity of reinforced slabs can increase up to 8% ～ 15% ． The experimental data provide a reliable test basis for subsequent theoretical analysis． Finally，the ultimate bearing capacity formula of ＲC twoway slabs strengthened with externally bonded GFＲP strips under midspan locally distributed load was derived． Keywords： GFＲP strip； ＲC twoway slab； failure mode； deformation property； ultimate bearing capacity
图4
板底位移计布置图
图 5 钢筋应变片布置方式
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
第 44 卷 第 11 期
韩葆铨， 等． GFＲP 条带加固 ＲC 双向板试验研究
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角线上裂缝处钢筋从板中部到板边缘依次屈服 。当 荷载加到 436kN 时， 板底十字交叉形状的纤维条带 中的一方向的纤维被拉断， 并伴随有纤维撕断的劈 啪响声， 纤维断裂后退出工作， 应变急剧下降， 拉应 力在钢筋和另一方向的纤维条带间重新分配 ； 当荷 载加到 442kN 时， 板底中部另一方向的纤维条带也 被拉断， 退出工作。随着荷载的继续增加， 钢筋的应 变急剧增长， 沿对角线分布的塑性铰线部位的钢筋 基本屈服。最后， 试件发生了冲切破坏， 冲切破坏面 是由板面加载钢板边缘延伸至板底的斜曲面 ， 板面 沿加载钢板四周产生了冲剪裂缝 。试验板破坏时的 裂缝形状见图 6 。 与加固板 JB11 配筋相同的普通 板 PB11 的破坏形态见图 7 。
表1
粘贴纤维方式 — 方式 1 方式 2 — 方式 1 方式 2 — 方式 1 方式 2
Email： hanbaoquanqq@ 163． com。 作者简介： 韩葆铨， 高级工程师，
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建
筑
结
构
2014 年
图1
粘贴方式 1 / cm
图2
粘贴方式 2 / cm
图3
试验装置
对 ＲC 双向板所用的混凝土进行了立方体抗压 试验， 玻璃纤维布采用高强玻璃纤维浸渍片材 SGFW430 （ 纤维布厚 0. 169mm） ， 粘结胶采用 Lica 型 纤维建筑结构胶， 试验所用的各种材料力学性能试 验结果见表 2 。
表2
弹性模量 抗压强度 屈服强度 极限强度 / MPa / MPa / MPa / MPa — 1. 68 × 10 5 1. 007 × 10 3 262. 4
5
28. 2 — — 81. 40
— 422. 4 — —
— 467. 8 1 775. 15 47. 45
1. 2 测试内容和试验装置 本试验测试的内容主要有： 板底挠度、 钢筋应变、 、 ， 纤维应变 竖向荷载值 另外还要观察裂缝开展情况。 试验时在钢框架上简支试验板， 板上加液压千 斤顶。千斤顶通过钢反力架施加荷载， 反力架竖杆 锚固于地面上， 整个试验装置见图 3 。 各组试验板加载点布置有所不同， 第一组板布 置 1 个加载点， 第二组和第三组板中心对称布置 4 个加载点， 每个加载点下垫 200mm × 200mm 钢板， 钢板下铺细砂找平。 竖向荷载分级加载， 开裂前每 级荷载取 20kN， 在接近预计的开裂荷载和钢筋屈服 取 10kN。 板底共设置 13 个位移 荷载时级差加密， 1个 计， 其中 8 个沿板周边布置于板边中点和端点， 布置于板的几何中心， 另 4 个布置于上述位移计之 间， 具体布置位置见图 4 。 在绑扎试验板的钢筋之前， 在钢筋上粘贴应变 ， 5 。 片 应变片布置位置见图 板底粘贴纤维条带后 ， 在纤维条带上粘贴应变片 应变片的布置位置与钢 筋上的应变片位置完全对应。 303 便携 位移计、 应变片、 荷载传感器均与 TDS-
第 44 卷 第 11 期 2014 年 6 月上
建 筑 结 构 Building Structure
Vol． 44 No． 11 Jun． 2014
GFＲP 条带加固 ＲC 双向板试验研究
1 2 3 韩葆铨 ， 曹双寅 ， 郭樟根
（ 1 长江都市建筑设计股份有限公司 ，南京 210002 ； 2 东南大学土木工程学院，南京 210096 ； 3 南京工业大学土木工程学院，南京 210009 ）
［ 摘要］ 对跨中局部荷载作用下采用 GFＲP 条带加固的 ＲC 双向板进行了试验研究 ， 并详细分析了试件的破坏形 态、 承载能力、 刚度、 荷载钢筋应变关系和荷载纤维应变关系。试验结果表明： 采用 GFＲP 条带加固 ＲC 双向板可 且加固后板的极限承载力提高幅度达 8% ～ 15% 。试验数据为后续理论分析提供了 以改善板的抗裂和变形性能 ， 可靠的试验依据。最后， 推导出局部荷载作用下粘贴 GFＲP 加固 ＲC 双向板的极限承载力计算公式 。 ［ 关键词］ GFＲP 条带； ＲC 双向板； 破坏形态； 变形性能； 极限承载力 中图分类号： TU375． 2 文献标识码： A 848X（ 2014 ） 11006104 文章编号： 1002-