11外粘整块钢板加固钢筋混凝土梁受剪试验研究

$） " （ 配受力钢筋 ! ! ， 梁上部配受力钢 $ $ !)K"" & # 44 $） " （ 筋! ! 。梁 I " M! N L ! 44 "!I " "均设计成双筋 )KO
图" I （I ） 梁配筋布置图 "!I " # " "
S 公式， 可得棱柱体的抗压强度标准值" P O L " > K# > 6K
* . 0 锚固失效 * 2 0 锚固失效 ( ( ( ) 锚固失效 ) ) + 锚固失效 / 2 + 钢板压屈 ( 0 2 * 钢板压屈 底部 混 凝 土 纵 裂 破 ( * ) 0 坏， 钢板尚未屈曲 . 1 0 钢板拉屈 ( + . + 钢板压屈
( ) *
! + (
,
主斜裂缝宽 !( *##
注： 除梁 ’ 其 余 粘 钢 梁 均 采 用 !. 膨 胀 螺 栓 提 供 机 械 锚 固 力 压 紧 钢 *， ’ . 没增设附加锚固措施外，
表!
’ ! ! * +". + + 直接粘钢板试压 ’ 1 ( * +". * + 直接粘钢板试压 ’ 0 ! + +"/ * + 直接粘钢板试压 ’ * ! * +") + + 直接粘钢板试压 试压 至 出 宽 ( +## 斜 完全卸荷， 粘钢 ’ . ( * +"(+ + + 裂缝时， 板固化后， 继续试压 ’ 2 ! + +"(+ * + 直接粘钢板试压 ’ / ! * +"(+ + + 直接粘钢板试压 ’ ) ( + +"(+ 0 + 直接粘钢板试压 试压 至 出 宽 + !## 斜 持荷状态下粘 ’ ( + ( * +"(+ * + 裂缝时， 钢板固化后， 继续试压 ’ ( ( 对比梁 受剪超 筋 梁， 不粘钢板 直接试压
$） 试验梁材料力学性能参数 （W ／ 44
表)
F # F & " # L ! # L ! F & F # ! #
试验材料 钢 筋
" # L P F " # M " ! " M " ! $ $
弹性模量
F $ P "J" #
屈服强度 ! $ F ! # # & O F & M # ! " F — —
抗拉强度
!。自重为 板， 膨胀螺栓数量约 0 包括试验设备重量 1 + 只／# . ! $%， ( $% 和试验梁重量 1 ( $%。
图 ! 受剪试验模型
试验的目的是了解各种粘钢加固形式 构 件 可 能 产 生的破坏形态、 斜截面抗剪承载力的提 高 程 度、 外粘钢 板 的强度利用率等。试验装置见图!， 图! 中粘贴的钢 板是沿截面 中 轴 线 对 称 布 置 的。 试 验 过 程 中， 用百分 表 （图 ! 中3 ） 量 测 梁 跨 中 挠 度， 3 4 5 ! * 1 .型静态电 (! 1 阻应变仪量测外 粘 钢 板 的 应 力 应 变 变 化 （电 阻 应 变 片 栅长 " 宽 6* ， 为 了 解 主 应 变 的 值 和 方 向， ##"1 ##） 或. 应变花形状布置在中和轴附近 电阻应变片按 0 * 7 + 7 （图 ! 中 8 ） 。 (!8 . 五、 试验结果和分析 试验结果列于表 ! 中。 从 表 ! 中 可 知， 试件 ’ !! ’ ( + 较试 件 ’ (的极限承载力提高幅度在* . 0& ! 说明课题所设计的钢筋 混 凝 土 梁 采 用 外 ( * ) 0& 之间，
梁受弯构件， 保证了试件在试验过程中不会发生受弯
" 破坏。梁 I 梁I "!I " #剪 弯 区 配 箍 # L P F"$ F #， " "设 " 计成受剪超筋梁， 剪弯区配箍 # M"" # #。
混凝土立方体抗压强度 " ， 按有关经验 & Q R ( > 6K"
! G
称点同时加载， 其总值为 !， 即其中一个 加 载 点 的 集 中 力为 ! ／ !。
第! !卷 第" #期
建
筑
结
构
$ # # !年" #月
外粘整块钢板加固钢筋混凝土梁受剪试验研究
潘金炎 曾宪纯
（浙江省建筑科学设计研究院 杭州 ! ） " # # " $
［提要］ 通过 " 得到外粘整块钢板 " 根混凝土强度等级为 % " & 的 简 支 梁 试 件 在 集 中 荷 载 作 用 下 的 试 验 研 究， 后梁的受剪承载力。随粘钢规格的 不 同， 粘 钢 混 凝 土 梁 发 生 不 同 的 破 坏 形 态。 根 据 试 验 结 果， 建立了粘钢部 分承担的受剪承载力理论计算公式和受剪斜截面限制条件。 ［关键词］ 外粘整块钢板 混凝土梁 抗剪 加固
" 。试验构件 中 所 用 的 四 种 型 号 钢 筋（ # L P F， " # P L Q R ( " ， " " ， 外粘 T （厚 度 为# # ! M! " M， $ $ 钢筋） $ ! F热轧钢板 =
和所用 U K$ P M 44） V W 型建 筑 结 构 胶 的 材 料 力 学 性 能 指标见表 "。
一、 前言 《混凝 土 结 构 加 固 技 术 规 范》 （% （以 下 D % E $ F： G #） 简称 《加固规范》 ） 中对斜截面抗剪不足梁提供了粘接 并在箍板 上 端 粘 贴 水 平 横 板 的 加 固 方 并联 H 形箍板， 法。该加固方法 在 实 际 施 工 中 有 以 下 不 便： 一是箍板 的加工成型困难； 二是实际工程中， 不同 位 置 梁 的 截 面 尺寸存在一定的误差和 差 异， 事先加工的 H 形箍板很 难处处适合 梁 截 面， 当 H 形 箍 板 从 梁 底 部 套 上 时， 胶 层厚度也不易保 证； 三是 《 加 固 规 范》 中虽没具体说明 水平横板与箍 板 间 的 连 接 方 式， 但不管是焊接或结构 胶粘接都增加了施工的繁复。鉴于 《加固 规 范》 中提供 的该加固方法施工复杂， 且施工质量不 易 保 证， 在实际 的加固施工中， 许多单位往往采用在梁腹部的两侧面 各粘贴一整块 钢 板 的 加 固 方 法， 本文称之为外粘整块 钢板法， 并辅之以膨胀螺栓的紧固力来 挤 压 钢 板， 以保 证粘贴的饱 满 度。 外 粘 整 块 钢 板 法 施 工 简 便， 在实际 加固工程中应 用 普 遍， 但对其计算模式和破坏机理尚 缺乏研究， 国内文献尚未见对这方面的报道。 二、 试件的设计与制作 共浇筑钢筋混凝土 梁 " （编 号 I ） ， 如图 "根 "!I " " 梁底 " 所示。试件 的 长 J 宽 J 高 K$L # #J" L #J! # #，
F $ P #J" #
F （ T $ ! F 钢板 # P M 44） $ P "J" # =K$ ! 钢 钢粘接 : F P $J" # U V W型 钢 混凝土 : ! 结构胶 F P $J" # （% ） 粘接 ! #
$& P F （混凝土破坏）
Baidu Nhomakorabea
三、 粘钢加固形式 受剪试验模型见 图 $。 各 梁 具 体 的 粘 钢 加 固 情 况 详见表 $。 四、 加载方法及测试内容 取试验跨度 $#K$! 集中荷载至支座距离 # # 44， 用千斤顶通过分配梁对两个对 %KL # # 44。试 验 时，
粘整块钢板加 固， 可以较大幅度地提高梁的斜截面受 剪承载力。 ( - 破坏形式 改变钢 板 的 尺 寸， 高度取( + +， ( * +， ! + +和! * + ## 四种尺寸， 长度从 . + +!(+ * + ## 不 等。 试 验 中 发 现， 外粘钢板长度在 ) （’ 随 + + ## 及 以 下 的 试 验 梁 !!’ *） 整块钢板的拉 脱 而 破 坏， 钢板拉脱层出现于结构胶与 混凝土面的粘结层。拉脱时， 钢板的应 力 较 低， 其作用 未充分发挥， 属 锚 固 破 坏， 说 明 钢 板 的 锚 固 长 度 不 足。 外粘钢板长度在(+ + +!(+ * + ## 的 梁 随 钢 板 高 度 " 9 的不同发生以下三种破坏形态。 （ ） 钢板压屈破坏 （梁 ’ ） ( .， ’ 2， ’ ( + 图1 （ ） 给出梁 ’ 即外粘整块 : ( + 破 坏 的 瞬 间 状 态， 钢板梁试件 的 典 型 破 坏 形 式。 试 验 后 期， 伴随试件咔 嚓咔嚓的声响， 结构胶层的拉脱不是沿混凝土表面的 滑移拉脱， 而 是 从 混 凝 土 表 面 崩 脱。 当 加 压 至 钢 板 突 然压屈时， 梁迅 即 破 坏， 此 时 用 小 榔 头 敲 击 外 粘 钢 板， 钢板 中 部 区 域 有 空 鼓 声， 表明如图1所示阴影线区域 的结构胶层 崩 脱， 但 钢 板 两 端 锚 固 区 仍 粘 贴 完 好。 试 件’ 产生 于 钢 板 上 的 压 应 变 值 明 显 .， ’ 2， ’ ( + 破坏时， 大于拉应变值， 所以称之为钢板压屈破坏。 （ ） 钢板拉屈破坏 （梁 ’ ） ! ) 图1 （; ） 为梁 ’ 破坏 状 态 图。 类 似 于 钢 筋 混 凝 土 ) 受剪试件的斜拉破坏， 在钢板屈曲前， 从支座到加载点 一段出现的斜裂缝已过宽， 主斜裂 缝 宽 度 达 1 + ## 左 右， 裂缝遇钢板 时 沿 钢 板 边 缘 出 现 和 发 展， 破 坏 时， 钢 板靠支座端部 的 锚 固 区 敲 击 有 空 鼓 声， 即结构胶层崩 脱部位与梁 ’ 因钢板屈曲前， 斜裂缝已 开 ( + 有所不同。 展过宽， 应予以避免， 也说明对外粘钢板 的 高 度 须 有 一 定的限制和规定。 试件 ’ 产生于钢板上的拉 ) 破 坏 时， 应变值明显大于压应变值， 所以称之为钢板拉屈破坏。
各梁具体的粘钢加固情况及试验结果
试件 钢板高 " 长 编号 （##） ’ ( 对比梁 粘钢说明 不粘钢板试压 破坏承载力试验值 （$%） 增幅 不包括自重 包括自重 （ & ） ) * ( * ! ( * ! ! + 2 ( ) * ( / 1 ! 0 0 ! * . ( * ) ! + ( ( + ( ( * / ( * ) ! ( 0 ! + ( ( / ) ! * + ! . ! ( . * ! + / , 破坏形态 主斜裂缝宽 !( *##
’ ( ) * +, -. / ** 0 * 2 3 4 * . ( 5 ) . 6 + 8 * 5 * 9 * -) 3 4 5 * : ) 6 , 2 . * +; %< * ( 4 )= 3 . /* 0 . * 2 ( 5 5 , + * +) . * * 5 5 ( . * )6 + * 2 . / * 1 7, 1 1 1 7< 1 ， > , > * . 2 ( . * + 5 , ( + . / * ) / * ( 2 5 , ( +> ( ( > 3 . 3 . /> , > 2 * . *) . 2 * . /? 2 ( + *% " &3 ), < . ( 3 * + @ A / * 8 ( 3 5 6 2 *> 3 2 > 6 4 ) . ( > * ), 8 1 7= ? ， . / *< * ( 4 )= 3 . /* 0 . * 2 ( 5 5 , + * +) . * * 5 5 ( . * ) ( 2 *9 ( 2 3 * += 3 . /. / * 3 2+ 3 4 * ) 3 , @ B > > , 2 + 3 . , . / * . * ) . 2 * ) 6 5 . ) . / * > , 4 : 7< 1 ? 6 . ( . 3 , ( 5 8 , 2 4 6 5 (, 8 . / *) / * ( 2 5 , ( +> ( ( > 3 . < , 6 . . / ** 0 . * 2 ( 5 5 , + * +) . * * 51 5 ( . * )( +. / *2 * ) . 2 3 > . * +> , + 3 . 3 , -, 8 1 1 7( 7< , < 5 3 6 * ) / * ( 2 ) * > . 3 , -( 2 * ) * . 6 @ C 1 ： ； ； ! " $ % & ’ (* 0 . * 2 ( 5 5 , + * +) . * * 5 5 ( . * ) / * ( 2 5 , ( +> ( ( > 3 . 2 * 3 8 , 2 > * 4 * . > , > 2 * . *< * ( 4 7< 1 1 7 #