预应力碳纤维板加固混凝土梁的承载能力试验研究
碳纤维加固预应力钢筋混凝梁抗弯试验研究
２ ）粘 贴面修 补 ． 对粘贴 面 的凹人部 位和孑洞 ， Ｌ 用环 氧砂 浆修补 ， 保证 粘贴 面平整 ．
３ ）涂刷底胶． 首先按比例将底胶和硬化剂 （ 固化剂） ２ １ 按 ： 比例先、 后放人容器内， 用低速旋转的办 法搅拌均匀 ， 然后用毛刷将底胶均匀涂刷于混凝土表面， 对于表面凸起部分， 用角磨机或砂纸打磨平整． ４ ）粘贴碳纤维布． 首先按设计要求的尺寸及层数裁剪碳纤维布， 调配、 搅拌粘贴材料胶（ 面胶 ）并 ，
碳纤维约束混凝土由于具有承载力高 、 耐腐蚀 、 轻质、 施工方便以及不断下降的价格等优点 ， 而被广 泛应用于桥梁、 各类民用建筑、 海洋及地下工程的加 固当中 引， 固预应力钢筋混凝土梁是发展前景 加
广 阔的一种 结构 形式 ， 国内外学 者对碳 纤维 布加 固普 通钢筋 混凝 土 梁 的研 究较 为关 注． 了进一 步 寻求 为
文章编号 ：００—９７ （０７ ０ ０ １ — ７ １０ ７ ９ ２ ０ ）４— ０ １ ０
碳 纤 维加 固预 应 力 钢筋 混凝 梁 抗 弯试 验研 究
朱 毅 ，童谷生 ，朱 健
（． 东交通大 学 土木建筑 学院 ， 西 南昌 ３０ １； ． １华 江 ３０３ ２ 淄博职业学院 会计 系， 山东 淄博 ２５１） ５３４
图 １ 预 应 力 钢 筋 混 凝 土截 面 构 造（ 位 ：ｍ 单 ｍ ）
２ ２ 加 固方案 ．
试验 中采用 的碳纤 维 布为上 海 同砼公 司提供 的 同固牌碳 纤维 布 ， 层碳 布设计厚 度 为 ０ １ 每 ．２ｍｍ， 宽
度为 １０ｍ 其拉伸强度为 ４ ０ Ｐ ， ５ ｍ， ０Ｍ ａ拉伸模量为 ２３Ｇ ａ用于粘贴纤维的胶水 为配套专用胶水 ， ３ １ Ｐ； 其 拉伸强度为 ３ ． Ｐ ， ５９Ｍ ａ拉伸模量为 １７ Ｐ ． ．３Ｇ ａ具体的加固、 粘贴过程为 ： １ 基面处理和清洗． ） 对混凝土粘贴面的劣化层、 腐蚀层用角磨机、 砂纸认真清除和打磨 ， 并打磨粘 贴 ｕ形纤维布的梁底部边缘 ， 使其产生转角 ， 且转角处的曲率半径 ≥ ０ｍ ． ２ ｍ 然后用丙酮擦拭表面， 并充
预应力CFRP板加固混凝土桥梁研究与应用
涂 ２ ３ ｍ厚结构胶 （ —ｍ 要求胶层 中间厚两边薄 ） ⑥ ； 将 ＣＲ Ｆ Ｐ板放到结构表面； 开始分级张拉 ， ⑦ 并做记 录报告 ； 张拉 完毕 时移 走张拉 系统 。 ⑧
图 ５ 锚固端前的 Ｕ型 Ｃ Ｒ Ｆ Ｐ布约束
图 ７ 张拉 端锚 具
（ 文章来源 本
２ｏ ￣ ｏ９
４ ） 期
验梁 的混 凝土 强度 及加 载历 史均有关 。考 虑到 碳 板 的抗 折性 能较 差 ， 止 了预 应 力 的施 加 。凿 除 锚 固 终
端前 钢筋 保 护层 中部 分压 区混 凝 土 ， 环 氧 砂 浆 修 用
补， 为增 大安全 系数 ， 用 Ｕ型 Ｃ Ｒ 再 Ｆ Ｐ布对 该 区域 进 行 约束 ， 图 ４和 图 ５ ３梁 （ —０ ４ Ｍ们） 进 行 见 。Ｐ ０ ． 也
加 固材料 是 Ｓｋ ａｂＤ ｒ ６４， １．８ ｍ， ｉ Ｃ ｒｏ ｕ ￥２ 长 ８４ ６ 片材距 ａ
梁 底 ０ ６ ｍ， 片 梁采 用 ２片 预 应 力 片材 进 行 对 称 ．５ 每
加 固， 张拉控制应力为 ０５ （ 为 Ｃ Ｒ 板单轴抗 ． ＦＰ
拉 强度设 计值 ） 。
３ ２ 实施 加 固 ．
７ ． ６
（ ）无粘结预应 力加 固时 ａ
［ ］李贵炳 ， ３ 张爱晖 ， 金伟 良．持 荷下外贴碳 纤维布加 固 Ｒ Ｃ梁抗弯 性能研究 ［ ］ Ｊ ．浙江大学学报 （ 工学版 ） ２０ ３ （ ）７ －５ ，０ ５，９ １ ：０７ ． ［ ４］Ｇ ｒｅ Ｎ．Ｈ ｌ ｗ ｙＬ Ｃ．Ａ ｘｅｉ ｎａ ｓ ｄ ｆｔｅｆｉ ｒ ａｄ ｎＨ． ， ｏｌ ａ ． ． ｎ ｅｐｒ ｔ ｔ ｙｏ ｌ ｅ ａ ｍｅ ｌ ｕ ｈ ａｕ
１ 预应力施 加装置及方案
预应力碳纤维布加固钢筋混凝土梁抗弯承载力计算
ｓ ｈ ｏ ｒ ｔ ａ ｎ ｄ ｌ ｏ ｎ ｇ — ｔ ｅ ｒ ｍ ｐ ｒ ｅ ｓ ｔ ｒ ｅ ｓ ｓ ｌ ｏ ｓ ｓ ｅ ｓ ａ ｎ ｄ ｌ ｆ ｅ ｘ ｕ ｒ ａ ｌ ｂ ｅ ｈ ａ ｖ ｉ ｏ ｒ ｓ ．Ｔ ｈ ｅ ｄ ｅ ｂ ｏ ｎ ｄ ｉ ｎ ｇ — ｒ ｕ ｐ ｔ ｕ ｒ ｅ（ Ｄ Ｒ）ｆ ａ ｉ ｌ ｕ ｒ ｅ
力Ｃ Ｆ Ｒ Ｐ布加 固钢筋混凝土梁后， 其正常使用性能得到明显改善 ， 承载力有较大提高． 最后， 给出 了预应力损失及考虑预应力损失的抗弯承载力的计算模型． 计算结果表 明， 计算值与文献中的试
验值 吻合 较 好 ， 使 用该 计 算模 型可 以有 效地 预测 预 应力损 失和 加 固梁 的抗弯 承载 力．
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｅ ｘ ｐ ｅ ｒ ｉ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｌ ＷＯ ｒ ｋ ｓ ｏ ｎ ｓ ｉ ｘ ｒ ｅ ｉ ｎ ｆ ｏ ｒ ｃ ｅ ｄ ｃ ｏ ｎ ｃ ｒ ｅ ｔ ｅ（ Ｒ Ｃ）ｂ ｅ ａ ｍｓ ｓ ｔ ｒ ｅ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ ｎ ｅ ｄ ｗｉ ｔ ｈ ｐ ｏ ｓ ｔ —
（ 东南大学建筑设计研究 院 ， 南京 ２ １ ０ ０ ９ ６ ） （ 东南大 学交 通学院 ， 南京 ２ １ ０ ０ ９ ６ ）
摘 要 ：对 ６根预 应 力碳 纤维 （ ｃ ｖ ｅ ｄ ， ） 布 加 固钢 筋混凝 土梁 进行 了预 应力 损失 和 弯 曲静 载 试验 ， 确 定 了后 张预 应力碳 纤维布 加 固钢 筋混凝 土 梁 的剥 离一 断裂 破坏 形态 ， 得 到 了破 坏 时 Ｃ Ｆ Ｒ Ｐ布 的有 效 应 变． 试验 结果 表 明 ， 瞬 时预 应力 损 失是 总损 失 的主 要部 分 ， 而随 时间依 存 的预应 力 损 失仅 为 初始 预 应力 的 ２ ． ３ ％ ～３ ． ９ ％． 胶体 的养 护 时 间对 瞬 时预应 力 损 失具 有 一定 影 响． 使 用 外贴 预 应
预应力碳纤维布加固混凝土构件的试验及施工技术
预应力碳纤维布加固混凝土构件的试验及施工技术一、碳纤维布的特性碳纤维布是一种由多个超细的碳纤维索折叠而成的无纺布，大部分由碳挤出布制成，也可由碳化纤制成。
碳纤维布具有抗拉强度高、拉伸模量高、体积密度小、弯曲模量高、耐化学腐蚀能力强、弹性模量高等特性。
由于碳纤维布可大幅提高混凝土构件的抗拉强度和刚度，因此被广泛应用于预应力筑造结构。
二、预应力碳纤维布加固混凝土构件的试验1.耐拉力试验：采用合格的耐拉仪，以一定的速度和力应力试验，按规定时间观察试件的情况，关于破坏时的拉力、松弛率、断后伸长率等指标取样测试，评定碳纤维布加固后的材料的抗拉性能。
2.疲劳试验：采用合格的疲劳机床，以相同的速度但不同的载荷连续测试，检查耐久次数与承载能力，观察在预定条件下试样的变形，并记录拉伸、应变，以此确定碳纤维布连续荷载下，构件的承载能力。
3.高温性能试验：采用烘箱，以一定的时间加热，找出碳纤维布加固构件在特定温度和时间下的变形、断裂特性，衡量其抗高温开裂能力。
三、预应力碳纤维布加固混凝土构件的施工技术1.前期准备：对要采用碳纤维布加固的混凝土构件进行准备工作，清除表面水泥渣、污垢等杂物；2.安装改型：制定合理的改型方案，采用注浆方法，将碳纤维布固定在表面，同时布置合理的加固节点；3.注浆粘接：采用专用胶水或水泥混合物等水泥凝灰，尽可能对碳纤维布和构件表面进行充分的粘接。
4.施加预应力：将已经粘接的碳纤维布及混凝土构件施加预定的预应力，以确保碳纤维布及混凝土构件的刚度和稳定性；5.张紧调整：安装完预应力装置后，进行张紧调整，校准预应力装置，使预应力在指定的范围内；6.固定工作：完成粘接、施预应力和张紧调整工作后，利用橡皮垫、混凝土或钢板等方法将预应力器固定；7.验证试验：完成预应力碳纤维布加固混凝土构件施工工作后，通过试验证明碳纤维布加固后的混凝土构件符合要求。
综上所述，预应力碳纤维布加固混凝土构件的试验及施工技术是非常重要的分类工作，加固时需要谨慎细致，确保碳纤维布加固工程施工质量。
二次受力下预应力碳纤维布加固混凝土梁承载力计算
梁 的全过程做 了理论分析 ， 根据应力一应变关 系及变形协 调原 理 ， 分析了预应力碳纤 维布加 固混凝土梁各 个
阶段 的承载力计算 ， 并计算 了在二次受力 时的抗 弯承载力 ， 各阶段理论分析计算 值与试验值基 本吻合 ， 可为实
际工程 的加 固设计提供理论参考． 关键词 ： 混凝土 梁 ； 预应力 ； 碳纤维 布； 二次受力 ； 承载力
ｎ ｔ ｎ ｐ ｉｃｐ ｅ ｔａ ａｙ ｅ ｈ ｅｅ ａ ｔｃ ｌｕ ａｉｎ ｆＲＣ ｅ ｍ ｓ ｗｉ ｒ ｓｒ ｓ ｅ ＲＰ ａ ｉ ｒｎ ｉ ｌ ，ｉ ｎ ｌ ｓ ｓｔ ｅ ｒ ｌｖ ｎ ａｃ ｌｔｏ ｓｏ ｏ ｂ ａ ｔ ｐ ｅ ｔｅ ｓ ｄ ＣＦ ｈ
第３ ２卷第 ５ 期
Ｖｏ． ２Ｎｏ ５２ １ １３ ． ０ １
青 岛 理 工 大 学 学 报
Ｊ ｕ ｎ ｌ ｆ ｎ ｄ ｏＴｅ ｈ ｏｏ ｉ ｌ ｉｅ ｓ ｙ ｏ ｒ ａ ｏ ｇ ａ ｃ ｎ ｌｇｃ ｖ ｒ ｉ Ｑｉ ａ Ｕｎ ｔ
二次 受 力 下预 应 力碳 纤维 布 加 固混凝 土 梁 承 载 力 计 算
ｓ ｅ ｔ ｆａｌ ｔｇ ｓａ ｄｃ ｌｕ ａｅ ｈ ｅ ｄｎ ａ ａ ｉｙｕ ｄ ｒｓ ｃ ｎ ａ ｙ ｌａ ｉｇ ｈ ｅｓｏ ｌ ｓａ ｅ ｎ ａｃ ｌｔｓｔ ｅｂ ｎ ｉｇ ｃ ｐ ｃｔ ｎ ｅ ｅ ｏ ｄ ｒ ｄｎ ．Ｔｈ ａｃ ｌ— ｏ ｅｃ ｌｕａ
ｔ ｎｖ ｌｅ ｆｔ ｅ ｒ ｔｃ ｌａ ａｙ ｉ ｒ ａ ｉａｌ ｔ ｈ ｘ ｅｉ ｎ ａ ａｕ ｓ ｉ ａ ｈ ｓａ ｅ ｉ ａｕ ｓｏ ｈ ｏ ｅｉａ ｎ ｌｓｓ ａ ｅ ｂ ｓｃ ｌｙ ｗｉ ｔ ｅ ｅ ｐ ｒｍｅ ｔｌｖ ｌ ｅ ｎ ｅ ｃ ｔｇ ． ｏ ｈ Ｔｈ ｓｐ ｐ ｒ ｈ ｓ ｐ ｏ ｉ ｅ ｈ ｏ ｅｉａ ｅ ｅｅ ｃ ｏ ｅｎ ｏ ｃ ｍｅ ｔｄ ｓｇ ｓｏ ｒ ｃｉａ ｒ — ｉ ａ ｅ ａ ｒ ｖｄ ｄ ａ ｔ ｅ ｒ ｔ ｌｒ ｆｒ ｎ ｅ ｆ ｒ ｒ ｉｆ ｒｅ ｎ ｅｉ ｎ ｆｐ ａ ｔ ｌｐ ｏ ｃ ｃ
试论预应力碳纤维布在加固混凝土梁中的应用
的预应力施加方法有 以下三种 ： 反拱 技术 。先 将纤维 布材 粘贴 到梁 ① 底， 然后利用千斤顶在梁跨 中位 置使其产 生反拱 ， 待纤 维粘贴树脂 达到 强度后 ， 撤去千斤顶。梁在 自身重量及弹性恢复的过程 中， 维被拉伸 ， 纤 这种梁与纤维之问的剪应力 使结构处 于预应力状 态。② 利用 张拉设备 直接张拉 。对于碳纤维布， 可通 过张拉机 械张拉后 ， 持张拉力将纤 维 保 布粘贴到梁的底面 ， 待环氧树脂 凝 固硬化 后再逐步 释放预应力 ， 并做好 端部锚 固。 ③利用碳纤维布与混凝土梁间的相互作用施加预应力。 应当指出 ： 用碳纤维布材对受 弯构件进行体外预应力 加固 ， 应 工艺 较非预应力碳纤维布加固复杂 ， 且须设计专门的施 工机具 以对 碳纤维布 进行张拉 。施工机具应满 足以下三 点 ： 可对碳 纤维 布材进 行有效 张 ① 拉； ②用于锚 固碳纤维布的装置应有很 强的锚 固能 力 ， 以保证 可将碳纤 维布张拉至较高的应力水平 ， 锚 固装 置本身必须具 有较大 刚度 ， 且 从而 保证在承受较大 的外力时不会发生大变形 ， 避免碳纤维 布截面应力分布 不均匀而过早被拉断 ； 张拉完成后应便 于对受弯 构件进行 粘贴加 固， ③
中 图分 类 号 ：Ｕ ２ 文 献标 识 码 ： 文 章 编 号 ：０９— ０ ７ ２ １ ）５－ １６－ １ Ｔ ５８ Ｂ １０ ４ ６ （０ ０ ０ ０ ８ ０
作为一种 高科技材料 ， 碳纤维增强塑料具 有无 磁性 、 绝缘性 和高疲 劳强度 的特点在建筑领域应用广泛 ， 复合纤维加 固法是采用环氧树脂胶 或其它建筑结 构胶 ， 将高强复合纤维布直接粘贴在被加固混凝土结构 薄 弱部分 ， 与被加固结构形成整体 ， 同受力 ， 共 以限制裂缝 的发展 ， 提高 梁 的抗弯和抗剪承载力 。
预应力碳纤维布加固混凝土梁的试验研究
ｈ １０ｍｍ×２ ０ｍｍ， 一 ５ ５ 梁全 长 ｌ ３２ ０ｍｍ； 跨 － ＿ ０ 净
一
３０ ０ｍｍ。纵 向受 拉钢 筋均 为 ２ ｌ ， 向钢筋 配 ０ ｑ Ｏ纵 ｂ
筋 率 为 ０ ４ ９ ， 梁 均匀 配 置 的箍筋 为 ６ １ ０ ． １ 全 ＠ ０，
架立 钢筋 为 ２ 。 ６ 为了便 于 比较 分析 ， 件采用 的混 试 凝 土 强度 等级 和 钢筋 配 置 均相 同 ， 每根 加 固梁粘 贴 １ 长 ３０ ０ｍｍ、 １０ｍｍ 的碳纤 维布 。 层 ０ 宽 ０ 试件 分为 ３组 ： １ 第 组试 件 为对 比梁 ， 中 Ｌ１Ｌ 其 、 ２为非预应 力 碳 纤 维布 加 固对 比梁 ， ３为未 加 固对 比梁 ； ２组 Ｉ 第 为 不 同 预 应 力 水 平 下 的 试 验 梁 ， 编 号 为 ＹＬ 、 梁 Ａ１ Ｙ 、 Ｉ 、 Ａ４ 第 ３组 为相 同 预应力 水 平 下 Ｉ Ａ２ Ｙ ＹＬ ； Ａ３
碳纤维 的应力 、 变始终 滞后 于原 结构 累计 的应 力 、 应
应变 。③非预应 力 Ｃ ＲＰ加 固对梁 的刚度 提 高不显 Ｆ
著 。由预应 力混 凝 土结 构得 到 启 发 ， Ｃ Ｒ 将 Ｆ Ｐ预张
拉后粘结 于混凝 土受弯 构件 ， 此 进行试 验研究 ， 对 分
其余 梁 的 Ｕ 型箍 间距 均为 １０ｍｍ。试验梁 的 附加 ０
不 同 附 加 锚 固 方 式 的 试 验 梁 ， 编 号 为 ＹＩ １ 梁 、 Ｂ ＹＬ ２ ＹＬ ３ 附加 锚 固采用碳 纤维 Ｕ 型箍 ， Ｂ 、 Ｂ。 宽度 为 １ ０ｍｍ， ＹＩ ３梁 的 Ｕ 型箍 间距 为 ４ ０ｍｍ 外 ， ０ 除 Ｂ ０
看 ， Ｃ Ｒ 加 固混 凝 土梁 也存 在 一些 问题 ： 用 ＦＰ ①
预应力碳纤维布加固混凝土梁的抗弯承载力计算
混凝 土 梁的破 坏形 式进行 了分析 、 用等效 转化 原 则将 混 凝 土 的非 线 性应 力 图形 转化 为 等效 矩 形 利
应 力图形计 算 ， 此 基础 上提 出抗 弯承 载 力计算 公 式 ． 在 对二 次受 力 情 况进 行 了分析 ， 出了滞后 应 提 变的计算公 式 、 与试验 结 果 比较 ， 式计 算值 与试 验值 吻合 良好 ． 经 公
坏形 式 ： 在钢 筋屈 服前 ， 碳纤 维 布达 到极 限拉应 变 拉断 ． 由于这种 破坏 形式 也是 脆性 破 坏 ， 工 程 中可 以通过 在
合理 控制 预 张拉 量 来避 免 ． 文分 析 预应力 碳 纤维 布加 固混 凝土 梁 的抗弯 承 载力 主要 针对 前 ２ 破坏 形式 ． 本 种
关系．
收 稿 日期 ：０７—４ ０ ２０ ０ —５
基金项 目： 江苏省 自然科学基金资助项 目（ Ｋ ０６９ ） 江苏省 ２０ Ｂ ２０ １３ ； ０６年水利科技重点基金资助项 目（ 苏水科 ［ｏ６ ５号） ２ｏ］ 作者简介 ： 赵新铭（９ ２ ）男 ， １６ 一 ， 河南巩义人 ． 副教授 ， 士， 博 主要从事结构工程和工程力学研究 ．
拉 应变 拉 断 ， 而此 时受 压 区混凝 土 尚未压 坏 ， 为适 筋破 坏 Ⅱ．ｄ 黏结 破 坏 ， 纤 维布 与 混凝 土基 层 问 的黏 结 （） 碳 层 剥离 破坏 ， 为脆 性破 坏 ．ｅ保 护层 混 凝土 剪切 受拉 剥 离破坏 ， 脆性 破坏 ． （） 为 由于碳 纤维 布与 结构 胶 之 间 、 结 构胶与 混凝 土之 间 的黏结 强度 ， 在保 证粘 贴质 量 的情 况下 ， 大 于混 凝 土 （ 表层 混 凝 土 ） 都 或 的抗 拉 强度 ， 以 所 绝 大多数 的剥 离破 坏 都 发 生 在 构 件 混 凝 土 保 护 层 区 域 内 ， 常 通过 构 造 措 施 、 定 最 小 混 凝 土 强 度 来 控 通 规 制 Ｅ ． 用预应 力碳 纤维 布 加 固时 ， 以降低梁 的竖 向相对 变 形 ， 小剥 离 剪应 力 ， 免 了黏 结 剥离 破 坏 ， ３采 ］ 可 减 避 相 对 地提 高 了极 限 承载力 ¨ ． 于施加 预应 力 的碳纤 维 布加 固梁 ， ４对 ｊ 当所 加 预 应力 过 大 时 ， 能 会 出现 第 ６种 破 可
预应力FRP筋嵌入式加固混凝土梁正截面承载力研究
５ １ 压区混凝土破坏时极 限承载力 的计算 ．
此 时截 面 的应力 应 变关 系如 图 ４所 示．
圈 ４
仕 混 凝 ＂假 孙 Ｈ ｔ － 叮取 皿 嗣 压 刀 厦 变
＝
（８ １）
纽
受 压 区高 度 为 ：
第 ２期
刘 锋 涛 等 ： 应 力 Ｆ Ｐ筋 嵌 入 式加 固混 凝 土 梁 正 截 面 承 载力 研 究 预 Ｒ
９ ７
￡ ８￡ ｓ ｉ ￡ 三
３ 开 裂 弯 矩
（） １ ０
在 对 Ｆ Ｐ施 加 预 应 力 的时 候 ， 于加 固装 置 的 变 形 、 具 变 形 、 应 力 筋 （ Ｒ ） Ｒ 由 锚 预 Ｆ Ｐ 回缩 和 松 弛 等 引 起 预
上 部 荷 载 和 自重 等影 响 ， 加 固前 已经 有 荷 载 作用 在 上 面 ， 嵌 入 式 预应 力 Ｆ Ｐ筋 进 行 加 固后 ， 加 固结 在 用 Ｒ 与
构 形 成 一 个 整体 共 同受 力 ， 成 第 二 次 受 力 ． 文 在 考 虑 二 次 受 力 的影 响 ， 预 应 力 Ｆ Ｐ筋嵌 入 式 加 固混 形 本 对 Ｒ 凝 土梁 的正 截 面 承载 力 进 行 分 析 ， 出 开 裂弯 矩 ， 服 弯 矩 和极 限弯 矩 的计 算 公 式 ， 且 根 据 试 验 梁 的 数 提 屈 并
（ ３ ２）
．
』
ｃ
一
ｆ
图 ５ Ｆ ｕ 筋 被 拉 断 截 面 的 应 力 应变 ＩＰ
６ 建 议公 式 的验 证 和 分 析
结 合 二 次 受力 的特 点 ， 行 了 ３根 混 凝 土梁 的加 固试 验 ， 中 Ｊ Ｌ梁 是 未 加 固的对 比梁 ， ｌ 的初 始 进 其 Ｂ Ｌ 梁 弯 矩 为 ３５ｋ ｍ， 未 开 裂 ；２梁 初 始 弯 矩 为 ９９ｋ ｍ， 已经 开 裂 ； 中混 凝 土 梁 Ｃ ０， 弹 性 模 量 ． Ｎ． 梁 Ｌ ． Ｎ． 梁 其 ３ 其
预应力碳纤维布加固混凝土梁有限元分析
凝 土梁的试验研究［ ．公路 ，２ ０ （ ） １ ２ Ｊ ］ ０ ７１ ： — ６ ０２
尚守平 ，彭晖 ，童桦 等．预应力碳纤维布材加 固混凝 土
状与展望【 ．工业建筑．２ ０ ，３ （ ） ３ ２ ． Ｊ １ ０ ０ ０１ ： — ６ ０２ ［ 牛赫东 ，吴智深．预应力Ｆ Ｐ ３ ］ Ｒ 纤维布粘结补强技术中的界 面剪切 应力传递ｆ 】 ｃ．第二届 全 国土木 工程用纤维增 强复
图 ｌ 移动端外部情况 ７
保护 罩可每隔一定时 间拆下检查结 构表面 隋况 。
４ 结 语
防落 梁装 置能 有效地 预 防桥梁 在震 动时 发生
坍塌 ，是桥梁安全保证的一个 “ 保险” ，而从防 落梁装置在宿新高速工程 中的应用情况来看 ，其
安装 简便 ，外 表美 观 ，具 有很 高 的应 用价值 。 目 前 国 内的 防落 梁装 置还 属于 初步应 用 阶段 ，随着 桥 梁安 全性 的要求 越来 越高 ，其 将得 到更 高 的重
２ 材 料 和 模 型 参数
试验用 的再生 混凝 土梁 的混凝土 强度设 计值 为Ｃ ０ ３ ，再 生 骨 料 的取 代 率分 别 是 ０ 、５ ％、 ％ ０ ｌ０ ０ ％，梁 的截 面 尺 寸 均 为 ｂ× １ ０ ： ５ ｍｍ ×３ ０ ０ ｍｍ，跨 度Ｌ １０ｍ ＝ ５０ ｍ，纵 向受拉 钢筋 为２ ８ 的螺 纹 钢 ，全梁 均 匀设置 箍筋 为 ６ ０ ，架 立钢 筋 ＠１０ 为２ ８ 圆钢 ，混 凝 土保 护 层 厚度 为２ ｍｍ。试 验 ０ 梁 的截 面 尺寸及 配筋 如 图 １ 所示 。
图４ 现 场 加 载 图
４ 有 限元 分 析
预应力碳纤维提高钢梁承载力的计算分析
￡
预 应 力 碳 纤 维 加 固钢 梁 的 极 限 状 态
２ 加固钢梁极限承载力计 算 对于碳纤 维加固的钢梁 ，加同梁正截 面受弯可以采 用下面的假定 ： １ ）钢 结 构 和碳 纤维 都 符合 平 截 面假 设 ； ２ 忽 略 碳纤 维 布厚 度 的影 响 ，认 为碳 纤 维 的 应 变 等 于 受 拉翼 缘 的 ） 应变 ； ３ ）钢 材 采用 理 想 弹 塑性 本 构关 系 ，即 当 钢 材 达 到 屈 服 点 时 ，应 变 增加而应力保持 不变 ；碳纤维 布采用脆 弹性 本构关 系 ，认为 它在 拉断 之 前 始终 保持 良好 的线 弹性 关 系 ｌ ： ２ 假 设 碳 纤 维 布 的 初 始 应 变 为 ｓ， 当 去掉 预 应 力 施 加 设 备 后 ， 由 于 碳纤维收缩 而引起的钢梁 上翼缘 的应变为 下翼缘 的应变 为 ｓ，ｓ ： 为碳纤维预应力 设备撤收后碳纤 维收缩后 的应变 。碳 纤维布在与 钢结 构粘贴后应变 的减少值应该 等于钢结 卡 下翼缘应 变的增 加值 ： 句
著提 高钢 梁的 极 限承 栽 能 力 。 关 键 词 ： 应 力 ； 纤维 加 固 ； 梁 ； 限承 载 力 预 碳 钢 极
由式 （） ～ （）就可 以求 出受 拉塑性区高度 Ｘ ３ 式 ５ 。这样对 中性轴 黏 贴碳纤维 布加 固结 构 的方 法具有 操作 简 单、 ［ 短 、强 度高 、 求矩 ，就可 以得出预应力碳纤维加固梁的极限弯矩 Ｍ ： 期 质 量好 等优点 ，是近 年来在 １程结 构加 吲中广 泛采用 的方 法 ，其加 固 ＝ 机 理是将 碳纤维布用 高性能 的环 氧类粘接剂粘 接于构 件表面 ，利用 碳
钢 梁 极 限 承 载 力 的 对 比 来加 固 碳 纤 维 初 应
预应力碳纤维片材在结构加固中的应用研究——以其对钢筋混凝土梁力学性能的增强为例
何
令 ：预 应 力 碳 纤 维 片 材 在 结 构 加 固 中 的 应 用 研 究
５ 结
论
有 限元模拟分析 的结果表明，粘贴碳纤维布能
够 明显地提高增强 Ｒ Ｃ梁 的承载能力，碳纤维布施
加预应力后提高程度更为 明显．粘贴碳纤维布能够 降低增强 Ｒ Ｃ梁破 坏时的挠度 ，碳纤维布施加预应 力后增强 Ｒ Ｃ梁的挠度更小 ．粘贴碳纤维布加 固的
重 庆 三 峡 学 院 学 报
碳纤维布采用 Ｓ ｅ４ 单元，理想弹性材料 ，在 ｈｌ １ ｌ
预应力碳 纤维布加 固钢筋混凝土梁时 ，其预应 力的
施加利用 了升温法 （ 碳纤维布线膨胀系数为负 ）预 ． 应 力大小的确定应遵 守以下原则：１ ．碳纤维布与界
面的剪应力不应超过粘接剂的抗剪强度 ；２ ．被加 固 的钢筋混凝土梁顶部不能出现开裂ｐ］ －． ４
２ 材料及单元特性
２ １ 混凝 土 ．
混凝土本构关系根据 《 混凝土 结构设计规范 》（ Ｂ ０ １ ）采用 ： Ｇ ５００
（ Ｉ ２ ｅ
【ｃ 厂
其 中： ｃ ｆ 为混凝 土的抗压强度 ； ０００ ２ Ｐ＝ ． ３ ． ＝ ． ， ００ ３ ０ ０ 混凝土采用 Ｓ ｉ ６ ｏ ｄ ５单元 ，破坏 准则采 用 ｗｉｉ Ｗａ ｋ ｌ ｌａ １ ｍ． ｒ ｅ五参数强度准则 ，屈服准则采用多线性随动 ｎ 强化模 型 （ Ｉ ＭＫ Ｎ）［． １ １
▲
（ ▲ ） －
ｃ 碳 纤维布有 限元模型 图 ３ 有限元模 型
４ 有 限元 分 析 结 果
，
现 将通 过有 限元 程序 分析 获得 的模型 梁 的结
￡ｐ ｎ ￡
０ ￡ ￡
ｔ
碳纤维材料加固破损预应力混凝土管桩的应用研究
固量和加固后的极限承载力的基本公式 ，并在此基础上推导 出可供工 程应用的简化公式 。进 行的相应 的荷载试验
验证 了公式的可靠性 。 关键词 ：碳纤维 ；混 凝土管桩 ；极限承载力 中图分类号 ：Ｔ ５ Ｕ 文献标识码 ：Ａ 文章编号 ：１０ — ６ ８２ ０）３ ０ ４ － ３ ３ ３ ８ （０ ７０ － ０ ５ ０ ０
维普资讯
２ ０ 年 ６月 ０７
巾国 港湾 建 设
Ｃｈ ｎ ｒ ｕ ｇ ｎ ｅ ｉ ｇ ｉ ａＨａ ｂｏ ｒＥｎ ｉ ｅ ｒｎ
Ｊ ｎ ，０ ７ ｕ ．２ ０
Ｔ ｔ １ ４ Ｎｏ ３ ｏ ａ ９． ． １
第３ 期
总第 １ ９ ４ 期
ｍ ａ ｅ ｉ １ Ｏｎ ｔ ｅｂ ｓｓｏｆ ｈ ｔ ｄ ， ａ ｉ ｑ ａ ｉ ｎ ｅ ｅｄ ｒ ｖ ｄ ｆ ｒ ｈ ａ ｉ ａ ｕ ｎ ｉｙ ｏ ｒ ｎ ｔ ｅ ｎ ｆｔ ｅ ｔ ｒ ａ ． ｈ ａ ｉ ｅｓ ｕ ｙ ｂ ｓｃ ｅ ｕ ｔｏ ｓ ｔ ｗ ｒ ｅ ｉ ｅ ｏ ｅ ｒ ｔｏｎ ｌ ａ ｔｔ ｆｓ ｅ ｇ ｈ ｎｉ ｇ ｏ ｔ ｑ ｔ ｈ
Ａ ｐｐｌｃ ｉ ｎｄ Ｓｔ ｉ ａｔｏｎ ａ ｕｄｙ ｏ ａ ｂｏ ｂｅ ａ ｅ ｉ ｌ ｏ ｒ ｎｇｔ ｎｉ ｆＣ ｒ ｎ Ｆｉ ｒＭ ｔ ｒ ａ ｒＳｔ ｅ ｆ ｈｅ ｎｇ Ｄ ａｍ ａ ｄ ｅ ｔ ｅ ｓ ｄ Ｃｏ ｒ ｔ ｇｅ Ｐｒ ｓ ｒ ｓ ｅ ｎｃ ｅ ｅＴｕｂｕｌ ｌ ｓ ａｒＰｉｅ
１ 引言
进行 修复时 ，其破坏形 态主要 有 以下 ４种 ： （） １ 受拉钢筋先达 到屈 服 ，然后碳纤维布超过其允许
对 于圆环形截 面构件利用碳纤维材料进行修复加 固， 目 前 尚无相应 的规程可供参考 ，有关 的计 算理论和施工工艺
预应力碳纤维布在桥梁加固中的研究
路桥科技159预应力碳纤维布在桥梁加固中的研究李 鹏璟（河南信工程监理有限公司，河南 洛阳 471000）摘要：近年来，我国大力发展基础设施建设，各地公路、桥梁建设如雨后春笋般蓬勃发展，作为连接道路不可跨越地段的唯一方式，桥梁的重要性不言而喻。
为了保障桥梁稳固，本文提出采取预应力碳纤维布进行加固处理，以期全面提升工程质量。
关键词：预应力碳纤维布；桥梁加固；工程概况1 预应力碳纤维布的优势 目前，桥梁加固方法很多，作为继加大混凝土截面、粘贴钢板加固法之后出现的又一种新型结构加固技术，预应力碳纤维布加固技术具有显著的优势，具体包括以下两点。
（1）“变被动为主动”。
在加固时，普通碳纤维布可直接在加固构件表面粘贴，受力作用下，结构变形到一定程度后，碳纤维布才能承受荷载，而非与结构同时受力，仅可被动接受上部结构荷载，这种现象也被称为“应力滞后”。
在施加预应力之后，通过预应力的作用，可将碳纤维布张拉变形和加固构件形成一个整体，共同受力。
这就相当于结构在二次受力前，碳纤维布已经具备抵抗变形应变的能力，能够提前充分发挥碳纤维布的高强性能，属于主动加固，加固效果更显著。
（2）有效减少及控制裂缝。
预应力施加之后，碳纤维和加固构件共同形成一个整体，相当于将预拉力提前施加到梁底，促使加固构件向上弯曲变形构成反拱，此时加固后的构件能够抵消部分上部荷载，增加结构的使用承载能力，甚至可以起到减小或闭合结构上裂缝的作用，同时，还能制约新裂缝的出现，改善结构使用性能。
2 工程概况 某桥梁工程为装配式预应力钢筋混凝土空心板桥，通车运营多年后，在桥梁空心板梁底处出现了大量裂缝，主要为横向裂缝、纵向裂缝，部分裂缝伴有渗水、泛白情况。
此外，在桥台台帽、桥墩位置出现了部分混凝土破损等病害，对桥梁安全性、耐久性影响很大。
3 加固方案 根据现场调查可见，本工程纵、横向裂缝较多，部分空心板铰缝严重脱落，存在单板受力情况，导致承载力储备折减严重。
预应力碳纤维布加固损伤混凝土梁非线性有限元分析
注：安徽省省级 自然科 学研 究项 目 （ Ｊ ０ Ｏ ２ ５ Ｋ ２１Ｂ３ ）
拉应力作用 ，完全符合加 固中碳纤维布实际的受
力状 况 。
一 佬构如阅与对久 ‘ §Ｂ§Ｉ ！ ｌＩ Ｅ § Ｅ
《５ ｊ左 技 末 》 ０１ ４ 总第 ７ ｆ ２１年第 期 ８期
３ ２模 型 的建 立 ．
破 坏形 态都 与试 验结 果 比较 吻合 。 ４２ 荷载一 ． 挠度 曲线
根据试验梁的几何尺寸及配筋情况 ，建立的 三维数值模型如图２ 所示。因模型是一个复合受 力体系，各单元之间通过共用节点来实现不同材 料单元之间的链接以及单元间的节点位移协调和
铑构如阅与对久
Ｐ Ｓ ＥＳ Ｅ ＮＯＬ ＧＹ ＲＥ ＴＲ Ｓ Ｔ ＣＨ Ｏ
《 预左巾 末 》 ０１ 第 期 第 ７ 技 ２１ ４ 总 ８ 年 期
预应 力碳 纤维布加 固损伤 混凝 土梁 非 线 性 有 限元 分 析
肖红菊
孙 玉永
２４０ ） ４００
（ 陵学院土木建筑系 安徽铜陵 铜
元 模 型 ， 同时 考 虑 了混 凝 土 开裂 和压 碎 所 导 致
支座处出现应力集中情况 ，并结合实际情况 ，在
该 两处 都增 加 了钢垫 板 。
的刚度下降 ，与实际情况 更符合 。同时实 际中
混 凝 土材料 的不均 匀性 ，来 自试 验 本身 的误
差 ，另 外 在 有 限元 分 析 中未 考 虑 钢 筋 与 混凝 土
的拉裂 、压碎 、随性变形及徐变 、 单元生死等性
能 ；用Ｌ Ｎ ８ Ｉ Ｋ 单元 来模 拟铡筋 ，该单元具有塑
碳纤维布加固旧桥预应力混凝土空心板的破坏荷载试验研究
第２ ４卷 第 ５期 ２０ ０６年 １ Ｏ月
文 章 编 号 ：０４ ３ １ （０ ６０ — ７ ３ ０ １０ — ９ ８ ２ ０ ） ５ ０ ３ —４
河
南 科
学
Ｖｏ． ４ １ Ｎｏ５ ２ ． Ｏｃ ． ０ ６ ｔ２ Ｄ
ＨＥＮＡＮ Ｓ ＥＮＣＥ ＣＩ
空心 板 的加 固设 计及 单板 受力 问题 的分 析解 决提 供 了试验 依据 ．
１ 概 况
破 坏荷 载试 验用 板为 某 高速 公 路维 修养 护 中所 更 换下 的 已基本 使用 ｌ 的旧桥预 应力 混凝 土 空心 板 ． ０年
空心板 截 面尺 寸和 配 筋如 图 １ 图 ２所示 ．该 空 心板 按 照 《 、 公路钢 筋 混 凝土 及 预应 力 混凝 土桥 涵 设计 规 范》 ㈣ ０ ３ ８） ２ — ５ 设计 ， 预应 力 钢筋 采 用 ５ ｍ 直 径碳 素钢 丝 ， 通 钢筋 采 用 Ｉ 钢 筋 ， 凝土 采 用 ４ ｍ 普 级 混 ０号 ， 空心 板
３ 试验板 受拉区的碳 纤维 布加固
试验 板 板底 的加 固采 用 ３０ ／ ２ 纤维 布 ， 主要 力 学性 能 指 标应 满 足 ： 拉 强 度标 准 值 ＞３ ０ＭＰ ， ０ ｇｍ 碳 其 抗 ｔ ００ ａ 弹性 模 量 ≥２１ ｌＳ ａ伸 长 率 ≥１ ％． ．ｘＯＭＰ ， ． ５ 在 试验板 板 底分 ２层 粘贴 ， 每层 分 ３条 ， 每条 宽 ２０ ｍ， 板底 均匀 纵 向布 置 ， 依据“ 纤维 片材 加 固 ５ｍ 沿 并 碳 混凝土 结构 技术 规程 ” 剪切 区设 置 ４条 Ｕ形 箍 ， 图 ４所示 ． 于 如
收 稿 日期 ： ２０ － ３ ２ ０６０ — １ 基 金 项 目： 河 南 省 交通 科技 项 目 （０ ５ Ｉ ４ ２ ０ ＰＩ ） ６
预应力碳纤维布加固混凝土构件的试验及施工技术
ａ ｐ ｅ ｏ ｔｅ ｒｉｆ ｒｅ ｎ ｆ ｆ ｘ ｒ ｌ ｐ ￣ ｄ ｔ ｈ ｅｎｏ ｃ ｍｅ ｔ ｏ ｅ ｕ ａ ｍｅ ｅ ｔ ｐ ｅ—ｔｅ ｓ ｄ ＦＲＰ．Ａｎ ｉ ｃ ｈ ｙ ｃ ｍｐ ｅｅｙ ｓ ｔ ｆ ｈ ｌ ｍｂ ｒ ｗ ｈ ｒ — ｒｓ ｅ Ｃ ｉ ｓ ｄ ｓｎ ｅ ｔ ｅ ｏ ｌｔｌ ａｉ ｙ ｔｅ ｓ
可抑 制 裂 缝 发 展 ，提 高构 件 的 刚 度及 开 裂 强 度 和 极 限 强 度， 改善 正 常使 用 阶段 的工作 性 能 。
ｒ］ｓＴ ＩＥ ＇ ＡＮＤ Ｃｏ ＮＳ ＴＲＵＣＴＩ Ｎ ｏ ＴＥＣＨ ＮｏＬｏＧ Ｙ ＦｏＲ ＴＲＥＮＧＴＨＥＮ Ｇ Ｃｏ ＮＣＲＥＴＥ ＢＥＡＭ Ｓ Ⅵ 唧 Ｓ ＰＲＥ—Ｓ ＴＲＥＳ ＥＤ Ｓ ＣＦＲＰ
ＪＩ ＡＮＧ Ｘｉ ｅｉ Ｌ Ｕ ｉ ａ ， ＤＥＮＧ Ｚｉ ｅ ｎｐ ’ ， Ｉ Ｌｎ ２ ｃｈ ｎ’
维普资讯
・
４ ２・ ５
． ｒ ｈ ｔｃ ｕ ｅ Ｔ ｃ ｎ ｌ ｇ Ａ ｃ ｉ ｔｒ ｅｈ ｏｏ ｙ ｅ
建
筑
技
术
第 ３ ８卷第 ６期 ２０ ０ ７年 ６月
Ｖｏ．８ ｏ６ Ｊ ｎ ０ ７ １ Ｎ ． ｕ ．２ ０ ３
预应 力碳 纤维布加 固混凝土构件 的试验及施工技术
ｐ ａ ｔｃ ． ｒ ｃ ｉ ｅ
Ｋ ｅ ｒ ｓ ｐ ｅ—ｔｅ ｓ ｄ ＣＦＲＰ ｓ ｅ ｔ；ｓｒ ｎ ｔｅ ｉｇ ｏ ｃｅｅ ｂ ａ ｙ ｗｏ ｄ ： ｒ — ｒｓｅ ｓ ｈ ｅｓ ｔ ｇｈ ｎｎ ；ｃ ｎ ｒ ｔ ｅ ｍｓ ｅ
碳 纤 维 布 由 于具 有 强 度 高 、 量 轻 、 久性 及 耐 腐 蚀 质 耐 性 好 、 工 方便 等优 点 ， 广泛 应 用 于 土木 工 程 加 固领 域 ， 施 被 特 别是 对 旧桥 、 旧建筑 的加 固 。然 而 ， 用 直 接粘 贴碳 纤 维 采 布 的 混凝 土 受 弯构 件 存 在 碳 纤 维 布 不 能 充 分 被 利 用 和 使 用 阶段 加 固效果 不 明显 等 问题 ， 预 应 力 碳纤 维 布技 术 加 用 固构 件 可 以解 决 以上 问题 。 目前对 碳纤 维布 施加 预应 力 主要有 ： 拱 预 应力 技 术 【 反 １ ， 直 接张 拉 法［ 利用 碳 纤 维 布 与混 凝 土梁 之 间的 相 互作 用 ２ １ 和 施加 预应 力［ 三种 施工 技术 。 ３ １ 等
预应力碳纤维布受弯加固混凝土梁的试验研究
1. 1 试验材料 试验材料选用的混凝土强度等级为 C30,钢筋
为 HRB335. 实测 的混 凝 土立 方体 抗压 强度 fcu 为 38. 19 N /mm2 ; 试件钢筋采用 HRB335 级 Φ 12 的纵 筋 ,屈服强度标准值 fyk = 3 35 N /mm2 ,极限强度 fcu = 490. 14 N /mm2 ;碳纤维材料为国产郑州力源公司生 产的碳纤维布 ,计算厚度 t = 0. 1 67 mm ,抗拉强度标 准值 ftk为 3 260 M Pa,弹性模量 Ec 为 2. 1 ×1 05 M Pa, 极限延伸率为 1. 6 %[ 2 ] . 1. 2 预应力碳纤维布加固方案
Y0 至 Y3 中 CFRP粘贴位置平面图如图 1 所示 , 预应力碳纤维布加固位置如图 2所示
收稿日期 : 2008 - 06 - 27 作者简介 :张秀伟 ( 1981—) ,男 ,山 东潍坊人 ,助工 ,硕士 ,主要从事结构加固与检测方 面的等 : 预应力碳纤维布受弯加固混凝土梁的试验研究
试验时注意施加预应力时要缓慢渐进加载 ,以 免纤维布出现不均匀受力、局部应力集中现象. 将碳 纤维布与梁底之间的粘结剂间的气泡赶出 ,压片的 粘贴晾干和养护晾干一般至少要 3 d来保证粘贴固 结. 在试验的加固过程中 ,严格按照工艺要求施工 , 以免加固的质量达不到要求而影响试验结果 .
2 试验结果分析
第 29卷第 6期 2008年 12月
华 北 水 利 水 电 学 院 学 报 Journa l of North China Institute of W ate r Conservancy and Hydroe lec tric Powe r
文章编号 : 1002 - 5634 ( 2008) 06 - 0036 - 03
预应力碳纤维板加固混凝土梁抗弯承载力设计计算方法
预 应 力 碳 纤 维 板 加 固 混 凝 土 梁
抗 弯 承 载 力设 计 计 算 方 法
张 俊 ，赵 泽俊 ，邓 朗妮 ，康 侃 贾松 林 ，
５５０ ） ４０ １ （ ．广西 工学 院 土木 建筑 工程 系 ，广 西 柳 州 １ ５ ５ ０ ；２ 广 西建工 集 团第五 建筑 工程 有限 责任公 司 ，广西 柳 州 ４０６
根 据 已有 的研 究 ，预 应 力 碳 纤 维 板 加 固钢 筋 载 力加 固 设 计 中应 尽 可 能 按 照 第 ４种 破 坏 模 式 ， 混凝 土梁 的破坏 形 式 主 要 有 以 下几 种 ：① 在 尚 即碳 纤维 板 未 断 ，混 凝 土 压 碎 的承 载 力 极 限状 态 未达 到正 截 面抗 弯 承 载 力 之 前 ，碳 纤 维 板 与 混 凝 进行 设计 ，并 以此 作 为加 固设计 目标 之 一 。 土 梁发生 剥 离破 坏 ；② 钢 筋 尚未 屈 服 ，碳 纤 维 板 未 拉断 ，受压 区混 凝 土 压碎 而破 坏 ；⑧ 混 凝 土 未 被压 碎 ，钢 筋屈 服后 碳 纤 维 板 达 到 极 限拉 应 力 发
收 稿 日期 ：２ １ ０ ０—０ ９—１ ８
２ 设计计算 步骤
对 于预应力碳 纤维板加 固混凝 土梁 ， 其设计
基 金项 目：广 西 自然科 学基 金项 目 （ ０ ０ Ｘ Ｓ Ｂ １０ ６ ；广西 自然 科 学基 金 重点 项 目 （ ２ １ Ｇ Ｎ Ｆ ０ ３０ ） 桂科 自 ０ ３ ０ ２ ） ８ ２ ０ Ｚ ；柳 州 市科 学 研 究 与技 术 开发项 目 （ ０ ９ １ ３ １ ２００００ ） 作 者简 介 ：张 俊 （９ ５ ） １ ６ 一 ，男 ，实验 师 ，研究 方 向 ：工程 结构 加 固与检测 ，ｚａ ｇ ｎ ３ ６ ｓ ａ ｃｍ。 ｈｎ ｊ ２ ９ ＠ ｉ ． ｏ ｕ ｎ
侧贴预应力CFRP板加固混凝土梁抗弯性能的试验研究
Ｇ／ ２４ ０ ２０ Ｔ １９－ ０８的建议 取 为 ２３０ＭＰ ） ０ ａ ；其 余 ４
根为侧 贴预应 力 Ｃ ＲＰ板加 固梁 ，这 ４ 梁包 括 ２ Ｆ 根
基 金项 目：国家 自然科学基金资助项 目 （０ ６ ０ ２ ；广西 自然科学基金资助项 目 （０ ０ ＮＳ Ｂ １ ０ ６ ；广西科学研究 与技术开发项 ５７ ８ ０ ） ２ １ＧＸ Ｆ ０ ３ ０ ） 目 （９ ２ ０—３ ；广西教育厅科研项 目 （∞８ ８ ｌ２ ０ ９０ １１ ） ２ Ｏ Ｍｓ Ｏ ） 作者简介 ：邓朗妮 （ ９７ ） １ ７… ，女 ，广西梧州人 ，副教授 ，博士 。
侃
（ ．广西工学院 土木建筑工程系 ， １ 广西 柳州 ５ ５０ ；２ ４ ０ ６ ．广西大学 土木建筑工程学院 ， 广西 南宁 ５ ００ ； ３ ０ ４
筋混凝 土梁模型试件进行抗弯性能试验 ，研究预应力 碳纤维板 侧面加 固对 被加 固钢 筋混凝 土梁的承载 能力 、使 用阶段 变形和裂缝的影响 ，以及被加 固钢筋混凝 土梁使用 阶段碳纤维 板的应力 分布 和延 性。试验结果表 明 ：侧 贴 预应力碳纤维板加 固可明显提高受弯构件开裂 荷载及屈 服荷载 ，减小构 件使用 阶段的变形及 裂缝 ；两端可 靠
第 ５ 期
侧 贴预应力 Ｃ Ｒ Ｆ Ｐ板加 固混凝 土梁抗弯性 能的试验研究
２ ９
种 钢筋 混凝 土 梁受 拉钢 筋 的配 筋率 ，２ Ｃ ＲＰ板 种 Ｆ 的张拉 控制 应力 ，２ 预 应力 Ｃ Ｒ 种 Ｆ Ｐ板 的粘贴 高 度
等 ］ 。
共 设 计 ８根 用 于抗 弯 试 验 的钢 筋 混 凝 土 梁 试 件 。其截面 尺寸 为 ２０ｍｍＸ４０ｍｍ，全长 ３８０ ０ ０ ０
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预应力碳纤维板加固混凝土梁的承载能力试验研究
发表时间：2018-12-15T18:09:59.157Z 来源：《防护工程》2018年第23期作者：姜鸿白明举何杰马倩[导读] 本次研究对8根试件采用碳纤维板锚具和张拉装置，进行碳纤维板加固混凝土梁的抗弯性能测试
贵州省都匀公路管理局贵州都匀 558000
摘要：本次研究对8根试件采用碳纤维板锚具和张拉装置，进行碳纤维板加固混凝土梁的抗弯性能测试，以此来了解预应力、配筋率以及加固长度和高度对于加固效果的影响，并且对不同加固条件下的混凝土梁的破坏形态、承载能力以及裂缝等情况进行了对比分析。
结果显示，预应力碳纤维板加固能够提高混凝土梁的承载能力。
关键词：预应力；碳纤维板；加固；
碳纤维加固混凝土结构是近几年来在工程中一种受到较为广泛应用的结构加固技术。
相较于传统的混凝土加固技术，碳纤维具有节省空间、施工方便、不需要进行现场固定设施以及耐久性能好、强度高等优点；并且使用碳纤维加固混凝土不仅能够有效地提高建筑物的寿命，还能够降低工程的加固成本，实现经济效益。
因此，在工程中碳纤维越来越受到了工程单位的青睐[1]。
有相关的研究显示，普通的粘贴碳纤维板的加固技术不能够充分发挥材料的高强度性能，而对碳纤维板施加预应力则能够达到最佳的效果。
本次研究就设计8根试验梁，使用碳纤维板锚具和张拉装置对其进行加固，然后将预应力碳纤维板侧贴在混凝土梁上，以此了解预应力碳纤维板加固混凝土梁的承载能力的效果。
1试验设计
1.1试验目的
对预应力碳纤维板加固混凝土梁的承载能力进行研究。
通过对不同预应力、规格、粘贴高度和长度以及配筋率等条件不同的碳纤维板进行试验，了解相关参数对加固梁承载能力的影响，比较分析该种加固法对混凝土梁的承载力、抗弯刚度以及抗裂性能等情况的影响。
1.2试件设计
本次试验一共设计了8根钢筋混凝土梁进行抗弯试验，试件强度设定为C30，试件全长3200mm，净跨3000mm，截面尺寸设为150*300mm；受拉区纵筋为2B18与2B20，受压区纵筋通畅布置为2ɸ10，箍筋剪跨段为ɸ8@60，纯弯段为ɸ8@120，碳纤维板规格为1.2mm*50mm以及1.2mm*100mm。
本次试验中，对8根梁进行编号，编号为A1-A8。
A1作为不加固的对比梁，不进行任何操作。
详细设计参数可见表1。
表1 A1-A8试件梁各项设计参数
1.3试验的观测
试验量测内容：①裂缝开展以及分布情况；②混凝土梁跨中挠度；③受拉钢筋的应变情况；④碳纤维板的应变情况；⑤纯弯段受压区混凝土的应变情况；⑥梁的开裂荷载数据以及屈服荷载数据和极限荷载数据。
测点位置：应变片：①试件纯弯段顶部受压区（并排两个应变片-规格100mm*3mm）；②试件跨中侧面（沿高度布置5个-规格100mm*3mm）；③受拉钢筋跨中位置（2个-规格5mm*3mm）；④碳纤维板上（延长度方向布置-规格5mm*3mm），间距保持为150mm，均匀布置直至两端锚固处。
位移计：试件跨中（测量变形情况）、加载点（测量变形情况）以及支座处（测量沉降情况）。
1.4试件加载
采用MTS加载系统进行加载，采用DH3815应变仪进行应变测量[2]。
加载过程：分级进行加载；每级荷载为5kN，持续时间为10min，加载到荷载结束时间不得短于10min，加载同时对时间的变形情况进行记录；混凝土、钢筋以及碳纤维板的应变情况以及裂缝的开展情况，要在持荷3min后进行数据读取；加载直到试件破坏。
1.5注意事项
①在进行混凝土浇筑前应当预先在相应位置粘贴应变片，并做好防水、防潮工作，以免影响试验效果；
②做好应变片引出线和测点的编号工作，便于试验后记录相关信息；
③试验前要对各项设备和仪器进行检查、修整，保证结果的有效性和准确性。
2结果
A1普通钢筋混凝土梁在进行试验后其受弯破坏，出现底部受弯钢筋屈服以及上部混凝土压碎情况；A2-A8等侧贴预应力纤维板加固试件承载能力明显高于A1，实验中该7根试件裂缝开展呈细密而缓慢。
加载过程中，加载点附近在试件屈服后首先出现粘结剥离破坏情况；没有发生完全剥离时，碳纤维板与混凝土梁均呈现出受弯变形；最终破坏时，碳纤维板完全剥离，而受压区混凝土完全压碎。
从结果中我们发现，进行预应力纤维板加固混凝土梁的试件其开裂荷载、屈服荷载以及极限荷载数据均要明显高于未行预应力纤维板加固混凝土梁。
而随着预应力的增加，梁在正常使用阶段的承载能力将会得到有效地提高；较之配筋率较高的试件，配筋率较低的试件的加固效果要更为明显；梁的受弯区的加固效果则会随着碳纤维板的粘贴长度而增加；另一方面随着碳纤维板粘贴高度的增加，加固效果会出现较为明显的下降情况，碳纤维板越靠近受拉区则会使加固效果增强。
3总结
本次试验中，在使用预应力碳纤维板加固混凝土梁时，能够有效改善梁的破坏形态，提高梁的承载力以及抗弯性能，限制其裂缝的开展情况，能够很好地提高梁的质量，并且随着预应力的提高，梁的承载能力和变形能力也会随之上升，配筋率、碳纤维板的粘贴长度、粘贴高度等均会影响其实际加固效果[3]。
但是本次研究仅进行了侧贴碳纤维板加固混凝土试验，并未进行底部粘贴试验，存在一定的局限性，期望在以后进行进一步试验，得出更多的结果。
参考文献：
[1]黄金林, 黄培彦, 郑小红. 预应力碳纤维板加固钢筋混凝土梁疲劳主裂纹扩展试验研究[J]. 中国铁道科学, 2016, 37(6):27-33.
[2]陈华, 黄裕勇, 王鹏凯. 预应力碳纤维板加固混凝土T形梁抗弯承载力的计算[J]. 广西科技大学学报, 2017, 28(1):35-40.
[3]郭蓉, 吴二朋, 张宝虎,等. 预应力碳纤维板加固钢筋混凝土梁试验研究[J]. 河北工业大学学报, 2016, 45(5):106-111.。