混凝土梁抗剪试验方案(修改2014年3月20日)讲解

侧面嵌贴CFRP-PCPs复合筋加固混凝土梁的抗弯试验方案

1试验目的

本试验是在普通钢筋混凝土梁侧底部受拉钢筋高度，嵌贴新型CFRP-PCPs复合筋进行加固，并通过拟静力加载试验来验证其加固效果，对内嵌复合筋加固混凝土梁的受力过程、开裂荷载、屈服荷载、极限荷载、裂缝和变形等情况进行较为系统的研究。

2试件的设计与制作

2.1试验参数设计

（1）不同嵌贴长度

根据普通钢筋混凝土梁中受拉钢筋锚固长度原理可知，内嵌式加固混凝土梁时，复合筋粘结端部必存在有效粘结长度，若粘结长度小于有效粘结长度，端部粘结力不足以承受复合筋弯曲过程中产生的拉力，从而导致复合筋与混凝土之间的粘结界面强度不足而发生粘结滑移破坏。本实验通过采用不同的嵌贴长度作为试验参数来分析梁侧嵌贴复合筋的有效锚固长度。

（2）不同张拉控制应力

新型CFRP-PCPs复合筋是将CFRP筋材和高性能活性粉末混凝土结合而组成的小型预应力构件，由于预应力的存在，其加固效果明显优于混凝土梁表面直接嵌贴CFRP筋或CFRP 板条。本实验通过嵌入施加不同张拉控制应力的复合筋来验证预应力大小对加固效果的影响。

（3）不同加固方式

新型CFRP-PCPs复合筋的PCPs由两种不同的材料分别制成，一种是高性能活性粉末混凝土中掺加钢纤维制成钢纤维混凝土，另一种是由环氧树脂制成，通过试验分析两种不同材料制成的复合筋加固梁在相同情况下的受力性能，来验证不同加固方式对加固效果的影响。

2.2试验试件数目的确定

本试验主要研究侧面嵌贴侧面嵌贴CFRP-PCPs复合筋加固混凝土梁的抗弯性能，考虑不同嵌贴长度，不同张拉控制应力，不同加固方式等参数对混凝土梁抗弯性能的影响。试件设

试件L1为未加固梁，本次试验中作为对比梁，试件JGL2为环氧树脂制成的CFRP—PCPs

复合筋嵌贴加固梁，JGL3—JGL7为钢纤维混凝土制成的CFRP-PCPs 复合筋嵌贴加固梁，通过比较未加固梁与嵌贴复合筋加固梁的各项受力性能，验证两种不同加固方式的加固效果。试件JGL3、JGL4、JGL5、JGL6为不同嵌贴长度的复合筋加固梁，主要是为了比较不同嵌贴长度对加固效果的影响，通过比较确定复合筋加固梁的有效粘结长度。试件JGL6、JGL7为不同张拉控制应力的复合筋加固梁，主要是为了比较嵌贴长度相同的情况下，不同张拉控制应力对加固效果的影响 2.3 材料的选择

所有试件的混凝土均为C30，受拉纵筋采用2根直径为14mm 的HRB400级钢筋，受压纵筋采用2根直径为8mm 的HRB400级钢筋，其中受拉纵筋配筋率为0.96%。箍筋采用直径为6mm 的HRB400级钢筋，为了防止剪弯段发生剪切破坏，剪弯段箍筋加密，纯弯段箍筋为C 6@200，剪弯段箍筋为C 6@100。CFRP-PCPs 复合筋采用广西柳州欧维姆公司提供的φ7CFRP 筋和高活性粉末混凝土制成。 2.4 试件几何形状的确定

试件梁的长度为2600mm ，计算长度为2400mm ，截面尺寸为b ×h=150mm ×250mm 。纯弯段长度为600mm ，剪弯段长度为900mm ，混凝土保护层为30mm （保护层厚度取箍筋外边缘至混凝土表面的距离）。试件配筋设计图如下。

试件配筋设计

2.5 承载力估算

（1）对比梁L1 （未加固梁）

L=2600mm L 0=2400mm f y = f y ′=400N/mm 2 A s =308mm 2 A s ′=101mm 2 a s =35mm a s ′=25mm h 0=215mm ρ=0.96%

2300.7622.8/c f N mm =⨯=

（1.1）纯弯段正截面受弯承载力计算：1c y s y s f bx f A f A α''+=

1400308400101

24.22501.022.8150

y s y s s c f A f A x a f b

α''

-⨯-⨯'=

=

=<=⨯⨯

对受压钢筋合力点取矩

10()()2

c s y s s x

Mu f bx a f A h a α''=-+-

24.2

1.02

2.815024.2(25)400308(21525)2

=⨯⨯⨯⨯-+⨯⨯-

24475656=

2224475656

5439054.4900

u M P kN l ⨯=

=== （1.2）剪弯段斜截面承载力计算：

1.434h b =< 属于一般梁 0271950.251838252

c c P

V f bh β==<= 截面尺寸符合要求。

900

=

=4.193215

λ> 故=3λ 001.75

1.01sv cs t yv A V f bh f h s λ=+⋅⋅+

1.7557=

2.22150215+1.04002153+1100⨯⨯⨯⨯⨯⨯ =80343=27195V >

故梁不会发生斜截面剪切破坏。 （1.3）开裂荷载计算

42c =310/E N mm ⨯ 52s =210/E N mm ⨯

受压区高度0x 由拉、压区对中和轴面积矩相等的条件确定

22s s 00000c c

11

(1)()()(1)()22s s s E E bx A x a b h x A h x E E ''+--=-+-- 2s

02c 0s c

1(1)()20.5150250 5.7(10125308215)

150250 5.7(101308)(1)()s s s s s E bh A a A h E x E bh A A E ''+-+⨯⨯+⨯⨯+⨯==

⨯+⨯+'+-+ 128=

换算截面惯性矩

3322s s 000000c c

=[()](1)()(1)()3s s s E E b

I x h h A x a A h x E E ''+-+--+--

3322150

[128(250215)] 5.7101(12825) 5.7308(215128)3

=

+-+⨯⨯-+⨯⨯- 126397088= 受拉边缘截面抵抗矩

000126397088

1036042250128

I W h x =

==-- 120120

(0.7)(0.7) 1.55 1.83250

m h γγ=+

=+⨯= 开裂荷载

0 1.831036042 2.224209023cr t W W f γ==⨯⨯=