预载作用下碳纤维布加固木梁抗弯性能试验
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收稿 日期 ：０ １０ ＿２ ２ １ ＿ ３ ２ 修 回 １期 ：０ ０－４－８ ３ ２１－ － ０ ０ 基金项 目： 江苏省研究生培养创新工程项 目（ 编号 ：Ｘ Ｏ 一 １ Ｚ 。 Ｃ Ｉ Ｂ ３ １ ） 第一作者简介 ： 张莉（ ９６一） 女 ， １ ７ ， 博士生 ， 究方 向结 构加 固。通讯 研 作者 ： 赵尘 ， ， 男 教授。Ｅ ｍａ ：ｍａ５ ０ ＠ｓ ａｃｎ － ｉ ｌ ｙ３６ ｉ ．ｏ ｎ
５０
３ 种加固方式也提高了２ ．％。丁烨 进 行了碳纤 ０４
维布 和玻璃 纤维 布分别 加 固意杨 木梁 的试验 ， 试验 结 果表 明 ， 纤维 布 比玻 璃纤 维布 的加 固效果 要好 。粘 碳
贴单层 Ｇ Ｒ Ｆ Ｐ和单层 Ｃ Ｒ Ｆ Ｐ的意杨木梁 的受弯极 限 承载力分别提高４ ％ 和４ ％。尽管 国内外研究人 员 １ ８ 进行 了许 多 的研究 ， 但大 部分 的试验 是在 构件 未加 载
３所示 。
效的 ， 粘贴 ｌ层碳 纤维布的木梁极 限承载力提 高６ ２ ～１． ％ ， ．％ ２ １ 粘贴 ２层的效果更加明显 ， 同时我们发现预载程度
对木梁极限承栽力的影响不容忽视。
百度文库
关 键 词 ： 纤维布 ； 碳 木梁 ； 预载 ； 固； 弯性能 加 抗
Ｓｕ ｙｏ ｅｕ ａ ｐｒｏｍａ ｃ ｆｐｅ ａ ｅ ｏ ｄｂ ａ ｓｓ ｅｇｈ ｎｄ ｗｔ Ｆ Ｐ ｓｅｔ／ Ｚ Ａ ＧＬ， ｔｄ ｎｆ ｘ ｒ ｌ ｅｆｒ ｎ ｅｏ ｒｌ ｄ ｄｗ ｏ ｅ ｍ ｔ ｎ ｔｅ ｅ ｉ Ｃ Ｒ ｈｅ ／ Ｈ Ｎ ｉ ｌ ｏ ｒ ｈ ｓ
等 通过 ８根 木梁 的试验 得 出 ， 固梁 的承载力 比未 加
能改变等多方面影 响， 木结构需要进行修复和增强。
碳纤 维 布因其 易 于施 工 ， 对结 构质 量和外 表几 乎不产 生影 响 而被广 泛应 用于木 结构 加 固 。 ２ Ｏ世 纪 ９ ０年 代 ， 随着 纤 维 材 料 的 大 幅 降价 ， 国 内外 一些 学者 开始 深入研 究其 增强 木梁 的力学 性能 。 Ｐｅｒ 和 Ｔｉ ｔｉｏ… 进行 了碳 纤 维 加 固冷 杉 木 梁 ｌ ｉ ｖｓ ｒ ｎａｌｕ ａ ｆｌ 的试 验 ， 结 合 ｂｃａａ 并 ｕｈｎｎ的本 构 关 系模 型 进 行 了理
纤 维布 加 固木梁 的试验 ， 果表 明加 固木梁 的受 弯承 结 载力 、 刚度 和 延 性 均 有 明显 提 高 。张 大 照 进 行 了
ＣＲ Ｆ Ｐ布粘贴 于受 拉 表面 加 固 圆形 木 梁 的试 验 研 究 ，
指出一般单层 Ｃ Ｒ Ｆ Ｐ布加 固木梁 的强度提 高４ ％ ～ ０ ５％ ， ０ 并能有效改善木梁 的变形性能。祝金标 进 行了粘贴 Ｃ Ｒ Ｆ Ｐ布加固受损 木梁的试验研究。试验 表明粘贴 Ｃ Ｒ Ｆ Ｐ布不仅可有效提高受损 木梁的受弯 承载力和刚度 ， 还可 改善其延性。马建勋等 设计
松 ， 照 Ｇ ９７—１４ ＿９ 《 按 Ｂ １２ ９ ３ ｌ 木材 物 理 力 学 性 质 试 验方 法 》测 得 的 力 学 性 能 指 标 为 ： 纹 抗 拉 强 度 顺
图 ２ 应变片和位移计的布置
试 验采 用 千斤顶 为加 载设 备 ， 通过 荷载 分 配梁将
荷载分传给试件 ， 在梁 中部形成长６０ｍ 的纯弯段 ， ０ ｍ 在试 验 过程 中用 力传 感 器来测 量 荷载 ， 试验 装置 如 图
ｉｆｕ ｎ ｅ ｏ ｅ ｕ ｔ ｔ ｅ ｒ ｇ ｃ ｐ ｃ ｔ ｆｓ ｅ ｇ ｈ ｎ ｄ ｗ ｏ ｅ ｍｓ ｎ ｅ ｃ ｎ ｔ ｌ ｍａｅ ｂ ａ ｎ ａ ａ ｉ ｏ ｔ ｎ ｔ ｅ ｅ ｏ ｄ ｂ ａ ． ｌ ｈ ｉ ｉ ｙ ｒ
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论分 析 。Ｔｉｎ ｌｕ和 Ｄ ｓｏ ｉ 完 成 了 预应 力 碳 ｒ ｔ ｏ ａ ｌ ｅｋ ｖ ｃ
加 固梁均有 不 同程度 提高 ， 粘贴 两层碳 纤维 布 的提高 幅度 比一 层 的高 。周 钟 宏 进 行 了 Ｃ Ｒ Ｆ Ｐ布加 固矩 形木 梁 的试 验 ， 结果 表 明 梁 的 高宽 比越 小 ， 其加 固后 的极 限承载力 和 刚度 的 提 高 幅度 越 大 。王增 春 等 采用 了 ３种方 式加 固木 梁 ， 接粘 贴 碳 纤 维 布 、 应 直 预 力碳 纤维 布加 固和 嵌 固玻 璃 纤 维 筋来 增 强 木 梁 受 力 性 能 。试 验表 明这 ３种方 式都 提高 了木 梁 的承 载力 ， 但 是直 接粘贴 碳 纤 维 布 提 高得 不 多 ， 提 高 １． ％ ； 只 １１ 施 加预 应力后 承 载 力 大 幅度 提 高 ， 度 为２ ％ ； 第 幅 ５ 而
本 试验 共 设 计 了 ７组 木 梁 ， 中第 １组 为 对 照 其 梁 ， 余 为 加 固 梁 。试 件 的 截 面 尺 寸 均 为 ｂ×ｈ＝ 其
。 。
１０ｍ ０ ｍ× ５ ｍ， 度 为２ ０ ｍ， １０ｍ 跨 ０ｍ 净跨 为１ ０ ０ ０ ８ ｍ ｍ。加 固梁 的 底 部 距 离 支 座 ｌ０ Ｏ ｍｍ 处 通 长 粘 贴 １ 层或者 ２ 层碳纤维布。试验梁所用木材为东北落 叶
摘 要 ： 过 ７组 矩 形 木 梁抗 弯试 验 ， 讨 了不 同预 载程 度 和 碳 纤 维 布 层 数 对 加 固 效 果 的 影 响 ， 究 了木 梁 的 破 通 探 研
坏特征、 荷载一 挠度 关 系、 变分布和极限承载力。试验结果表 明， 用碳 纤维布提 高木 梁抗 弯承载 力的 方法是有 应 采
碳 纤维 布加 固木梁 的性 能研 究和 计算 理论 ， 动碳 纤 推 维 布加 固技 术 的进一 步 发展 。
１ 试 验 方案
１ １ 试 件 设 计 ．
传感器
厂 ］
。——曼— — — — 。｝ — — — — — Ｉ｝— ｝ — ４ — — — —
１０ ０ １０ ０
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林 业科技开 震 ２ １ 年第 ２ ０１ ５卷第 ５期
应 用 硼
究
或 完全 卸载 后 采用碳 纤 维布加 固 ， 与构件 的实 际受 这 力情 况 有一 定 的差 别 。 而在 实 际工 程 中绝 大 部 分情 况 是 当采用 碳 纤维 布 加 固时 ， 件 已承 受 荷 载 ， 构 而且 荷 载一 般较 大 ， 对结 构 的影 响不容 忽视 。 本 研究 通 过模 拟实 际构 件 的加 固及受 力特 点 ， 对 有 预载 作用 下 的碳 纤维 布加 固 的木梁 进行 抗弯 试验 ，
由于木材 的材性 及受 环境 侵蚀 、 各类 灾害 或者功
了两 种加 固方 案 ， 别 研 究 Ｆ Ｐ布 用 量 和 锚 固长 度 分 Ｒ 对加 固效果 的影 响 。其 中第一 种 通过 变 换 Ｆ Ｐ布 的 Ｒ 宽度 来实 现 。试 验 结果 表 明 ， 随着 配 布 率 的增 大 ， 木 梁 的极 限荷 载增 大 ， 是提 高程 度有所 下 降 。谢 启芳 但
ＺＨＡＯ Ｃｈｅ ｎ，Ｚ Ｕ ｈ ｏ ｙ ｎ Ｈ Ｓ ａ —ｕ
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应 用 研
究
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预 载 作 用 下 碳 纤 维布 加 固木 梁 抗 弯 性 能试 验
张莉 ， 尘 朱 少云 赵 ，
（ 南京林业大学土木工程学 院， 南京 ２ ０ ３ ） １０ ７
１ ２ 试验 仪 器布 置及加 载 方案 ．
试验需要的仪器设备有 ： 千斤顶 、 力传感器 、 静态 应变测试仪 、 位移计 、 应变片等。试验仪器 的量测内 容如表 １ 所示 ， 应变片、 百分表 的布置如图 ２ 所示 。
表 １ 试验仪器及测量项 目
仪器 位移计 １ 位移计 ２
应 变 片
测量 内容 测量支座处的位移变化 测量梁跨中挠度变化 测量沿梁高度各点的应变值的变化 测量和校核 千斤顶 的加载值
测试试件的应力应变在各 种因素影响下 的发展变化 情况 ， 分析 比较布层数 、 始应力 因素影响下木梁的 初 性能 ， 从而得出各因素对加 固效果的影 响作用 ， 完善
５０
３ 种加固方式也提高了２ ．％。丁烨 进 行了碳纤 ０４
维布 和玻璃 纤维 布分别 加 固意杨 木梁 的试验 ， 试验 结 果表 明 ， 纤维 布 比玻 璃纤 维布 的加 固效果 要好 。粘 碳
贴单层 Ｇ Ｒ Ｆ Ｐ和单层 Ｃ Ｒ Ｆ Ｐ的意杨木梁 的受弯极 限 承载力分别提高４ ％ 和４ ％。尽管 国内外研究人 员 １ ８ 进行 了许 多 的研究 ， 但大 部分 的试验 是在 构件 未加 载
３所示 。
效的 ， 粘贴 ｌ层碳 纤维布的木梁极 限承载力提 高６ ２ ～１． ％ ， ．％ ２ １ 粘贴 ２层的效果更加明显 ， 同时我们发现预载程度
对木梁极限承栽力的影响不容忽视。
百度文库
关 键 词 ： 纤维布 ； 碳 木梁 ； 预载 ； 固； 弯性能 加 抗
Ｓｕ ｙｏ ｅｕ ａ ｐｒｏｍａ ｃ ｆｐｅ ａ ｅ ｏ ｄｂ ａ ｓｓ ｅｇｈ ｎｄ ｗｔ Ｆ Ｐ ｓｅｔ／ Ｚ Ａ ＧＬ， ｔｄ ｎｆ ｘ ｒ ｌ ｅｆｒ ｎ ｅｏ ｒｌ ｄ ｄｗ ｏ ｅ ｍ ｔ ｎ ｔｅ ｅ ｉ Ｃ Ｒ ｈｅ ／ Ｈ Ｎ ｉ ｌ ｏ ｒ ｈ ｓ
等 通过 ８根 木梁 的试验 得 出 ， 固梁 的承载力 比未 加
能改变等多方面影 响， 木结构需要进行修复和增强。
碳纤 维 布因其 易 于施 工 ， 对结 构质 量和外 表几 乎不产 生影 响 而被广 泛应 用于木 结构 加 固 。 ２ Ｏ世 纪 ９ ０年 代 ， 随着 纤 维 材 料 的 大 幅 降价 ， 国 内外 一些 学者 开始 深入研 究其 增强 木梁 的力学 性能 。 Ｐｅｒ 和 Ｔｉ ｔｉｏ… 进行 了碳 纤 维 加 固冷 杉 木 梁 ｌ ｉ ｖｓ ｒ ｎａｌｕ ａ ｆｌ 的试 验 ， 结 合 ｂｃａａ 并 ｕｈｎｎ的本 构 关 系模 型 进 行 了理
纤 维布 加 固木梁 的试验 ， 果表 明加 固木梁 的受 弯承 结 载力 、 刚度 和 延 性 均 有 明显 提 高 。张 大 照 进 行 了
ＣＲ Ｆ Ｐ布粘贴 于受 拉 表面 加 固 圆形 木 梁 的试 验 研 究 ，
指出一般单层 Ｃ Ｒ Ｆ Ｐ布加 固木梁 的强度提 高４ ％ ～ ０ ５％ ， ０ 并能有效改善木梁 的变形性能。祝金标 进 行了粘贴 Ｃ Ｒ Ｆ Ｐ布加固受损 木梁的试验研究。试验 表明粘贴 Ｃ Ｒ Ｆ Ｐ布不仅可有效提高受损 木梁的受弯 承载力和刚度 ， 还可 改善其延性。马建勋等 设计
松 ， 照 Ｇ ９７—１４ ＿９ 《 按 Ｂ １２ ９ ３ ｌ 木材 物 理 力 学 性 质 试 验方 法 》测 得 的 力 学 性 能 指 标 为 ： 纹 抗 拉 强 度 顺
图 ２ 应变片和位移计的布置
试 验采 用 千斤顶 为加 载设 备 ， 通过 荷载 分 配梁将
荷载分传给试件 ， 在梁 中部形成长６０ｍ 的纯弯段 ， ０ ｍ 在试 验 过程 中用 力传 感 器来测 量 荷载 ， 试验 装置 如 图
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论分 析 。Ｔｉｎ ｌｕ和 Ｄ ｓｏ ｉ 完 成 了 预应 力 碳 ｒ ｔ ｏ ａ ｌ ｅｋ ｖ ｃ
加 固梁均有 不 同程度 提高 ， 粘贴 两层碳 纤维 布 的提高 幅度 比一 层 的高 。周 钟 宏 进 行 了 Ｃ Ｒ Ｆ Ｐ布加 固矩 形木 梁 的试 验 ， 结果 表 明 梁 的 高宽 比越 小 ， 其加 固后 的极 限承载力 和 刚度 的 提 高 幅度 越 大 。王增 春 等 采用 了 ３种方 式加 固木 梁 ， 接粘 贴 碳 纤 维 布 、 应 直 预 力碳 纤维 布加 固和 嵌 固玻 璃 纤 维 筋来 增 强 木 梁 受 力 性 能 。试 验表 明这 ３种方 式都 提高 了木 梁 的承 载力 ， 但 是直 接粘贴 碳 纤 维 布 提 高得 不 多 ， 提 高 １． ％ ； 只 １１ 施 加预 应力后 承 载 力 大 幅度 提 高 ， 度 为２ ％ ； 第 幅 ５ 而
本 试验 共 设 计 了 ７组 木 梁 ， 中第 １组 为 对 照 其 梁 ， 余 为 加 固 梁 。试 件 的 截 面 尺 寸 均 为 ｂ×ｈ＝ 其
。 。
１０ｍ ０ ｍ× ５ ｍ， 度 为２ ０ ｍ， １０ｍ 跨 ０ｍ 净跨 为１ ０ ０ ０ ８ ｍ ｍ。加 固梁 的 底 部 距 离 支 座 ｌ０ Ｏ ｍｍ 处 通 长 粘 贴 １ 层或者 ２ 层碳纤维布。试验梁所用木材为东北落 叶
摘 要 ： 过 ７组 矩 形 木 梁抗 弯试 验 ， 讨 了不 同预 载程 度 和 碳 纤 维 布 层 数 对 加 固 效 果 的 影 响 ， 究 了木 梁 的 破 通 探 研
坏特征、 荷载一 挠度 关 系、 变分布和极限承载力。试验结果表 明， 用碳 纤维布提 高木 梁抗 弯承载 力的 方法是有 应 采
碳 纤维 布加 固木梁 的性 能研 究和 计算 理论 ， 动碳 纤 推 维 布加 固技 术 的进一 步 发展 。
１ 试 验 方案
１ １ 试 件 设 计 ．
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应 用 硼
究
或 完全 卸载 后 采用碳 纤 维布加 固 ， 与构件 的实 际受 这 力情 况 有一 定 的差 别 。 而在 实 际工 程 中绝 大 部 分情 况 是 当采用 碳 纤维 布 加 固时 ， 件 已承 受 荷 载 ， 构 而且 荷 载一 般较 大 ， 对结 构 的影 响不容 忽视 。 本 研究 通 过模 拟实 际构 件 的加 固及受 力特 点 ， 对 有 预载 作用 下 的碳 纤维 布加 固 的木梁 进行 抗弯 试验 ，
由于木材 的材性 及受 环境 侵蚀 、 各类 灾害 或者功
了两 种加 固方 案 ， 别 研 究 Ｆ Ｐ布 用 量 和 锚 固长 度 分 Ｒ 对加 固效果 的影 响 。其 中第一 种 通过 变 换 Ｆ Ｐ布 的 Ｒ 宽度 来实 现 。试 验 结果 表 明 ， 随着 配 布 率 的增 大 ， 木 梁 的极 限荷 载增 大 ， 是提 高程 度有所 下 降 。谢 启芳 但
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应 用 研
究
ｄ ｉ１ ．９ ９ ｊｉ ｎ １ ０ － １ １ ２ １ ． ５ ０ ３ ｏ ：０ ３ ６ ／．ｓ ．０ ０ ８ ０ ． ０ １０ ． １ ｓ
预 载 作 用 下 碳 纤 维布 加 固木 梁 抗 弯 性 能试 验
张莉 ， 尘 朱 少云 赵 ，
（ 南京林业大学土木工程学 院， 南京 ２ ０ ３ ） １０ ７
１ ２ 试验 仪 器布 置及加 载 方案 ．
试验需要的仪器设备有 ： 千斤顶 、 力传感器 、 静态 应变测试仪 、 位移计 、 应变片等。试验仪器 的量测内 容如表 １ 所示 ， 应变片、 百分表 的布置如图 ２ 所示 。
表 １ 试验仪器及测量项 目
仪器 位移计 １ 位移计 ２
应 变 片
测量 内容 测量支座处的位移变化 测量梁跨中挠度变化 测量沿梁高度各点的应变值的变化 测量和校核 千斤顶 的加载值
测试试件的应力应变在各 种因素影响下 的发展变化 情况 ， 分析 比较布层数 、 始应力 因素影响下木梁的 初 性能 ， 从而得出各因素对加 固效果的影 响作用 ， 完善