预应力CFRP布加固负载混凝土梁斜截面抗剪性能试验研究

摘要

碳纤维布加固混凝土结构是一种新型结构加固方法，由于碳纤维布具有高强度、耐腐耐久、质轻等优势，近年来已被广泛应用于土木工程领域，并一直成为国内外研究的热点。对碳纤维布预先张拉，然后对负载状态下的混凝土梁斜截面进行加固的研究工作目前尚属空白。
　　 为开展预应力碳纤维布加固负载混凝土梁斜截面抗剪性能的研究，本文根据配箍率及碳纤维布张拉控制应力的不同，设计制作了3组共计12根钢筋混凝土简支梁。每组中有1根对比梁、3根加固试验粱。为了能够实现碳纤维布的张拉与粘贴，在文中提出了一种适用于加固混凝土梁斜截面的碳纤维布张拉加固技术。实际应用结果表明：本文提出的预应力碳纤维布张拉技术具有操作简单、方便实用的特点。
　　 对9根试验梁进行预加载，在负载状态下利用预应力碳纤维布进行斜截面加固处理。完成了包括3根对比梁的共计12根梁单点加载斜截面抗剪试验，获得了试验数据，开展了加固混凝土梁的承载力、变形、裂缝开展状况、破坏形态等方面的研究工作。研究结果表明：利用预应力碳纤维布加固负载混凝土梁斜截面后，在其继续受荷过程中，预应力碳纤维布的存在能够有效提高斜截面抗剪承载力，极大地限制斜裂缝的出现及裂缝的开展，提高了剪压区混凝土受压面积。
　　 基于实测数据，研究了预应力碳纤维布对抗剪承载力的影响及荷载作用下预应力碳纤维布与箍筋协同受力规律，分析了预应力碳纤维布粘贴方式、预应力水平及箍筋配箍率等因素对受剪破坏形态的影响。在此基础上，得出如下结论：(1)抗剪承载力提高幅度和预应力碳纤维布参与受力程度均与配箍率呈负相关性；(2)碳纤维布的构造形式对破坏形态有较大影响；(3)预应力碳纤维布的存在虽然能够有效提高斜截面的抗裂刚度，但是对正截面的刚度并无显著影响；(4)利用预应力碳纤维布加固负载混凝土梁斜截面，可以避免加固后二次受力过程中碳纤维布的应力滞后现象；同时针对混凝土梁斜截面负载状态进行碳纤维布的预先张拉、粘贴加固，可以充分发挥碳纤维布高强度特点，从根本上促使碳纤维布由被动受力状态转变为主动受力状态。