碳纤维加固混凝土T梁锚固方法对比试验研究

摘要

碳纤维增强复合材料(CFRP)以其抗拉强度及弹性模量高、轻质、耐腐蚀、施工便利等优点被越来越多的应用于结构加固工程。然而在多层碳纤维粘贴加固结构时，往往由于碳纤维布与混凝土界面间发生早起剥离破坏，从而导致其加固效果受到限制，无法充分利用碳纤维布的高强材料特点。因此，如何对多层碳纤维布进行合理的锚固成为碳纤维强度发挥的关键因素。本文采用试验研究、数值模拟以及理论分析相结合的方法，对不同锚固方法进行对比分析研究。
　　本文首先设计了10组混凝土小试件，通过粘贴碳纤维锚固试件的张拉台试验，从碳纤维粘贴层数、辅助钢压板形式、锚栓种类等不同锚固方式下对界面力学性能影响方面进行对比分析，从而验证了FAHB粘结锚固技术对于多层碳纤维粘贴锚固的可靠性。
　　通过8根混凝土T梁的静载试验，对各锚固梁的各项性能指标进行试验研究。试验结果表明：新型粘结锚固梁极限承载能力大、抗裂性好、延性好，较传统锚固梁更能充分发挥碳纤维的强度。在新型粘结锚固梁中，FAHB粘结锚固梁能够承载力和延性方面均取得良好的效果，同时梁的裂缝开展更有规律，并且使得碳纤维和钢筋在不同阶段均能更好的协同工作；新型U形钢箍-角钢联合锚固梁能使角钢和碳纤维优势互补，不仅具有较高的开裂和屈服荷载，而且碳纤维在角钢的锚固下能在后期充分发挥强度。
　　采用ANSYS软件对8根碳纤维粘贴加固混凝土锚固T梁进行受力过程非线性有限元仿真分析，研究了各锚固梁的受力性能，与试验结果进行了对比，吻合较好，并探讨了新型粘结锚固技术梁的影响参数。
　　最后，结合试验分析结果和碳纤维粘贴加固规范，提出了新型粘结锚固技术梁的极限承载力、裂缝平均间距及裂缝平均宽度计算公式；并通过对界面剥离应力机理的研究，推导了界面最大粘结剪应力计算公式，提出了新型粘结锚固技术梁有效粘结锚固长度计算公式。将理论计算结果与试验结果进行对比，吻合较好。