预应力CFRP加固高强混凝土受弯构件试验研究

摘要

当代建筑已不再满足于现有形式，在超高层、大跨度等结构形式基础上提出多种新颖结构，此类结构兴起使得高强混凝土得以广泛应用。工程结构在长期服役过程不可避免会产生损伤，加固损伤结构是现代工程领域急需解决的问题，CFRP依靠高强和耐腐蚀等特性而应用在加固领域中。CFRP加固试件可大幅提升加固试件各项性能，但现有的研究多数只针对于普通混凝土构件，对高强混凝土构件是否适用尚有待研究。 本文试验是国家自然科学基金（51378089）课题的部分内容，研究不同预应力水平和不同尺寸下CFRP加固混凝土构件的抗弯性能和CFRP加固效果，建立预应力CFRP加固梁抗弯承载力计算公式，对比研究理论值与试验值之间差异；研究不同预应力水平CFRP加固RC梁预应力损失和最佳预应力水平，提出最佳预应力合理范围。主要研究成果如下： （1）进行预应力CFRP加固高强钢筋混凝土试件与高强混凝土试件比性研究，试验结果表明：加固试件破坏形态均接近于中部弯剪裂缝引起的界面破坏；预应力CFRP显著提高加固试件承载能力，抑制裂缝开展，提高CFRP利用率；加固试件的剥离破坏由树脂胶层破坏逐渐转变成胶层与混凝土界面的破坏；随预应力等级提高，钢筋混凝土加固试件延性有着显著提高。 （2）研究预应力CFRP加固高强钢筋混凝土梁的抗弯性能，研究结果表明：梁尺寸的增加对预应力CFRP抗弯加固效果无明显影响。未加固梁延性要高于普通CFRP加固梁，但随着CFRP预应力等级提高，预应力CFRP加固梁延性得到显著提高，当预应力等级达到30%时，加固梁延性基本与未加固梁相同。预应力CFRP加固梁破坏形式均为中部弯剪裂缝引起的界面剥离破坏；建立预应力CFRP加固RC梁抗弯承载力计算公式，计算结果与试验结果吻合良好。 （3）研究预应力CFRP加固高强钢筋混凝土梁的预应力损失和最佳预应力水平。研究结果表明：随预应力等级提高，加固梁承载能力显著提高，在一定预应力等级内预应力CFRP明显提高加固梁延性；预应力损失主要发生在锚具变形和预应力放张期间，放张结束后长时间监测过程预应力损失较小，CFRP预应力等级越高应变损失越大。通过考虑预应力损失、试验分析和计算分析，建议最佳预应力水平应在25%fcfk~40%fcfk范围内。

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