碳纤维加固钢筋混凝土双向板试验研究

摘要

碳纤维复合材料（CFRP）加固修复混凝土结构技术是目前国内土木界正在大力推广的一种结构加固新技术。CFRP由于重量轻、强度高、易于施工、耐腐蚀等优点在国内外被广泛应用于土木工程加固中。近年来，碳纤维材料加固技术在国内外已趋成熟，其研究成果已有很多，然而大量的研究侧重于钢筋混凝土梁、柱的抗弯、抗剪、抗压、抗震等的加固，对于混凝土板特别是双向板的加固研究相对较少。所以确定钢筋混凝土双向板在粘贴碳纤维片材后，其受弯性能的改变规律，分析其抗弯承载力的变化，提出合理的计算模型及实用设计计算理论，为实际工程中碳纤维加固混凝土双向板提供必要的理论依据是本文研究的目的。 本文对配筋相同的用CFRP加固的9块尺寸为1800mm×1500mm×70mm的钢筋混凝土双向板和1块同规格的对比板进行了抗弯试验研究。试验板采用四点加载、简支支承。试验过程中考虑了贴布量、贴布方式、贴布层数、有无锚固、二次受力等变化因素，分析各种工况下加固板的破坏机理、破坏形态、力学性能变化等，并提出了相应的实用计算公式。 试验表明，碳纤维加固的钢筋混凝土双向板的加固效果明显。碳纤维复合材料能有效提高钢筋混凝土双向板的抗弯承载力、减小裂缝宽度、延缓裂缝开展速度并提高开裂荷载。依据试验板实际破坏形态模拟出三种塑性铰线破坏模式并提出相应的实用计算公式，其中塑性铰线破坏模式Ⅰ与塑性铰线破坏模式Ⅱ是根据加载位置与裂缝形态确定的，而塑性铰线破坏模式Ⅲ是根据碳纤维条带搭接区域与裂缝形态关系确定的，文中对碳纤维布强度及粘贴层数分别提出了折减系数，系数修正后的计算结果与试验结果较吻合，且偏于安全。另外，剥离破坏是影响加固效果的关键因素，有关CFRP剥离破坏的分析与计算理论有待进一步深入探讨。