碳纤维布加固预应力混凝土空心板的试验研究

摘要

预应力混凝土空心板是汶川地震灾区楼板及屋盖的主要结构构件，在地震作用下产生了各种不同程度的破坏，降低了结构承载力，影响结构的安全使用，不可能因此而推倒重建，这就要求对预应力混凝土空心板进行补强加固，从而满足人们继续使用的要求。作为一种新型加固技术，粘贴碳纤维布进行加固，施工便捷，性能良好，是目前应用较普遍的结构加固技术。国内研究单位对碳纤维布加固预应力混凝土空心板进行了一定的试验研究和理论分析。但是针对不同破坏程度预应力混凝土空心板的研究鲜为少见。因此，有关碳纤维布加固不同破坏程度的预应力混凝土空心板试件的抗弯承载力试验研究成为研究的重点。
　　 为了研究不同破坏程度下不同碳纤维布粘贴方式对预应力混凝土空心板的抗弯性能的影响与作用。将已破坏的21块新旧预应力混凝土空心板根据裂缝宽度划分为三种破坏程度，即轻微破坏、中等破坏和严重破坏。分别采用碳纤维布单层双幅、单层三幅、单层四幅粘贴方式对每组具有同等破坏程度的试验板进行加固，并进行试件三分点对称加载试验，加载到完全破坏。系统地分析了加固后试件的抗弯承载力及破坏模式、裂缝开展情况、及荷载～位移曲线及碳纤维布极限拉应变的变化。试验结果表明：碳纤维布加固可以显著提高所有预应力混凝土空心板的极限承载力，与对比板相比加固板的极限承载力提高了11.7％～84.2％。同时加固前预应力混凝土空心板的破坏程度越大，相应预应力混凝土空心板的承载力则提高得越小。
　　 在此基础上，结合现行碳纤维片材加固混凝土结构技术规程，针对混凝土压碎破坏和碳纤维布拉断破坏这两种破坏模式，运用理论分析方法推导得出了用于加固设计碳纤维布加固不同破坏程度的预应力混凝土空心板的抗弯承载力理论计算公式。通过预应力混凝土空心板试件的试验值与理论计算值有一定的吻合性，加固设计中预应力混凝土空心板的抗弯承载力提高程度满足相关规范要求，对后续的研究及实际工程的计算具有一定的参考价值。
　　 本文研究成果不仅为碳纤维布加固预应力混凝土空心板提供设计建议和参考，还为汶川灾区的修复加固实际工程应用提出简单、经济、合理的加固方案，并提供理论基础和试验依据。