纤维加固钢筋混凝土梁的试验研究

　　摘要：本文进行了碳纤维布（CFRP）、玻璃纤维布（GFRP）以及碳纤维布和玻璃纤维布（CFRPGFRP）混杂加固钢筋混凝土梁在不卸载情况下的试验研究，并对试验结果进行了分析。
　　关键词：纤维加固钢筋混凝土梁；碳纤维布；玻璃纤维布
　　1。试验过程
　　1。1实验目的
　　本文的实验目的为：。通过加固梁与未加固梁受力性能的比较，分析加固后梁的承载能力变化。
　　1。2试件设计
　　本文试验共浇注4根钢筋混凝土矩形截面简支梁，试件的截面尺寸均为：bh100mm180mm，跨度：12200mm，计算跨度：l02000mm。混凝土强度等级均为C25，受拉主筋为2根直径10mm的HRB335级钢筋，架立筋和箍筋为直径5mm的HPB235级钢筋，试件的弯剪段箍筋的间距75mm，纯弯段箍筋的间距150mm，混凝土保护层厚：c25mm，纤维布的粘贴情况见图1。1，试件基本情况见表1。1〔1〕。
　　1。3模型制作
　　试验选用的原材料为：325普通硅酸盐水泥，天然河砂（级配良好），天然河石，自来水。试件的浇注采用组合钢模板分批浇注。浇注前，根据配合比，将定量的水泥、砂以及石均匀搅拌，适当的调整用水量。放入帮扎好的钢筋骨架，浇注混凝土，用震动棒将混凝土震捣密实。浇注试件时，每批混凝土预留三个150150150mm3的立方体试块，并记下该批混凝土浇注的梁的编号，经过24小时，混凝土达到一定强度后拆模。碳纤维布CFW200为日本进口碳纤维丝在南京编织的，玻璃纤维布EGFW430为南京玻璃纤维研究设计院生产的。FRP片材粘贴结构胶为长沙固特邦土木技术发展有限公司生产的专用胶，包括：打底胶、找平胶、浸润胶。三种胶均为A，B双组分，按比例均匀混合使用〔2〕。该配套用胶性能良好，强度较高，其中打底胶固化时的剪切强度为17MPa，找平胶固化时的剪切强度为17。5MPa，粘贴胶固化时的剪切强度为20。5MPa。
　　1。4试验装置及测试内容
　　本次试验用到的试验装置如图1。2所示。试验采用三分点处两点对称加载，加载方式为机械式千斤顶配合反力架手动加载。加载方案采用分级加载方式，在混凝土开裂前以每级2kN加载，开裂后以每级4kN加载。试件进入屈服阶段后按位移每级2mm进行加载，每级荷载施加完毕5分钟后观测应变、位移及裂缝情况等。试验中测量内容有：荷载大小、挠度、混凝土表面应变、钢筋应变、FRP应变、裂缝开展的宽度等。荷载大小由千斤顶上面的压力传感器结合应变仪来控制〔3〕。
　　2。试验结果及分析
　　2。1材料力学性能试验结果
　　在梁的试验的同时对立方体试块进行抗压强度试验，其中CFRP、GFRP的极限强度为3500MPa、1500MPa，钢筋为10（二级），混凝土为C25〔4〕。
　　2。2试验结果分析
　　试验试件的破坏形式主要有以下三种情况：（1）受压区混凝土压碎破坏但纤维布尚未被拉断，例如DBL251C1G；（2）纵向受拉钢筋屈服，纤维布被拉断，受压区混凝土被压碎，试件DBL252G与DBL252C发生这种破坏，这种情况相当于普通混凝土构件的适筋破坏的情形；（3）受压区混凝土被压碎，试件CL25发生的是这种破坏。
　　所有试件的开裂荷载、屈服荷载、极限荷载、跨中挠度以及破坏形式如表2。2所示。从表中可以看出，经过加固的试件屈服荷载和极限荷载均比加固前普通混凝土梁有所提高，极限荷载的提高更为显著。二次受力试件DBL252C，DBL252G，DBL251C1G的屈服荷载比试件CL25分别提高了20。5，8。2，20。9；极限荷载分别提高了56。4，37。9，45。可以看出用CFRP加固试件的承载力比用GFRP加固提高的多，而用CFRPGFRP混杂加固试件的承载力介于二者之间。
　　从表2。3可以看出，试件DBL25C与DBL251C1G的极限荷载相差不大，前者发生的是纤维布拉断的破坏形式后者发生的混凝土压碎的破坏形式，后者底层的纤维布完好，也就是说后者的纤维布还没有充分发挥作用实验梁就破坏了。如果实验梁混凝土的抗压强度足够大，使试件DBL251C1G的破坏形式变为纤维拉断破坏，那么试件DBL251C1G的极限荷载将有可能比DBL252C的大。
　　3。本章小结
　　通过碳纤维布（CFRP）、玻璃纤维布（GFRP）以及碳纤维布和玻璃纤维布（CFRPGFRP）混杂加固钢筋混凝土梁在不卸载情况下的试验研究，得出结果如下：从不同加固材料来看，试件承载力提高能力从高到低所用的加固材料依次为：CFRP，CFRPGFRP，GFRP。