粘貼預應力纖維增強復合材料在加固混凝土T梁中的作用
摘要:本文研究粘貼預應力纖維增強復合材料對混凝土T梁進行加固,通過對多種加固方式的承載能力、裂縫寬度和結構鋼度進行對比,使用有限元對加固之后的混凝土T梁進行進一步的分析,針對得出的結果對混凝土T梁的承載能力進行計算,通過驗證得出結論,使用粘貼預應力纖維能夠使混凝土T梁的結構受力水平得到提高。
關鍵詞:粘貼;預應力纖維;復合材料;混凝土T梁
粘貼預應力纖維增強復合材料加固混凝土T梁在很多工程之中都有廣泛的應用,在以往的工程之中,如果需要的承載能力較大,需要粘貼多層的鋼板進行加固,因為混凝土和鋼板之間的界面沒有足夠的粘結強度,很容易產生剝離破壞的現象,終無法有效的激發鋼板材料的強度,如果使用數量眾多的預應力纖維增強復合材料,會產生反拱度加大和受拉張力裂開的現象,如果使用粘鋼加固的方式,無法和承載力的需求相適應,因此,使用粘貼預應力纖維進行加固,能夠進行優勢互補,實現優的效果。
一、實驗概況
本文使用七根試驗梁進行研究,其中四根為混凝土T梁,剩余三根為預應力T梁,試驗梁應該將長度保持在6m左右,橫截面的尺寸應該保持在300mm*500mm左右,混凝土的強度選擇C30,為了減少纖維剝離等現象,應該使用多層纖維進行加固,在加固的過程中重視長度遞縮,纖維材料使用新型的拉張設備,上述設備具有預拉力、抬升、轉向和拉張等功能,具有操作便捷、有效監控的特征,能夠在工程之中直接使用。在試驗梁之中使用集中加載的方式,將間距保持在1600mm左右,使用分級連續的方式進行加載,同時進行實時動態的記錄,有助于對各種測量數據進行分析。試驗參數如下表所示。
二、試驗結果分析
本文使用CBI梁為主,對實驗現象和實驗過程進行簡要的分析,加載之中的表現和其它的試驗梁十分類似,只是破壞狀態有一定的區別,在加載剛開始的時候,應變―荷載呈現線性關系進行增長,隨著荷載的不斷上升,會產生多種裂縫,在純彎段產生裂縫,直到荷載增加到70kn的時候,剪彎段產生了裂縫,荷載的增加會導致裂縫的高度和寬度不斷增加,撓度變形增長的十分快,在荷載增加到110kn的時候,混凝土T梁的底部會產生剝離的聲音,繼續增加的荷載會導致剝離膠層的區域不斷增加,撓性變形十分顯著,終能夠會導致混凝土T梁的破壞,通過實驗能夠得出混凝土T梁的極限荷載為187.69kn,極限彎矩為489.32kn*m,一般的纖維加固混凝土T梁,終會導致剝離破壞的現象,同時伴隨著局部拉斷的現象,能夠使纖維的性能得到充分的發揮,在使用預應力纖維布進行加固的過程中,能夠對裂縫的寬度進行有效的控制,因為受到纖維布和鋼筋的約束,能夠使屈服時的裂縫寬度降低。
在對裂縫的結果進行分析的時候,能夠得出以下結論,使用預應力碳纖維布進行加固,能夠有效對裂縫的寬度進行控制,尤其是在受拉鋼筋位置的裂縫寬度,能夠大幅度降低,原因是此處的裂縫寬度受到碳纖維布和鋼筋的雙重約束,配筋量大的混凝土T梁會產生較小的裂縫寬度,二次受力的混凝土T梁,在裂縫屈服之前,能夠產生較小的增加趨勢。在對撓度和荷載曲線進行比較的過程中,能夠發現,使用預應力碳纖維布進行加固之后,能夠有效激發其性能,一旦產生了被破壞的征兆。在使用預應力碳纖維布進行混凝土T梁加固的過程中,能夠一定程度的提高極限荷載、屈服荷載和開裂荷載,具有較大配筋率的混凝土T梁,能夠具有較高的承載力,二次受力之后的混凝土T梁對極限荷載和屈服荷載的影響較小,碳纖維布性能的發揮水平會對極限彎矩產生影響,在碳纖維布的拉張力產生變化的時候,會使名義的極限強度不斷降低,終使預應力碳纖維布對混凝土T梁的加固水平得到提高。CB2和CB3混凝土T梁具有相似的加固梁,分別為97.58mm^2和97.93mm^2,與CB1梁進行對比,能夠看出具有較小的加固梁,在對實際的預應力水平進行考慮之后,能夠得出下述結論:CB2梁和CB1梁相比,具有較高的極限荷載、屈服荷載和開裂荷載,分別提高了15.68%、13.69%、15.78&,極限變形能力也有一定水平的提高,曲率值和撓度值分別提高了22.13%和21.39%,在預應力碳纖維布的性能得到充分發揮的時候,實際應變水平具有較大的提高,因為CB3混凝土T梁的配筋率有所提高,在初始剛度和承載力水平上具有很大優勢,使用預應力碳纖維布對混凝土T梁進行加固,能夠對開裂荷載進行大幅度的提高,在屈服彎矩相似的時候,對屈服荷載的影響水平很小,因為構件在彎矩作用下會產生一定程度的變形,在屈服的時候,CB5梁的曲率和撓度與CB4梁相比,減少了1.69%和1.06%,在預應力碳纖維布發揮程度低的時候,混凝土T梁的極限彎矩會產生下降。
三、實驗結論
通過上述實驗可以得出結論,粘貼預應力纖維對混凝土T梁進行加固,能夠使性能得到充分的使用和發揮,提高其承載力水平,在混凝土T梁受到破壞的時候,表現為纖維布的拉斷,減少了剝離現象的產生,預應力纖維布和一般的纖維布相比,能夠減少混凝土T梁開裂的現象,降低了裂縫的寬度和撓度,使屈服荷載的水平不斷提高,終和極限狀態的使用需求相滿足。
因為施工欠缺、設計欠缺、車輛超載、設計標準較高和材料質量較差的危害,很多混凝土T梁結構需要進行加固和維修,使用粘貼預應力纖維增強復合材料具有耐腐蝕、耐疲勞、密度小和強度高的特征,通過在混凝土T梁表面粘貼材料,能夠使抗震性得到提高,同時,有效加強抗彎承載水平和抗剪承載水平,在我國目前的混凝土T梁加固過程中,粘貼復合材料的做法受到了廣泛的使用。但是這種方式也存在著以下幾個方面的問題:先,粘貼預應力纖維的作用需要在受拉鋼筋屈后才能后進行發揮,雖然受彎承載力具有很明顯的提高,但是混凝土T梁具有很大的撓度變形,無法和正常的需求相滿足,因此,在提高了承載能力之后,很難在實際的過程之中使用。第二,粘貼預應力纖維只能夠加固面積較小的橫截面面積,無法對混凝土T梁的剛度產生較大水平的提高,無法降低裂縫寬度和撓度變形。第三,因為粘貼界面沒有很強的粘結作用,很容易產生破壞剝離的現象,無法發揮粘貼材料的強度,和預期的效果相背離。
四、結語
總之,在對混凝土T梁進行加固的工程之中,使用粘貼預應力纖維能夠取得較為明顯的效果,但是在我國目前的研究領域之中,還沒有系統的、科學的、完善的研究理論和研究實驗,在工程應用的過程中十分混亂,因此,應該進行混凝土加固T梁的對比試驗,終得到對混凝土T梁進行加固的有效方式。










































