碳纤维布在混凝土梁受弯加固中抗剥离性能的试验研究.pdf

第! !卷 第“期建筑结构 “ # # !年“月 碳纤维布在混凝土梁受弯加固中抗剥离性能的试验研究! 叶列平方团卿杨勇新 （清华大学土木系北京$ # # # % 9 * + + * 1 4 3 9 50 ) * / 3 ; ?8 7 A= ) * * 4 4 64 ) *9 6 4 4 6 :6 + 4 ) *9 * 0 :B C 6 D * . 1 * . * 4 6 * 9 6 ; 3 ; ?9 * 4 D * * ; 4 ) * 3 ; 4 * / + 0 1 * 6 +8 7 A= ) * * 4 0 ; 1 6 ; 1 / * 4 * B ( 6 3 ; 1 / * 0 = * 4 ) *9 6 ; 3 ; ?1 0 2 0 1 3 4 5， E 4 5 2 *8 7 A= ) * * 4 3 = = . ? ? * = 4 * 4 60 2 2 , 50 , 6 ; ?4 ) * * : * 4 ) 6 B ( ) * = * 4 4 3 ; ?，0 : 6 . ; 4 0 ; 0 / / 0 ; ? * : * ; 4 6 + E 4 5 2 *8 7 A= ) * * 4D * / * 3 ; 9 5* - 2 * / 3 : * ; 4 0 , / * = * 0 / 1 ) * =D 3 4 )$ = B A / 0 1 4 3 1 0 , = . ? ? * = 4 3 6 ; =0 / * * E 9 0 = * 6 ;4 ) *0 ; 0 , 5 = 3 = 6 + 4 * = 4 / * = . , 4 = B ! “ # $ % 3 ; ? !国家自然科学重点基金 （项目编号：F # “ ! % # ! #） 和国家% G !计划 （项目编号： “ # # $ H H ! ! G # $ #） 资助。 一、 概述 碳纤维布 （简称8 7 A布） 用于混凝土构件受弯加 固时， 在达到加固后的理论受弯承载力以前， 8 7 A布 与梁底混凝土常发生剥离破坏， 这种破坏不仅影响加 固效果， 且脆性较为显著。8 7 A布用于受弯加固时 的剥离破坏有两种情况： （$） 由于粘结材料质量或施工质量不过关， 导致 8 7 A布与混凝土间胶层剥离破坏。这种剥离破坏应 通过严格的材料质量和施工质量进行控制。 （“） 在8 7 A粘结延伸长度内， 8 7 A布与混凝土 粘结界面的剪应力超过其剪切粘结强度而产生剥离， 破坏时梁底部混凝土基本被扯下 !， 是属于 “成功” 的 剥离破坏。本文所讨论的是这种剥离破坏情况。 8 7 A布受弯加固时的粘结延伸长度概念如图$ 所示， 其中图$（9） 为粘结延伸长度范围8 7 A布的受 力隔离体， 端为8 7 A布的充分利用截面， 其应力为 !1 +， 通过粘结延伸长度!范围内的粘结应力为“， 至 8 7 A布末端I处的应力为#。若粘结延伸长度!范 围内的平均剪切粘结强度为“ .， 则由图$ （9） 8 7 A布 单位宽度的平衡条件可得粘结延伸长度!为 !“!1 +#1 +“. （$） 式中# 1 +为8 7 A布的厚度。 根据国内外8 7 A布加固混凝土结构的研究资 料 !，( . * ) 5 .( . * ) 5 +( . * ) 5 :( . * ( 5 )( - * ; 5 . 1+ : * -+ : ; : 1 0 1 1+ : * -+ + - . 1 0 1 1+ : * -+ 0 - . 1 ( 1 1+ : * -: 1 无无 ( : * ;- 0 ; : 1 5 0 1 1!0 1 1， : 15 ; : 1，） 跨中截面不同高度布置应变片， 量测截面应变分布； .） 跨中设置挠度计， 量测梁的挠度变形。部分试件梁 底! “ # $布上应变片的布置见图-。 图-试验加载及梁底碳纤维应变片布置图 三、 试验结果分析 0 *第一批试验 第一批试验中5 +是对比梁， 因梁配筋率较小， 具 有类似少筋梁破坏的特点， 极限荷载%7- 0 8 9。 试件5 0极限荷载%7+ . 8 9， 虽然承载力有显著 提高， 但最终是因梁底! “ # $布产生剥离而破坏， 极限 荷载低于理论值 （见图;） 。剥离先从加载点附近斜裂 缝处开始， 发展极为迅速， 几乎观察不到发展过程。试 件5 (， 5 -破坏过程与试件5 0基本类似， 也产生剥离破 坏， 且极限荷载和荷载A挠度曲线形状也与梁5 0基本 相同， 极限荷载基本达到理论值 （见图;和表0） 。从破 坏形态可见， 试件5 (， 5 -的4形箍转角处的碳纤维都 被整齐地剪断。试件5 (， 5 -与5 0的对比表明， 仅在粘 结延伸长度端部设置4形箍对延缓剥离破坏发展作 用不大。这是因为4形箍的设置位置远离剥离起始 点， 剥离发展到4形箍位置时， 梁底! “ # $布的拉应力 和产生的滑移均较大， 使4形箍转角处瞬间被剪坏。 试件5 ;， 5 .最终也产生剥离破坏， 试件5 ;极限荷 载未达到理论值， 而试件5 .的极限荷载稍大于理论 值， 且剥离发展过程比试件5 (， 5 -缓慢， 试验中能够清 楚地观察到剥离的整个过程。试件5 ;破坏时4形箍 转角处的碳纤维被剪断， 梁5 .剥离破坏时可观察到梁 底! “ # $布产生明显的滑移， 最终4形箍转角处的碳 纤维丝也被剪断。 图;是试件5 0“5 +的实测荷载A跨中挠度关系曲 线 （图中荷载%为试验总加载值， 下同） 。5 ;与5 -相 比， 5 ;的粘结延伸长度较小， 其极限承载力小于试件 5 -， 但试件5 ;剥离破坏后， 承载力呈有阶段的下降。 这是因为试件5 ;在荷载较低时， 粘结延伸长度内的梁 底! “ # $布就完全剥离， 但因为有4形箍包裹， 且其宽 度占粘结延伸长度的比例较大， 所以剥离破坏表现为 (+标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载 一定的阶段性。与试件! “比较， 试件! #的$形箍宽 度较宽， 占粘结延伸长度的# % 5 . * 63 .$ 3 3$ 5 4 3$ 9 6:+ 9 5 96 $ 5 . * 48 :8 :. 5 9 8 . 5 : 3 : 5 9 :4 6 5 94 6 5 + * 89 6$ $ ;$ 5 8 :+ 4 $: 5 4 64 9 5 ;3 + 5 4 * 9; :$ . :. 5 $ 9+ : : 5 8 98 6 5 +3 ; 5 9 * ; :$ 9 :$ 5 4 +. 8 : 5 6 ;3 $ 5 .4 3 5 ; % * $; $ 6 :$ 5 8$ 9 : 5 4 :6 ; 5 .6 ; 5 3 % * .9 8$ . :$ 5 3 ;. : : 5 + 66 : 5 36 4 5 . % * + ; . 5 9 $ 6 :$ 5 ; +. . : 5 + ;4 + 5 64 6 5 4 % * 6 ; 4 5 9 $ 9 :$ 5 8. : : 5 4 43 . 5 64 6 5 9 梁* 8， * ;，% * $，% * .，% * +和% * 6的) ,段都出现了 梁底面内剪切粘结破坏， 这3根梁粘结剪应力的平均 值为$ 5 8 $ 2 ( )， 可认为是梁底界面剪切粘结强度。* $， * .和* +破坏时， 界面剪应力均小于$ 5 8 $ 2 ( )， 这是由 于斜裂缝发展使得梁底% ; ;= 3 5P H D H A CQ ?，R A - E C I0 ? = S H A ) F G F ) C D “ A F ) B E C I “ F J M ! E C ! F A G A C G A F “ ) ! A C“ B A L ? F ) B1 A 1 , A F D = T = 2 ) G A F ) B D = % E C ! = S G F ? ! G =，( ) U A 1 A C G D，T S % V， 0 E = 3 3 .W M 6 ;，. : : :，0 E U A 1 , A F：. + $ M . 6 4= 8 5碳纤维片材加固修复混凝土结构技术规程 （报批稿）= . : : $= 43