FRP约束混凝土力学性能,研究进展.ppt

由表4-5和图4-5可以看出，粘贴碳纤维布后，试验梁的屈服荷载和极限荷载均有所增长，其中极限荷载的增长更为显著，如粘贴一层碳纤维布的梁BMI-2的屈服荷载和极限荷戴分别比BMI-l提高20．8％和33．9%，而粘贴五层碳纤维布的BMI-6则分别提高了81．1％和119．4％。可见，采取补强加固措施后，梁受弯承载力的增长幅度是随碳纤维布粘贴面积的增加的增大的，但这种增幅并非没有限制。 在试验中发现，粘贴五层碳纤维布的梁BMI-6在破坏时，已开始出现一些类似超筋梁的特征，如破坏较突然，相对受压区高度接近界线受压区高度等。因而在结构设计与应用中，布能笼统地认为碳纤维布用得越多越好。 梁受弯承载力的增长也并非与碳纤维布使用面积的增加呈正比。当碳纤维布粘贴层数较少时，增长幅度大度；随着碳纤维布层数的增加，各层碳纤维并不能完全地共同工作，部分碳纤维的强度没有完全发挥出来。 另外，碳纤维布用量的增多，还将改变构件的破坏形态。如贴—层布的梁BMI-2的破坏始于碳纤维被拉断，而贴五层布的BMI-6则因受压区混凝土被压碎导致构件的最终破坏。 试验还发现，不同宽度的碳纤维布，即使用量相同，对于试验梁受弯承载力的影响也是不同的，通常碳纤维布宽度较小时使梁受弯承载力提高较大，如BMI-3与BMI-2的碳纤维用量相同，前者布宽5cm，用者为10cm。 结果BMI-2的屈服荷载和极限荷载分别比BMI-1提而20．8％和33.9％，而BMI-3则分别提尚24.5％和38．7％。我们认为其原因是分条后有利于碳纤维布中的各纤维束更好地共同工作，因而碳纤维布分条后的使用效率要优于整条碳纤维布。 从表4-5中还可以看出，碳纤维布的使用降低了构件的截面延性，因此碳纤维布用于钢筋混凝土梁的补强加固时，应根据具体的工程的不同要求合理使用。 图4-6为各试验梁弯矩-曲率曲线的对比图 3.挠度 图4-7为各试验梁在加荷过程中跨中挠度变化的比较。由该图及试验数据分析发现：在加荷初期，各试验梁的挠度相差不多；受拉区混凝土开裂后，尤其纵筋屈服后，未加固试验梁的挠度急剧增长，而经加固后的梁挠度增氏缓慢。在相问荷载作用下，加固梁的挠度均小于未加固梁的挠度， 且这种差异随着荷载的增加而加大。破坏时，粱BMI-1的挠度达到40 mm，而加固梁的挠度一般在25—35mm之间由此可见，碳纤维布的使用，可以在一定程度上提高构件的抗弯刚度。 4.裂缝开展情况 在试验过程中，所有的梁均在纯弯段内出现明显的弯曲裂缝。相对于未加固梁BMI-1，补强加固梁的裂缝出现较晚，且发展缓慢。试验中还对正常使用阶段时加固梁的裂缝开展情况做了观测，发现试验梁经碳纤维布加固后，裂缝数量多，裂缝宽度小，且间距远小于未加固梁。表4-6列出了各梁在跨中挠度与跨度之比在1/250左右时开裂情况的实测数据。 5.碳纤维及钢筋应变 试验过程中，碳纤维与钢筋应变在加荷初期很小，受拉区混凝土开裂前仅有200，而且碳纤维的应变略大于受拉纵筋的应变，这符合平截面假定，说明碳纤维与混凝土表面之间并没有发生滑移。试验梁开裂后，尤其是纵筋屈服后，两者的应变开始急剧增加。随着施加荷载的不断加大，碳纤维应变的发展速度开始逐渐大于钢筋应变的发展速度，碳纤维和纵筋之间开始存在应变差。 这种差异在纵筋屈服时为500左右，在此之后差异越来越大，直至临近梁破坏时的1000-2000 。碳纤维的应变在破坏前可记录到8000—9000。图4-8为钢筋与碳纤维应变发展的比较图。 加固试验梁与未加固试验梁中，钢筋应变发展的对比情况如图4-9所示。从图中可以看出，碳纤维布的存在，使得钢筋的应变发展滞后于未加固梁BMI-1中干净的应变发展。这种应变滞后在加荷初期并不明显，当荷载较大时，这种现象将更加显著。荷载为19KN时，加固梁的纵筋应变最多可比BMI-1中的纵筋减小45%；荷载为20KN时，加固梁MBI-6中纵筋应变为600，未加固梁BMI-1中纵筋应变为1258，碳纤维布的使用使得纵筋应变减小了52%。 （四）结论 (1)碳纤维布补强加固钢筋混凝土梁时，截面的平均应变，仍然符合平截面假定。在计算分析中，可以将其作为一个基本假定。 (2)试验研究证实，使用碳纤维布来提高钢筋混凝土受弯构件承载力的补强加固方法是有效的。粘贴碳纤维布后，试验梁的受弯承载力明显提高，其中极限受弯承载力的提高更为显著。 (3)碳纤维布的应用中存在使用效率的问题。试验研究发现，同样的碳纤维布用量，分条粘贴的加固效果略好于整条粘贴。 (4)构件受弯承载力随碳纤维布用量的增加而提高，当碳纤维布使用层数较少时提高幅度相对较大；随着碳纤维布层数的增多，由于使用效率的影响，这种提高幅度相应减小。 (5)碳纤维布的用量还将影响受弯构件