碳纤维加固技术在桥梁维修中应用研究.docVIP

碳纤维加固技术在桥梁维修中应用研究 　　摘 要：本文针对天津市外环线津塘公路立交桥2010年维修时拆下的25m跨预应力空心板梁进行静载试验，通过对使用碳纤维加固梁及未加固梁的试验数据进行分析，结果表明：经碳纤维加固的梁无论是裂缝开展还是挠度变化程度都较未加固梁有所改善；且加固梁底面碳纤维片材在梁体开裂后未出现剥离和空鼓现象，能减少梁体开裂引起钢筋锈蚀的不利影响。 　　 关键词：碳纤维加固静载试验预应力空心板梁 　　1 概况 　　本文通过对使用碳纤维加固及未加固的25m预应力空心板梁静载试验进行分析，验证其承载力，包括试验梁在公路-Ⅰ级汽车荷载作用下的抗弯、抗剪承载力和试验梁在依据规范规定计算的抗弯承载力等效荷载作用下的受力性能；试验梁在超载加载下的受力性能；观察碳纤维加固对提高空心板梁抗弯承载力的效果。 　　2 实验内容 　　在对外环线津塘公路立交桥进行维修时，从桥上取下3片25m跨径后张预应力混凝土空心板梁（中梁），对其进行承载力试验，为保证在试验过程中空心板梁受力情况与实际使用情况相似，试验过程中将空心板梁的两端放置在制作好的混凝土墩上，混凝土墩安装了同原桥支座相同的板式橡胶支座。试验内容包括： 　　试验1：检验空心板梁的抗弯承载力； 　　试验2：在空心板梁底部采用碳纤维加固，观察碳纤维加固对提高空心板梁抗弯承载力的效果； 　　试验3：检验空心板梁的抗剪承载力。 　　试验梁吊装就位后发现梁2顶面破损严重，故仅对梁1和梁3进行试验，其中试验1和试验3采用梁1，试验2采用梁3。 　　 　　3 加载方案 　　试验过程中为保证空心板梁变形稳定，以获得准确的数据，相邻两级荷载的时间间隔不少于15min，具体试验加载方案如下。 　　试验1：加载64t，分8级加载，具体数据见表1。 　　表1 试验1相关数据 　　荷载级别 荷载块 　　重量/t 所加荷载产生跨中弯矩/kN m 梁体实际 　　跨中弯矩/kN m 对应荷载状态 　　1 12 655.8 2119.8 预加载 　　2 24 1311.6 2775.6 　　3 32 1774.1 3238.2 恒载+公路-Ⅰ级汽车荷载+人群荷载的效应组合（M=3218.8kN m） 　　4 40 2193.9 3657.9 跨中截面能够承受弯矩???大值（抗弯承载力M=3745.5 kN m） 　　5 48 2646.9 4111.0 　　6 52 2882.7 4346.7 恒载+2倍公路-Ⅰ级汽车荷载+人群荷载的效应组合（M=4263.3kN m） 　　7 56 3099.4 4563.5 1.2倍抗弯承载力 　　8 64 3528.8 4992.8 1.3倍抗弯承载力 　　试验2：空心板梁底面采用碳纤维布加固，加载总重亦为64t，分6级加载，具体数据见表2。 　　表2 试验2相关数据 　　荷载 　　级别 荷载块重量/t 所加荷载产生跨中弯矩/kN m 梁体实际 　　跨中弯矩/kN m 对应荷载状态 　　1 12 655.8 2119.8 预加载 　　2 26 1429.6 2893.6 　　3 40 2193.9 3657.9 跨中截面能够承受弯矩最大值（抗弯承载力M=3745.0kN m） 　　4 48 2665.7 4111.0 略小于恒载+2倍公路-Ⅰ级汽车荷载+人群荷载的效应组合设计值 　　5 56 3102.1 4563.5 1.2倍抗弯承载力 　　6 64 3521.7 4992.8 1.3倍抗弯承载力 　　表1、表2中所列的对应荷载状态均为考虑了分项系数的各项荷载的效应组合设计值，其效应组合表达式为： 　　S =1.2恒载+1.4公路-Ⅰ级汽车荷载+0.8人群荷载 　　式中，S ――承载力极限状态下作用基本组合的效应组合设计值。 　　表1、表2中所列对应荷载状况对应空心板梁横向连接完好无伤时的情况。 　　试验3：加载不分级，满载时加载的荷载块重量为64t。 　　4 测试方案 　　试验梁均进行梁体竖向位移、混凝土应变的测量以及梁体表面裂缝的观测。由于试验前试验梁已承受了自重和预应力的作用，试验过程中梁体位移和应变的测量值实际上为试验所加荷载作用下梁体产生的竖向位移和梁体内应变的变化。 　　4.1 梁体竖向位移测试 　　试验1、试验2为空心板梁的抗弯承载力试验，为了准确测试空心板梁在各级荷载作用下的竖向位移，分别在空心板梁跨中截面和两端支座截面3个截面上布置6个测点，下文中所有挠度值均为减去支座沉降后的挠度值。 　　同时采用百分表和精密水准仪测量梁体竖向位移，以便相互校核，保证测量精度。 　　试验3为空心板梁抗剪承载力试验，梁体竖向位移测量同试验1、试验2。 　　4.2 梁体混凝土