碳纤维加固钢筋混凝土梁试验研究

1.项目内容

碳纤维补强加固桥梁技术作为一种新兴的、技术含量高的补强加固方法,在结构的适当部位,按设计面积、方向粘贴上碳纤维材料,从而起到加固效果。目前这种材料性能已相当稳定,具有很高的研究推广价值和巨大的社会经济效益。

(1)抗弯拉补强。在受拉区(即跨中的下部及连续板梁、悬臂板梁支座的上部) ,沿受力筋方向粘贴碳纤维片。根据受力需要进行设计,确定粘贴层数。若应用高弹性模量片材,补强效果更显著。由于碳纤维片弹性模量比钢筋稍大,受力时延伸率小于钢筋,故在结构受力时先行受力,随荷载逐渐增加至两者变形协调时,两者共同受力并按一定比例分配。往往在补强前或因原有钢筋锈蚀造成截面积不足,或因超载造成原有钢筋应力过大,补强后碳纤维分担了拉力,使钢筋应力大大降低,结构承载力得以提高。

(2)抗剪补强。通常是在梁靠近端部主拉应力较大的区域或较大集中荷载作用的部位,补强时在梁的两侧面竖向粘贴,相当于增加抗剪箍筋以分担原箍筋的剪力。必要时可交叉粘贴单向碳纤维片。

(3)中心受压补强。用碳纤维在构件中部横向环包,增强对混凝土的约束,提高抗压强度。

(4)偏心受压构件。在构件受弯拉的侧面沿柱轴纵向粘贴,可有效补强。

(5)抗震性能补强。在地震或台风的横向力作用下,柱端弯矩和剪力都很大,可以纵向粘贴和环包同时进行。既提高构件横向抗力,又改善能量吸收性能,提高结构的延性,使结构抗侧向力能力显著提高。

(6)涵洞、隧道及衬砌修补。由于环向压力不均匀造成横断面各方位应力异常而产生纵向受拉裂缝,甚至衬砌剥落,以及由于地基沉降不均匀造成的纵向错位,都可以采取混凝土局部填补、置换和碳纤维片补强联合应用的办法。

2、项目计划

制作合适的钢筋混凝土梁若干,在不同部位使用碳纤维布加固,比较与原来没加固的混凝土梁的抗压抗剪以及抗震能力方面的不同之处。

(1)将碳纤维布粘贴在混凝土两侧表面上,沿拉伸方向在碳纤维表面上粘贴应变片。

按试验后测量出的应变值计算出粘贴强度,并测量出沿碳纤维拉伸方向应变分布规律。

(2)如在底部使用纤维布进行极限弯矩测试试验,比较其与普通混凝土梁的弯矩极限承载能力,如图

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探究出碳纤维对混凝土梁的各个方面的增强程度,并对其进行总结,将实验结果广泛应用于实际桥梁加固之中。

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