预应力cfrp板加固混凝土梁挠度计算方法

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1、万方数据第30卷第2期桂林理工大学学报V01．30No．22010年5月JournalofGuilinUniversityofTechnologyMay2010文章编号：1674—9057(2010)02—0236—04预应力CFRP板加固混凝土梁挠度计算方法陈华，邓朗妮，张鹏(广西工学院土木建筑工程系，广西柳州545006)摘要：在完成6根预应力碳纤维板加固混凝土梁抗弯试验基础上，对我国现行《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》中适用于预应力混凝土梁短期刚度的计算公式进行了修正并提出了适合于预应力CFRP板加固混凝土梁挠度计算的建议公式，应用

2、建议公式对本文的试验梁以及国内外8根试验梁进行了对比计算。结果表明，计算值与试验值吻合较好。关键词：预应力；CFRP板；混凝土梁；挠度；试验；计算中图分类号：TU746．3文献标志码：A近年来，粘贴碳纤维(carbonfiberreinforcedp01．ymer，CFRP)片材加固技术在结构修复工程中的应用日益广泛。大量试验和理论分析均表明，目前采用一般粘贴CFRP片材的加固方法对梁板进行受弯加固时，CFRP材料主要在受拉钢筋屈服以后才发挥作用，这种承载力的提高对正常使用阶段的性能改善无显著作用，且较容易发生CFRP片材的剥离破坏⋯。对CFRP片材

3、施加预应力后，再粘贴锚固于粱受拉区进行抗弯加固，可以有效解决上述问题，也使CFRP片材的强度得到更充分的利用口J。目前，国内外在预应力CFRP板加固混凝土构件方面的研究工作还处于起步阶段，现行规范中，如：2003版《碳纤维片材加固修复混凝土结构技术规程》以及由ACl440协会编写的《外粘FRP体系加固混凝土结构的设计与施工规程》中都没有关于预应力CFRP板加固混凝土梁挠度变形设计条款。本文在考虑预应力CFRP板等效原理的基础上，对我国现行《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》中有关预应力混凝土梁短期刚度的计算公式进行了修正，并对建议公式的适用性

4、进行验证。1试验1．1预应力施加方法预应力CFRP板加固是一项新颖的加固技术，其加固原理是在混凝土梁内建立永久存在的预应力。本文采用端锚有粘结预应力施加方法，此种方法不需要外部反力架体系，像传统预应力结构一样在需加固梁上设置永久性锚具，涂覆有环氧胶的CFRP板以加固构件本身作为反力架进行预应力张拉，张拉完毕后便粘贴、锚固在构件上(图1)。这样可减小预应力碳纤维板放张时粘贴层的剪切变形，从而降低了传递给混凝土表面的剪力，有效防止了加固梁发生早期破坏，使碳纤维板的强度能充分发挥出来，而且它更适合加固现场施工操作，具有较好的应用前景∞]。环氧胶锚具预应力C

5、FRP板锚具图1预应力碳纤维板加固梁示意图Fig．1SchematicdiagramofbeamsstrengthenedwithprestressedCFRPplates收稿日期：2009—09—14基金项目：国家自然科学基金项目(50768002)；广西自然科学基金重点项目(桂科自0832002Z)；柳州市科学研究与技术开发项目(2008031502)作者简介：陈华(1978一)，女，硕士，讲师，研究方向：结构加固，ehhuaua@163．eom。引文格式：陈华，邓朗妮，张鹏．预应力CFRP板加固混凝土梁挠度计算方法[J]．桂林理工大学学报，20

6、10，30(2)：236—239．万方数据第2期陈华等：预应力CFRP板加固混凝土梁挠度计算方法2371．2试验设计及试验结果利用自主研发的一套预应力CFRP板张拉设．备，对6根预应力CFRP板加固混凝土梁进行四点加载抗弯试验M3。试件尺寸b×h=160n,fffl×300mm，试验梁长度为3．2ITI。受压区钢筋通长布置2书10；箍筋在剪弯段布置郴@65、纯弯段布置螂@150。CFRP板宽度50n,lln，厚度1．2toni。6根梁中，一根作为不加固的对比梁，l根粘贴非预应力CFRP板进行加固，4根粘贴预应力CFRP板进行加固。试验梁的设计参数及主

7、要试验结果如表1所示，试件的荷载一跨中挠度曲线如图2所示。1．3试验结果分析(1)通过对CFRP板施加预应力，可明显地改善加固后梁的破坏形态，加固后梁试件的承载能力较未施加预应力的情况有显著的提高；(2)对CFRP板施加预应力，可明显提高试件的开裂荷载；在相同荷载作用下，预应力CFRP板加固梁试件的挠度较非预应力CFRP板加固梁试件的挠度更小，提高了梁的变形性能。2挠度计算方法研究由上述预应力施加方法可知，预应力CFRP板加固的受弯构件本质上是一种使用荷载大于开裂荷载的部分预应力构件。预应力受弯构件的变形由两个部分叠加而成：一部分是由荷载产生的变形Z

8、，另一部分是由预应力产生的反拱五。2．1规范建议公式本文建议依据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》