粘貼預應力纖維增強複合材料在加固混凝土T梁中的作用
產業經濟
作者：嚴景明
摘要：本文研究粘貼預應力纖維增強複合材料對混凝土T梁進行加固，通過對多種加固方式的承載能力、裂縫寬度和結構鋼度進行對比，使用有限元對加固之後的混凝土T梁進行進一步的分析，針對得出的結果對混凝土T梁的承載能力進行計算，通過驗證得出結論，使用粘貼預應力纖維能夠使混凝土T梁的結構受力水平得到提高。
關鍵詞：粘貼；預應力纖維；複合材料；混凝土T梁
中圖分類號：TU375.1 文獻標識碼：A 文章編號：1001-828X（2012）07-0-01
粘貼預應力纖維增強複合材料加固混凝土T梁在很多工程之中都有廣泛的應用，在以往的工程之中，如果需要的承載能力較大，需要粘貼多層的鋼板進行加固，因為混凝土和鋼板之間的界麵沒有足夠的粘結強度，很容易產生剝離破壞的現象，最終無法有效的激發鋼板材料的強度，如果使用數量眾多的預應力纖維增強複合材料，會產生反拱度加大和受拉張力裂開的現象，如果使用粘鋼加固的方式，無法和承載力的需求相適應，因此，使用粘貼預應力纖維進行加固，能夠進行優勢互補，實現最優的效果。
一、實驗概況
本文使用七根試驗梁進行研究，其中四根為混凝土T梁，剩餘三根為預應力T梁，試驗梁應該將長度保持在6m左右，橫截麵的尺寸應該保持在300mm*500mm左右，混凝土的強度選擇C30，為了減少纖維剝離等現象，應該使用多層纖維進行加固，在加固的過程中重視長度遞縮，纖維材料使用新型的拉張設備，上述設備具有預拉力、抬升、轉向和拉張等功能，具有操作便捷、有效監控的特征，能夠在工程之中直接使用。在試驗梁之中使用集中加載的方式，將間距保持在1600mm左右，使用分級連續的方式進行加載，同時進行實時動態的記錄，有助於對各種測量數據進行分析。試驗參數如下表所示。
二、試驗結果分析
本文使用CBI梁為主，對實驗現象和實驗過程進行簡要的分析，加載之中的表現和其它的試驗梁十分類似，隻是破壞狀態有一定的區別，在加載剛開始的時候，應變—荷載呈現線性關係進行增長，隨著荷載的不斷上升，會產生多種裂縫，在純彎段產生裂縫，直到荷載增加到70kn的時候，剪彎段產生了裂縫，荷載的增加會導致裂縫的高度和寬度不斷增加，撓度變形增長的十分快，在荷載增加到110kn的時候，混凝土T梁的底部會產生剝離的聲音，繼續增加的荷載會導致剝離膠層的區域不斷增加，撓性變形十分顯著，最終能夠會導致混凝土T梁的破壞，通過實驗能夠得出混凝土T梁的極限荷載為187.69kn，極限彎矩為489.32kn*m，一般的纖維加固混凝土T梁，最終會導致剝離破壞的現象，同時伴隨著局部拉斷的現象，能夠使纖維的性能得到充分的發揮，在使用預應力纖維布進行加固的過程中，能夠對裂縫的寬度進行有效的控製，因為受到纖維布和鋼筋的約束，能夠使屈服時的裂縫寬度降低。
在對裂縫的結果進行分析的時候，能夠得出以下結論，使用預應力碳纖維布進行加固，能夠有效對裂縫的寬度進行控製，尤其是在受拉鋼筋位置的裂縫寬度，能夠大幅度降低，原因是此處的裂縫寬度受到碳纖維布和鋼筋的雙重約束，配筋量大的混凝土T梁會產生較小的裂縫寬度，二次受力的混凝土T梁，在裂縫屈服之前，能夠產生較小的增加趨勢。在對撓度和荷載曲線進行比較的過程中，能夠發現，使用預應力碳纖維布進行加固之後，能夠有效激發其性能，一旦產生了被破壞的征兆。在使用預應力碳纖維布進行混凝土T梁加固的過程中，能夠一定程度的提高極限荷載、屈服荷載和開裂荷載，具有較大配筋率的混凝土T梁，能夠具有較高的承載力，二次受力之後的混凝土T梁對極限荷載和屈服荷載的影響較小，碳纖維布性能的發揮水平會對極限彎矩產生影響，在碳纖維布的拉張力產生變化的時候，會使名義的極限強度不斷降低，最終使預應力碳纖維布對混凝土T梁的加固水平得到提高。CB2和CB3混凝土T梁具有相似的加固梁，分別為97.58mm^2和97.93mm^2，與CB1梁進行對比，能夠看出具有較小的加固梁，在對實際的預應力水平進行考慮之後，能夠得出下述結論：CB2梁和CB1梁相比，具有較高的極限荷載、屈服荷載和開裂荷載，分別提高了15.68%、13.69%、15.78&，極限變形能力也有一定水平的提高，曲率值和撓度值分別提高了22.13%和21.39%，在預應力碳纖維布的性能得到充分發揮的時候，實際應變水平具有較大的提高，因為CB3混凝土T梁的配筋率有所提高，在初始剛度和承載力水平上具有很大優勢，使用預應力碳纖維布對混凝土T梁進行加固，能夠對開裂荷載進行大幅度的提高，在屈服彎矩相似的時候，對屈服荷載的影響水平很小，因為構件在彎矩作用下會產生一定程度的變形，在屈服的時候，CB5梁的曲率和撓度與CB4梁相比，減少了1.69%和1.06%，在預應力碳纖維布發揮程度低的時候，混凝土T梁的極限彎矩會產生下降。