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桥梁T梁预应力碳板张拉
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粘贴预应力纤维增强复合材料在加固混凝土T梁中的作用


粘贴预应力纤维增强复合材料加固混凝土T梁在很多工程之中都有广泛的应用,在以往的工程之中,如果需要的承载能力较大,需要粘贴多层的钢板进行加固,因为混凝土和钢板之间的界面没有足够的粘结强度,很容易产生剥离破坏的现象,最终无法有效的激发钢板材料的强度,如果使用数量众多的预应力纤维增强复合材料,会产生反拱度加大和受拉张力裂开的现象,如果使用粘钢加固的方式,无法和承载力的需求相适应,因此,使用粘贴预应力纤维进行加固,能够进行优势互补,实现最优的效果。

  一、实验概况

  本文使用七根试验梁进行研究,其中四根为混凝土T梁,剩余三根为预应力T梁,试验梁应该将长度保持在6m左右,横截面的尺寸应该保持在300mm*500mm左右,混凝土的强度选择C30,为了减少纤维剥离等现象,应该使用多层纤维进行加固,在加固的过程中重视长度递缩,纤维材料使用新型的拉张设备,上述设备具有预拉力、抬升、转向和拉张等功能,具有操作便捷、有效监控的特征,能够在工程之中直接使用。在试验梁之中使用集中加载的方式,将间距保持在1600mm左右,使用分级连续的方式进行加载,同时进行实时动态的记录,有助于对各种测量数据进行分析。试验参数如下表所示。

  二、试验结果分析

  本文使用CBI梁为主,对实验现象和实验过程进行简要的分析,加载之中的表现和其它的试验梁十分类似,只是破坏状态有一定的区别,在加载刚开始的时候,应变—荷载呈现线性关系进行增长,随着荷载的不断上升,会产生多种裂缝,在纯弯段产生裂缝,直到荷载增加到70kn的时候,剪弯段产生了裂缝,荷载的增加会导致裂缝的高度和宽度不断增加,挠度变形增长的十分快,在荷载增加到110kn的时候,混凝土T梁的底部会产生剥离的声音,继续增加的荷载会导致剥离胶层的区域不断增加,挠性变形十分显著,最终能够会导致混凝土T梁的破坏,通过实验能够得出混凝土T梁的极限荷载为187.69kn,极限弯矩为489.32kn*m,一般的纤维加固混凝土T梁,最终会导致剥离破坏的现象,同时伴随着局部拉断的现象,能够使纤维的性能得到充分的发挥,在使用预应力纤维布进行加固的过程中,能够对裂缝的宽度进行有效的控制,因为受到纤维布和钢筋的约束,能够使屈服时的裂缝宽度降低。

  在对裂缝的结果进行分析的时候,能够得出以下结论,使用预应力碳纤维布进行加固,能够有效对裂缝的宽度进行控制,尤其是在受拉钢筋位置的裂缝宽度,能够大幅度降低,原因是此处的裂缝宽度受到碳纤维布和钢筋的双重约束,配筋量大的混凝土T梁会产生较小的裂缝宽度,二次受力的混凝土T梁,在裂缝屈服之前,能够产生较小的增加趋势。在对挠度和荷载曲线进行比较的过程中,能够发现,使用预应力碳纤维布进行加固之后,能够有效激发其性能,一旦产生了被破坏的征兆。在使用预应力碳纤维布进行混凝土T梁加固的过程中,能够一定程度的提高极限荷载、屈服荷载和开裂荷载,具有较大配筋率的混凝土T梁,能够具有较高的承载力,二次受力之后的混凝土T梁对极限荷载和屈服荷载的影响较小,碳纤维布性能的发挥水平会对极限弯矩产生影响,在碳纤维布的拉张力产生变化的时候,会使名义的极限强度不断降低,最终使预应力碳纤维布对混凝土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,分别为97.58mm^2和97.93mm^2,与CB1梁进行对比,能够看出具有较小的加固梁,在对实际的预应力水平进行考虑之后,能够得出下述结论:CB2梁和CB1梁相比,具有较高的极限荷载、屈服荷载和开裂荷载,分别提高了15.68%、13.69%、15.78&,极限变形能力也有一定水平的提高,曲率值和挠度值分别提高了22.13%和21.39%,在预应力碳纤维布的性能得到充分发挥的时候,实际应变水平具有较大的提高,因为CB3混凝土T梁的配筋率有所提高,在初始刚度和承载力水平上具有很大优势,使用预应力碳纤维布对混凝土T梁进行加固,能够对开裂荷载进行大幅度的提高,在屈服弯矩相似的时候,对屈服荷载的影响水平很小,因为构件在弯矩作用下会产生一定程度的变形,在屈服的时候,CB5梁的曲率和挠度与CB4梁相比,减少了1.69%和1.06%,在预应力碳纤维布发挥程度低的时候,混凝土T梁的极限弯矩会产生下降。

  三、实验结论

  通过上述实验可以得出结论,粘贴预应力纤维对混凝土T梁进行加固,能够使性能得到充分的使用和发挥,提高其承载力水平,在混凝土T梁受到破坏的时候,表现为纤维布的拉断,减少了剥离现象的产生,预应力纤维布和一般的纤维布相比,能够减少混凝土T梁开裂的现象,降低了裂缝的宽度和挠度,使屈服荷载的水平不断提高,最终和极限状态的使用需求相满足。

  因为施工欠缺、设计欠缺、车辆超载、设计标准较高和材料质量较差的危害,很多混凝土T梁结构需要进行加固和维修,使用粘贴预应力纤维增强复合材料具有耐腐蚀、耐疲劳、密度小和强度高的特征,通过在混凝土T梁表面粘贴材料,能够使抗震性得到提高,同时,有效加强抗弯承载水平和抗剪承载水平,在我国目前的混凝土T梁加固过程中,粘贴复合材料的做法受到了广泛的使用。但是这种方式也存在着以下几个方面的问题:首先,粘贴预应力纤维的作用需要在受拉钢筋屈后才能后进行发挥,虽然受弯承载力具有很明显的提高,但是混凝土T梁具有很大的挠度变形,无法和正常的需求相满足,因此,在提高了承载能力之后,很难在实际的过程之中使用。第二,粘贴预应力纤维只能够加固面积较小的横截面面积,无法对混凝土T梁的刚度产生较大水平的提高,无法降低裂缝宽度和挠度变形。第三,因为粘贴界面没有很强的粘结作用,很容易产生破坏剥离的现象,无法发挥粘贴材料的强度,和预期的效果相背离。

  四、结语

  总之,在对混凝土T梁进行加固的工程之中,使用粘贴预应力纤维能够取得较为明显的效果,但是在我国目前的研究领域之中,还没有系统的、科学的、完善的研究理论和研究实验,在工程应用的过程中十分混乱,因此,应该进行混凝土加固T梁的对比试验,最终得到对混凝土T梁进行加固的有效方式。

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