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碳纤维增强塑料(CFRP)加固修复混凝土结构是二十世纪八十年代在发达国家开始发展起来的一项新技术,而我国自九十年代后期才开始研究和应用该技术。CFRP加固混凝土梁在工程中的应用极为广泛,但由于碳纤维粘贴在混凝土构件的外表面与混凝土协同工作,共同承受外荷载,影响加固效果的因素很多。因此,CFRP抗弯加固梁的设计比普通钢筋混凝土梁的设计要复杂得多。
为了研究碳纤维对受弯梁、板加固后梁、板承载力提高的幅度,碳纤维的粘贴量对加固效果的影响,并重点研究X型箍与U型箍分别对锚固效果的影响,本文建立碳纤维加固板(预制板)和钢筋砼梁的试验分析,并对加固时碳纤维布的界面剥离和锚固作理论分析,提出抗剥离的有效方法。试验采用5块相同截面尺寸和相同配筋率的预制预应力混凝土空心板和11根尺寸相同,配筋率大部分相同(除3根粘贴一层碳纤维布的梁)的矩形截面简支梁,通过粘贴不同层数的碳纤维布进行加固,同时比较U型锚固与X型锚固及无锚固三种情况下的加固效果。试验过程中,记录了梁的跨中挠度、开裂荷载以及混凝土、钢筋、碳纤维布的应变等,观察了加固后梁的破坏形式以及裂缝开展情况。
试验结果表明:碳纤维加固后,梁、板的正截面承载力有很大的提高,其中粘贴层数对加固效果有很大的影响,层数越多提高越大,但这种提高幅度是非线性的。加固后的梁裂缝开展略晚,并且层数越多裂缝发展越缓慢,裂缝间距和宽度越小。X型箍与U型箍相比,在应变分析和试验现象上都表现出X型箍更为优越的锚固效果。加固后梁的刚度有一定的提高,碳纤维布粘贴层数对刚度的影响在钢筋屈服以后比较明显。