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目前碳纤维加固法由于碳纤维材料强度高、质量轻、耐久性能好等优点广泛应用于混凝土结构的加固修复工作,但是这种加固方法多采用环氧树脂类有机胶来粘贴碳纤维布,这种胶其热稳定性、长期化学稳定性比混凝土等传统结构材料差,为了克服此缺点本文采用氯氧镁水泥(MOC水泥)无机胶粘贴碳纤维布对钢筋混凝土梁进行抗剪加固,这种胶具有高耐火性、低热传导性、良好的耐久性且不受油、油脂和油漆的影响、较高的早期强度、较低碱度等优点,是有机胶的理想替代材料。
试验共设计14根试验梁,包括1根对比梁、1根有机胶粘贴碳纤维布加固梁和12根无机胶粘贴碳纤维布加固梁进行抗剪试验,由试验数据可知,用无机胶外贴U形碳纤维布加固钢筋混凝土梁可以有效的提高梁的抗剪承载力;粘贴碳纤维布加固后梁的抗剪破坏形态主要有两种:碳纤维布被拉断、碳纤维布与混凝土表面发生剥离,在采用U形条带加压条这种非封闭加固方式加固梁时,常发生碳纤维布与混凝土表面剥离破坏。
通过研究加固梁斜截面上碳纤维布的应变变化规律,得出加固梁斜截面上碳纤维布的应变变化规律与普通钢筋混凝土梁箍筋的应变变化规律基本相同;当加固梁达到极限荷载时,用无机胶外贴U形碳纤维布加固梁的εf·max(加固梁达到极限状态时碳纤维布的最大应变值)是有机胶粘贴碳纤维布加固梁的90%左右,并随碳纤维布加固量的增加而减小,随剪跨比的增大而增大;其斜截面上碳纤维布应力分布是不均匀的,并且都没有达到碳纤维布的抗拉强度,碳纤维材料强度高的优点并没有得到充分利用。
从梁的荷载—挠度曲线看出,加固梁的挠度都小于未加固梁挠度,并且加固梁到达开裂荷载后随碳纤维布加固量的增加,挠度逐渐减小,可见无机胶外贴U形碳纤维布后可以增强加固梁的刚度,其中以U形全包加固梁的增强效果最好。
通过对无机胶加固梁抗剪承载力提高程度的分析和无机胶加固梁斜截面上碳纤维布应变变化规律的研究,得出无机胶外贴U形碳纤维布条件下碳纤维布加固量、粘贴层数、剪跨比以及混凝土强度对加固梁抗剪承载力的影响。
用无机胶外贴U形碳纤维布加固钢筋混凝土梁,加固后梁的抗剪破坏机理仍可用传统的桁架—拱模型来解释,考虑了加固梁剥离破坏时碳纤维布抗拉强度的有效发挥程度及其对抗剪承载力的贡献,并在此基础上提出了无机胶外贴U形碳纤维布加固钢筋混凝土梁抗剪承载力的计算公式,通过对计算结果与试验结果的对比,两者能较好的吻合,并且偏于安全。