碳纤维加固钢筋混凝土梁变形性能影响因素分析

2019-12-31 11:28:22 admin 64

碳纤维材料是一种新兴的加固材料,利用其进行钢筋混凝土梁加固,有很好的加固效果,在实际的运用中具有重要的推广作用。   

 碳纤维加固钢筋混凝土梁变形性能影响因素分析  

碳纤维加固钢筋混凝土梁时,影响其变形性能的因素有很多,除了碳纤维本身的粘贴层数外,还有混凝土的强度等级、纵筋配筋率、横截面高度和剪跨比都会对碳纤维加固时的变形性能造成一定的影响。 粘贴层数碳纤维的粘贴层数对加固后的承载力具有较大的影响,从而影响钢筋混凝土梁的变形性能。如,粘贴一层碳纤维布时,极限承载力较未加固梁提高了13.6%;粘贴两层时,极限承载力较未加固梁提高了21.9%;粘贴三层时,极限承载力较未加固梁提高了30.8%;粘贴四层时,极限承载力较未加固梁提高了41.7%。然而承载力的提高幅度并不是和碳纤维的粘贴层数成正比关系的,而是呈现一种双线性的关系,即当粘贴层数达到一定数量后,承载力的提高幅度呈现逐渐较少的趋势。也就是说,随着粘贴层数的增加,碳纤维加固钢筋混凝土梁的承载力的提高幅度的增长率逐渐下降,进而梁也会出现更高的变形。根据这一影响因素的分析,我们认为在对碳纤维的粘贴层进行选择的时候,要权衡各种因素后选出最佳层数。

混凝土的强度等级混凝土的强度等级也会对碳纤维的加固效果产生重要影响,并最终影响到碳纤维加固钢筋混凝土梁的变形性能。混凝度的等级强度对碳纤维的加固影响界限为C30。即当混凝土的强度等级为C30的时候,碳纤维的加固效果是最好的,其变形性能也为最佳。当混凝土的强度等级大于C30的时候,碳纤维的加固效果的提高会随着混凝土强度等级的提高而呈现下降的趋势,进而影响到碳纤维加固钢筋混凝土梁的变形性能。之所以混凝土的等级强度最佳值为C30,是因为,当混凝土的等级强度小于C30时,加固梁会因为钢筋的破坏而产生裂缝。随着混凝上强度提高,极限破坏时混 凝上的受压区高度有所减小,因而增加了钢筋和碳纤维布的内力臂长度,因此使得碳纤维对极限弯矩的贡献在原有基础上增强,承载力提高幅度加大。但是当混凝土的等级强度大于C30时,加固梁会因为混凝土的压碎而产生裂缝,并限于钢筋的拉坏被压碎。因此,确定混凝土的强度等级对于加强碳纤维的加固效果,增强对钢筋混凝土量的变形性能具有重要意义。

纵筋配筋率当粘贴相同层数的碳纤维布时,纵筋配筋率越高的梁,加固后的极限承载力提高幅度就越小,加固效果越差。原因是,由于纵筋配筋面积的增大,增加了极限破坏时混凝土的受压区高度,而减少了钢筋和碳纤维布的内力臂长度,因此使得碳纤维对极限弯矩的贡献在原有基础上减弱,极限承载力提高幅度降低。配筋率的改变对梁的极限承载力的提高幅度影响最大,对加固梁的屈服荷载提高幅度的影响次之,对加固梁开裂荷载的提高几乎没有影响。  

 横截面高度横截面的高度对加固后的承载力具有重要影响作用,进而会影响到碳纤维加固后的钢筋混凝土梁变形性能。根据相关的研究结果表明,梁的横截面高度为500mm是最佳的横截面高度,是碳纤维加固的最佳效果,具有较高的防变形性能。当横截面高度大于500mm时,混凝土的压碎破坏先于钢筋的拉坏,因此梁的破坏是由混凝土的压碎破坏引起的,故其极限承载力的提高幅度又有所降低。之所以横截面为500mm是最佳的高度,是因为,当加固梁的横截面高度小于500mm的时候,加固梁会因为钢筋的破坏而产生裂缝。同时,随着加固梁横截面高度的不断增加,钢筋和碳纤维至今的内力臂力度就会得到增加,从而增强梁的承载力,相应的变形性能也增强。但是,当加固梁的横截面大于小于500mm的时候,加固两会因为混凝土的压碎而遭到破坏,使得加固梁的承载力下降,导致碳纤维的优越的抗拉性能没有充分的发挥,从而降低了碳纤维对极限弯矩的贡献,出现变形。

剪跨比改变剪跨比也会对碳纤维加固钢筋混凝土的承载力产生一定的影响,进而会影响到其变形性能。一般而言,剪跨比和加固后的梁的极限承载力呈现正比的增长关系,即剪跨比越大,加固后的梁的极限承载力提高幅度越大。如,当剪跨比为1.61时,加固后的极限承载力提高了10.59%,当剪跨比为2.26时,加固后的极限承载力提高了13.63%,当剪跨比为2.9时,加固后的极限承载力提高了16.44%。这主要是因为,如果剪跨比比较小,钢筋的破坏就会因为碳纤维两端的应力集中现象导致碳纤维端部临近钢筋单元的拉应变超限而引起;如果剪跨比比较大时,四点弯的加载形式逐渐向跨中作用集中力的加载形式过渡,破坏形式也变为跨中的钢筋单元的拉应变超限。因此,通过增大剪跨比,能够充分发挥碳纤维的抗拉优点,增强梁的极限承载力,从而提高梁的防变形性能。  

 碳纤维加固是一种在加固行业兴起的新型加固技术,具有由于其他加固材料的诸多优点,能对钢筋混凝土梁进行很好的加固,具有很好的变形性能。通过分析碳纤维材料的概念和其与其他加固材料相比所具有的加固优点,分析了影响碳纤维加固钢筋混凝土梁变形性能的因素主要有:粘贴层数、混凝土的强度等级、纵筋配筋率、横截面高度和剪跨比。希望本文对碳纤维加固技术在实际工程中的应用具有一定的参考价值

碳纤维布

碳纤维布

碳纤维布


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