预应力T梁_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

　　摘要：本文研究粘贴预应力纤维增强复合材料对混凝土T梁进行加固，通过对多种加固方式的承载能力、裂缝宽度和结构钢度进行对比，使用有限元对加固之后的混凝土T梁进行进一步的分析，针对得出的结果对混凝土T梁的承载能力进行计算，通过验证得出结论，使用粘贴预应力纤维能够使混凝土T梁的结构受力水平得到提高。
　　关键词：粘贴；预应力纤维；复合材料；混凝土T梁
　　中图分类号：TU375.1 文献标识码：A 文章编号：1001-828X（2012）07-0-01
　　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。
　　参考文献：
　　[1]李菁.上海高层、超高层建筑中加固混凝土T梁结构设计[J].上海:上海科学普及出版社,2009,27(06):69 -72.