混凝土梁抗剪试验(修改2014年3月20日)

1、侧面嵌贴CFRP-PCPs复合筋加固混凝土梁的抗弯试验方案1 试验目的本试验是在普通钢筋混凝土梁侧底部受拉钢筋高度，嵌贴新型CFRP-PCPs复合筋进行加固，并通过拟静力加载试验来验证其加固效果，对内嵌复合筋加固混凝土梁的受力过程、开裂荷载、屈服荷载、极限荷载、裂缝和变形等情况进行较为系统的研究。2 试件的设计与制作2.1 试验参数设计（1）不同嵌贴长度根据普通钢筋混凝土梁中受拉钢筋锚固长度原理可知，内嵌式加固混凝土梁时，复合筋粘结端部必存在有效粘结长度，若粘结长度小于有效粘结长度，端部粘结力不足以承受复合筋弯曲过程中产生的拉力，从而导致复合筋与混凝土之间的粘结界面强度不足而发生粘结滑移破坏。

2、本实验通过采用不同的嵌贴长度作为试验参数来分析梁侧嵌贴复合筋的有效锚固长度。（2）不同张拉控制应力新型CFRP-PCPs复合筋是将CFRP筋材和高性能活性粉末混凝土结合而组成的小型预应力构件，由于预应力的存在，其加固效果明显优于混凝土梁表面直接嵌贴CFRP筋或CFRP板条。本实验通过嵌入施加不同张拉控制应力的复合筋来验证预应力大小对加固效果的影响。（3）不同加固方式新型CFRP-PCPs复合筋的PCPs由两种不同的材料分别制成，一种是高性能活性粉末混凝土中掺加钢纤维制成钢纤维混凝土，另一种是由环氧树脂制成，通过试验分析两种不同材料制成的复合筋加固梁在相同情况下的受力性能，来验证不同加固方式对加

3、固效果的影响。2.2 试验试件数目的确定本试验主要研究侧面嵌贴侧面嵌贴CFRP-PCPs复合筋加固混凝土梁的抗弯性能，考虑不同嵌贴长度，不同张拉控制应力，不同加固方式等参数对混凝土梁抗弯性能的影响。试件设计如下表所示。编号嵌贴长度张拉控制应力加固方式受拉纵筋受压纵筋箍筋L1-未加固2C142C8C6100/C6200JGL2220030%嵌贴环氧树脂复合筋加固梁JGL31000嵌贴钢纤维混凝土复合筋加固梁JGL41400JGL51800JGL62200JGL7220050%试件L1为未加固梁，本次试验中作为对比梁，试件JGL2为环氧树脂制成的CFRPPCPs复合筋嵌贴加固梁，JGL3JGL7为

4、钢纤维混凝土制成的CFRP-PCPs复合筋嵌贴加固梁，通过比较未加固梁与嵌贴复合筋加固梁的各项受力性能，验证两种不同加固方式的加固效果。试件JGL3、JGL4、JGL5、JGL6为不同嵌贴长度的复合筋加固梁，主要是为了比较不同嵌贴长度对加固效果的影响，通过比较确定复合筋加固梁的有效粘结长度。试件JGL6、JGL7为不同张拉控制应力的复合筋加固梁，主要是为了比较嵌贴长度相同的情况下，不同张拉控制应力对加固效果的影响2.3 材料的选择所有试件的混凝土均为C30，受拉纵筋采用2根直径为14mm的HRB400级钢筋，受压纵筋采用2根直径为8mm的HRB400级钢筋，其中受拉纵筋配筋率为0.96%。箍筋

5、采用直径为6mm的HRB400级钢筋，为了防止剪弯段发生剪切破坏，剪弯段箍筋加密，纯弯段箍筋为C6200，剪弯段箍筋为C6100。CFRP-PCPs复合筋采用广西柳州欧维姆公司提供的f7CFRP筋和高活性粉末混凝土制成。2.4 试件几何形状的确定试件梁的长度为2600mm，计算长度为2400mm，截面尺寸为b×h=150mm×250mm。纯弯段长度为600mm，剪弯段长度为900mm，混凝土保护层为30mm（保护层厚度取箍筋外边缘至混凝土表面的距离）。试件配筋设计图如下。试件配筋设计2.5 承载力估算（1）对比梁L1 （未加固梁）L=2600mm L0=2400mm fy=

6、 fy=400N/mm2 As=308mm2 As=101mm2 as=35mm as=25mm h0=215mm =0.96%（1.1）纯弯段正截面受弯承载力计算：对受压钢筋合力点取矩 （1.2）剪弯段斜截面承载力计算： 属于一般梁 截面尺寸符合要求。 故故梁不会发生斜截面剪切破坏。（1.3）开裂荷载计算 受压区高度由拉、压区对中和轴面积矩相等的条件确定换算截面惯性矩受拉边缘截面抵抗矩开裂荷载（2）加固梁JGL2JGL7，其中JGL2为环氧树脂制成的CFRPPCPs复合筋嵌贴加固梁，JGL3JGL7为钢纤维混凝土制成的CFRP-PCPs复合筋嵌贴加固梁，假设在加载过程中，两种加固方式均未发生

7、粘结滑移破坏，则构件破坏类型主要有以下三种：受拉钢筋屈服后，受压区混凝土被压碎，复合筋中的CFRP筋未达到其极限抗拉强度；受拉钢筋先达到屈服，复合筋中的CFRP筋被拉断，受压区混凝土尚未压碎；受拉钢筋未达到屈服强度前受压区混凝土压碎破坏。为了充分体现CFRP筋的加固效果，本试验在设计过程中使构件满足第一种破坏模式，即受拉钢筋先达到屈服，受压区混凝土被压碎，复合筋中CFRP筋未达到其极限抗拉强度，但要求CFRP筋达到其极限抗拉强度80%以上。根据试验经验假设CFRP筋张拉至放张过程中，预应力损失为120MPa。 破坏模式（2.1）固梁JGL2为环氧树脂制成的CFRP-PCPs复合筋嵌贴加固梁，加

8、固梁JGL3JGL6为钢纤维混凝土制成的CFRP-PCPs复合筋嵌贴加固梁，加固前复合筋施加CFRP筋极限强度30%的预拉应力，假设在加载过程中未发生粘结滑移破坏。 解得由于，破坏时受压区钢筋已经屈服；，CFRP筋的抗拉强度未得到充分发挥。对CFRP合力作用点取矩，得：极限荷载：（2.2）加固梁JGL7，加固前复合筋施加CFRP筋极限强度50%的预拉应力，假设在加载过程中未发生粘结滑移破坏。 解得由于，破坏时受压区钢筋已经屈服；，故破坏时CFRP筋的抗拉强度得到了充分的发挥。对CFRP合力作用点取矩，得：极限荷载：（2.3）加固梁JGL7剪弯段斜截面承载力计算：故加固梁在发生正截面受弯破坏前不

9、会发生斜截面剪切破坏。由于加固梁JGL7抗弯承载力大于加固梁JGL2JGL6，所以试件梁均不会发生斜截面剪切破坏。编号嵌贴长度（mm）张拉控制应力加固方式极限弯矩（KN.M）极限荷载（KN）L1-未加固24.554.5JGL2220030%嵌贴环氧树脂复合筋加固梁43.295.9JGL31000嵌贴钢纤维混凝土复合筋加固梁JGL41400JGL51800JGL62200JGL7220050%46.2102.5CFRP-PCPs复合筋加固混凝土梁的抗剪试验方案1 试验目的本试验是在普通钢筋混凝土梁侧剪弯段范围内，嵌贴新型CFRP-PCPs复合筋进行加固，并通过拟静力加载试验来验证其加固效果，对内

10、嵌复合筋加固混凝土梁的受力过程、开裂荷载、屈服荷载、极限荷载、裂缝和变形等情况进行较为系统的研究。2 试件的设计与制作2.1 试验参数设计（1）不同嵌贴间距普通钢筋混凝土梁中，抗剪承载力主要由箍筋承担，随着箍筋间距的减小，抗剪承载力提高越明显。国内关于CFRP嵌贴加固混凝土梁抗剪试验研究表明，随着嵌贴间距的减小，抗剪效果增加越明显。本试验仍然将嵌贴间距作为主要参数，来研究梁侧嵌贴新型CFRP-PCPs复合筋对抗剪效果的影响。（2）不同嵌贴角度在单调荷载作用下，混凝土梁剪弯段存在与梁轴线成一定角度的主拉应力，若在主拉应力方向进行加固，理论上能得到最好的效果。但是现实中很多荷载并非单调作用，如地震

11、荷载，在往复荷载作用下，其主拉应力方向随荷载作用方向发生变化。本试验通过对混凝土梁剪弯段不同嵌贴角度的加固，以期得到复合筋在不同加固方式下对抗剪效果的影响。（3）不同张拉控制应力新型CFRP-PCPs复合筋是将CFRP筋材和高性能活性粉末混凝土结合而组成的小型预应力构件，由于预应力的存在，其加固效果明显优于混凝土梁表面直接嵌贴CFRP筋或CFRP板条，本实验通过嵌入施加不同张拉控制应力的复合筋来验证预应力大小对加固效果的影响。（4）不同剪跨比 剪跨与有效高度的比值称为剪跨比，是影响梁的斜截面承载力和破坏形态的重要因素之一。本实验中构件设计破坏形态均为剪压破坏，即剪跨比适中（1£

12、63;3），在满足此条件的情况下，通过对不同剪跨比构件的加载对比来验证复合筋对加固效果的影响。2.2 试验试件数目的确定本试验主要研究剪弯段嵌贴CFRP-PCPs复合筋加固混凝土梁的抗剪性能，考虑不同嵌贴间距，不同嵌贴角度，不同张拉控制应力等参数对混凝土梁抗弯性能的影响。试件设计如下表所示。编号嵌贴间距嵌贴角度张拉应力剪跨比受压纵筋受拉纵筋箍筋CSB-2.92C103C22C6200/C6300FCSB1-a3009030%2.9FCSB1-b2002.9FCSB1-c2002.4FCSB1-d20050%2.9FCSB2-a3004530%2.9FCSB2-b2002.9试件梁CSB为未加固

13、梁，本试验中作为对比梁。试件梁FCSB1-a、FCSB1-b嵌贴角度均为90度，复合筋张拉控制应力为30%，嵌贴间距依次增大，通过对比来研究其他参数相同情况下，复合筋嵌贴间距对抗剪加固效果的影响。试件梁FCSB1-b、FCSB1-c嵌贴角度均为90度，复合筋张拉控制应力为30%，剪跨比依次减小，通过对比来研究其他参数相同的条件下，剪跨比对复合筋抗剪加固效果的影响。试件梁FCSB1-d嵌贴间距，嵌贴角度与试件梁FCSB1-b相同，复合筋张拉应力为50%，通过两者的比较来研究不同张拉应力对抗剪加固效果的影响。试件梁FCSB2-a、 FCSB2-b嵌贴角度为45度，复合筋张拉应力为30%，嵌贴间距依

14、次增大，通过比较来研究不同加固方式下，嵌贴间距对抗剪加固效果的影响。试件梁FCSB1-a、FCSB2-b嵌贴间距，复合筋张拉应力相同，嵌贴角度不同，通过两者的比较来研究其他参数相同的情况下，不同嵌贴角度对抗剪加固效果的影响。2.3 材料的选择所有试件的混凝土均为C30，受拉纵筋采用3根直径为22mm的HRB335级钢筋，受压纵筋采用2根直径为10mm的HPB300级钢筋，其中受拉纵筋配筋率为3.2%。纯弯段箍筋为C6200，剪弯段箍筋为C6300，剪弯段配箍率为0.11%。CFRP-PCPs复合筋采用广西柳州欧维姆公司提供的f7CFRP筋和高活性粉末混凝土制成。2.4 试件几何形状的确定试件梁

15、的长度为2200mm，计算长度为2000mm，截面尺寸为b×h=170mm×250mm，剪跨比=2.9，混凝土保护层为30mm（保护层厚度取箍筋外边缘至混凝土表面的距离）。试件配筋设计图如下。加固方式见下图： （a）FCSB1-a（b）FCSB1-b、FCSB1-d（c）FCSB1-c （d）FCSB2-a （e）FCSB2-b2.5 承载力估算L=2200mm L0=2000mm fy=fy=400N/mm2 As=1140mm2 As=157mm2 as=40mm as=25mm h0=210mm =3.2% sv=0.11%（1）对比梁CSB（未加固）纯弯段正截面受弯

16、承载力 对受拉钢筋合力点取矩 剪弯段斜截面承载力属于一般梁截面尺寸复合要求。故剪弯段将发生斜截面剪切破坏，破坏荷载为：（2）加固梁FCSB1-b，加固间距为200mm，剪跨比=2.9，复合筋中的CFRP筋张拉控制应力为其极限强度的30%，根据试验经验假设预应力损失为120MPa，且在加载过程中未发生粘结滑移破坏。有效预应力 碳纤维片材加固修复混凝土结构技术规程计算方法式中：剪力设计值；钢筋混凝土梁的抗剪承载力；CFRP筋承担的剪力；CFRP筋达到抗剪承载力极限状态时的应变；抗剪加固形式系数，侧面粘贴取0.7；CFRP筋净间距；侧面粘贴碳纤维的高度。计算如下：破坏荷载 故发生斜截面剪切破坏。（3）加固梁FCSB1-c，加固间距为200mm，剪跨比=2.4，复合筋中的CFRP筋张拉控制应力为其极限强度的30%，根据试验经验假设预应力损失为120MPa，且在加载过程中未发生粘结滑移