预应力碳纤维板加固混凝土梁的承载能力试验研究

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碳纤维加固预应力钢筋混凝梁抗弯试验研究

分干燥．
２）粘贴面修补．对粘贴面的凹人部位和孑洞，Ｌ用环氧砂浆修补，保证粘贴面平整．
３）涂刷底胶．首先按比例将底胶和硬化剂（固化剂）２１按：比例先、后放人容器内，用低速旋转的办法搅拌均匀，然后用毛刷将底胶均匀涂刷于混凝土表面，对于表面凸起部分，用角磨机或砂纸打磨平整．４）粘贴碳纤维布．首先按设计要求的尺寸及层数裁剪碳纤维布，调配、搅拌粘贴材料胶（面胶）并，
碳纤维约束混凝土由于具有承载力高、耐腐蚀、轻质、施工方便以及不断下降的价格等优点，而被广泛应用于桥梁、各类民用建筑、海洋及地下工程的加固当中引，固预应力钢筋混凝土梁是发展前景加
广阔的一种结构形式，国内外学者对碳纤维布加固普通钢筋混凝土梁的研究较为关注．了进一步寻求为
文章编号：００—９７（０７００１ — ７１０７９２０）４— ０１０
碳纤维加固预应力钢筋混凝梁抗弯试验研究
朱毅，童谷生，朱健
（．东交通大学土木建筑学院，西南昌３０１；．１华江３０３２淄博职业学院会计系，山东淄博２５１）５３４
图１预应力钢筋混凝土截面构造（位：ｍ单ｍ）
２２加固方案．
试验中采用的碳纤维布为上海同砼公司提供的同固牌碳纤维布，层碳布设计厚度为０１每．２ｍｍ，宽
度为１０ｍ其拉伸强度为４０Ｐ，５ｍ，０Ｍａ拉伸模量为２３Ｇａ用于粘贴纤维的胶水为配套专用胶水，３１Ｐ；其拉伸强度为３．Ｐ，５９Ｍａ拉伸模量为１７Ｐ．．３Ｇａ具体的加固、粘贴过程为：１基面处理和清洗．）对混凝土粘贴面的劣化层、腐蚀层用角磨机、砂纸认真清除和打磨，并打磨粘贴ｕ形纤维布的梁底部边缘，使其产生转角，且转角处的曲率半径 ≥ ０ｍ．２ｍ然后用丙酮擦拭表面，并充

预应力CFRP板加固混凝土桥梁研究与应用

涂２３ｍ厚结构胶（ —ｍ要求胶层中间厚两边薄） ⑥ ；将ＣＲＦＰ板放到结构表面；开始分级张拉， ⑦ 并做记录报告；张拉完毕时移走张拉系统。 ⑧
图５锚固端前的Ｕ型ＣＲＦＰ布约束
图７张拉端锚具
（文章来源本
２ｏ￣ｏ９
４）期
验梁的混凝土强度及加载历史均有关。考虑到碳板的抗折性能较差，止了预应力的施加。凿除锚固终
端前钢筋保护层中部分压区混凝土，环氧砂浆修用
补，为增大安全系数，用Ｕ型ＣＲ再ＦＰ布对该区域进行约束，图４和图５３梁（ —０４Ｍ们）进行见。Ｐ０．也
加固材料是ＳｋａｂＤｒ６４，１．８ｍ，ｉＣｒｏｕ￥２长８４６片材距ａ
梁底０６ｍ，片梁采用２片预应力片材进行对称．５每
加固，张拉控制应力为０５（为ＣＲ板单轴抗．ＦＰ
拉强度设计值）。
３２实施加固．
７．６
（）无粘结预应力加固时ａ
［］李贵炳，３张爱晖，金伟良．持荷下外贴碳纤维布加固ＲＣ梁抗弯性能研究［］Ｊ．浙江大学学报（工学版）２０３（）７－５，０５，９１：０７．［４］ＧｒｅＮ．ＨｌｗｙＬＣ．ＡｘｅｉｎａｓｄｆｔｅｆｉｒａｄｎＨ．，ｏｌａ．．ｎｅｐｒｔｔｙｏｌｅａｍｅｌｕｈａｕ
１预应力施加装置及方案

预应力碳纤维布加固钢筋混凝土梁抗弯承载力计算

ｓｈｏｒｔａｎｄｌｏｎｇ — ｔｅｒｍｐｒｅｓｔｒｅｓｓｌｏｓｓｅｓａｎｄｌｆｅｘｕｒａｌｂｅｈａｖｉｏｒｓ．Ｔｈｅｄｅｂｏｎｄｉｎｇ — ｒｕｐｔｕｒｅ（ＤＲ）ｆａｉｌｕｒｅ
力ＣＦＲＰ布加固钢筋混凝土梁后，其正常使用性能得到明显改善，承载力有较大提高．最后，给出了预应力损失及考虑预应力损失的抗弯承载力的计算模型．计算结果表明，计算值与文献中的试
验值吻合较好，使用该计算模型可以有效地预测预应力损失和加固梁的抗弯承载力．
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌＷＯｒｋｓｏｎｓｉｘｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｃｏｎｃｒｅｔｅ（ＲＣ）ｂｅａｍｓｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｅｄｗｉｔｈｐｏｓｔ —
（东南大学建筑设计研究院，南京２１００９６）（东南大学交通学院，南京２１００９６）
摘要：对６根预应力碳纤维（ｃｖｅｄ，）布加固钢筋混凝土梁进行了预应力损失和弯曲静载试验，确定了后张预应力碳纤维布加固钢筋混凝土梁的剥离一断裂破坏形态，得到了破坏时ＣＦＲＰ布的有效应变．试验结果表明，瞬时预应力损失是总损失的主要部分，而随时间依存的预应力损失仅为初始预应力的２．３％～３．９％．胶体的养护时间对瞬时预应力损失具有一定影响．使用外贴预应

预应力碳纤维布加固混凝土构件的试验及施工技术

预应力碳纤维布加固混凝土构件的试验及施工技术一、碳纤维布的特性碳纤维布是一种由多个超细的碳纤维索折叠而成的无纺布，大部分由碳挤出布制成，也可由碳化纤制成。

碳纤维布具有抗拉强度高、拉伸模量高、体积密度小、弯曲模量高、耐化学腐蚀能力强、弹性模量高等特性。

由于碳纤维布可大幅提高混凝土构件的抗拉强度和刚度，因此被广泛应用于预应力筑造结构。

二、预应力碳纤维布加固混凝土构件的试验1.耐拉力试验：采用合格的耐拉仪，以一定的速度和力应力试验，按规定时间观察试件的情况，关于破坏时的拉力、松弛率、断后伸长率等指标取样测试，评定碳纤维布加固后的材料的抗拉性能。

2.疲劳试验：采用合格的疲劳机床，以相同的速度但不同的载荷连续测试，检查耐久次数与承载能力，观察在预定条件下试样的变形，并记录拉伸、应变，以此确定碳纤维布连续荷载下，构件的承载能力。

3.高温性能试验：采用烘箱，以一定的时间加热，找出碳纤维布加固构件在特定温度和时间下的变形、断裂特性，衡量其抗高温开裂能力。

三、预应力碳纤维布加固混凝土构件的施工技术1.前期准备：对要采用碳纤维布加固的混凝土构件进行准备工作，清除表面水泥渣、污垢等杂物；2.安装改型：制定合理的改型方案，采用注浆方法，将碳纤维布固定在表面，同时布置合理的加固节点；3.注浆粘接：采用专用胶水或水泥混合物等水泥凝灰，尽可能对碳纤维布和构件表面进行充分的粘接。

4.施加预应力：将已经粘接的碳纤维布及混凝土构件施加预定的预应力，以确保碳纤维布及混凝土构件的刚度和稳定性；5.张紧调整：安装完预应力装置后，进行张紧调整，校准预应力装置，使预应力在指定的范围内；6.固定工作：完成粘接、施预应力和张紧调整工作后，利用橡皮垫、混凝土或钢板等方法将预应力器固定；7.验证试验：完成预应力碳纤维布加固混凝土构件施工工作后，通过试验证明碳纤维布加固后的混凝土构件符合要求。

综上所述，预应力碳纤维布加固混凝土构件的试验及施工技术是非常重要的分类工作，加固时需要谨慎细致，确保碳纤维布加固工程施工质量。

二次受力下预应力碳纤维布加固混凝土梁承载力计算

梁的全过程做了理论分析，根据应力一应变关系及变形协调原理，分析了预应力碳纤维布加固混凝土梁各个
阶段的承载力计算，并计算了在二次受力时的抗弯承载力，各阶段理论分析计算值与试验值基本吻合，可为实
际工程的加固设计提供理论参考．关键词：混凝土梁；预应力；碳纤维布；二次受力；承载力
ｎｔｎｐｉｃｐｅｔａａｙｅｈｅｅａｔｃｌｕａｉｎｆＲＣｅｍｓｗｉｒｓｒｓｅＲＰａｉｒｎｉｌ，ｉｎｌｓｓｔｅｒｌｖｎａｃｌｔｏｓｏｏｂａｔｐｅｔｅｓｄＣＦｈ
第３２卷第５期
Ｖｏ．２Ｎｏ５２１１３．０１
青岛理工大学学报
ＪｕｎｌｆｎｄｏＴｅｈｏｏｉｌｉｅｓｙｏｒａｏｇａｃｎｌｇｃｖｒｉＱｉａＵｎｔ
二次受力下预应力碳纤维布加固混凝土梁承载力计算
ｓｅｔｆａｌｔｇｓａｄｃｌｕａｅｈｅｄｎａａｉｙｕｄｒｓｃｎａｙｌａｉｇｈｅｓｏｌｓａｅｎａｃｌｔｓｔｅｂｎｉｇｃｐｃｔｎｅｅｏｄｒｄｎ．Ｔｈａｃｌ— ｏｅｃｌｕａ
ｔｎｖｌｅｆｔｅｒｔｃｌａａｙｉｒａｉａｌｔｈｘｅｉｎａａｕｓｉａｈｓａｅｉａｕｓｏｈｏｅｉａｎｌｓｓａｅｂｓｃｌｙｗｉｔｅｅｐｒｍｅｔｌｖｌｅｎｅｃｔｇ．ｏｈＴｈｓｐｐｒｈｓｐｏｉｅｈｏｅｉａｅｅｅｃｏｅｎｏｃｍｅｔｄｓｇｓｏｒｃｉａｒ — ｉａｅａｒｖｄｄａｔｅｒｔｌｒｆｒｎｅｆｒｒｉｆｒｅｎｅｉｎｆｐａｔｌｐｏｃｃ

试论预应力碳纤维布在加固混凝土梁中的应用

的预应力施加方法有以下三种：反拱技术。先将纤维布材粘贴到梁 ① 底，然后利用千斤顶在梁跨中位置使其产生反拱，待纤维粘贴树脂达到强度后，撤去千斤顶。梁在自身重量及弹性恢复的过程中，维被拉伸，纤这种梁与纤维之问的剪应力使结构处于预应力状态。② 利用张拉设备直接张拉。对于碳纤维布，可通过张拉机械张拉后，持张拉力将纤维保布粘贴到梁的底面，待环氧树脂凝固硬化后再逐步释放预应力，并做好端部锚固。 ③利用碳纤维布与混凝土梁间的相互作用施加预应力。应当指出：用碳纤维布材对受弯构件进行体外预应力加固，应工艺较非预应力碳纤维布加固复杂，且须设计专门的施工机具以对碳纤维布进行张拉。施工机具应满足以下三点：可对碳纤维布材进行有效张 ① 拉； ②用于锚固碳纤维布的装置应有很强的锚固能力，以保证可将碳纤维布张拉至较高的应力水平，锚固装置本身必须具有较大刚度，且从而保证在承受较大的外力时不会发生大变形，避免碳纤维布截面应力分布不均匀而过早被拉断；张拉完成后应便于对受弯构件进行粘贴加固， ③
中图分类号：Ｕ２文献标识码：文章编号：０９— ０７２１）５－１６－１Ｔ５８Ｂ１０４６（００００８０
作为一种高科技材料，碳纤维增强塑料具有无磁性、绝缘性和高疲劳强度的特点在建筑领域应用广泛，复合纤维加固法是采用环氧树脂胶或其它建筑结构胶，将高强复合纤维布直接粘贴在被加固混凝土结构薄弱部分，与被加固结构形成整体，同受力，共以限制裂缝的发展，提高梁的抗弯和抗剪承载力。

预应力碳纤维布加固混凝土梁的试验研究

ｈ１０ｍｍ×２０ｍｍ，一５５梁全长ｌ３２０ｍｍ；跨－＿０净
一
３００ｍｍ。纵向受拉钢筋均为２ｌ，向钢筋配０ｑＯ纵ｂ
筋率为０４９，梁均匀配置的箍筋为６１０．１全＠０，
架立钢筋为２。６为了便于比较分析，件采用的混试凝土强度等级和钢筋配置均相同，每根加固梁粘贴１长３００ｍｍ、１０ｍｍ的碳纤维布。层０宽０试件分为３组：１第组试件为对比梁，中Ｌ１Ｌ其、２为非预应力碳纤维布加固对比梁，３为未加固对比梁；２组Ｉ第为不同预应力水平下的试验梁，编号为ＹＬ、梁Ａ１Ｙ、Ｉ、Ａ４第３组为相同预应力水平下ＩＡ２ＹＹＬ；Ａ３
碳纤维的应力、变始终滞后于原结构累计的应力、应
应变。③非预应力ＣＲＰ加固对梁的刚度提高不显Ｆ
著。由预应力混凝土结构得到启发，ＣＲ将ＦＰ预张
拉后粘结于混凝土受弯构件，此进行试验研究，对分
其余梁的Ｕ型箍间距均为１０ｍｍ。试验梁的附加０
不同附加锚固方式的试验梁，编号为ＹＩ１梁、ＢＹＬ２ＹＬ３附加锚固采用碳纤维Ｕ型箍，Ｂ、Ｂ。宽度为１０ｍｍ，ＹＩ３梁的Ｕ型箍间距为４０ｍｍ外，０除Ｂ０
看，ＣＲ加固混凝土梁也存在一些问题：用ＦＰ ①

预应力碳纤维布加固混凝土梁的抗弯承载力计算

混凝土梁的破坏形式进行了分析、用等效转化原则将混凝土的非线性应力图形转化为等效矩形利
应力图形计算，此基础上提出抗弯承载力计算公式．在对二次受力情况进行了分析，出了滞后应提变的计算公式、与试验结果比较，式计算值与试验值吻合良好．经公
坏形式：在钢筋屈服前，碳纤维布达到极限拉应变拉断．由于这种破坏形式也是脆性破坏，工程中可以通过在
合理控制预张拉量来避免．文分析预应力碳纤维布加固混凝土梁的抗弯承载力主要针对前２破坏形式．本种
关系．
收稿日期：０７—４０２００ —５
基金项目：江苏省自然科学基金资助项目（Ｋ０６９）江苏省２０Ｂ２０１３；０６年水利科技重点基金资助项目（苏水科［ｏ６５号）２ｏ］作者简介：赵新铭（９２）男，１６一，河南巩义人．副教授，士，博主要从事结构工程和工程力学研究．
拉应变拉断，而此时受压区混凝土尚未压坏，为适筋破坏 Ⅱ．ｄ黏结破坏，纤维布与混凝土基层问的黏结（）碳层剥离破坏，为脆性破坏．ｅ保护层混凝土剪切受拉剥离破坏，脆性破坏．（）为由于碳纤维布与结构胶之间、结构胶与混凝土之间的黏结强度，在保证粘贴质量的情况下，大于混凝土（表层混凝土）都或的抗拉强度，以所绝大多数的剥离破坏都发生在构件混凝土保护层区域内，常通过构造措施、定最小混凝土强度来控通规制Ｅ．用预应力碳纤维布加固时，以降低梁的竖向相对变形，小剥离剪应力，免了黏结剥离破坏，３采］可减避相对地提高了极限承载力 ¨ ．于施加预应力的碳纤维布加固梁，４对ｊ当所加预应力过大时，能会出现第６种破可

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预应力碳纤维板加固混凝土梁的承载能力试验研究
发表时间：2018-12-15T18:09:59.157Z 来源：《防护工程》2018年第23期作者：姜鸿白明举何杰马倩[导读] 本次研究对8根试件采用碳纤维板锚具和张拉装置，进行碳纤维板加固混凝土梁的抗弯性能测试
贵州省都匀公路管理局贵州都匀 558000
摘要：本次研究对8根试件采用碳纤维板锚具和张拉装置，进行碳纤维板加固混凝土梁的抗弯性能测试，以此来了解预应力、配筋率以及加固长度和高度对于加固效果的影响，并且对不同加固条件下的混凝土梁的破坏形态、承载能力以及裂缝等情况进行了对比分析。

结果显示，预应力碳纤维板加固能够提高混凝土梁的承载能力。

关键词：预应力；碳纤维板；加固；
碳纤维加固混凝土结构是近几年来在工程中一种受到较为广泛应用的结构加固技术。

相较于传统的混凝土加固技术，碳纤维具有节省空间、施工方便、不需要进行现场固定设施以及耐久性能好、强度高等优点；并且使用碳纤维加固混凝土不仅能够有效地提高建筑物的寿命，还能够降低工程的加固成本，实现经济效益。

因此，在工程中碳纤维越来越受到了工程单位的青睐[1]。

有相关的研究显示，普通的粘贴碳纤维板的加固技术不能够充分发挥材料的高强度性能，而对碳纤维板施加预应力则能够达到最佳的效果。

本次研究就设计8根试验梁，使用碳纤维板锚具和张拉装置对其进行加固，然后将预应力碳纤维板侧贴在混凝土梁上，以此了解预应力碳纤维板加固混凝土梁的承载能力的效果。

1试验设计
1.1试验目的
对预应力碳纤维板加固混凝土梁的承载能力进行研究。

通过对不同预应力、规格、粘贴高度和长度以及配筋率等条件不同的碳纤维板进行试验，了解相关参数对加固梁承载能力的影响，比较分析该种加固法对混凝土梁的承载力、抗弯刚度以及抗裂性能等情况的影响。

1.2试件设计
本次试验一共设计了8根钢筋混凝土梁进行抗弯试验，试件强度设定为C30，试件全长3200mm，净跨3000mm，截面尺寸设为150*300mm；受拉区纵筋为2B18与2B20，受压区纵筋通畅布置为2ɸ10，箍筋剪跨段为ɸ8@60，纯弯段为ɸ8@120，碳纤维板规格为1.2mm*50mm以及1.2mm*100mm。

本次试验中，对8根梁进行编号，编号为A1-A8。

A1作为不加固的对比梁，不进行任何操作。

详细设计参数可见表1。

表1 A1-A8试件梁各项设计参数
1.3试验的观测
试验量测内容：①裂缝开展以及分布情况；②混凝土梁跨中挠度；③受拉钢筋的应变情况；④碳纤维板的应变情况；⑤纯弯段受压区混凝土的应变情况；⑥梁的开裂荷载数据以及屈服荷载数据和极限荷载数据。

测点位置：应变片：①试件纯弯段顶部受压区（并排两个应变片-规格100mm*3mm）；②试件跨中侧面（沿高度布置5个-规格100mm*3mm）；③受拉钢筋跨中位置（2个-规格5mm*3mm）；④碳纤维板上（延长度方向布置-规格5mm*3mm），间距保持为150mm，均匀布置直至两端锚固处。

位移计：试件跨中（测量变形情况）、加载点（测量变形情况）以及支座处（测量沉降情况）。

1.4试件加载
采用MTS加载系统进行加载，采用DH3815应变仪进行应变测量[2]。

加载过程：分级进行加载；每级荷载为5kN，持续时间为10min，加载到荷载结束时间不得短于10min，加载同时对时间的变形情况进行记录；混凝土、钢筋以及碳纤维板的应变情况以及裂缝的开展情况，要在持荷3min后进行数据读取；加载直到试件破坏。

1.5注意事项
①在进行混凝土浇筑前应当预先在相应位置粘贴应变片，并做好防水、防潮工作，以免影响试验效果；
②做好应变片引出线和测点的编号工作，便于试验后记录相关信息；
③试验前要对各项设备和仪器进行检查、修整，保证结果的有效性和准确性。

2结果
A1普通钢筋混凝土梁在进行试验后其受弯破坏，出现底部受弯钢筋屈服以及上部混凝土压碎情况；A2-A8等侧贴预应力纤维板加固试件承载能力明显高于A1，实验中该7根试件裂缝开展呈细密而缓慢。

加载过程中，加载点附近在试件屈服后首先出现粘结剥离破坏情况；没有发生完全剥离时，碳纤维板与混凝土梁均呈现出受弯变形；最终破坏时，碳纤维板完全剥离，而受压区混凝土完全压碎。

从结果中我们发现，进行预应力纤维板加固混凝土梁的试件其开裂荷载、屈服荷载以及极限荷载数据均要明显高于未行预应力纤维板加固混凝土梁。

而随着预应力的增加，梁在正常使用阶段的承载能力将会得到有效地提高；较之配筋率较高的试件，配筋率较低的试件的加固效果要更为明显；梁的受弯区的加固效果则会随着碳纤维板的粘贴长度而增加；另一方面随着碳纤维板粘贴高度的增加，加固效果会出现较为明显的下降情况，碳纤维板越靠近受拉区则会使加固效果增强。

3总结
本次试验中，在使用预应力碳纤维板加固混凝土梁时，能够有效改善梁的破坏形态，提高梁的承载力以及抗弯性能，限制其裂缝的开展情况，能够很好地提高梁的质量，并且随着预应力的提高，梁的承载能力和变形能力也会随之上升，配筋率、碳纤维板的粘贴长度、粘贴高度等均会影响其实际加固效果[3]。

但是本次研究仅进行了侧贴碳纤维板加固混凝土试验，并未进行底部粘贴试验，存在一定的局限性，期望在以后进行进一步试验，得出更多的结果。

参考文献：
[1]黄金林, 黄培彦, 郑小红. 预应力碳纤维板加固钢筋混凝土梁疲劳主裂纹扩展试验研究[J]. 中国铁道科学, 2016, 37(6):27-33.
[2]陈华, 黄裕勇, 王鹏凯. 预应力碳纤维板加固混凝土T形梁抗弯承载力的计算[J]. 广西科技大学学报, 2017, 28(1):35-40.
[3]郭蓉, 吴二朋, 张宝虎,等. 预应力碳纤维板加固钢筋混凝土梁试验研究[J]. 河北工业大学学报, 2016, 45(5):106-111.。