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碳纤维布加固混凝土结构通常是利用环氧树脂类有机粘结材料将碳纤维布粘贴于混凝土结构表面,从而达到对结构补强加固及改善结构受力性能的目的。由于碳纤维材料质轻、耐腐、高强及施工便利,在加固领域得到了广泛的应用。国内外很多研究人员对用碳纤维布进行钢筋混凝土结构加固进行了大量的研究,如利用碳纤维布加固梁、柱、板、梁柱节点等,证明了其有较高的推广价值且在应用中能产生巨大的社会经济效益。
为了克服环氧树脂类有机胶耐久性、耐高温性能差的缺点,本文采用无机胶粘贴碳纤维布对梁进行抗弯加固。这种无机胶耐高温性能好、耐久性好、无毒、比有机胶便宜很多,有较高的实用价值。本文对9根钢筋混凝土梁进行了试验研究,其中2根对比梁,1根梁用有机胶粘贴碳纤维布加固,6根梁用无机胶粘贴碳纤维布加固。通过试验,分析了碳纤维布对加固梁的抗弯承载力、刚度、裂缝及钢筋应变等的影响;验证了无机胶粘贴碳纤维布加固钢筋混凝土梁平截面假设仍然成立;探讨了混凝土强度等级、碳纤维布层数、配筋率等参数对加固效果的影响。试验结果表明,用无机胶粘贴碳纤维布可有效提高梁的屈服荷载,而对极限荷载提高程度较小;用无机胶粘贴碳纤维布加固钢筋混凝土梁,碳纤维布层数不多于3层时抗弯承载力近似随碳纤维布层数增加成线性增长,但碳纤维布层数并非越多越好,随着碳纤维布层数的增多,试验梁破坏时更接近脆性破坏,因此建议碳纤维布层数不要多于3层;用无机胶粘贴碳纤维布加固钢筋混凝土梁碳纤维布的极限强度仅能发挥到用有机胶粘贴时极限强度的一半左右,根据试验结果,碳纤维布破坏时的应变平均在5000με左右;随着配筋率的提高,试验梁的延性明显下降;对于无机胶粘贴碳纤维布加固梁,试验梁的延性随着碳纤维布层数的增多而下降。
本文分析了碳纤维布加固钢筋混凝土梁产生剥离破坏的原因,根据本次试验的结果并结合以往的研究成果,提出了用无机胶粘贴碳纤维布进行抗弯加固的附加锚固措施的建议。
本文根据《碳纤维片材加固混凝土结构技术规程》(CECS146:2003)的有关规定和本次试验的试验结果,提出了用无机胶粘贴碳纤维布加固钢筋混凝土梁的抗弯承载力计算公式,承载力计算值与试验值符合较好。