冲击荷载下CFRP加固无腹筋梁的抗剪失效机理试验研究

发布时间：2020-03-06 17:40

【摘要】：对剪跨比为3.36的1根无腹筋钢筋混凝土梁和2根FRP加固无腹筋钢筋混凝土梁进行了落锤冲击试验,研究无腹筋混凝土梁在冲击荷载作用下的动力响应和FRP加固形式对其抗冲击性能的影响;为了对比动态冲击承载力,还进行了1根FRP加固无腹筋钢筋混凝土梁的静载试验。试验结果表明,黏贴FRP条带尤其是端部锚固FRP条带加固可显著提高无腹筋混凝土梁的抗冲击承载力。通过对实测的冲击力、跨中位移及纵向钢筋应变时程曲线等试验数据进行分析,并结合试件的破坏模式,获得了FRP加固无腹筋混凝土梁的动态抗剪失效机理,即冲击荷载下无腹筋混凝土梁的失效过程分为两个阶段:跨中局部受冲击瞬间的剪切破坏和随后的冲击作用点指向支座处的剪切破坏阶段。分两个阶段讨论了冲击荷载下FRP对抗剪承载力的贡献值,并与各规范理论承载力进行比较,数据比较表明两个阶段FRP动态抗剪承载力均高于静态抗剪承载力和理论值,并与以往CFRP-混凝土界面动态抗剪承载力评估方法比较,为获得合理的FRP抗剪承载力评估方法提供有价值的参考。
【图文】：

观察到FＲP能通过阻止裂缝开展来提高冲击荷载下的抗剪承载力，有效降低裂缝的宽度和数量，减小变形。已有研究多基于FＲP动态加固性能的定性研究，关于冲击荷载下FＲP加固结构的动态破坏机理方面的研究还很欠缺，如何合理评估冲击荷载下FＲP的强度贡献值仍有待进一步研究。本文采用落锤试验机对冲击荷载下CFＲP加固无腹筋梁的抗剪失效机理进行研究，可为正确揭示构件的抗冲击破坏机理，并合理评估加固梁的承载能力提供依据。1试验概况1．1试件设计共设计了1根静载试验梁和3根冲击试验梁，梁的截面尺寸和配筋如图1和图2所示，截面尺寸为150mm×300mm，净跨为1860mm，剪跨比为3．36。试件静载破坏类型设计为剪切型破坏，不配置腹筋而仅在底部配置3根直径16mm的HＲB400级钢筋，配筋率为1．45%，混凝土保护层厚度为25mm。图1试件截面尺寸(mm)Fig．1Cross-sectionofbeams(mm)图2应变片和加速度传感器布置(mm)Fig．2LayoutofStraingaugeandaccelerometers(mm)试验主要研究FＲP加固形式对无腹筋梁动态抗剪性能的影响，表1给出了各构件设计的详细参数、FＲP加固形式以及主要的试验结果。其中，冲击试验设置1根未加固梁Ｒ-D作为参照梁，1根无锚固的FＲP加固梁采用U型黏贴的FＲP条带对无腹筋梁的抗剪承载力进行加固，条带宽度wf和间距sf分别为60mm和120mm，并设计了相应的静载试验进行对比。为防止FEP条带发生过早的端部剥离，设计1根带端部锚固的FＲP加固梁，采用FＲP压条进行端部锚固，加固梁的FＲP黏贴形式如图3所示。各试件分别采用不同的冲击高度加载，从而获得不同的冲击速度和冲击能量，各次冲击落锤锤重保持不变，锤重为328kg。混凝土实测立方体抗压强度为35MPa，弹性模量为31．4GPa;钢筋屈服强度为515MPa，极

察到FＲP能通过阻止裂缝开展来提高冲击荷载下的抗剪承载力，有效降低裂缝的宽度和数量，减小变形。已有研究多基于FＲP动态加固性能的定性研究，关于冲击荷载下FＲP加固结构的动态破坏机理方面的研究还很欠缺，，如何合理评估冲击荷载下FＲP的强度贡献值仍有待进一步研究。本文采用落锤试验机对冲击荷载下CFＲP加固无腹筋梁的抗剪失效机理进行研究，可为正确揭示构件的抗冲击破坏机理，并合理评估加固梁的承载能力提供依据。1试验概况1．1试件设计共设计了1根静载试验梁和3根冲击试验梁，梁的截面尺寸和配筋如图1和图2所示，截面尺寸为150mm×300mm，净跨为1860mm，剪跨比为3．36。试件静载破坏类型设计为剪切型破坏，不配置腹筋而仅在底部配置3根直径16mm的HＲB400级钢筋，配筋率为1．45%，混凝土保护层厚度为25mm。图1试件截面尺寸(mm)Fig．1Cross-sectionofbeams(mm)图2应变片和加速度传感器布置(mm)Fig．2LayoutofStraingaugeandaccelerometers(mm)试验主要研究FＲP加固形式对无腹筋梁动态抗剪性能的影响，表1给出了各构件设计的详细参数、FＲP加固形式以及主要的试验结果。其中，冲击试验设置1根未加固梁Ｒ-D作为参照梁，1根无锚固的FＲP加固梁采用U型黏贴的FＲP条带对无腹筋梁的抗剪承载力进行加固，条带宽度wf和间距sf分别为60mm和120mm，并设计了相应的静载试验进行对比。为防止FEP条带发生过早的端部剥离，设计1根带端部锚固的FＲP加固梁，采用FＲP压条进行端部锚固，加固梁的FＲP黏贴形式如图3所示。各试件分别采用不同的冲击高度加载，从而获得不同的冲击速度和冲击能量，各次冲击落锤锤重保持不变，锤重为328kg。混凝土实测立方体抗压强度为35MPa，弹性模量为31．4GPa;钢筋屈服强度为515MPa，极限强?

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