2019年第3期摇摇摇摇摇摇摇摇摇
广东公路交通
摇摇
GuangdongHighwayCommunications
摇摇摇摇摇
Vol郾45No郾3Jun郾2019
文章编号:1671-7619(2019)03-0028-04DOI:10.19776/j.gdgljt.2019-03-0028-04
HTRCS加固RC梁二次受力抗弯
性能试验与分析
张摇勇
(广东华路交通科技有限公司,广州510420)
摘要:高强度超韧性树脂钢丝网混凝土(简称HTRCS)是一种有效的加固钢筋混凝土结构的方法,对用HTRCS加固的二次受力RC梁进行了抗弯试验,分析了这种加固技术对二次受力RC梁受弯承载力的影响和作用。试验结果表明,与一次受力梁相比,HTRCS对二次受力RC梁的加固效果会有所降低,但加固后梁体的极限荷载和屈服荷载分别提高了34.2%和17.5%。HTRCS能显著提高二次受力RC梁的受弯承载能力,增强构件的刚度,提高梁体的抗裂性能。
关键词:高强度超韧性树脂混凝土;RC梁;二次受力;加固
中图分类号:U445.72摇摇摇文献标志码:B
0摇引言
应变达到其极限抗拉应变产生裂缝,结构失效。王一凡[3]对HTRCS复合材料加固某拱桥承载能力进行研究,结果表明在拱肋下表面加固10cm的HTRCS复合材料时,与原拱肋模型相比极限承载上表面加固效果较好,极限承载力提高31.57%;分34.23%。
段优化加固后,极限承载力较未加固模型提高
以上对HTRCS加固构件受弯性能的研究都
随着桥梁服役期限的延长,目前我国桥龄超
过20年的现役桥梁占比达到了40%,超10万座桥梁面临着维修加固的问题。高强超韧性树脂钢丝网混凝土(简称HTRCS)是以环氧树脂混凝土为基材,同时辅以钢丝网增韧的复合结构[1]。HTRCS的基材材料是一种高强、耐腐蚀、耐磨、粘结强度高的特殊配比环氧树脂混凝土,其能够有效弥补水泥基材料抗拉强度低、抗裂性小、脆性大等缺点[2]。此外,与水泥基材料相比,超高强韧性树脂混凝土硬化快、流动性好、能够自密实,方便快速施工。高强钢丝网作为增韧体,能有效改善树脂混凝土的脆性,提升HTRCS结构的韧性,因此采用HTRCS复合结构对桥梁加固具有重要的研究意义[1]。
隋光南[1]对HTRCS加固RC结构进行试验研
力提了24.%;采用相同的加固材料进行加固时,
是一次受力研究,而在实际加固过程中,大多数待加固构件因为荷载难以卸除而需要进行二次受力加固[4]。在二次受力中,与原钢筋混凝土构件相比,加固材料存在一定的应力-应变的滞后现象[5],因此本文对HTRCS加固梁在二次受力条件下的抗弯性能进行了试验与分析。
究,试验结果表明,用HTRCS加固的梁裂缝的宽度和间距都有减小,加固后裂缝形态呈“细而密冶的状态,最大裂缝宽度为0.2mm时,加固梁荷载提高了72.0%。刘一鸣[2]对HTRCS加固空心板使用性能进行研究,试验结果表明,使用HTRCS加固的预应力空心板梁底混凝土应变先达到混凝土的极限抗拉应变而产生裂缝,随后HTRCS加固层
1摇试验方案
1.1摇试验设计
试验梁尺寸及配筋率如图1所示,截面设计
尺寸为300mm伊150mm,跨度L=2.5m,混凝土保8mm的HRB400钢筋,下部受拉区2根直径18mm护层厚度为10mm。构件上部受拉区2根直径的HRB400钢筋。为防止试件过早地抗剪破坏,两端支座0.4m范围内均匀配置箍筋准8@100的
作者简介:张勇(1988.02-),男,硕士研究生,路桥工程师,主要从事路桥检测维护等方面的技术咨询工作,E-mail:772157283@qq.
com。
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2019年第3期张勇:HTRCS加固RC梁二次受力抗弯性能试验与分析
50%,试验参数如表1所示。
表1摇试验梁参数
试验梁编号
B0B1B2
加固方式
加固材料HTRCS加固HTRCS加固不加固
加固范围梁底全跨梁底全跨梁底全跨
总第162期
HPB300箍筋,跨中1.6m均匀配置箍筋准8@200
的HPB300箍筋,试验梁混凝土设计等级为C40。加固钢丝网采用直径为2mm的高强钢丝,网格间距为20mm,钢丝的极限抗拉强度为8MPa;高强超韧树脂混凝土48h抗压强度为101.7MPa。
本次试验共制作3根梁,其中1根梁作为对比梁未进行加固,其他2根梁采用HTRCS对梁底进行加固,B2梁加载力为B0梁破坏极限荷载的
持荷程度
-50%Ps-
图1摇试验梁结构尺寸及配筋摇摇(单位:mm)
1.2摇加固形式及施工工艺
试验梁梁底采用20mm厚高强度超韧性树脂
混凝土钢丝网进行加固,加固形式如图2所示。为消除截面尺寸效应对试验结果的影响,对比梁采用20mm普通水泥砂浆加固,梁体加固前对混凝土加固面进行打磨清理。为保证钢丝网的平铺状态,加固时,应对钢丝网进行适当拉伸。
48h后,再加载至破坏。试验过程中每级加载均应观察记录梁体L/4、L/2、3L/4截面挠度和梁体的开裂情况[7]。
态,进行HTRCS加固,待加固HTRCS自然养护
图3摇试验加载装置
2摇HTRCS加固RC梁抗弯试验结果分析
2.1摇试验梁荷载-挠度曲线分析
加固梁与对比梁的荷载-跨中挠度如图4所示,曲线均出现了两个拐点,分别对应着受拉区混凝土的开裂和梁底受力钢筋的屈服。开裂前,荷载-挠度呈线性关系,这是由于梁体处于弹性变形
图2摇截面加固
1.3摇加载方式和测试内容
阶段,应变随应力呈线性相关;开裂后,由于裂缝的出现使得梁体有效承载截面面积减小,梁体的刚度会有所降低,此时与弹性阶段相比,曲线的斜率减小,曲线出现第一个拐点,此时梁体受拉区钢筋尚未屈服,荷载-挠度仍呈线性关系;当荷载达到梁体受拉区钢筋的屈服强度时,梁体挠度迅速增大,裂缝快速扩展,曲线出现了第二个拐点,曲线斜率急剧减小。
与对比梁相比,相同荷载下加固梁的跨中挠
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载如图3所示[6],通过分配梁实现对梁体上部进行两点集中加载,加载点位置分布如图1所示。
B0和B1梁正式加载采用一次单调加载,分
本次试验加载设备采用液压千斤顶,试验加
级加载梯度为10%Pu(Pu为对比梁B0的破坏极限荷载),临近钢筋屈服和接近破坏时,以5%Pu逐级加载。B2梁加载至50%Pu后,维持加载状
2019年第3期摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇广东公路交通摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇总第162期
度均HTRCS有所降低,曲线斜率都相应地增大,说明时,加固梁的极限荷载明显提高加固后试件的抗弯刚度得到了提高,表明HTRCS。同加固后能有效提升梁体的抗弯性能和承载力度较B2梁曲线斜率略小于B1梁,即表明B2。
梁的刚
HTRCSB1梁有所减小,同一次受力的RC梁相比,这主要是由于二次受力状态下对二次受力RC梁的加固效果会有所降低,在加固前试件已经,承受了50%Pu的承载力,考虑到加固层和梁体之间的粘结力和协同变形的影响HTRCS的应变会比原构件应变有一个滞后现象,在50%Pu作用下[5]。
图4摇荷载-跨中挠度曲线
2.2摇对比梁与试验梁破坏时的裂缝分布分别如图
裂缝与破坏形态分析
5、固后的梁体裂缝的宽度与高度均较小图6和图7所示。与对比梁相比,经,HTRCSHTRCS加加固梁体裂缝“密而细冶且呈网状分布,裂缝的数量多、间距小,这是由于HTRCS加固能显著提高梁体的截面刚度和承载力,有效约束梁体受力后裂缝的发展
[8]
。
图5摇对比梁B0裂缝分布
图6摇试验梁B1裂缝分布
·30·
图7摇试验梁B2裂缝分布
钢筋屈服B0梁为典型的适筋梁破坏,受压区混凝土被压碎,;破坏形态为受拉
加固梁B1和B2
的破坏形式基本相似,均表现为受压区混凝土达到其极限荷载时的受压破坏;在荷载达到受压区混凝土极限荷载前,HTRCS加固层并未出现裂缝。当受压区混凝土率先破坏后,HTRCS加固层在跨中位置出现了受拉裂缝,HTRCS加固层后于受压区混凝土发生破坏,表明HTRCS能起到梁体加固2.的作用3摇荷载分析。
试验梁荷载试验值如表2所示,与对比梁相
比,经HTRCS加固后的梁体其开裂荷载有了较明显的提高,B1梁的开裂荷载提高了92.2%,屈服119%荷载和极限荷载均有所提高,分别达到B0梁的
的承载力和145%。与,B0说明梁相比HTRCS,二次受力加固梁加固能有效提高梁体B2的极限荷载提高了34.2%,较B1梁增幅减小,这是由于加固前试验梁已经承受荷载,受拉钢筋已经产生了拉应变,HTRCS加固层存在一定的应力-应变滞后现象。
表2摇试验梁荷载试验值
编号开裂荷载屈服荷载极限荷载Pcr/kNPv/kNPu/kNB0B123.119.B2
44.2-6142.7144.140.57
208.3193.76
3摇结论
高了(1)HTRCS92.2%,有效约束了裂缝开展能有效提高开裂荷载,改善了梁体的,开裂荷载提
抗弯性能和延性性能,加固梁的破坏形式为受压区混凝土先于固效果明显(2)采用,经HTRCSHTRCS加固层破坏。
HTRCS对二次受力梁进行加固加固后梁体的屈服荷载和,加极限荷载分别提高了(3)与一次受力相比17.,5%二次受力构件由于存在
和34.2%。
2019年第3期张勇:HTRCS加固RC梁二次受力抗弯性能试验与分析
(1):126-134.(5):74-80.
总第162期
一定的应力—应变滞后现象,HTRCS对梁体的加固作用减弱,梁体截面刚度的增幅降低。
参考文献:
学性能试验研究[D].成都:西南交通大学,2016.西南交通大学,2016.
[1]隋光南.预应力空心板梁HTRCS加固材料基本力[2]刘一鸣.HTRCS加固空心板使用性能[D].成都:[3]王一凡.HTRCS复合材料加固某拱桥承载能力研[4]卜良桃,肖喜平.预应力碳纤维板加固RC梁二次
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[5]尚守平,曾令宏,戴睿,等.钢丝网复合砂浆加固[6]边菁生.HTRCS加固RC梁抗弯性能研究[D].成[7]付信根.基于静载试验的混凝土斜拉桥桥面加铺[8]陈亮,郭敏.大悬臂T型钢筋混凝土桥墩的裂缝
(收稿日期:2019-01-02)
都:西南交通大学,2018.
沥青混凝土安全性评价[J].广东土木与建筑,2019,26(1):51-54.
究[D].成都:西南交通大学,2018.
成因分析[J].广东公路交通,2018(2):32-35.
受力抗弯性能研究[J].铁道科学与工程学报,2017,14
TestandAnalysisonFlexuralBehaviorofRCBeamsStrengthenedwith
HTRCSunderSecondaryLoad
(GuangdongHualuTransportTechnologyCo.,Ltd.,Guangzhou510420)
ZHANGYong
Abstract:HighToughnessResinConcretewithSteelMesh(HTRCS)isaneffectivemethodforreinforcingreinforcedconcretestructures.Inthispaper,theflexuraltestofsecondarystressedRCbeamsstrengthenedwithHTRCShasbeencarriedout,andtheinfluenceandeffectoftheRCbeamtobendingcapacityofthereinforcingtechnologyhavebeenstudied.Thetestresultshaveshownthatbeingcomparedwiththeone-forcebeam,thereinforcingeffectoftheHTRCSonthesecondaryforceRCbeamhasbeenslightlyreduced,buttheyieldloadandultimateloadofthebeamafterstrengtheninghavebeenincreasedby17.5%and34.2%respectively.HTRCScansignificantlyimprovethebendingcapacityofthesecondaryforceRCbeam,enhancethestiffnessofthecomponent,andimprovethecrackresistanceofthebeam.
Keywords:highstrengthsupertoughresinconcrete;RCstructure;secondaryload;strengthening
适适适适适适适适适适适适适适适适适适适适适适适适适适适适适适适适适适适适适适适适适适适适适(上接第27页)
TransverseAnti-OverturningCountermeasuresforWidenedBridgeswithSingle-columnPiers
(FokaiBranchofGuangdongProvincialExpresswayDevelopmentCo.,Ltd.,FoshanGuangdong528000)
CHENYun
Abstract:Ithasbeenrevealedthatthereishugesecurityriskforbridgeswithsinglecolumnpiersbyrecentaccidents,whereseveralbridgeshavebeenoverturnedanddamaged.Inthecaseofstrengtheningthetransverseanti-overturningabilitiesofthosebridges,itseemsinsufficientfortheusualmeasuressuchaslengtheningthecrossbeam,settingadditionalbentcapsorpierpiles.Beingbasedonthemechanicalfeaturesofthewidenedbridges,takingLong-shanOverpassBridgeofFokaiExpresswayasanexample,asingle-columnbridgewhosegirdershavebeenwidenedandconnectedbylongitudinalexpansionjointhasbeenintroducedinthispaper.
Keywords:highwaybridge;transverseanti-overturning;theoreticalanalysis;single-columnpier;widenedbridge
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