預(yù)應(yīng)力碳纖維板加固混凝土梁的抗震試驗(yàn)方案

1、預(yù)應(yīng)力碳纖維板加固混凝土梁的抗震試驗(yàn)方案1 試驗(yàn)?zāi)康?基于五根不同張拉控制應(yīng)力，梁的配筋率以及碳纖維板的粘貼長(zhǎng)度的混凝土梁在低周反復(fù)荷載下的試驗(yàn)，對(duì)預(yù)應(yīng)力碳纖維板加固混凝土梁的受理過(guò)程、破壞形態(tài)、抗裂度、特征荷載、滯回曲線、骨架曲線、延性性能、剛度退化、耗能能力等抗震性能進(jìn)行研究。2 試驗(yàn)的設(shè)計(jì)與制作2.1 試驗(yàn)參數(shù)設(shè)計(jì)共設(shè)計(jì)五根混凝土梁試件（試件編號(hào)L1，JGL2-5),試件設(shè)計(jì)參數(shù)有：（1)預(yù)應(yīng)力CFRP板的粘貼長(zhǎng)度。（2）張拉控制應(yīng)力為30%、40%。（3)梁的不同配筋率。五根采用C40混凝土梁，受拉縱筋和受壓鋼筋均采用HRB400,箍筋采用HPB300，六根試件均采用梁頂部和底部上下配

2、筋，具有相同的幾何形狀和截面尺寸，梁寬250mm，高400mm，跨度為3.2m，跨高比為8:1。試驗(yàn)參數(shù)見(jiàn)下圖表。編號(hào)粘貼長(zhǎng)度（mm)張拉控制 應(yīng)力 加固方式受拉鋼筋受壓鋼筋箍筋L1 / / / 2C22 2C12f 6100/200JGL2 2000 30% 預(yù)應(yīng)力CFRP板加固 2C22 2C12JGL3 1600 30%JGL4 2000 40%JGL5 2000 30% 2C12其中L1為未加固梁，本次試驗(yàn)做對(duì)比梁2.2承載力的估算（1） 對(duì)比梁L1(未加固梁）計(jì)算參數(shù)：L=3200mm L0=3000mm fy= fy=360N/mm2 As=308mm2 As=760mm2 as=

3、42mm as=37mm h0=358mm hf=363mm =0.85%fc=40.1N/mm2 ft=2.39N/mm2(1.1）純彎段正截面承載力計(jì)算根據(jù)平衡條件： 得出：對(duì)受壓鋼筋合力點(diǎn)取矩： （1.2）剪彎段斜截面承載力計(jì)算 屬于一般梁 截面尺寸符合要求 梁不會(huì)發(fā)生斜截面剪切破壞 （1.3）開(kāi)裂荷載的計(jì)算： 受壓區(qū)高度由拉、壓區(qū)對(duì)中和軸面積矩相等的條件確定 求換算截面慣性矩則開(kāi)裂荷載：2、JGL2(預(yù)應(yīng)力CFRP板粘貼長(zhǎng)度為2000mm，張拉控制應(yīng)力為30%fu，采用OVMCFP50-2.0型號(hào)的CFRP板）：計(jì)算參數(shù)： （2.1）確定CFRP板的張拉控制應(yīng)力（2.2）計(jì)算預(yù)應(yīng)力損失

4、預(yù)應(yīng)力的損失主要包括兩個(gè)部分：1、錨具變形和CFRP板回縮引起的預(yù)應(yīng)力損失。 2、 預(yù)應(yīng)力CFRP板徐變而引起的預(yù)應(yīng)力損失。計(jì)算錨具變形和CFRP板回縮引起的預(yù)應(yīng)力損失 ： （其中為為張拉端錨具變形和CFRP板的內(nèi)縮值，L為張拉端到錨固端之間的距離）計(jì)算預(yù)應(yīng)力CFRP板徐變而引起的預(yù)應(yīng)力損失：根據(jù)文獻(xiàn)所得公式： 表示纖維復(fù)合材料的粘彈性模量，其中 。（2.3）計(jì)算CFRP板和混凝土的有效應(yīng)變CFRP板的有效拉應(yīng)力值為：則CFRP板的有效預(yù)壓應(yīng)變?yōu)椋河?jì)算混凝土的預(yù)壓應(yīng)變公式為：其中令 則： 計(jì)算換算后受壓區(qū)高度； 混凝土壓碎時(shí)的極限應(yīng)變： 碳纖維板下部邊緣應(yīng)變?yōu)?，?lián)解下式得： 解得： 則根據(jù)平衡

5、條件得： （2.3）計(jì)算JGL2的開(kāi)裂荷載 由前式可以知道的參數(shù)： 計(jì)算消壓彎矩： 計(jì)算相同條件下的非預(yù)應(yīng)力受彎構(gòu)件的開(kāi)裂彎矩 則 3、用同樣的方法計(jì)算JGL3-JGL5，計(jì)算得五根構(gòu)件的承載力如下表：編號(hào)粘貼長(zhǎng)度（mm)張拉控制應(yīng)力極限彎矩(KN.m)極限荷載(KN)L1/87.8175.6JGL2200030%123.5247JGL3160030%123.2246.4JGL4200040%132.9265.8JGL5200030%61.6123.24、 應(yīng)變片的布置 分別在兩根受拉鋼筋上各粘貼三個(gè)5*3mm應(yīng)變片，分別在加載點(diǎn)和跨中處。為了觀測(cè)CFRP板在張拉和受力時(shí)的應(yīng)變情況，在CFRP

6、板全長(zhǎng)上等距布置五個(gè)5*3mm應(yīng)變片。在混凝土純彎區(qū)分別在梁的跨中底部和底部各貼2個(gè)100mm應(yīng)變片，在構(gòu)件側(cè)面沿試件高度等間距布置5個(gè)應(yīng)變片以用來(lái)測(cè)量跨中頂部和底部表面混凝土的應(yīng)變，測(cè)量數(shù)據(jù)主要用于驗(yàn)證構(gòu)件截面變化是否符合平截面假定。 在試件的跨中，加載點(diǎn)以及支座處分別布置位移計(jì)用來(lái)觀測(cè)梁的跨中撓度，加載點(diǎn)處的變形以及支座的沉降。 5、加載方法及加載簡(jiǎn)圖 本試驗(yàn)加載方式按照結(jié)構(gòu)低周反復(fù)荷載靜力試驗(yàn)的位移控制加載方法進(jìn)行。試件兩 端簡(jiǎn)支，通過(guò)一個(gè)MTS油壓制動(dòng)筒和用鋼板及螺桿捆綁固定的分配梁實(shí)現(xiàn)類似三分點(diǎn)加載，利用MTS自帶傳感器連接計(jì)算機(jī)采集，以量測(cè)荷載施加的真實(shí)數(shù)值。加載過(guò)程見(jiàn)圖2-10，具體方案如下：荷載控制階段：先向下加載直至梁試件純彎段下緣混凝土主裂縫寬度達(dá)0.2mm，卸載后，向上加載直至梁試件純彎段上緣混凝土主裂縫寬度達(dá)0.2mm，再卸載；向下加載直至梁試件純彎段底部普通鋼筋受拉屈服，記錄此時(shí)的跨中位移y；位移控制階段：在隨后的上下反復(fù)加載時(shí)，均以