CFRP加固RC雙向板四點加載下中心撓度分析★

李俊清

(內蒙古呼倫貝爾學院建筑工程學院，內蒙古 呼倫貝爾 021008)

0 引言

碳纖維增強復合材料(簡稱CFRP)加固鋼筋混凝土結構技術具有高強高效等特點，該技術在國內外已趨成熟，然而對于鋼筋混凝土板特別是雙向板的加固研究相對較少。針對這一現狀，于內蒙古工業大學結構實驗室對10塊1 800 mm×1 500 mm×70 mm鋼筋混凝土雙向板進行了以下研究:1)粘布方式對鋼筋混凝土雙向加固板撓度的影響;2)貼布層數對鋼筋混凝土雙向加固板撓度的影響;3)錨固方式對鋼筋混凝土雙向加固板撓度的影響。

1 試驗方案

1.1 試驗裝置及加載方案

試驗板采用簡支支承[3]，千斤頂施荷通過分布鋼梁及四塊配送鐵傳至試驗板實現四點加載。在試驗板的中心位置及圖1所示測點安裝百分表。常溫下先以每級4 kN分級加載，RC雙向板接近開裂及破壞時降至每級2 kN施載，每級加載結束持荷15 min～20 min，觀察儀表待其指針穩定后采集數據。

圖1 試驗加載裝置及板底百分表布置圖（單位：mm）

1.2 材料的力學性能

試驗所用主要材料力學性能指標見表1。

表1 材料基本力學指標

1.3 試件設計及加固方案

試驗板支座間的凈距離沿短向為1 300 mm，沿長向為1 600 mm，板底配置HPB235，φ6.5雙向鋼筋，各板配筋均為:長向φ6.5@207 mm，短向φ6.5@194 mm。試驗板的混凝土強度等級設計為C20，板的平均保護層厚度為15 mm。

試驗板的貼布方案如表2所示，部分試驗板配布配筋如圖2～圖4所示。

圖2 SB2板底配布配筋圖（單位：mm）

圖3 SB4板底配布配筋圖（單位：mm）

圖4 SB7板底配布配筋圖（單位：mm）

2 加固板中心撓度變化分析

2.1 荷載—撓度曲線繪制

以下通過同一坐標系中的曲線圖進行各板中心點撓度的對比，如圖5～圖9所示。

2.2 荷載—撓度曲線分析

從整體上分析試驗板的荷載—撓度曲線可知，雙向板用CFRP加固后測點撓度均小于對比板對應位置量測點撓度，可見用CFRP加固能提高RC雙向板的整體剛度與抗變形能力。

表2 試驗板配布方式

相同的碳纖維用量，如圖5所示，粘貼方式不同則RC板的中心撓度不同。其中未加固板SB0的撓度最大，雙向板跨中密貼兩邊漸漸稀疏粘貼的加固方式板中心點撓度最小，分成多條均布粘貼(SB3)比少條均貼(SB2)撓度略小，因此在碳纖維布用量一定的情況下，采用多條密布可有效提高板的剛度，特別應采用跨中密布兩端疏貼方案效果更好。

圖5 SB0，SB1，SB2，SB3，SB4 中心撓度曲線圖

撓曲線圖6反映粘貼層數不同時，相同荷載所產生的各板撓度不同，其中井字式三層貼布法(SB6)板中心撓度最小，井字貼兩層的SB5比井字貼一層的SB1板撓度稍小，因此有效提高加固板剛度的又一方法是適量加大碳纖維用量或增加貼布層數。

圖6 SB0，SB1，SB5，SB6 中心撓度曲線

荷載相同，碳纖維用布量相同時，板四邊加壓條加固的SB7板比板邊不加壓條的SB1板的中心撓度明顯減小，如圖7所示。所以在受力碳纖維的端部加壓條是提高加固RC板剛度的有效途徑。

圖7 SB0，SB1，SB7 中心撓度曲線

撓曲線圖8所示板SB8先加載至10 kN開裂，然后卸載貼布，板中心撓度相比不卸載加固的板SB9，前期中心撓度差異不明顯，逐漸進入破壞階段時，SB9板撓度偏小一些。

圖8 SB0，SB8，SB9中心撓度曲線圖

撓曲線圖9中將分條貼布中最理想的SB4，多層貼布中三層貼板SB6，加壓條的SB7進行了中心撓度對比，結果是SB6的撓度小于SB7，SB7撓度小于SB4。可見本實驗結論為適當增加粘貼層數在提高加固結構構件剛度時更有效。

圖9 SB4，SB6，SB7中心撓度曲線圖

3 結語

由本次加固板撓曲試驗分析可知，承受相同外載時，貼碳纖維布板其跨中撓度均明顯小于對比板;適度增加碳纖維用布量可使RC板跨中撓度減小;在碳纖維布量不適合或無經濟條件增加時，分成多條密布貼特別是板跨中密貼兩邊疏貼比整條或少條貼可有效降低板的跨中撓度;此外最好采用板邊加壓條錨固的方式來進一步提高板抗變形能力。另外，碳纖維對提高雙向板后期剛度效果明顯。

[1] GB/T 50152-2012，混凝土結構試驗方法標準[S].

[2] GB 50367-2006，混凝土結構加固設計規范[S].

[3] GB/T 20490-2008，結構加固修復用碳纖維片材[S].