預應力UHPC加固RC梁抗彎性能試驗研究

張陽 黃松齡 劉穎峰 邵旭東

摘 要：提出了預應力UHPC加固技術，以期實現損傷 RC 結構更加高效耐久的加固防護.為研究該加固技術對RC 梁抗彎性能的影響和作用，對加固層分別為常規配筋UHPC層、預應力UHPC層的2 根損傷 RC 加固梁（Reinforced-UHPCStrengthened Beam，RUB和Prestressed-UHPCStrengthened Beam，PUB）以及1根未加固 RC對比梁（Reinforced Concrete Beam，RCB）進行了正截面抗彎試驗，試驗結果顯示：試驗梁均表現為傳統的彎曲破壞，損傷 RC 梁加固后抗 彎性能較未加固梁有顯著提升;其中預應力UHPC層加固效率明顯高于常規配筋UHPC層，預 應力UHPC加固層改善了結構應力狀態，進一步抑制了裂縫的形成與開展;此外，預應力UHPC加固層更為出色的拉伸性能使得 RC 梁的抗彎剛度和極限承載力得到更為明顯的提升.PUB加固梁在開裂荷載以及抗彎極限承載能力上較RUB加固梁分別提升了89.2%、36.9%.同時提出了預應力UHPC加固梁極限承載力計算公式，計算結果與試驗結果吻合良好.

關鍵詞：超高性能混凝土;RC 梁;加固;預應力;抗彎性能

中圖分類號：U443.3? 文獻標志碼：A

Experimental Study on Flexural Behavior of RC Beams Strengthened with Prestressed Ultra-high Performance Concrete

ZHANG Yang?，HUANG Songling，LIU Yingfeng，SHAO Xudong?? （Key Laboratory of Wind and Bridge Engineering of Hunan Province，Hunan University，Changsha410082，China）

Abstract：PrestressedUHPCstrengthening technology was proposed to achieve amore efficient and durable strengthening for damaged RC structures.In order to investigate the effect of prestressedUHPCstrengthening tech-nology on flexural behavior of RC beams， normal section bending tests were carried out on two damaged RC strength-ened beams（Reinforced-UHPCStrengthened Beam，RUB and Prestressed-UHPCStrengthenedBeam，PUB）and one unstrengthened contrast RC beam（Reinforced Concrete Beam，RCB）.Among strengthened beams， RUB was strengthened by the reinforcedUHPClayer， and PUB was strengthened by the prestressedUHPClayer.The experi-mental results showed that all test beams showed conventional bending failure， and the flexural behavior of RC beams was significantly improved after being strengthened.The flexural strengthening efficiency of the prestressedUHPClayer was higher than that of the reinforcedUHPClayer.The prestressedUHPClayer improved the stress state of the structure and further inhibited the formation and development of cracks.In addition， the better tensile performance of the prestressedUHPClayermade the flexural stiffness and ultimate bearing capacity of RC beams further improved.Compared with RUB， the cracking load and ultimate bearing capacity of PUB were increased by 89.2% and36.9%，respectively.Also， a calculation formula of ultimate bearing capacity of prestressedUHPCstrengthened beamwas proposed， and the calculation results were in good agreement with the experimental results.

Key words：Ultra-high Performance Concrete（UHPC）;RC beam;strengthening;prestressed;flexural behavior

超高性能混凝土（Ultra-High Performance Con-crete，UHPC）是一種具有超高力學性能的新型水泥基復合材料[1]，由于在開裂后表現出的應變硬化行為，其具有遠 超 普 通 混凝 土（NSC）的超 強 抗 拉 韌性[2].UHPC內部結構致密，孔隙極少，在耐磨、抗凍 融循環以及抗氯離子侵蝕等耐久性指標上也明顯優 于普通混凝土[3].此外，已有研究表明，UHPC與NSC 黏結界面具有較高的抗剪強度，黏結耐久性良好[4].因此，UHPC是一種有前景的RC結構修復材料，具有同步實現結構增強與耐久防護的潛在優勢[5].

對使用UHPC加固 RC組合構件的工作性能，國內外已有學者展開了相應研究.Habel 等[6-7]對UHPC-RC組合構件的抗彎性能與時變行為進行了試驗研究，結果表明UHPC加固層能夠延緩構件裂 縫的形成與開展，提高構件的承載能力，而UHPC-RC組合構件的時變效應主要由UHPC在90 d內的自收縮控制，長期荷載作用下UHPC與RC表現出良好的幾何相容性.Oesterlee[8]和Safdar等[9]對UHPC-RC 疊合梁進行了理論與試驗研究，結果表明，在UHPC薄層配筋后可明顯提高抗彎加固效果，構件抗彎剛 度與承載能力隨著UHPC層厚度以及配筋率的增大而提高.Al-osta 等[10]研究了現澆或膠黏UHPC條帶 加固 RC 梁的抗彎性能，試驗結果表明，當對矩形梁進行三面圍套加固時，結構抗彎剛度與承載能力的提升最為顯著，但延性損失也相較嚴重，不同界面黏 結方式對加固梁抗彎性能無明顯影響.張陽等[11-12]對配筋UHPC加固損傷 RC梁、板進行了抗彎試驗研究，分析了RC結構損傷程度、UHPC增韌處理方法等 參數對UHPC-RC組合結構抗彎性能的影響，研究結果表明，UHPC層加固效果隨著RC梁的損傷程度增 大而減弱，UHPC增韌后加固梁的抗裂能力和抗彎性能得到進一步提升.

上述研究結果均驗證了使用UHPC加固 RC 結構的有效性.然而，常規配筋UHPC層無法改善 RC 結構的應力狀態，原有損傷裂縫在外荷載作用下易 重新開展，對于開裂嚴重、承載能力降低明顯的RC 結構而言，其加固效率還有待提高;為此，本文考慮 在配筋UHPC層內施加預應力，形成預應力UHPC加固層，以期實現損傷 RC結構更加高效耐久的加固防 護.具體方法為采用單根細鋼絞線加小型扁平截面波紋管，實現預應力在UHPC加固薄層中的施加，并對損傷 RC 結構表面進行鑿毛刻槽處理，提高UHPC-RC結合面黏結強度[13]，保證預應力UHPC加固的工程可行性.

本文通過四點彎曲試驗研究了預應力UHPC薄層加固損傷 RC梁的抗彎和抗裂性能，探索分析了配 筋UHPC層與預應力加固技術組合使用對RC結構抗 彎性能的影響，為預應力UHPC加固技術在RC結構加固領域中的推廣應用提供參考依據和技術支持.

1試驗概況

1.1試件設計及材料特性

RC梁普通混凝土設計強度等級為C50.加固材料UHPC主要由水泥、硅灰、石英粉、石英砂、混雜鋼纖維以及高效減水劑組成，為提高UHPC的抗拉韌性，1% 直徑為0.12mm、長8mm的短直型鋼纖維與2% 直徑為0.20mm、長13mm的端勾型鋼纖維混雜 搭配使用.普通混凝土與UHPC立方體抗壓強度和彈性模量分別按照《混凝土物理力學性能試驗方法 標準》（GB/T 50081—2019）[14]與《活性粉末混凝土》（GB/T31387—2015）[15]規定的標準試驗方法進行測定，UHPC初裂強度由狗骨頭試件單軸抗拉試驗測定[16]，混凝土材料性能試驗結果見表1.

設計試驗梁3根，分別為未加固對照梁（Rein-forced Concrete Beam，RCB）、常規配筋UHPC加固梁（Reinforced-UHPCStrengthened Beam，RUB）、預 應力UHPC加固 梁（Prestressed-UHPCStrengthened Beam，PUB）.試驗梁主要參數如圖1所示，RC梁幾 何尺寸為2 800mm×400mm×200mm，凈跨為2 600mm，梁內鋼筋均采用HRB400 級普通鋼筋，其中受拉 縱筋為3?18，架立筋為2?12，箍筋布置情況彎剪段為?10@60mm，純彎段為?10@140mm.UHPC加固層厚 度為50mm，RUB 梁常 規 配 筋UHPC層布 置3?12 受拉鋼筋（HRB400），PUB 梁預應力UHPC層布 置2?12 受拉鋼筋（HRB400）加單根直線型?12.7低松弛1860 級預應力鋼絞線.?12、?18鋼筋實測屈服 強度fy分別為466.7mPa、435.5mPa，?12.7鋼絞線實測屈服強度fpy為1781.6mPa.

1.2加固流程

預應力UHPC新型橋梁加固技術，主要針對RC 梁截面受拉區進行加固補強，圖2所示為預應力UHPC加固技術在實際工程中的應用示意.

在實驗室中，RC 梁在常溫養護 60 d后，為模擬 RC構件在加固前的實際開裂情況，加固之前對RC 梁進行了預壓加載，預壓至 RC 梁開裂并出現寬度為0.2mm的裂縫后卸載，采用UHPC進行加固，為保證 準確預壓至目標裂縫寬度，預壓過程中采用裂縫觀測儀同時測試多條裂縫的寬度變化情況，當其中有一條裂縫寬度達到目標值時立即停止加載.

PUB 試驗梁具體加固工序為：①將預壓損傷 RC 梁底面普通混凝土進行鑿毛處理，鑿毛深度為3～5mm，為避免 PUB 梁UHPC-RC 界面因預應力鋼絞 線的張拉發生剪切破壞，界面端部同時進行了刻槽 處理，槽深25mm，界面處理完成后清理干凈表面殘 余混凝土碎渣與灰塵，并保持界面處于濕潤狀態;②搭設UHPC加固層模板，布置受拉縱筋和預應力波紋管，其中波紋管截面尺寸為20mm×50mm，與縱筋平行布置，然后在模板內澆筑UHPC加固層;③UHPC加固層常溫養護 7d后，在波紋管預留孔道內穿設張拉預應力鋼絞線，控制應力為0.5fpy;通過表貼應變片及穿心式壓力傳感器實測得到UHPC加固層跨中底部壓應變為69 ?ε，鋼絞線有效拉力為80.6 kN;最后在波紋管孔道內壓注早強套筒灌漿 料，使預應力鋼絞線與混凝土黏結成為整體;④加固 結束后進行常溫養護 28 d以上直至加載.RUB 梁加固工序與PUB梁相同，界面無須進行刻槽處理.RC 梁界面處理及UHPC層配筋如圖3所示.

1.3試驗加載及測量方案

如圖4所示，試驗梁采用四點彎曲加載進行抗 彎性能測試，純彎段長600mm，剪跨長1000mm.試 驗過程中，主要測量并記錄了試驗梁跨中、加載點以及端部支座處的撓度變化情況、彎曲裂縫寬度開展 情況、梁內受拉縱筋和混凝土的應變變化情況以及 加固梁UHPC-RC 界面的相對滑移情況.撓度與滑 移數據的變化均由千分表測得;鋼筋、混凝土應變變化由相應表貼應變計測得，混凝土開裂后名義受拉 應變由引伸儀測得;裂縫寬度變化由智能裂縫觀測儀（分度值為0.02mm）進行監測.

2試驗結果及分析

2.1破壞模式及荷載特征值

試驗結果顯示，所有試驗梁的破壞模式均為傳 統的彎曲破壞，即受拉縱筋屈服后，裂縫寬度迅速增 大，梁體下撓加劇，頂部普通混凝土受壓破壞，加固 梁破壞過程中還伴隨著鋼纖維從UHPC基體中拔出的撕扯聲.3根試驗梁抗彎破壞時梁體變形及裂縫分布情況如圖5所示，可以看出，未加固 RCB 梁裂縫 總數量較少，但主裂縫數量較多，破壞時梁體下撓變形嚴重;而加固梁（RUB、PUB）由分別在UHPC加固層與RC 梁中產生的彎曲裂縫在UHPC-RC 界面處貫 穿形成單根的彎曲主裂縫，其余 RC 裂縫寬度及其平均間距均較小，UHPC層密集分布多條微裂縫（裂縫 寬度<0.05mm）.從加固梁的對比來看，PUB 梁在預 應力的作用下，其抗裂能力及抗彎剛度均進一步提 升，破壞時梁體主裂縫寬度以及下撓變形均明顯小于RUB 梁.值得一提的是，加固梁在彎曲荷載作用下均表現出良好的整體工作性能，其中PUB 梁UHPC-RC 界面黏結完好，水平裂縫寬度較小，而 RUB 梁界面在主裂縫局部位置開裂較嚴重，但未造成界面剝 離破壞.

試驗梁實測荷載特征值見表2，其中Pcr為試驗 梁開裂荷載，Pccr為加固梁RC 裂縫重新張開荷載，Puy、Pcy分別為UHPC層以及 RC 梁受拉鋼筋的屈服 荷載，Pu為試驗梁峰值荷載.需要說明的是，損傷 RC 梁在加固后，原有RC損傷裂縫因UHPC薄層的約束作用處于閉合狀態，Pccr 即為RC損傷裂縫重新 張開達到可視寬度0.02mm時對應的荷載值.由表2可知，與未加固梁RCB相比，加固梁抗彎性能有明顯提升;其中抗裂能力的提高主要得益于UHPC層具有超高的初裂強度，在開裂前可承受的彎曲拉應力更大，而梁截面高度和配筋率的提升以及UHPC層裂后的應變硬化性能使得加固梁獲得了更高的抗 彎承載能力.對比不同加固梁的加固效果，在抗裂能力方面，PUB 梁在Pcr 與Pccr 上較RUB 梁分別提高了89.2%、67.7%;在屈服荷載以及抗彎承載能力方面，PUB 梁在Puy、Pcy 與Pu 上較RUB 梁分別提高了35.1%、40.9%、36.9%.PUB 梁具有更高的抗裂強度是因為截面受拉區處于預應力狀態，外荷載在該位置造成的主拉應力可由預壓應力部分抵消，即“消 壓”過程，延緩了裂縫的形成與開展;同時，預應力鋼絞線遠超普通鋼筋的抗拉性能使得預應力UHPC層具有更高的拉伸強度和韌性，延緩了結構受拉鋼筋的屈服，并進一步提高了PUB 梁的抗彎承載能力.總的來說，PUB 梁在抗裂性能與抗彎承載能力方面較RUB 梁均有顯著提升，即預應力UHPC薄層的加固效率更高.

2.2 裂縫開展情況

反映各試驗梁抗彎全過程UHPC（RC）裂縫寬度變化的荷載-裂縫寬度曲線如圖6所示，圖中A點表示混凝土開裂荷載點（Pcr 或 Pccr），B 點表示鋼筋屈服 荷載點（Puy 或 Pcy）.可以看出，加固梁不僅在開裂荷 載上較未加固梁RCB有較大幅度的提升，其裂縫開 展速度也明顯較慢.加固梁的彎曲裂縫的開展過程主要經歷了兩個階段，階段Ⅰ（A-B）：多重開裂階段，此階段UHPC層裂縫開展十分緩慢，但豎向彎曲 微 裂 縫 數量 卻不斷增 多，在加固層鋼筋屈 服 前，UHPC層各彎曲裂縫開展速度基本保持一致，無明顯的主裂縫出現;此外，多重開裂以及裂后應變硬化的特性使得UHPC層表現出良好的拉伸韌性，約束了RC 受拉區的拉伸變形，抑制了RC新的裂縫形成和損傷裂縫的重新開展.PUB梁在此階段裂縫的開展 因預壓應力的作用而明顯延緩，其抗裂性能在RUB 梁的基 礎上得到了進一步提升 ;階段Ⅱ（B 點 之后）：裂縫寬度非線性增長階段，UHPC加固層在內部受拉鋼筋屈服后對混凝土裂縫寬度的控制能力減弱，UHPC層多條微裂縫合并形成寬度較大（約為0.20mm）的彎曲主裂縫，裂縫開展加快.

各試驗梁達到特征裂縫寬度時對應的荷載值列 于表3中，其中P0.05、P0.10、P0.20分別為最大裂縫寬度達到0.05mm、0.10mm、0.20mm時對應的荷載值.由表3可知，試驗梁在達到相同特征裂縫寬度時，加固梁承載能力較未加固 RCB梁有顯著提升.對比不同加固梁，PUB 梁在P0.05、P0.10、P0.20 上較RUB 梁分別 提升了47.9%、67.9%、38.1%，說明預應力UHPC層較常規配筋UHPC層具有更強的拉伸韌性，對裂縫開 展的抑制能力更強，使得 PUB 梁在較小的裂縫寬度下獲得了更高的承載能力.

2.3 荷載-應變關系

UHPC加固層以及 RC梁中受拉鋼筋荷載-應變曲線如圖7所示.可以看出，鋼筋應變隨荷載變化的過程基 本 上可以劃分為以下3個階段.階段Ⅰ ：UHPC（RC）開裂前階段（A 點之前），此階段UHPC層以及 RC 梁內鋼筋應力水平較低，應變呈線性增長;階段Ⅱ：UHPC（RC）開裂后至鋼筋屈服的AB 階段，混凝土開裂后，截面應力重分布，受拉鋼筋需要更大的應變來承擔彎曲拉應力，因此荷載-應變曲線在A 點出現了第一次轉折，鋼筋應變增長速度加快;階段Ⅲ：屈服階段，當荷載超過80%極限荷載之后，UHPC層與RC 梁受拉鋼筋相繼屈服，應變快速增長，曲線 逐漸趨于平緩.通過對比加固梁與未加固梁RCB的鋼筋荷載-應變曲線可看出，對應相同荷載水平，加固梁鋼筋拉應變明顯小于RCB梁，究其原因有三點： 首先，加固梁截面高度增大，相同荷載作用下，梁底產生拉應力較小;其次，截面配筋率提高，使得單根鋼筋所承擔的拉應力減小;最后，UHPC開裂后鋼纖 維沒有從基體中立即拔出，加固層由于鋼纖維的橋 接作用仍具有一定的抗拉能力，為受拉鋼筋分擔部分彎曲拉應力，延緩加固梁截面的應力重分布.對比不同加固梁，采用預應力UHPC層對損傷 RC 梁加固后，截面受拉區有一定的預壓應力儲備，在外荷載作用下，梁截面主拉應力的減小使鋼筋的應力水平也相應降低，因此 PUB 梁中鋼筋應變增長較RUB 梁更為緩慢.RC構件中受拉鋼筋應力水平的降低能有效減小混凝土裂縫寬度，從而提高構件的耐久性能.

RUB 梁與PUB 梁UHPC加固層開裂應變（對應開裂荷載 Pcr）實測值分別為150.5 ?ε和237.3 ?ε，后者較前者 提高了57.7%，直觀 地 體 現了預 應力對UHPC加固層抗裂強度的提升作用.值得一提的是，RUB 梁UHPC加固層開裂應變乘以實測彈性模量（見表1）所得開裂應力為6.6mPa，小于UHPC實測初裂強度（見表1），這可解釋為UHPC-RC 加固梁為新老混凝土組合結構，后澆UHPC硬化過程中的收 縮變形受到了RC 梁的約束作用，致使加固層產生了一定的約束收縮附加拉應力，消耗了UHPC的抗拉性能，導致了UHPC加固層開裂應力的降低.

2.4撓度及延性

各試驗梁荷載-跨中撓度曲線如圖8所示.從圖中可以看出，在加載前期（A 點之前），加固梁受二次受力影響，撓度略小于未加固梁RCB.梁體開裂后（A 點之后），RCB 梁剛度明顯下降，曲線出現轉折，而 加固梁基本保持為線彈性工作狀態，且撓度遠大于RCB 梁，這是因為配筋UHPC層不僅提高了加固梁截面抗彎慣性矩，且UHPC開裂后仍能保持較高的抗拉強度（應變硬化現象），加固梁截面剛度得以維 持.對比不同加固梁，預應力UHPC加固層中高強 預應力鋼絞線的存在使得 PUB 梁截面抵抗彎矩的能力進一步增強，且混凝土裂縫在預應力作用下開展 也較緩慢，較小的裂縫寬度也抑制了梁體的轉動變形，在荷載-跨中撓度曲線上表現為撓度的提高.隨著RC 梁內受拉縱筋的屈服（B 點），各試驗梁撓 度均明顯降低，荷載-跨中撓度曲線出現明顯的屈 服轉折點，下撓變形加快;在達到峰值荷載（C 點）后，試驗梁承載能力下降，下撓變形加劇，曲線進入下降段.

試驗梁位移延性性能可采用構件塑性變形能力來反映，用延性系數μ（μ = Δ u /Δy）進行定量評估[17]，其中Δy為RC 受拉鋼筋屈服時所對應的跨中位移，Δ u 為試驗梁承載能力下降至 85%Pu時對應的跨中位移;試驗梁實測Δy、Δ u以及計算所得延性系數μ 列于表4中，其中γ為各試驗梁與RCB 梁延性系數μ 之 比.試驗結果顯示，RC 梁在使用UHPC薄層加固后塑性變形能力稍有下降，RUB、PUB 梁延性性能分別 降至 RCB 梁的96.1%、86.9%.其中PUB 梁延性損失相對較大的原因在于預應力UHPC薄層具有較強的抗拉韌性，在受拉縱筋屈服之后，加固梁純彎段裂縫 寬度較小，且只形成單根主裂縫，與其余試驗梁數量 多、寬度大的彎曲裂縫相比，預應力UHPC加固層較強的拉伸性能和數量較少、寬度較小的彎曲裂縫降低了PUB 梁截面塑性鉸的轉動變形能力，從而造成了結構延性的損失.

2.5UHPC-RC界面相對滑移

UHPC-RC加固組合構件在發生彎曲變形時，因UHPC與普通混凝土之間彈性模量的差異，UHPC層與RC 梁在界面處產生了彎拉變形差，導致UHPC-RC界面發生相對滑移.加固梁UHPC-RC界面相對滑移量實測結果表明，剪跨位置處界面相對滑移量 最大，圖9所示為加固梁實測荷載-滑移曲線，試驗過程中測得 RUB 與PUB 梁界面水平開裂荷載分別為203.3 kN、310.5kN（如圖9中A點所示）.可以看 出，水平裂縫出現之前，界面相對滑移增長較緩慢，而 PUB梁截面剛度較RUB梁更大，在同等荷載作用下，PUB梁體彎曲變形較小，UHPC層與RC梁界面處的彎拉變形差也相應較小，因此UHPC-RC界面的相對滑移也更小.界面沿水平方向開裂后，相對滑移 加快，但因水平裂縫僅在局部位置出現，且開展較慢，故直至構件進入極限狀態后，界面相對滑移也沒有進一步加劇，在整個受力過程中，加固梁（RUB、PUB）UHPC層與RC梁黏結較完好，無剝離破壞發生，RUB與PUB梁界面最大相對滑移分別為0.181mm、0.201mm.總的來說，在對RC梁加固面進行鑿毛處理后，UHPC-RC界面具有足夠的黏結強度，保證預應力UHPC層加固RC構件后具有良好的整體工作性能.

3 極限抗彎承載力計算

3.1材料本構模型

在PUB 加固梁極限抗彎承載力計算中，各材料的本構關系選擇如下：①加固層UHPC具有裂后應變硬化特性，配筋UHPC極限拉伸應變εuu可達0.225%～0.261%[18]，超過了普通鋼筋的屈服應變（0.2%）.因此，理論計算應考慮UHPC裂后應變硬化 行為，假定UHPC初裂強度fut（見表1）與極限抗拉強 度fuu相同，采用雙折線模型模擬UHPC受拉本構關系，UHPC受拉本構關系如圖10所示.②普通混凝土 采用規范《混凝土結構設計規范（2015 年版）》（GB 50010—2010）[19]所給出的本構模型.③加固梁中鋼筋、預應力鋼絞線的拉、壓本構關系均采用理想的彈 塑性雙折線模型，即達到屈服強度后，應變繼續增長而應力保持不變.

3.2 抗彎承載力計算

PUB加固梁極限抗彎承載力計算模型如圖11所示，對于極限狀態下的PUB加固梁，受壓區普通混凝 土已進入塑性狀態，計算模型中將受壓區混凝土應力分布等效簡化為矩形，認為受壓區混凝土均勻達 到其抗壓強度fc，同時極限狀態下普通鋼筋（預應力鋼絞線）分別已達到其屈服強度fy（fpy）.根據圖10所示的UHPC受拉本構關系，在極限狀態下UHPC加固層未破壞失效，仍處于裂后應變硬化階段，其抗拉能力保持在開裂強度fut不變，并假設拉應力沿UHPC厚度方向均勻分布.

根據圖11所示計算模型，混凝土受壓區高度x可通過截面靜力平衡關系求得，然后由對受壓鋼筋合力點取矩之和為零的平衡條件可得到加固梁極限抗彎承載力m，計算公式如下：

式中：hc、hu、h分別為原 RC 梁截面、UHPC加固層以及 PUB加固梁組合截面的高度;as為RC梁受拉縱筋截面重心至 RC 梁底距離;a為RC 梁受壓縱筋截面重心至 RC梁頂距離;au為加固層受拉鋼筋及預應力鋼絞線重心至 PUB 加固梁梁底距離;Ast、Asc分別為RC 梁受拉縱筋與受壓縱筋的截面面積;Asu、Ap分別為UHPC加固層受拉縱筋與預應力鋼絞線截面面積;Au為UHPC加固層截面面積.

將 PUB加固梁各項數據代入上述公式后求得極 限承載彎矩，換算成施加荷載為528.6 kN，記為Pcu，與試驗實測值 Pu進行對比，得到 Pcu/Pu為94.9%，理 論計算值與試驗結果吻合良好，且小于試驗實測值，計算結果偏安全.

4 結論

為探究預應力UHPC加固損傷 RC 梁的抗彎性能，對加固技術分別為常規配筋UHPC薄層、預應力UHPC薄層的2根 RC加固梁（RUB、PUB）以及1根未 加固 RC對照梁進行了抗彎試驗研究，并對預應力UHPC加固梁極限承載能力進行了理論分析，得出以下基本結論：

1）未加固梁與加固梁均表現為傳統的彎曲破壞;損傷 RC 梁在使用UHPC加固后，抗裂強度與抗 彎承載能力均明顯提升.其中預應力UHPC層加固 效率更高，與RUB加固梁相比，PUB加固梁在開裂荷 載以及 抗 彎 極 限 承載能力上分別 提 升了89.2%、36.9%.

2）預應力UHPC加固層主動改善了結構的應力狀態，降低結構內部受拉鋼筋的應力水平的同時也 延緩了裂縫的形成與開展，與未加固 RC對照梁和RUB 加固梁相比，PUB 加固梁在較小的裂縫寬度狀 態下獲得了更高的承載能力.

3）損傷 RC梁在使用預應力UHPC層加固后，梁體下撓變形得到了更為有效的控制，抗彎剛度較RUB加固梁進一步增大，但其塑性變形能力下降，造 成了一定的延性損失.

4）RC梁加固面在經鑿毛處理后，預應力UHPC加固層與RC 梁界面間的黏結性能優異.在試驗過程中，PUB加固梁界面相對滑移很小，結構整體工作性能良好.

5）提出了PUB 加固梁極限抗彎承載力計算公 式，理論計算值與試驗實測值吻合良好，計算結果偏 安全.

6）配筋UHPC與預應力加固技術的組合使用使其加固效率較常規配筋UHPC層大幅提高，更加高效地改善了RC結構在使用階段的工作性能.

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