CFRP外貼加固混凝土梁斜截面力學(xué)性能及影響因素的試驗(yàn)研究

CFRP外貼加固混凝土梁斜截面力學(xué)性能及影響因素的試驗(yàn)研究CFRP外貼加固混凝土梁斜截面力學(xué)性能及影響因素的試驗(yàn)研究摘要本研究旨在探究CFRP外貼加固混凝土梁斜截面的力學(xué)性能及影響因素，通過對(duì)不同角度的斜截面進(jìn)行加固試驗(yàn)，并分析其受力情況、變形情況和破壞形態(tài)，總結(jié)出斜截面的加固效果、斜度對(duì)加固效果的影響、CFRP布條間距對(duì)加固效果的影響等結(jié)論，為實(shí)際工程應(yīng)用提供了參考。關(guān)鍵詞：CFRP；混凝土梁斜截面；加固；力學(xué)性能；影響因素。引言混凝土結(jié)構(gòu)因其具有良好的耐久性、耐火性和尺寸變化較小等特性，被廣泛應(yīng)用于建筑、橋梁、道路等工程領(lǐng)域。然而，受力、老化和腐蝕等因素的影響下，混凝土結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和穩(wěn)定性可能會(huì)發(fā)生不同程度的下降，極易引發(fā)安全事故。CFRP（碳纖維增強(qiáng)聚合物）在結(jié)構(gòu)加固領(lǐng)域中應(yīng)用廣泛，其優(yōu)異的力學(xué)性能和良好的耐久性為混凝土結(jié)構(gòu)的加固提供了有效手段。然而，目前對(duì)CFRP外貼加固混凝土梁斜截面的研究較少。斜截面作為一種特殊的構(gòu)造形式，在受力情況和加固方案的選擇等方面存在一些特殊性，需要深入研究。因此，本研究通過試驗(yàn)的方式，探究CFRP外貼加固混凝土梁斜截面的力學(xué)性能及影響因素，為實(shí)際工程應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)和參考依據(jù)。實(shí)驗(yàn)方法本實(shí)驗(yàn)選取了長(zhǎng)1400mm、高250mm、寬100mm的混凝土梁進(jìn)行加固試驗(yàn)，圖1為試驗(yàn)樣品示意圖。試驗(yàn)選用的CFRP布條規(guī)格為200mm×1.2mm，黏結(jié)劑采用二元環(huán)氧樹脂膠；斜截面角度選用15°、30°、45°、60°、75°和90°六種情況，每種情況兩個(gè)樣本；CFRP布條間距分別取10mm、20mm、30mm、40mm、50mm五種情況，每種情況兩個(gè)樣本。圖1試驗(yàn)樣品示意圖在試驗(yàn)過程中，首先對(duì)混凝土梁樣品進(jìn)行預(yù)處理，去除表面雜質(zhì)并修補(bǔ)裂縫和破損處；然后按照預(yù)先設(shè)計(jì)好的CFRP增強(qiáng)方案進(jìn)行加固，將CFRP布條沿斜截面貼附固定在混凝土梁上，并進(jìn)行壓力處理一段時(shí)間；最后進(jìn)行加載試驗(yàn)，記錄加固后混凝土梁在不同荷載下的變形和破壞情況。試驗(yàn)過程中，需注意實(shí)驗(yàn)條件的控制，確保試驗(yàn)過程的穩(wěn)定性和可重復(fù)性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析1、受力情況在加載試驗(yàn)中，測(cè)量每個(gè)荷載下梁的中心撓度和試件表面應(yīng)變，記錄下荷載-撓度曲線和應(yīng)力-應(yīng)變曲線。圖2為CFRP加固前后梁在荷載為20kN時(shí)的中心撓度對(duì)比圖，可以看出，在加固后中心撓度明顯下降，表明斜截面的加固效果顯著。另外，隨著荷載的增大，CFRP加固結(jié)構(gòu)的貢獻(xiàn)逐漸增加，撓度下降程度逐漸加大。圖2荷載為20kN時(shí)的中心撓度對(duì)比圖2、變形情況在加載試驗(yàn)中，記錄下各試樣在不同荷載下的最大承載力和變形情況，以分類別分析CFRP加固效果。據(jù)觀察，試驗(yàn)中的斜截面試樣，加固前存在較為明顯的應(yīng)力集中現(xiàn)象，易形成裂縫和局部破壞，而加固后則能有效改善此現(xiàn)象，表現(xiàn)為裂縫的跨越和破壞面的擴(kuò)散難度加大，圖3和圖4分別為加固前、后的斜截面試樣在荷載為50kN時(shí)的變形情況圖。圖3加固前的斜截面試樣在荷載為50kN時(shí)的變形情況圖圖4加固后的斜截面試樣在荷載為50kN時(shí)的變形情況圖3、破壞形態(tài)在加載試驗(yàn)中，觀察試樣的破壞形態(tài)，圖5和圖6分別為加固前、后的斜截面試樣在荷載為70kN時(shí)的破壞形態(tài)圖。加固前試樣出現(xiàn)嚴(yán)重破壞，甚至發(fā)生斷裂，而加固后的試樣則較為均勻地形成裂紋并發(fā)生局部破壞，整體受力性能提高明顯。圖5加固前的斜截面試樣在荷載為70kN時(shí)的破壞形態(tài)圖圖6加固后的斜截面試樣在荷載為70kN時(shí)的破壞形態(tài)圖結(jié)論通過上述實(shí)驗(yàn)，可以得出以下結(jié)論：1、CFRP對(duì)斜截面混凝土梁具有明顯的加固效果，能夠有效改善梁的受力情況和變形情況，提高受力性能。2、斜度對(duì)加固效果影響顯著，隨著斜度增大，加固效果下降，因此在實(shí)際工程中應(yīng)根據(jù)具體情況選擇不同斜度的加固方案。3、CFRP布條間距對(duì)加固效果影響較小，在一定范圍內(nèi)可靈活選擇。綜上所述，本研究對(duì)CFRP外貼加固