《探讨CFRP加固钢筋混凝土梁的平均裂缝宽度研究[桥梁检测与加固]》由会员分享，可在线阅读，更多相关《探讨CFRP加固钢筋混凝土梁的平均裂缝宽度研究[桥梁检测与加固]（3页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、总第 1期 C F R P加固钢筋混凝土梁的平均裂缝宽度研究 4 1 C F RP加 固钢 筋混凝土梁 的平均裂缝宽 度研 究 刘金 平 中铁大桥局集团武汉桥梁科学研究院有限公司 湖北 武汉 4 3 0 0 3 4 摘 要 介绍了 C F R P加固钢筋混凝土梁的裂缝宽度 的影响因素 提 出了梁的平 均裂缝 宽度 的计算公式 通 过相 应的试验数据进一步验证 结 果表 明该方法 切 实可靠 可 对 预估和评价加固钢筋混凝土结构 的裂缝提供理论依 据 为实 际工程应用提供一些借鉴 关键词 C F R P 钢筋混凝土粱 裂缝 宽度 研究 1 前言 碳纤维布 C F RP g l 固混凝土结构技术
2、已经成 为当前土木工程领域 的一个研究热点 目前研究的 重点从抗弯 抗剪构件 以及抗震 节点加 固等转向了 粘结应力 预应力 C F R P筋 的开发和应用等 领域 在工程实际中也得到了广泛应用 但是对于加固钢 筋混凝土构件裂缝间距和裂缝宽度的研究 目前并不 多 而且 已有 的研究成果多采用裂缝 问钢筋应力平 均值进行 分析 这与实 际钢筋应力 分布差别较 大 本文拟采用裂缝间钢筋应力分布函数来讨论加固后 钢筋混凝土梁 的平均裂缝宽度计算方法 2 已有加固混凝土梁的裂缝计算模型 目前 已有的加 固混凝土梁裂缝 的计算模 型 仍 按传统钢筋混凝土结构裂缝 分析方法 这种 分析方 法首先假设裂缝截
3、面处 的钢筋应力 和 CF R P应力 都是一个常数值 本文尝试找出按钢筋实际应力分 布函数来计算梁裂缝 的计算方法 3 基 于钢筋 应 力分 布 函数 的 C F R P加 固混 凝土梁 平均裂缝 宽度 裂缝间距采用文献E l i 中的计算方法 一 1 式 中 J 9 0 2 4 一 1 9 c 0 0 8旦 O t e一 A干 A of z 为 c F R P加固混凝土梁的平 均裂缝间距 l m 为与未加固混凝土梁平均裂缝间距 为加 固影响系数 A r 为 C F RP截面积 A 为受拉钢 筋截面积 C 为受拉钢筋保护层厚度 ID 为受拉钢筋 有效配筋率 d为钢筋直径 b 为截面宽度 h为
4、截面 高度 6 为受拉翼缘宽度 为受拉翼缘高度 文献 2 指出裂缝问钢筋应力 可以假定满足以 下分布函数 一 一 一 一 B1 1一 C O S 2 c r 式中 为截面钢筋沿 z方 向应力 为截面钢筋 计算应力 为平均裂缝 间距 B 为应力值 计算模型见图 1 其受力平衡方程如下 A 4 A f f A A f A 3 A 一A I r U d a r 4 A f f 二 A f h l r d b f d 5 式 中 为截面钢筋应力 A 为受拉钢筋截面积 为钢筋周长 f 为 C F R P应力 A f 为 C F R P截 面积 b为 C F R P沿 方向应力 为混凝土截 面拉应 力 A
5、 为混凝土截面积 r 为钢筋与混凝土 的粘结 应力 r r 为 C F RP与 混 凝 土 的粘 结 应 力 b f 为 C F RP粘贴宽度 收稿 日期 2 O O 8 1 1 1 O 作者简介 刘金平 珀7 9 一 男 工程师 2 0 0 2年毕业于湖南大学 土木工程学 院交通土建工程专业 工学学士 4 2 桥梁检测与加固 2 0 0 8年第 1 期 f r d x 一 B 卜c o s 7 J 0 U s c 两边求导可得 r 一 2 m 一4s B t s i n 8 7 u c r U s c r 对式 5 处理 时 先变成统一形式 由于 一 E 一E c f 故有 Y c f 一
6、等 9 s 式中 E 为钢筋的弹性模量 E c r 为 C F R P的弹性模 量 则 瓦 Ec f 一 式 中 a一 E c f 代人式 5 有 一 Ac f a 由于 b c f 为常数 故求导可得 一 s i n 由瓦 3 得 A 一 A 一 A f f 一 0 c r 1 3 故 B l 1 一c s 2 7 r z 十 Ac f 1 c o s 1 4 当 z 扎 一 为极大值 B 一 At e f 1 5 由粘结 一滑移理论 平均裂缝宽度为 叫 一 E s r E c 一 E O e r d 0 d 0 一 参 如 E 击 B I 1 c o s Z cr 1 旦 1 c o s
7、d z E A l c t e cr BI 一竺 一 E一 E c j 2 cr 一 j 一 f t l 1 6 式 中 P 一 P c 一 4工程实例 国内利用 C F R P加 固混凝土梁 的试验研究 中 有详细裂缝记 录的不多 本文主要利用文献 2 中的 试验数据结果 采用的试验梁和 C F RP的基本参数 见 表 1 试验中得到钢筋的应变情况 根据试验数据计算 得到的平均裂缝问距和混凝土平均裂缝宽度见表 2 表 1 试验梁和 C F R P的基本参数 注 试验梁所用的混凝土的实测抗压 强度 为 2 4 8 MP a 梁 的规格为 3 0 0 mmX 2 0 0 mmX 3 0 0 0
8、mm 表 2 平均裂缝间距和混凝土平均裂缝宽度计算值 注 荷载的选择以混凝土梁裂缝基 本达到稳定状态为准则 实测裂缝宽度均只考虑纯弯 区内的裂缝 n 总第 1 期 C F RP加固钢筋混凝土梁的平均裂缝宽度研究 4 3 将计算得到的平均裂缝宽度与实测 的裂缝宽度 苎 力 匕 较 并 与 文 献 2 中 计 算 得 到 的 理 论 值 2 比 5 结 语 较 见 图 2 一 一 卜 1 0 0 C W Z l 0 0 C 一 l Z U I l W l l 6 0 0 1 2 一 U U l 洲 一 l b 0 梁号一 荷载 k N 一 实测值 一 理论值一理论值2 图 2 平均裂缝宽度比较 由
9、图 2可知 计算 得出的裂缝理论值与实测值 仍存在一定偏差 分 析原 因可能是裂缝宽度计算公 式没有考虑 昆凝土保护层厚度 的影 响 文献 E 2 中 计算的理论值 2与计算的理论值都跟实测值存在偏 差 经 计算 理论 值 与实 测值 的 比值 的均 方 差 为 0 0 6 3 理论值 2与实测值 的比值的均方差为0 0 5 3 两个理论值与实测值 的耦合效果接近 可见本文裂 缝平均宽度的计算公式有一定使用价值 但还需要 进一步完善 上接 第 3 O页 1 碳纤维布粘贴 除上述 主要施工程序外 其 它未尽施工问题执行 碳纤维片材加 固修复混凝土 结构技术规程 C E C S 1 4 6 2 0
10、 0 3 2 灌注化学浆液执行 混凝土结构加 固技术 规程 C E C S 2 5 9 0 施工方法相应结合材料供应 商提出的要求 3 所有材料必须有生产厂家的 出厂合格证 质量保证书 必须满足国家有关规范要求 对进 口材 料还必须有进 口许可证等国家强制要求的各种证书 及资料 4 碳纤维布在运输 储存和施工过程 中 不得 受积压 阳光直晒 雨淋和撞击等 胶结材料应密封 保存于阴凉处 5 为了保证裂缝整治质量 在粘贴 的碳纤维 布的初期固化强度未形成之 前 应临时封 闭桥上机 动车交通 6 在进行粘贴碳纤 维布时 修平工作 的好坏 直接影响加 固的整体效果 因为如果粘贴表 面凸凹 按照基 于钢
11、筋应力分布 函数的 C F R P加 固混 凝土梁的裂缝计算理论 对 C F RP加 固混凝土梁的 裂缝宽度计算问题进行 了分析和研究 主要是考虑 钢筋及 C F R P的应力按某一种分布函数分布时 计 算梁的平均裂缝 宽度 计算 的理论值 比实测值 稍 大 说明此计算理论用 于 C F RP粘贴加 固钢筋混凝 土梁裂缝计算具有较高 的可靠性 可对预估 和评价 结构加 固中的裂缝提供理论依据 具有一定的实际 工程意义 目前 我 国对 C F R P加 固混凝 土梁 的裂 缝宽度计算模型还处在发展的阶段 本文提出的计 算方法也有待进一步 的验证和完善 参考文献 E I 庄江波 f N平 鲍轶洲
12、等 C F RP布加固混凝土梁的 裂缝分析与计算 J 东南大学学报 自然科学版 2 0 0 6 3 6 1 8 6 9 1 2 华明 C F R P加 固矩 形截 面钢 筋混 凝 土梁 刚度 裂 缝研究 南京 东南大学 2 0 0 6 不平 就会造成碳纤维布受力不均 严重时甚至造成 应力集 中 而碳纤维 布本身脆性 大 破 坏都是致命 的 应于高度重视 6 加 固方案的特点 本设计方案是在经过对大桥作 了详细的检测和 静动载试验的基础 上进行设计 设计方案具有受力 明确 施工工艺简单和投资费用低的特点 7结论 1 加 固设计中针对板梁和桥墩病害采取粘贴 加固 方案安全可靠 经济合理 2 结构维修后并非就 万无 一失 了 应进行更 为严格的维护管理 对主航道桥墩设 置防撞设施和 较醒 目的防撞警示标识 对于超重车辆进行控制 以 确保结构安全
