FRP加固混凝土梁柱试验方案

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1、安徽省地方标准CFRP 加固混凝土结构技术规程FRP 加固钢筋混凝土梁柱试验方案FRP 加固钢筋混凝土梁柱试验方案1 概述本试验是关于 FRP 加固钢筋混凝土梁柱力学性能的试验研究，试验分为二组，第一组为 FRP 加固钢筋混凝土梁的力学性能试验，试验主要考虑纤维材料类型（CFRP布、CFRP 筋） 、预载大小、配筋率、剪跨比等因素对 FRP 加固钢筋混凝土梁力学性能的影响；第二组为 FRP 加固钢筋混凝土柱试验，试验主要考虑纤维材料类型（CFRP布、CFRP 筋） 、预载大小、配筋率以及偏心距等因素对 FRP 加固钢筋混凝土柱力学性能的影响。2 试验目的1.FRP 加固钢筋混凝土梁柱破坏形态和

2、破坏机理。2.预载大小对 FRP 加固钢筋混凝土梁柱承载力和破坏形态的影响。3.各因素对 FRP 加固钢筋混凝土梁柱力学性能的影响变化规律。4.FRP 加固钢筋混凝土梁柱荷载位移关系曲线的计算方法。5. FRP 加固钢筋混凝土梁、柱承载力、变形、裂缝、刚度等的设计计算方法。6. FRP 加固钢筋混凝土梁柱的施工构造措施。3 FRP 加固钢筋混凝土梁试验方案本次试验共 34 梁，试验梁的尺寸为 mm，净跨为 2000mm，钢筋主24051筋配置为 HRB335 级钢筋（梁受压区为 2 10） ，箍筋采用 HPB235 筋，混凝土采用C30，混凝土保护层厚度为 25mm。3.1 FRP 加固加固钢

3、筋混凝土梁受弯试件设计FRP 加固钢筋混凝土梁力学性能研究共进行 3 组，第一组试验中主要分析纤维材料的种类（CFRP 布加固、 CFRP 筋加固以及混合加固）对 FRP 加固钢筋混凝土梁加固效果的影响；第二组试验研究预载大小对 FRP 加固钢筋混凝土梁承载性能的影响，第三组试验主要研究配筋率和加固量对 FRP 加固钢筋混凝土梁力学性能的影响。各试件具体参数如表 1 所示，试件的配筋图和加固图如图 1 所示。表 1 FRP 加固钢筋混凝土梁受弯性能试验参数试件编号 预载大小 yPFRP 加固形式 s对比试件 0.6对比试件 0 FRP 布一层，U 型锚固条(110.8KN) 0.6对比试件(钢

4、筋直径12）0 FRP 筋一根，U 型锚固条 0.6FW120.41 0.4-(24KN) FRP 布一层，U 型锚固条 0.6FW120.81 0.8 FRP 布一层，U 型锚固条 0.6FR120.41 0.4-(24KN) FRP 筋一根，U 型锚固条 0.6FR120.81 0.8-(48KN) FRP 筋一根，U 型锚固条 0.6FW120.42 0.4-(24KN) FRP 布二层，U 型锚固条 0.6FW120.82 0.8-(48KN) FRP 布二层，U 型锚固条 0.6FW160.41 0.4 FRP 布一层，U 型锚固条 1.07FW160.81 0.8-(110KN)

5、FRP 布一层，U 型锚固条 1.07FW160.42 0.4-(55KN) FRP 布二层，U 型锚固条 0.6FW160.82 0.8-(110KN) FRP 布二层，U 型锚固条 0.6FR160.41 0.4-(55KN) FRP 筋一根，U 型锚固条 1.07FR160.81 0.8-(110KN) FRP 筋一根，U 型锚固条 1.07应 变 片应 变 片应 变 片F12仪F16仪筋 筋CFRP 筋布置应 变 片应 变 片 筋CFRP仪筋CFRP 筋布置CFRP仪1仪CFRP仪2仪CFRP仪图 1 CFRP 布或筋加固钢筋混凝土梁抗弯性能试件配筋及测量仪器布置 油 压 千 斤 顶

6、分 配 梁1 2345荷 载 传 感 器图 2 加固试件加载示意图3.2 FRP 加固加固钢筋混凝土梁受剪试件设计FRP 加固钢筋混凝土梁受剪性能研究共进行 3 组，第一组试验中主要分析预载大小对 FRP 加固钢筋混凝土梁受剪性能的影响；第二组试验研究剪跨比对 FRP 加固钢筋混凝土梁承载性能的影响，第三组试验主要研究加固量对 FRP 加固钢筋混凝土梁力学性能的影响。各试件具体参数如表 2 所示，试件的配筋图和加固图如图 3 所示。表 2 FRP 加固钢筋混凝土梁受剪性能试验参数试件编号 预载大小 yP剪跨比 FRP 条带间距（ mm）对比试件 2.27 FS30100 1.36（a=300）

7、 100FS50100 2.27(a=500) 100FS80100 3.63(a=800) 100FS3050 1.36（a=300） 50FS5050 2.27(a=500) 50FS8050 3.63(a=800) 50FS30.4 100 0.4 1.36（a=300） 100FS30.8 100 0.8 1.36（a=300） 100FS50.4 100 0.4 2.27(a=500) 100FS30.8 100 0.8 2.27(a=500) 100FS80.4 100 0.4 3.63(a=800) 100FS80.8 100 0.8 3.63(a=800) 100FS3 0.4

8、50 0.4 1.36（a=300） 50FS5 0.450 0.4 2.27(a=500) 50FS8 0.450 0.4 3.63(a=800) 50FS3 0.850 0.8 1.36（a=300） 50FS5 0.850 0.8 2.27(a=500) 50FS8 0.850 0.8 3.63(a=800) 50注： 为未加固钢筋混凝土梁的屈服承载力。所有试件底部均粘贴一层 CFRP 布。yP应 变 片应 变 片FS3-10仪仪对 称 布 置应 变 片应 变 片FS5-10仪仪对 称 布 置应 变 片应 变 片FS8-10仪仪对 称 布 置应 变 片应 变 片FS3-50仪仪对 称 布

9、 置应 变 片应 变 片FS5-0仪仪应 变 片应 变 片FS8-50仪仪对 称 布 置图 3 CFRP 加固钢筋混凝土梁抗剪性能试件配筋及测量仪器布置3. 3 试验方案1. 加载方案加载方式为两点反位加载，即将试验梁受拉面反向朝上，在原正向放置试验梁的两集中加载处设置一对简支支座，而在原正向放置试验梁的两端支座处布置两台 50T螺旋式低式千斤顶加载。千斤顶底座通过传力钢板（钢板下铺湿砂浆以保证传力均匀）支承在试验梁上，千斤顶上端放置力传感器（传感器和显示仪相连，以控制加载数值） ，传感器通过传力钢板和反力架横梁直接接触。试件的加载制度采用逐级加载，每级加载为极限荷载的 1/10，在试验梁开裂

10、前、受拉钢筋屈服前，分级加载应适当加密，以确定试验梁的为观测试件在各级荷载下的变形和应变变化。在每级加载后，记录仪表读数，各级加载的稳压时间为 2 分钟，接近破坏时，则采用慢速连续加载，当荷载达到最大值时，试验机的压力指针开始回转以后，仍继续向试验机送油，直到试件最后破坏。2.量测内容包括以下几个方面：1) 量测各级荷载下试件所受的集中荷载，量测仪器为压力传感器，采集方式为计算机数采。2) 量测各级荷载下试件的位移(跨中、分配梁两支座位置)、纤维应变、梁纵筋应变、混凝土应变，量测仪器为位移传感器和应变片，采集方式为计算机数采。3) 量测各级荷载下，试件裂缝开展情况。3.测量仪器布置CFRP 加

11、固钢筋混凝土梁受弯试件测量仪器的布置如图 1 所示，CFRP 加固钢筋混凝土梁受剪性能试件测量仪器的布置如图 3 所示。4. CFRP 加固钢筋混凝土柱试验方案4.1 偏压荷载作用下 CFRP 加固钢筋混凝土柱试验方案偏心受压 CFRP 加固钢筋混凝土柱力学性能研究共进行 3 组（共 20 根） ，第一组试验中主要分析偏心率大小对 CFRP 加固钢筋混凝土柱受力性能的影响；第二组主要研究加固方式对 FRP 加固钢筋混凝土梁承载性能的影响，第三组试验主要研究预载大小对 FRP 加固钢筋混凝土梁力学性能的影响。各试件具体参数如表 3 所示，试件的配筋图和加固图如图 4 所示。表 3 CFRP 加固

12、钢筋混凝土柱偏压性能试验参数试件编号预载大小 yP偏心距（ mm）加固方式FRP 条带间距（mm）对比试件 100 对比试件 200 CS101 100 FRP 条带 100CS10.41 0.4 100 FRP 条带 100CS100.5 100 FRP 条带 50CS1 0.40.5 0.4 100 FRP 条带 50CS201 200FRP 条带，纵向 CFRP 布一层100CS2 0.41-1 0.4 200FRP 条带，纵向 CFRP 布一层100CS2 0.41-2 0.4 200FRP 条带，纵向 CFRP 布二层100CS20.81 0.8 200FRP 条带，纵向 CFRP

13、布一层100CS200.5 200FRP 条带，纵向 CFRP 布一层50CS20.40.5-1 0.4 200FRP 条带，纵向 CFRP 布一层50CS2 0.80.5 0.8 200FRP 条带，纵向 CFRP 布一层50CS20.40.5-2 0.4 200FRP 条带，纵向 CFRP 布二层50CR201 200 FRP 条带，纵向 CFRP 筋 100CR20.41 0.4 200 FRP 条带，纵向 CFRP 筋 100CR200.5 200 FRP 条带，纵向 CFRP 筋 50CR20.40.5 0.4 200 FRP 条带，纵向 CFRP 筋 50CR20.81 0.8 2

14、00 FRP 条带，纵向 CFRP 筋 100CR20.80.5 0.8 200 FRP 条带，纵向 CFRP 筋 50注： 为未加固钢筋混凝土梁的屈服承载力。yPCS1仪仪 1-2-CS2仪仪 1-2-1-筋CFRP 筋布置CS1仪仪应 变 片位 移 计 应 变 片 CFRP仪CS2仪仪应 变 片位 移 计 应 变 片 CFRP仪CFRP仪CS2-0.5 CS2-1CS2-0.5 CS2-1图 4 偏心受压 CFRP 加固钢筋混凝土柱试件配筋及测量仪器布置4.2 偏心受压加载方案1、加载方案试验采用 500 吨机加载支座，为了固定试件，每个试件就位后预压大概 2kN。试验过程按照混凝土结构试

15、验方法标准 （GB50152-92) 中的规定执行。固定试件时施行预加载。正式加载过程中采用单调分级加载，开始每级荷载不超过极限荷载的 10%,当加载达到承载力计算值的 90%以后，每级荷载按小于极限荷载的 5%，每级荷载加载完毕后须持载 10 分钟等试验仪器读数稳定后再记录数据。试件受压破坏以混凝土压坏为标志。极限承载力按以下方法确定：当在持载时间结束后出现试件破坏，以持载时荷载值作为承载能力极限值；当在持载过程中出现试件破坏，则取此次加载和上一级荷载值的平均值作为承载能力极限值；当在加载过程中出现试件的破坏，则以前一级加载值作为承载能力极限值。2、量测主要内容1）竖向外荷载，由试验机和螺旋滑线电阻传感器联合测量；2）构件竖向变形，用位移计与应变片联合测量；3）构件的侧向扰度，用位移计与应变片联合测量；4）构件环向变形，用应变片测量；钢筋应变，用应变片测量。3、测量仪器的布置偏心受压 CFRP 加固钢筋混凝土柱测量仪器布置如图 4 所示。4.3 水平荷载作用下 CFRP 加固钢筋混凝土柱试验方案水平荷载下 CFRP 加固钢筋混凝土柱的试件共 18 个，试验共分三组，第一组考虑CFRP 条带间距对试件承载性能的影响，第二组考虑轴压比对 CFRP 加固钢筋混凝土柱性能的影响，第三组考虑剪跨比对 CFRP 加固钢筋混凝土柱受力性能影响。具体试件参数如表 4 所示。试件的配筋及测