预应力碳纤维板加固混凝土梁的抗震试验方案

1、预应力碳纤维板加固混凝土梁的抗震试验方案1 试验目的 基于五根不同张拉控制应力，梁的配筋率以及碳纤维板的粘贴长度的混凝土梁在低周反复荷载下的试验，对预应力碳纤维板加固混凝土梁的受理过程、破坏形态、抗裂度、特征荷载、滞回曲线、骨架曲线、延性性能、刚度退化、耗能能力等抗震性能进行研究。2 试验的设计与制作2.1 试验参数设计共设计五根混凝土梁试件（试件编号L1，JGL2-5),试件设计参数有：（1)预应力CFRP板的粘贴长度。（2）张拉控制应力为30%、40%。（3)梁的不同配筋率。五根采用C40混凝土梁，受拉纵筋和受压钢筋均采用HRB400,箍筋采用HPB300，六根试件均采用梁顶部和底部上下配

2、筋，具有相同的几何形状和截面尺寸，梁宽250mm，高400mm，跨度为3.2m，跨高比为8:1。试验参数见下图表。编号粘贴长度（mm)张拉控制 应力 加固方式受拉钢筋受压钢筋箍筋L1 / / / 2C22 2C12f 6100/200JGL2 2000 30% 预应力CFRP板加固 2C22 2C12JGL3 1600 30%JGL4 2000 40%JGL5 2000 30% 2C12其中L1为未加固梁，本次试验做对比梁2.2承载力的估算（1） 对比梁L1(未加固梁）计算参数：L=3200mm L0=3000mm fy= fy=360N/mm2 As=308mm2 As=760mm2 as=

3、42mm as=37mm h0=358mm hf=363mm =0.85%fc=40.1N/mm2 ft=2.39N/mm2(1.1）纯弯段正截面承载力计算根据平衡条件： 得出：对受压钢筋合力点取矩： （1.2）剪弯段斜截面承载力计算 属于一般梁 截面尺寸符合要求 梁不会发生斜截面剪切破坏 （1.3）开裂荷载的计算： 受压区高度由拉、压区对中和轴面积矩相等的条件确定 求换算截面惯性矩则开裂荷载：2、JGL2(预应力CFRP板粘贴长度为2000mm，张拉控制应力为30%fu，采用OVMCFP50-2.0型号的CFRP板）：计算参数： （2.1）确定CFRP板的张拉控制应力（2.2）计算预应力损失

4、预应力的损失主要包括两个部分：1、锚具变形和CFRP板回缩引起的预应力损失。 2、 预应力CFRP板徐变而引起的预应力损失。计算锚具变形和CFRP板回缩引起的预应力损失 ： （其中为为张拉端锚具变形和CFRP板的内缩值，L为张拉端到锚固端之间的距离）计算预应力CFRP板徐变而引起的预应力损失：根据文献所得公式： 表示纤维复合材料的粘弹性模量，其中 。（2.3）计算CFRP板和混凝土的有效应变CFRP板的有效拉应力值为：则CFRP板的有效预压应变为：计算混凝土的预压应变公式为：其中令 则： 计算换算后受压区高度； 混凝土压碎时的极限应变： 碳纤维板下部边缘应变为，联解下式得： 解得： 则根据平衡

5、条件得： （2.3）计算JGL2的开裂荷载 由前式可以知道的参数： 计算消压弯矩： 计算相同条件下的非预应力受弯构件的开裂弯矩 则 3、用同样的方法计算JGL3-JGL5，计算得五根构件的承载力如下表：编号粘贴长度（mm)张拉控制应力极限弯矩(KN.m)极限荷载(KN)L1/87.8175.6JGL2200030%123.5247JGL3160030%123.2246.4JGL4200040%132.9265.8JGL5200030%61.6123.24、 应变片的布置 分别在两根受拉钢筋上各粘贴三个5*3mm应变片，分别在加载点和跨中处。为了观测CFRP板在张拉和受力时的应变情况，在CFRP

6、板全长上等距布置五个5*3mm应变片。在混凝土纯弯区分别在梁的跨中底部和底部各贴2个100mm应变片，在构件侧面沿试件高度等间距布置5个应变片以用来测量跨中顶部和底部表面混凝土的应变，测量数据主要用于验证构件截面变化是否符合平截面假定。 在试件的跨中，加载点以及支座处分别布置位移计用来观测梁的跨中挠度，加载点处的变形以及支座的沉降。 5、加载方法及加载简图 本试验加载方式按照结构低周反复荷载静力试验的位移控制加载方法进行。试件两 端简支，通过一个MTS油压制动筒和用钢板及螺杆捆绑固定的分配梁实现类似三分点加载，利用MTS自带传感器连接计算机采集，以量测荷载施加的真实数值。加载过程见图2-10，具体方案如下：荷载控制阶段：先向下加载直至梁试件纯弯段下缘混凝土主裂缝宽度达0.2mm，卸载后，向上加载直至梁试件纯弯段上缘混凝土主裂缝宽度达0.2mm，再卸载；向下加载直至梁试件纯弯段底部普通钢筋受拉屈服，记录此时的跨中位移y；位移控制阶段：在随后的上下反复加载时，均以