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碳纤维加固抗弯设计要求【遂宁】

一.引言

过载桥梁的CFS加固还缺乏专门的针对性研究,本章从试验着手研究卸载加固的混凝土梁。研究了不同曾加荷载下混凝土加固后的受力性能。在第二章提出的曾加荷载考虑方法和材料非线性有限元计算方法基础上,对试验梁进行了仿真分析,通过参数分析研究了更大范围内参数变化对加固性能产生影响。

1)进行了16根抗弯加固混凝土梁的破坏试验。了解不同的曾加荷载和抗弯加固的CFS层数等对承载力、破坏形态和混凝土截面应力分布的影响。

2)利用第二章有限元理论分析方法,建立了考虑曾加荷载初始效应和材料非线性的有限元模型,对试验梁进行受力分析,以验证有限元计算方法和模型的准确性。

3)在以上工作基础上,通过参数分析,进一步了解曾加荷载和CFS抗弯加固量对被加固结构的力学性能影响;得出CFS能实施有效抗弯加固的曾加荷载上限:提出从裂缝特征、分布范围、裂缝高度、混凝土状况等混凝土结构表面特征来估计结构在加固前的初始受荷情况的方法。

二试验方案

(1)试验参数

因此,试验梁的纵向钢筋的配筋率取为1.19%

同时考虑了试件加固后抗剪承载力和抗弯承载力的协调性,使试件加固后出现弯曲破坏.因此,设计了三层和两层加固。为防止端部剥离破坏发生,将CFS满布粘贴在底面,通过支座的约束来防止CFS端部的剥离破坏。根据规范计算,三层和两层加固后将出现弯曲破坏,符合加固设计要求.加固时,全部荷载(包含恒载)都将卸去。

4)剪跨比2取2.7,满足混凝土梁抗剪承载力公式中五取值范围在1.5-3.0之间的要求。

5)混凝土按C25的目标设计。

(2)材料参数

为获取试验梁的混凝士抗压强度,在浇注试验梁的同时,制作了150X 150×150⋯的试块。提取了8mm直径的钢筋和14mm直径的钢筋样本,测得混凝土的抗压强度以及钢筋的抗拉强度和屈服强度。这些样本与试件同一天加载。各种材料强度值见。CFS和胶的材料参数由材料供应方上海维固有限公司提供。

(3)传感元件布置和加载方案

2)试验梁的挠度。

在试验梁中,钢筋应变片、CFS应变片、混凝土应变片都布置在跨中截面。钢筋片粘贴在受拉纵向钢筋上,每根纵筋各贴一片;混凝土片自上至下等间距布置5片,间距50mm;CFS应变片贴在跨中CFS表面。图中l~5指5片混凝土应变片。以下文中的实测值是在剔除了不合理的测试数据后,对样本数据(挠度、应变等)进行平均之后得到的。

2、加载方案加载采用两点对称加载。

试验按‘混凝土结构试验方法标准》要求进行.每一级荷载持载2-3分钟,待数据稳定后再加下一级荷载。等到接近极限承载力时加载增幅减小,约1.2KN。试件浇捣完毕到龄期后进行预加载,达到设定值后卸载,粘贴CFS进行加固,达到要求后进行荷载试验。

试验结果

(1)试件的试验结果

1、弹性工作阶段

在这一阶段,荷载和挠度都比较小,挠度和荷载基本呈线性关系,未出现明显裂缝。梁处于弹性工作状态。

2、带裂缝工作阶段试件上出现裂缝。开裂后,裂缝处的混凝土退出工作,不再承受拉力,拉力全部由钢筋承担。

3、屈服至破坏

当荷载达到90KN时梁的挠度急剧增加。随着荷载的增加,裂缝急剧开展,纯弯段混凝土受压区压碎,在110KN时梁达到极限承载力。M-0.0的破坏形态为纵筋受拉屈服、压区混凝土压碎。属适筋破坏,与设计预想吻合。试验现象与经典弯曲破坏试验梁的现象完全相同,说明试验设计的方法和测试手段正确可靠。

l、弹性工作阶段

在这一阶段,梁基本处于弹性工作阶段,荷载和挠度都比较小,梁上未出现裂缝,挠度与荷载的关系基本呈线性。

2、带裂缝工作阶段

梁在这一阶段属于带裂缝工作阶段。载荷在30KN附近观测到开裂后,裂缝处的混凝土退出工作,拉力由钢筋和CFS承担,试件刚度减小。M.0.2和M-O一0的开裂荷载相近。CFS对推迟开裂作用微弱。阶段,CFS应变和钢筋应交的比例关系基本保持不变。当荷载达115KN时,受拉纵筋应变达屈服点(2000/Hg).

3、屈服至破坏当荷载达115KN时,CFS应变增大,CFs作用显现。当荷载增至132l<N达到破坏。试件破坏形态,试件破坏时纯弯段受压区混凝土压碎;破坏时受拉钢筋屈服;试件上有剪裂缝和弯裂缝两种主裂缝,斜裂缝附近的CFS发生剥离,支座处的CFS发生断丝,试件的破坏最终由弯裂缝导致,随着弯裂缝宽度增加,CFS被拉断。试件的破坏模式是弯曲破坏和剪切破坏的合并形态。

(3)试件M-40_2的试验结果

梁M-40.2加固前的外载荷达40KN(不含自重),约为未加固试件设计承载力的40%。

卸载后在试件受拉底面粘贴两层CFS加固。未加固梁加载至40KN时裂缝开裂高度在80mm左右,裂缝主要分布在一1/4-.1/4之问,为竖向弯曲裂缝,此时的挠度约为2.9ram。加固前是试件的荷载与挠度关系图.“反映的是跨中截面上纵筋和CFS的应变与荷载关系。

1、名义弹性工作阶段

这一阶段,梁荷载和挠度都比较小,基本处于弹性工作阶段。老的裂缝在此阶段没有发展。挠度和荷载的关系基本呈线性。

2、正常使用阶段

M-40.2的新裂缝发展时的荷载和M.0.0的开裂荷载相近。在此阶段,CFS应变和钢筋应变的比例变化不大,CFS的应变稍大于钢筋的应变。外载达102KN时,受拉纵筋应变达屈服点(2000/JE)。

3、屈服至破坏当荷载达102KN后,纵向受拉钢筋屈服,CFS承担了更多的荷载,试件挠度和CFS的应变迅速变大。当荷载达到127KN时,试件达极限承载力。试件的破坏由剪切和弯曲的合并作用所致。破坏时纵向钢筋屈服,纯弯段混凝土压碎,试件上有主弯裂缝和主斜裂缝,在主裂缝处CFS发生剥离,随着荷载增加CFS最终拉断。

外载112KN时钢筋应变达到3000/峪,112KN之后无钢筋应变数据,这是由于应变片初读数较高,钢筋应变在3000/惦之后超过了应变测量仪器的量程范围造成的。

(5)试件的试验结果

梁M-70-2加固前的预加载荷为70KN(不含自重),约为未加固试件设计承载力的700,4,卸载后在试件受拉底面粘贴两层CFS加固。加载至70KN时未加固梁裂缝开裂高度约170ram,裂缝主要分布在.51/6--51/6之间,主要为竖向弯曲裂缝,弯剪段有1-2根弯剪斜裂缝,此时试件挠度为4.85ram.梁在荷载作用下不同阶段呈现不同的特点,可分为三个阶段:

1、名义弹性工作阶段

这一阶段,梁荷载和挠度都比较小,基本处于弹性工作阶段。老的裂缝在此阶段没有发展。

挠度和荷载的关系基本呈线性。

2、正常使用阶段

M.70-2的新裂缝发展时的荷载和M-O-0的开裂荷载相近。在此阶段,CFS应变和钢筋应变的比例关系变化不大,CFS稍大于钢筋。当外荷载达102KN时,纵向拉筋达到理论屈服点,CFS的应变增幅加大。试件挠度增幅也明显加大。

3、屈服至破坏钢筋发生屈服后,CFS的应变增幅加快。在图3.14发现在115KN之后钢筋应变大于CFS应变。分析其原因,发现CFS有小部分剥离和断丝,使应变片处的CFS部分发生松弛所致。破坏时纵向钢筋屈服,纯弯段混凝土压碎,CF$发生部分剥离,支座处CFS被拉断,有明显的主弯裂缝和主斜裂缝。试件的破坏为剪切和弯曲的合并作用导致。

(6)试件M-40-3的试验结果

梁M.40.3加固前的曾受外载荷为40KN(不含自重),约为未加固试件设计承载力的40%,

加固前构件状态同M.40-2。卸载后在受拉底面粘贴三层CFS。

l、名义弹性阶段

这一阶段,荷载和挠度都比较小,挠度和荷载的关系呈线性,基本处于弹性工作阶段。

2、正常使用阶段阶段

M—40-3出现新裂缝时的荷载为36KN.本阶段试件刚度随着荷载的增加逐步减小。CFS的应变大于钢筋的应变,两者的应变增速基本相同.到119KN时,钢筋达到理论屈服点。

3、破坏阶段

本阶段试件刚度迸一步减小。钢筋发生屈服后,CFS的应变增幅加大.139KN时达到极限承载能力。M.40-3破坏时主剪裂缝上端混凝土压碎,纯弯段混凝土没有压碎痕迹,也没有主弯裂缝。主剪裂缝附近CFS发生了部分剥离,破坏时CFS未被拉断。破坏模式是剪切破坏,这与按规范计算结果不符,按规范计算将出现弯曲破坏。

(7)试件m-70-3的试验结果

梁M.70-3加固前的曾受外载荷达70KN(不含自重),约为未加固试件设计承载力的70%,加固前构件的状态同M.70-2。卸载后在受拉底面粘贴三层CFS梁在不同荷载阶段呈现不同的特点,可分为三个荷载阶段:

l、名义弹性阶段

虽然梁曾受的外载荷增加到70KN,但是挠度和荷载的关系基本呈线性,试件基本处于弹性工作阶段。

2、正常使用阶段

老的裂缝在此阶段没有发展。达36KN时试件出现新的裂缝。此阶段试件刚度减小不太明显。

说明在此阶段试件仍然是弹性性能占上风,CFS对刚度的维持起了较好的作用。

3、破坏阶段

试件刚度进一步减小。钢筋发生屈服后,CFS的应变急剧增加。M一70.3破坏时主剪裂缝上端混凝土压碎,纯弯段的混凝土没有压碎痕迹,没有主弯裂缝。斜裂缝两侧混凝土的错位导致CFS局部剥离,破坏时CFS未被拉断。

四.沿截面高度混凝土应变的分布情况

为验证平截面假定在加固既有结构中的正确性,在纯弯段沿截面高度粘贴混凝土应变片在各级荷载下应变沿截面高度基本能保证线性分布。M-40-3在116KN时,距离受拉面25mm处的裂缝穿过了应变片,所以数据有较大的增加,116KN对应的线在.100mm处偏离线性。虽然此次试验只在粘贴3层CFS的试件上进行试验。但是文献总结了不同层数的CFS抗弯加固开裂梁试验,试验结果也证明了平截面假定成立。

(1)试验小结·

通过试验研究,对曾加荷载引起的初始效应如何影响曾加荷载结构的抗弯加固后的承载力、破坏过程及应变提供了很好的基础。但是,由于曾加结构加固问题的复杂性,完全依赖试验来了解加固后的结构的受力性能还存在一定的困难和局限性.因此,需要在试验研究的基础上,提出合适的数值模型,来总结曾加荷载的初始效应和加固层数对加固效果的影响,给过载结构的抗弯加固设计提供理论依据。

(2)试验梁有限元分析

1)有限元仿真的关键问题

如要真实模拟CFS加固试验梁的加载过程,需解决两方面的问题。第一,考虑加固前曾加荷载产生的初始效应;

曾加荷载在结构上产生的影响有减小初始刚度、预裂缝使得附近CFS的应力集中两方面。本文主要针对初始刚度的减小对结构加固产生的影响进行模拟,不考虑计算预裂缝引起附近的CFS应力集中现象。采取这种简化处理方法的理由是:一般在实际的加固设计中都要考虑防离处理,以避免脆性破坏和材料浪费。以本次试验为例,借用了支座作为天然的锚固手段(将CFS布满整个受拉底面)来防止剥离破坏发生。

从试验结果来看,破坏由混凝土梁的剪切破坏或者剪切与弯曲混合弓I发,防剥离手段有效。除了一定的锚固手段之外,还可在裂缝附近粘贴压条来防止剥离破坏。因此计算时对剥离破坏不做考虑。

试件的初始刚度减小主要由曾加荷载产生的裂缝造成。裂缝发生后,裂缝处的混凝土退出工作。为确定预裂缝的位置,减小相应节点的刚度,在对加固结构分析之前先对未加固试件在曾加荷载下的受力状况进行分析。通过设计程序,输出达到开裂破坏标准的高斯点的坐标信息。而后将该信息作为初始条件代入加固后试件的计算数据文件,将该点的刚度进行减小处理。实际上,裂缝点的刚度随着裂缝的不断开展在不断下降。但是,如要考虑这一点,则对加固结构计算的难度和工作量太大。因此,达到开裂破坏的判别标准是出现三向开裂,(具体见2.4.2的混凝土开裂标准描述),并令达到开裂标准的商斯点刚度为零。

2)有限元模型

l、梁的网格划分有戳元模鍪以试律的轴线为x轴,潞试佟静高度方辩为z辅。坐标系原煮是试件的中心对称点。

钢筋混凝土粱沿x轴方向划分20个三维实体单元,y轴方舞划分一令单元,z轴方向划分一个单元。钢筋混凝土单元内部褥按照材料的几舞足寸逡簿划块,冕霆3.24。嚣巾未抵浚戆块为混凝土块。为建横方便,钢筋的截面用方形代替,保证钢筋静瑟获移含力焱作焉鬣嚣不变。cFs瀣an 3,24擎蠢痨块髂期分轴线划分20个单元,沿Y、z方向划分1个单元。经加瑚试件单元总数60个,节点总数374个。未加颡试侔肇元总数20个,繁点总数248个。

2、荷载与约束

试件采取两点对称集中加载,作用位置,以线荷载形式作用在试件上,大小为P/2b(b是试件的宽度)。自重以体积力考虑,取值为2.4×104N/m3。根据实际情况,试件的支承在工=±o.9米处。一端简化为固定铰支座,另一端简化为滑动铰支座,在工=0.9米截面约束支座对应节点x和Z方向的位移为零;在工=-0.9米截面约束支座节点z方向的位移为零。在两个坐标点(z=±o.9,Y=0,z=一O.125)处Y方向位移为零.

(2)材料特性

1、混凝土

钢筋混凝土单元采用了三维实体单元。单元上包含了各种材料块。每个材料块有3×3×3个高斯积分点。所有的材性分析都基于高斯点进行。

各试件的混凝土立方体抗压强度。各试件的轴心抗压强度t和抗拉强度Z按照文献取值;

混凝土的极限抗拉应变取为气=o.00015;泊松比取为O.167,混凝土的弹性模量为2.1×104MPa。因为支座处和集中力加载处为三向受压状态,所以按约束混凝土取抗压强度,取值按照根据规定求解,其抗拉强度不变。

2、钢筋

钢筋的极限拉应变£。=o.Ol;

8毫米钢筋的抗拉强度取为442MPa;

14毫米钢筋的抗拉强度取为353MPa;

泊松比取为0.167,钢筋的弹性模量取为2.1×105MPa。

3、CFS的厚度相对混凝土的尺寸来说非常小,在有限元模型中采取梁单元或者壳单元来建模分析混凝土梁加固后的力学性能,计算结果相差都不会太大。

本文的有限元模型中碳纤维用弹性的壳单元模拟。CFS为线弹性材料。CFS用多功能壳单元模拟。CFS的极限拉应变为占幽=o.016。CFS的破坏准则:当CFS单元高斯点的主拉应变达到极限拉应变占柏时破坏,破坏高斯点的刚度置零。

4、粘结胶

考虑外贴CFS与混凝土之间的粘结,在有限元模型上设置粘结层。粘结层视为各向同性的弹性材料。因胶的厚度相对混凝土尺寸来说厚度非常小,可用壳单元模拟。粘结破坏只要满足以下任何一个条件即可发生(其中的数据由施工方经试验统计提供)。破坏后,令高斯点的刚度为零。粘结胶层采用壳单元。

1)高斯点的主拉应力超过抗拉强度(30MPa);

2)剪切应力超过剪切强度(IOMPa)。

五.计算值与实测值的比较

以下为各类数据的试验值与有限元计算值的对比和结果分析。下面对挠度与荷载关系曲

线也进行了对比。因按文献13-21设计加固,试验梁将出现弯曲破坏,因此本次采集了

挠度作为力学性能指标.以下将对实测与计算值进行对比.

(1)挠度与荷载曲线的计算值与实测值比较

(2)极限承载力的计算值与实测值对比

承载力的计算值与实测值对比。各国规范计算抗弯加固梁承载力的方法基本一致,规范值以我国规划为标准进行计算。

2)加固前受力状态的影响:因试件是先施加荷载,完全卸载后再进行粘贴CFS加固,所以试件的初始应变占。取零。根据《混凝土结构设计规范》[3-161求得试件抗剪承载力,试件最终的承载力应为抗弯承载力和抗剪承载力中的小值。

通过以上表中规范计算值、有限元计算值与实测值的比较可见,承载力的有限元实测值与计算值符合较好。试验数据由于受到偶然因素影响或者测量偏差会产生一定的误差。而计算数据不会,可以较本质地反映曾加荷载和加固层数对加固效果的影响。通过以上对比,可见承载力的理论值较好的吻合了实测值。可用计算值数据来总结试验参数影响的规律。

1)粘贴层数的增加可提高试件的承载力。

2)在相同的粘贴层数下,随曾加载荷载值增加,承载力下降。

(3)钢筋应变的实测值与计算值对比

2)随曾加荷载值的增加,纵筋屈服荷载降低。说明曾加荷载的增加导致CFS的应力略有降低,从而钢筋的荷载承担比例增加,屈服也较早。

(4) CFS应变的实测值与计算值

M组试件在跨中的CFS外表面-布置了两片应变片,由于应变片初读数较大,测试时加载后期应变片的读数超过量,在整个加载过程中CFS应变的计算值与实测值符合较好。

(5)小结

通过以上各图、表的计算值与实测值对比可见,在整个加载过程中各项指标与实测指标符合得都比较好。为进一步了解不同曾加荷载和加固层数等参数对梁的受力影响,在本文的有限元模型基础上,本文对影响混凝土试验梁加固效果的主要参数进行有限元模拟参数分析。

(6)CFS抗弯加固梁的参数影响分析

1)。用于参数研究的计算模型梁概况

用于参数研究的计算模型梁即是试验梁。未加固梁为出现弯曲破坏的适筋梁。根据加固

“M1”表示粘贴一层CFS的抗弯加固梁;“M2”表示粘贴两层CFS的抗弯加固梁;“M3”表示粘贴三层CFS的抗弯加固梁。参考规范规定“CFS加固层数不超过3层”。不再分析CFS层数超三层的梁的受。

2)参数计算结果分析

通过对MO、M1、M2、M3系列梁的受力分析,全面了解曾加荷载和CF$加固层数等参

数对梁的受力影响。通过试算,恒载产生的弯矩远小于集中荷载产生的弯矩,几乎可以忽略。以下为比较方便,用外加载P代替曾加荷载(加固时被卸除的荷载)是合理的。未加固梁MO的极限承载力为晶。,曾加荷载值为P·为方便描述。

3)参数对梁的挠度和承载力的影响汇总了曾加荷载因子A对M1的跨中挠度与荷

载关系影响。汇总了曾加荷载因子A对M2的跨中挠度与荷载关系影响。汇总了曾加荷载

因子五对M3的跨中挠度与荷载关系影响。

4)参数对CFS及纵向钢筋的受力影响

从钢筋应变随荷载变化的发展规律看,随着曾加荷载因子五的增加,钢筋的应力增加,

钢筋发生屈服的荷载也随之降低。同样,CFS的应变也随曾加荷载因子的增加而增加,

在极限状态时的CFS最大应变随2增加而略有降低(表3.19)。从表3.19可见,在一层

加固时,CFS的最大应变随着A的增加而增加,但是两层和三层加固时,CFS的最大应变

都是随着兄的增加而减小。这点主要是由试件的破坏形态引起的。从试验现象来看,两层和三层加固的试件的破坏形态分别为弯曲和剪切混合形态、剪切破坏形态。发生弯曲破坏时,构件受力与抗弯的CFS直接相关。随着A增加,混凝土梁的刚度减小,则CFS承担的荷载增加。但对于剪切破坏来说,构件破坏时CFS应变的降低主要因为随着A增加,构件承载力减小,从而跨中CFS应变相应减小。

5)参数对加固梁的空间受力状况影响比较

因为B点位于跨中,是理论主弯裂缝的上端,如出现弯曲破坏则B点的应变发展较大:而A点靠近支座,位于弯剪裂缝下端附近,因此出现剪切破坏时A点的应变发展多。从上图反映的规律可见,加固层数越多,混凝土梁的破坏形态越接近剪切破坏。这一点与试验所反映的规律吻合。试验中,两层粘贴的试件呈现弯曲和剪切混合的破坏形态,而三层粘贴后,破坏形态已经转为完全的剪切破坏类型。这也说明有限元计算模型的正确性。对于不同曾加荷载因子,应变分布的规律基本相同,以下将不再重复列举。

对比了不同曾加荷载因子五下加固层数与挠度发展的关系。为不同五下,CFS加固的层数对梁纵向钢筋应变的影响。从图可见,随CFS层数的增加,钢筋应变减小。钢筋应变指跨中截面的纵向拉筋沿纵轴方向应变。为不同的A下,加固层数对CFS应变的影响。可见,随着加固层数增加,CFS的应变减小。

6)加固前试件的受力状态分析

从以上试验和理论计算分析结果可见,加固前结构的受力对加固效果的影响随着曾加荷载值

的增加越来越大。要正确地施加碳纤维抗弯加固,必须合理的估计加固前结构的荷载状况。

对于大部分的桥梁来说,此类的历史数据比较缺乏。到目前为止,也没有比较合理的估算办

法。本文通过试验为常见的简支梁桥的估计曾加荷载提供依据。

通过试验和参数分析,对不同曾加荷载因予下的试件的空间受力和裂缝形态进行了总结分析。以下对各曾加荷载因子的试件典型形态(裂缝形态、混凝土特征、挠度)进行总结,为CFS抗弯加固提供直观的依据。

7)本章小结

本章对过载桥梁的CFS抗弯加固展开了基础研究。通过抗弯加固试验梁的破坏试验和参数研究,了解曾加荷载和抗弯加固CFS层数对承载力、破坏形态和试验梁空间受力的影响。利用第二章有限元理论分析方法,建立了考虑曾加荷载初始效应和材料非线性的有限元模型,通过与试验数据的对比验证了有限元计算方法和模型的准确性。

1)在现有的加固设计规范和相关文献研究中,对于加固前作用在结构上的荷载影响基本上用

初始应变来考虑,而对被卸除的荷载(曾加荷载)影响则不做考虑。这种方法应用在旧桥加固中既不全面,也不安全。本章将曾加荷载对构件造成的刚度减小作为初始条件代入加固后的构件中,全面的考虑了曾加荷载对结构加固的影响效果,比原有办法更合理也更全面。

2)对于加固前加载程度的估计还缺乏依据。大部分是按照正常使用荷载来进行计算。事实上,

现在的交通流量的增长速度非常快。正确估计曾加荷载一般有两种手段,一种是通过专门的日常监测数据得到,一种是从结构的力学反映来正确估计。考虑到现阶段许多桥梁的监测数据缺乏积累,本文结合试验和理论计算结果{导出了加固前的曾加荷载与一些典型力学指标之问的对应关系,以方便在缺乏数据记录的情况下,合理的判断曾加荷载的范围。

3)以往在CFS加固中,对于当结构损坏到什么程度时CFS加固将没有效果的问题大都靠施工设计人员的经验来判断。本文对CFS抗弯加固适用的范围进行了讨论。通过有限元参数分析,本文全面地研究了曾加荷载与加固效果之间的关系。通过计算可得,当曾加荷载因子A达到0.9时,构件的承载力和加载整个过程中的刚度将都没有提高,2--0.9是CFS抗弯加固的上限。当A达到O.7时,一层加固的试件虽然承载力有提高,但是在使用荷载范围内,构件的刚度没有提高。对于两层加固的试件,当五达到0.8时,构件的刚度没有提高。所以,对于既要求增加承载力,同时要求提高刚度的CFS加固,建议考虑至少设定五=O.8为使用CFS抗弯加固的上限。

4)本章对于加固前曾经作用荷载,加固时卸载的构件进行了试验研究和参数分析。

原适筋梁经CFS两层加固后,承载力提高了20.19%--26.93%;破坏形态转为弯曲和剪切混合的破坏形态;经三层加固后,承载力提高25.960/一29.81%,破坏形态转为剪切破坏。承载力随加固层数增加也在增加。经参数分析也可见试件的承载力随着CFS层数增加而增加。但是,当层数增加到3层时,试件的破坏形态已转为剪切破坏,不符合规范(CECSl46:2003)规定的梁加固后出现弯曲破坏的要求。而在混凝土结构加固规范[3-261qb建议的是混凝土结构加固的CFS层数不超过3层。从本次试验的结果来看,试件的破坏规律非常清楚,三层加固都为剪切破坏,两层加固的破坏则混合了剪切破坏和弯曲破坏。为保证CFS抗弯加固后不出现脆性破坏。建议补充规定:在粱结构的抗弯加固中限制CFS的层数不超过两层。

试验的曾加荷载因子A有0.4和0.7两种。从试验结果来看:曾加荷载增加到一定值后,碳纤维加固后梁的抗弯承载力不再提高。当A增加时,承载力和刚度也有下降,但是在五小于0.7时,曾加荷载的变化对承载力和刚度的影响并不大。这一点与文献研究的结果一致.

通过试验研究和有限元参数研究,仔细考察了CFS的应力与加固层数和曾加荷载因子五之间的关系。

CFS在试件破坏时的最大应力随着加固层数的增加而减小。当一层加固时,CFS最大应力分布8945l箔~8304/M£之间:两层加固时,CFS最大应力分布6645/z£~6020/J£之间;三层加固时,CFS最大应力分布6024,tar~5400/w之间。但在相同加固层数的试件中,曾加荷载对CFS的最大应变影响较小,在加固层数多的试件更是如此。从以上数据可见,破坏时CFS的应力离拉断还有较大空间。结合本次试验结果和的研究成果,在CFS抗弯加固之后,截面上的平截面假定仍然成立。

5)规范计算的CFS加固梁的承载力与实测值偏差较大,有限元计算的碳纤维加固梁的承载力更加精确。有限元计算模型全面地反映试验梁的加固前后的受力特点,计算结果与实测数据吻合。