粘結型鋼加固鋼筋混凝土板試驗研究
發布時間:2014-07-15
1 引言
鋼筋混凝土結構廣泛用於
建築結構。由於設計缺陷、施工質量問題、環境的不利影響或者使用功能的改變、結構本身的老化等不利因素,造成相當部分的構件承載能力不足影響安全和使用功能。許多不符合使用要求的
鋼筋混凝土結構就迫切需要進行加固。目前對
鋼筋混凝土板采用粘貼
碳纖維布加固和粘貼
鋼板加固已有較多的研究,但采用粘結型鋼加固
鋼筋混凝土板提高承載力的嚐試和研究還較少。采用粘結型鋼加固
鋼筋混凝土板,通過連接件將混凝土板與型鋼連成整體共同工作,截麵抗彎按整體考慮,抗剪也可以按組合作用來考慮。因此其抗彎強度、剛度以及抗剪能力均能得到大幅度提高。此外,采用型鋼加固
鋼筋混凝土板具有自重輕,
加固施工方便、快捷等優點。
2 加固試驗
2.1試驗材料及材料性能參數
(1)
鋼筋混凝土板截麵尺寸。
對兩塊
鋼筋混凝土板進行試驗,試驗中兩塊板現澆於
鋼筋混凝土框架上,一塊板高程為3.0m,另一塊板的高程為1.8m.混凝土板厚度為60mm.板長3140mm,寬3140mm。
(2)試驗板應變片的參數。
本次試驗采用的應變片有兩種,即貼在混凝土麵上的應變片和貼在
鋼材上的應變片。
(3)混凝土實際強度為22.5MPa。
(4)鋼筋。
(5)加固結構膠性能參數。
本試驗加固所要用的結構膠為武大巨成公司生產的WJS專用
結構加固膠。
2.2試驗方案
方案一:通過在原大板底麵中間粘結一道型鋼梁,用減少板的跨度,改變原板的受力方式的辦法加固,以提高原板的承載力。
方案二:通過在原大板底麵以合理的間距粘結小型型鋼,將原板改造為鋼與混凝土共同組合作用的密肋板結構,以大幅度提高原板的承載力。
2.3試驗的主要過程設計
加載方案:
①為模擬均勻荷載,3.0m板第一次采用堆砂分級加載,加載到886kg/m。然後卸載,改為采用二次分配梁用液壓千斤頂加載,在板加固後的四小塊板上的橫軸和縱軸方向上采用三等分點布置20×200×200mm墊片加載。
②1.8m板采用二次分配梁用液壓千斤頂加載,橫軸上方向上采用三等分點和縱軸方向上采用五等分點布置20×200×200mm墊片加載。
(1)8m試驗板板麵。
(2)加載步驟。
開始以每次增加200kg/m間隔加載,出現裂縫後以每次增加100kg/m間隔加載直至破壞。
(3)加載終止條件。
試驗板加載過程中出現下列情況之一時,認為達到荷載極限值,終止加載。
①主筋應力達到屈服強度。
②加固槽鋼應力達到屈服強度。
③板的裂縫達到2mm.。
3 試驗結果與分析
3.13.0m板加載試驗現象(板厚度62mm)
(1)加載為600kg/m2時,在A1板和B1板之間板麵②軸處於出現平行於②軸線長0.2mm的微裂縫。
(2)加載為800kg/m2時,A1板和B1板之間裂縫繼續發展,且裂縫寬度變大,B1板板底中部出現微裂縫。
(3)加載為1000kg/m2時,板B1的3-A板角上翹1.2mm,②軸處板麵平行裂縫繼續發展,長1.5米,寬1.0mm,A2、B1、B2板底均出與裂縫。
(4)加載為1200kg/m2時,A2、B1、B2板底裂縫繼續發展,A1板底出現裂縫。
(5)加載為1400kg/m2時,在B1板板麵②-C角出現弧形裂縫,②軸處板麵上裂縫貫穿整個板,最大裂縫寬度達1.5mm,B1截麵出現裂縫,從底部往上部發展。
(6)加載為1500kg/m2時,發現在B板下加固的焊接槽鋼支座有下降,堵漏材料出現裂縫,四個板角均有上翹,最高4mm,板麵裂縫明顯。
(7)加載為1600kg/m2時,板底最大裂縫在B1中部,達1.6mm,板B1的3-A板角達6mm(共同承載效果不佳,否則應該發生在B1的中間),jianzhafaxianbanmianzhantiebiangangjunyoubutongchengdudetuojiao,bannaoduhenda,sijiaoqiaoqi,zhongbumingxianaoxiaqu。lijiashangquhou,xiajianghenkuai,keyirenweibanyijingpohuai。
3.21.8m板加載試驗現象
(1)加載為1000kg/m2時,板麵混凝土出現裂縫。
(2)加載為1600kg/m2時,板底中部出現微裂縫,2軸處板麵裂縫長0.6米,寬0.2mm。
(3)加載為2000kg/m2時,板底原裂縫繼續發展,其他部位裂縫不斷出現。
(4)加載為2400kg/m2時,“啪,啪”連續幾聲,B板加固的槽鋼梁B2,B3,B6脫膠;板麵裂縫貫穿全板,最大寬度0.8mm。
(5)加載為2600kg/m2時,脫膠現象明顯出現,能聽到脫膠的聲音,部分植筋處發展裂縫;板底裂縫不斷增加,短裂縫連接起來,裂縫寬度不斷增加。
(6)加載為3000kg/m2時,板角略有翹起,板麵裂縫最大寬度1.2mm,板底裂縫發展充分,裂縫寬度不斷增加,最大寬度1.2mm(B板)。
(7)加載為3400kg/m2時,板角明顯翹起,板底裂縫發展穩定,裂縫寬度不斷增加,最大寬度2mm(B板),板中部明顯凹下去,鋼筋絕大部分屈服,大多數加固型鋼力加上去後,下降很快,可以認為板已經破壞。
3.3試驗現象分析
(1)試驗前對是否出現衝切破壞和墊板變形進行計算,試驗結果表明:200×200×20mm墊板沒有變形,且試驗板沒有發生衝切破壞。
(2)3.0m試驗板板麵所粘扁鋼在1450kg/m2shikaishituoluo,biangangshangweiqufu,shiyanyeweidadaojixianhezai。ruguoduibiangangcaiquqitaxingshidemaogucuoshi,yexuduitigaoshiyanbandejixianzailixiaoguohuigenghao。
(3)在沒有達到極限應力情況下出現脫膠現象說明如果改變型鋼與加固板的連接方式或提高結構膠的
施工工藝可能會使承載力提高更多。
4 結論
(1)經有限元軟件分析可知:如果能夠更好地讓表麵扁鋼與板共同工作,第一種方案的效果應該能得到較大提高。根據應力結果分析可知板上反彎點的位置在梁外30mm~40mm處,所以扁鋼長度應該大於60mm梁寬。
(2)從數據中不難發現:dierzhongjiagufangshizhongdecaogangdeyinglizhigenggao,yejiushishuodierzhongjiagufangshizhongdegangnenggougenhaodeyuhunningtuyiqigongzuo。zheyangyejiushidierzhongjiagushiyansuodejieguopianhaodeyuanyinzhiyi。
(3)施shi加jia荷he載zai後hou總zong是shi板ban底di混hun凝ning土tu被bei拉la開kai,先xian產chan生sheng微wei裂lie縫feng。然ran後hou是shi板ban的de支zhi座zuo出chu因yin為wei混hun凝ning土tu強qiang度du不bu夠gou而er開kai裂lie。裂lie紋wen隨sui著zhe荷he載zai的de加jia大da而er逐zhu步bu向xiang板ban的de中zhong部bu擴kuo展zhan。
(4)第一種方案板的四周的最大位移出現在邊長的1/4處chu,而er實shi驗yan所suo得de結jie果guo為wei整zheng個ge邊bian長chang的de中zhong點dian。這zhe說shuo明ming試shi驗yan時shi板ban和he加jia固gu梁liang之zhi間jian的de連lian接jie做zuo得de不bu夠gou理li想xiang沒mei有you很hen好hao的de共gong同tong工gong作zuo。第di二er種zhong方fang案an的de周zhou邊bian最zui大da位wei移yi分fen別bie出chu現xian邊bian的de中zhong點dian位wei置zhi。
(5)根據所的應力數據分析可得:第二種實驗所得的極限承載力大約為理想模型極限承載力2/3左右,而第一種加固方式的結果相對還要低些。說明
施工工藝有待進一步提高。