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1、HPFL加固RC梁在不同高温下的极限荷载试验研究Experimental Investigation of ultimate load under different high temperature of RC beam reinforced with High-performance ferrocement laminate SHANG Shou-ping1, LUO Jie2, CHEN Da-chuan (1.Civil Engineering College, Hunan university, Changsha 410082, Hunan, China;2.Hunan Constr
2、uction Engineering Group Corporation, Changsha 410000, Hunan, China ) Abstract: Loading under constant temperature have been done on 4 RC beams strengthened with U-shape ferrocement(ferrocement was put onto the buttom face and two profile faces)at normal temperature、400、600、800 for the purpose of st
3、udying of the relationship between their ultimate load of RC beams strengthened with HPFL (High-performance ferrocement laminate) and the variation of temperature. And the author also observed their deflection and their collapse behavior. The author found that the ultimate load of RC beams strengthe
4、ned with HPFL decreases as the increasing of temperature, and also deduced the relation between the ultimate load of RC beams strengthened with HPFL and the temperature. Key words:HPFL; RC beam; Temperature; Ultimate load 高性能复合砂浆钢筋网加固RC构件是湖南大学自行研究一种新型的加固方法,采用以钢筋网为增强材料。高性能复合砂浆是一种以硅酸盐水泥和高性能混凝土用掺合料为主要成
5、分、掺入外加剂和少量有机纤维或钢纤维、加水和砂拌合而成的具有良好工作性能的砂浆,它具有强度高、收缩率低、抗裂性好、密实性好、与原混凝土表面粘结强度高的优点,特别是它属于无机材料,比用有机胶粘结碳纤维材料加固的耐火性、抗老化性、耐久性、可靠性、相容性要好。采用高性能复合砂浆钢筋网加固具有耐火、抗老化、韧性好、耐久性好、不明显增大原构件截面截面、易施工且经济等特点。目前,湖南大学结构研究所课题组对高性能复合砂浆钢筋网加固RC构件的抗弯、抗剪、压弯、轴压、疲劳等性能进行了大量的试验研究,取得了一系列比较丰富的工程数据1-6。 通过对四根HPFL加固RC梁进行恒温加载试验,分析了HPFL加固RC梁的极
6、限承载力与温度之间的变化关系,观察了它们的挠度变化,分析了它们的破坏形式。 1 试验概况 1.1试件设计 试验梁截面设计尺寸为 ,长度 ,跨度 ,混凝土保护层厚度为 ,底部纵筋为3 16,钢筋等级为 ,试件均未配置箍筋,为避免纵筋销栓作用过大,其中1 16在支座处截断,混凝土强度等级设计为 。钢筋强度实测屈服强度为 。 加固材料:砂浆采用高性能复合砂浆和用于对比的普通砂浆,具体参数见表1,钢筋网采用冷扎带肋钢筋绑扎而成,直径为 ,其实测屈服强度为 。钢筋网网格尺寸为:底面是 ,两侧面是 。 所用剪切销钉为 ,直径为 ,长度为 ,销钉植入试件的深度大于六倍的直径即 ,另外由于考虑到植入销钉可能对
7、梁的混凝土强度产生影响,因此采用了梁的两侧面错开布置销钉的形式。安放销钉的试件上的孔洞直径为 。试件的加固方式如表2。 1.2试验装置及方案 试验中对加固梁试件加热采用了自主设计的电炉7。整个系统包括构件试验炉和温度控制柜。高温试验炉构造如图2所示,炉体外形照片如图3所示。试验炉的炉膛净空为宽 ,高 ,试验炉体总长为 。对炉内温度的测量和控制采用温度控制柜,如图4所示。温度控制柜中的元件包括可控硅、铂铑合金热电偶、温控表有及温度显示仪等。测量温度时,把铂铑合金热电偶的一端伸入炉中,而另一端接入温度控制柜,这样可对炉体内的温度进行测量。在温度控制方面,温度控制柜中采用了比较简单的继电器控制电路,
8、首先设定一个温度,电源通过控制柜接入试验炉后,当热电偶的温度反馈信号低于预先设定的温度时,继续通电加热;当达到预定的温度值时则产即断电;当低于设定值时,再次通电开始加热。温度控制精度在 以内。 试验时,首先对梁在自由状态下进行升温,当温度达到指定温度时,停止升温,使温度保持恒定,10min后,开始对梁进行加载直至破坏8。加载采用分级加载方法。 在恒温加载过程当中,若跨中百分表读数变化突然增长,即梁的跨中挠度突然增大,此时梁破坏;或者梁承受的荷载不能继续增加,此时同样表明梁已被破坏。 2 试验结果 对四根梁进行试验,记录其极限荷载、跨中挠度等各项结果。其结果如表3、图5。其中, 为构件在各温度下
9、的极限荷载, 为构件常温下的极限荷载。试验高温梁的极限承载力随试验温度T的变化可用下式来拟合: Fig 5Load-deflection of midspan curve at different temperature condition 图 6 极限承载力拟合曲线 Fig 6fitting curve of ultimate load 3 结果分析 3.1 极限荷载分析 通过对四根梁的试验可以看到,加固梁的极限荷载随温度的增加而逐渐减小; 3.2挠度分析 由图5可以看到,加固梁的跨中挠度随着温度的增加而增加,这是因为随着温度的增加,加固梁的弹性模量下降,从而挠度增加; 3.3破坏模式分析
10、从表3可以看到,在常温和400条件下的加载试验,加固梁均为斜拉破坏,这是由于试验梁混凝土抗拉强度过低,但是抗压强度在此温度范围内并未显著降低; 在600条件下的加固梁破坏模式为斜压破坏,这是由于在400以上时,混凝土抗压强度迅速降低; 在800条件下的加固梁破坏模式为弯曲破坏,这是由于在800时,钢筋迅速屈服。 4 结论 由以上试验结果,可以得到以下结论: 1)随着试验温度的升高,加固梁的极限承载力总体是呈下降趋势。到了800时,由于纵向钢筋受到高温影响,率先屈服使得构件破坏形态由受剪破坏变为受弯破坏。 2)在高温条件下,四根用HPFL加固的RC梁均未发生加固层剥离破坏。此加固技术的具有良好的可靠性。 3)根据试验提出了加固梁在不同温度下的极限承载力拟合公式,结果如(1)式。