粘結(jié)型鋼加固鋼筋混凝土板試驗(yàn)研究

1、粘結(jié)型鋼加固鋼筋混凝土板試驗(yàn)研究        摘 要：對(duì)鋼筋混凝土板進(jìn)行了兩種不同的粘結(jié)型鋼加固對(duì)比試驗(yàn)，試驗(yàn)中對(duì)構(gòu)件進(jìn)行了從開始到破壞的全程觀測(cè)。試驗(yàn)結(jié)果表明：粘結(jié)型鋼加固鋼筋混凝土板可以大幅度提高構(gòu)件的承載能力和剛度，其中以沿板長(zhǎng)邊合理間距分布粘結(jié)型鋼較跨中粘結(jié)效果更優(yōu)。 關(guān)鍵詞：粘結(jié)型鋼；鋼筋混凝土板；加固 1 引言 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)廣泛用于建筑結(jié)構(gòu)。由于設(shè)計(jì)缺陷、施工質(zhì)量問題、環(huán)境的不利影響或者使用功能的改變、結(jié)構(gòu)本身的老化等不利因素，造成相當(dāng)部分的構(gòu)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

2、筋混凝土結(jié)構(gòu)就迫切需要進(jìn)行加固。目前對(duì)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(jié)型鋼加固鋼筋混凝土板提高承載力的嘗試和研究還較少。采用粘結(jié)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，截面抗彎按整體考慮，抗剪也可以按組合作用來考慮。因此其抗彎強(qiáng)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(yōu)點(diǎn)。 2 加固試驗(yàn) 2.1 試驗(yàn)材料及材料性能參數(shù) （1）鋼筋混凝土板截面尺寸。 對(duì)兩塊鋼筋混凝土板進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)中兩塊板現(xiàn)澆于鋼筋混凝土框架上，一塊板高程為3.0m，另一塊板的高程為1.8m?；炷涟?/p>

3、厚度為60mm。板長(zhǎng)3140mm，寬3140mm。 （2）試驗(yàn)板應(yīng)變片的參數(shù)。 本次試驗(yàn)采用的應(yīng)變片有兩種，即貼在混凝土面上的應(yīng)變片和貼在鋼材上的應(yīng)變片。其技術(shù)參數(shù)見下表： （3）混凝土實(shí)際強(qiáng)度為22.5MPa。 （4）鋼筋。 （5）加固結(jié)構(gòu)膠性能參數(shù)。 本試驗(yàn)加固所要用的結(jié)構(gòu)膠為武大巨成公司生產(chǎn)的WJS專用結(jié)構(gòu)加固膠。 2.2 試驗(yàn)方案 方案一：通過在原大板底面中間粘結(jié)一道型鋼梁，用減少板的跨度，改變?cè)宓氖芰Ψ绞降霓k法加固，以提高原板的承載力。 方案二：通過在原大板底面以合理的間距粘結(jié)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(jié)構(gòu)，以大幅度提高原板的承載力。 2.3 試驗(yàn)的主要過

4、程設(shè)計(jì) （1）加載方案。 為模擬均勻荷載，3.0m板第一次采用堆砂分級(jí)加載，加載到886 kg/m 。然后卸載，改為采用二次分配梁用液壓千斤頂加載，在板加固后的四小塊板上的橫軸和縱軸方向上采用三等分點(diǎn)布置20200200mm墊片加載。如圖： 1.8m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(diǎn)和縱軸方向上采用五等分點(diǎn)布置20200200mm墊片加載。 1          （1）8m試驗(yàn)板板面。 （2）加載步驟。 開始以每次增加200 kg/m 間隔加載，出現(xiàn)裂縫后以每次增加100 kg/m 間隔加載

5、直至破壞。 （3）加載終止條件。 試驗(yàn)板加載過程中出現(xiàn)下列情況之一時(shí)，認(rèn)為達(dá)到荷載極限值，終止加載。 主筋應(yīng)力達(dá)到屈服強(qiáng)度。 加固槽鋼應(yīng)力達(dá)到屈服強(qiáng)度。 板的裂縫達(dá)到2mm。 3 試驗(yàn)結(jié)果與分析 3.1 3.0m板加載試驗(yàn)現(xiàn)象（板厚度62mm） （1）加載為600kg/m2時(shí)，在A1板和B1板之間板面軸處于出現(xiàn)平行于軸線長(zhǎng)0.2mm的微裂縫。 （2）加載為800kg/m2時(shí)，A1板和B1板之間裂縫繼續(xù)，且裂縫寬度變大，B1板板底中部出現(xiàn)微裂縫。 （3）加載為1000kg/m2時(shí)，板B1的3-A板角上翹1.2mm，軸處板面平行裂縫繼續(xù)發(fā)展，長(zhǎng)1.5米，寬1.0mm，A2、B1、B2板底均出與裂縫

6、。 （4）加載為1200kg/m2時(shí)，A2、B1、B2板底裂縫繼續(xù)發(fā)展，A1板底出現(xiàn)裂縫。 （5）加載為1400kg/m2時(shí)，在B1板板面-C角出現(xiàn)弧形裂縫，軸處板面上裂縫貫穿整個(gè)板，最大裂縫寬度達(dá)1.5mm，B1截面出現(xiàn)裂縫，從底部往上部發(fā)展。 （6）加載為1500kg/m2時(shí)，發(fā)現(xiàn)在B板下加固的焊接槽鋼支座有下降，堵漏材料出現(xiàn)裂縫，四個(gè)板角均有上翹，最高4mm，板面裂縫明顯。 （7）加載為1600kg/m2時(shí)，板底最大裂縫在B1中部，達(dá)1.6mm，板B1的3-A板角達(dá)6mm（共同承載效果不佳，否則應(yīng)該發(fā)生在B1的中間），檢查發(fā)現(xiàn)板面粘貼扁鋼均有不同程度的脫膠，板撓度很大，四角翹起，中部明顯

7、凹下去。力加上去后，下降很快，可以認(rèn)為板已經(jīng)破壞。 3.2 1.8 m板加載試驗(yàn)現(xiàn)象 （1）加載為1000kg/m2時(shí)，板面混凝土出現(xiàn)裂縫。 （2）加載為1600kg/m2時(shí)，板底中部出現(xiàn)微裂縫，2軸處板面裂縫長(zhǎng)0.6米，寬0.2mm。 （3）加載為2000kg/m2時(shí)，板底原裂縫繼續(xù)發(fā)展，其他部位裂縫不斷出現(xiàn)。 （4）加載為2400kg/m2時(shí)，“啪，啪”連續(xù)幾聲，B板加固的槽鋼梁B2，B3，B6脫膠；板面裂縫貫穿全板，最大寬度0.8mm。 （5）加載為2600kg/m2時(shí)，脫膠現(xiàn)象明顯出現(xiàn)，能聽到脫膠的聲音，部分植筋處發(fā)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

8、載為3000kg/m2時(shí)，板角略有翹起，板面裂縫最大寬度1.2mm，板底裂縫發(fā)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(shí)，板角明顯翹起，板底裂縫發(fā)展穩(wěn)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(shù)加固型鋼力加上去后，下降很快，可以認(rèn)為板已經(jīng)破壞。 3.3 試驗(yàn)現(xiàn)象分析 （1）試驗(yàn)前對(duì)是否出現(xiàn)沖切破壞和墊板變形進(jìn)行，試驗(yàn)結(jié)果表明：200×200×20mm墊板沒有變形，且試驗(yàn)板沒有發(fā)生沖切破壞。 （2）3.0m試驗(yàn)板板面所粘扁鋼在1450kg/m2時(shí)開始脫落，扁鋼尚未屈服，試驗(yàn)也未達(dá)到極限荷

9、載。如果對(duì)扁鋼采取其他形式的錨固措施，也許對(duì)提高試驗(yàn)板的極限載力效果會(huì)更好。 （3）在沒有達(dá)到極限應(yīng)力情況下出現(xiàn)脫膠現(xiàn)象說明如果改變型鋼與加固板的連接方式或提高結(jié)構(gòu)膠的施工工藝可能會(huì)使承載力提高更多。 4 結(jié)論 （1）經(jīng)有限元軟件分析可知：如果能夠更好地讓表面扁鋼與板共同工作，第一種方案的效果應(yīng)該能得到較大提高。根據(jù)應(yīng)力結(jié)果分析可知板上反彎點(diǎn)的位置在梁外30mm40 mm處,所以扁鋼長(zhǎng)度應(yīng)該大于60mm+梁寬 。 （2）從數(shù)據(jù)中不難發(fā)現(xiàn)：第二種加固方式中的槽鋼的應(yīng)力值更高，也就是說第二種加固方式中的鋼能夠跟好的與混凝土一起工作。這樣也就是第二種加固試驗(yàn)所得結(jié)果偏好的原因之一。 （3）施加荷載后總是板底混凝土被拉開，先產(chǎn)生微裂縫。然后是板的支座出因?yàn)榛炷翉?qiáng)度不夠而開裂。裂紋隨著荷載的加大而逐步向板的中部擴(kuò)展。 （4）第一種方案板的四周的最大位移出現(xiàn)在邊長(zhǎng)的1/4處，而實(shí)驗(yàn)所得結(jié)果為整個(gè)邊長(zhǎng)的中點(diǎn)。這說明試驗(yàn)時(shí)板和加固梁之間的連接做得不夠理想沒有很好的共同工作。第二種方案的周邊最大位移分別出現(xiàn)邊的中點(diǎn)位置。 （5）根據(jù)所的應(yīng)力數(shù)據(jù)分析可得：第二種實(shí)驗(yàn)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(jié)果相對(duì)還要低些。說明施工工藝有待進(jìn)一步提高。 1敬登虎，曹