【摘要】本文重點(diǎn)針對組合加固鋼筋混凝土梁抗彎性能試驗(yàn)特點(diǎn)展開了相關(guān)分析和研究，對鋼筋混凝土梁的組合加固工藝進(jìn)行了介紹，同時提出了相關(guān)的試驗(yàn)方案。通過試驗(yàn)分析有效得出鋼筋混凝土梁不同加固方式的抗彎性能的特點(diǎn)，以此來進(jìn)一步提高組合加固鋼筋混凝土梁的整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

【關(guān)鍵詞】組合加固;混凝土梁;抗彎試驗(yàn)

當(dāng)前我國土木工程建設(shè)規(guī)模正在不斷擴(kuò)張，很多工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要是以鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)為主。由于社會的發(fā)展對鋼筋混凝土工程的使用年限要求不斷上升，因此針對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的使用穩(wěn)定性要求也在不斷提高，需要全面提高鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性，充分考慮材料性能減退等多方面原因，針對鋼筋混凝土的加固設(shè)計(jì)工作要點(diǎn)進(jìn)行深入探索，以此來全面提高鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的整體受力性能，全面提高建筑工程結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性效果?，F(xiàn)階段，在各大工程建設(shè)過程中，鋼筋混凝土梁經(jīng)常采用組合加固的方式，通過這種組合加固的方法，鋼筋混凝土梁的整體穩(wěn)定性和抗彎性能得到了進(jìn)一步提升，進(jìn)而可以有效提高鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性。

1、鋼筋混凝土梁組合加固工藝分析

在本次試驗(yàn)分析工作過程中，內(nèi)外組合表外組合的混凝土梁加固工作方案來加以開展。在組合加固工藝當(dāng)中包含了纖維鋼筋材料嵌入式加固、纖維板粘貼加固以及預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)度鋼絲外部加固等多種組合式。加固方法所涉及到的材料類型相對較多，同時在整個結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工藝形式上也比較復(fù)雜，因此需要對組合加固工藝展開相關(guān)室內(nèi)模擬分析，有效驗(yàn)證內(nèi)部表面以及外部組合加固工作方法的可行性，并且針對當(dāng)今混凝土梁的抗彎性能進(jìn)行一系列試驗(yàn)，具體流程如下所示：

第一，需要對鋼筋混凝土表面進(jìn)行充分平整和處理，同時使用混凝土鋸切割相應(yīng)的凹槽結(jié)構(gòu)，如圖1所示。通過使用錘子去除混凝土材料的凸起部分，要充分保證下表面充分粗糙，然后使用鋼絲刷和高壓噴嘴等對凹槽內(nèi)部進(jìn)行徹底清理。

第二，通過使用環(huán)氧樹脂材料對凹槽進(jìn)行填充，向其中植入CFRP筋材料，同時輕輕在表面進(jìn)行擠壓，然后通過使用環(huán)氧樹脂材料對凹槽進(jìn)行填平[1]。

第三，通過表面清洗同時噴射底部油漆，然后涂一層環(huán)氧樹脂材料，并且使用油漆滾軸進(jìn)行碾壓，然后在表面再涂上一層環(huán)氧樹脂材料，然后進(jìn)行固化處理。

第四，在混凝土梁到兩端進(jìn)行鉆孔，并且安裝相應(yīng)的鋼錨結(jié)構(gòu)，將鋼絲繩直接放入到鋁套內(nèi)部。通過使用液壓千斤頂將鋁套完全鎖緊，然后使用螺紋桿將鋁套直接固定在鋼錨表面然后擰緊控制螺栓，有效保證鋼絲繩產(chǎn)生足夠的預(yù)應(yīng)力值，傳感器的讀數(shù)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)參數(shù)。

2、組合加固鋼筋混凝土梁抗彎性能試驗(yàn)方案

2.1材料性能分析

在本次鋼筋混凝土梁到混凝土試件，采用抗壓強(qiáng)度為43.5MPa的鋼筋材料，經(jīng)過實(shí)際測量材料的屈服強(qiáng)度為383.5MPa，其中CFRP筋的直徑大小為6mm，單層材料的厚度為0.15mm，為了方便后續(xù)的預(yù)應(yīng)力張拉和錨固需要選擇強(qiáng)度更高、松弛度更低以及具有更好延展性的預(yù)應(yīng)力鋼絲材料，公稱直徑大小為5mm，通過使用環(huán)氧樹脂膠抗拉強(qiáng)度為35.5MPa，材料斷裂拉伸率大小為1.2%。

2.2試件設(shè)計(jì)分析

在本次試驗(yàn)分析工作當(dāng)中，首先制作出了6根矩形截面梁，規(guī)格大小為150mm×300mm，總長度為2.5m，在試驗(yàn)量的底部配備三根直徑大小為14mm的鋼筋，同時頂部位置配備兩根直徑為6mm的鋼筋，混凝土保護(hù)層的厚度為20mm，其中將一根沒有經(jīng)過加固的事件來作為對比，使用三根混凝土梁結(jié)構(gòu)分別使用單一加固的方法;另外兩根分別是用組合加固處理方法，根據(jù)不同的加固工藝方法，對整個混凝土梁的抗彎性能進(jìn)行試驗(yàn)和分析，如圖2所示：

2.3加載方案和測量工作內(nèi)容

在本次混凝土梁抗彎性能試驗(yàn)過程中，通過采取試點(diǎn)加載的方法，通過分配梁直接將組合加固產(chǎn)生的荷載傳遞給混凝土試件，跨度為1800mm。在具體的試驗(yàn)過程中，所有的加固梁結(jié)構(gòu)均經(jīng)過一次荷載受壓，通過傳感器和數(shù)顯靜態(tài)應(yīng)變儀設(shè)備，對整個加載過程中的壓力參數(shù)進(jìn)行顯示和記錄。在鋼筋屈服之前通過使用力控制加載，并且在開裂之前加載速率需要控制在5kN/min，在出現(xiàn)開裂之后外部荷載的整體加載速率需要上升到10kN/min，鋼筋材料屈服之后通過使用位移控制加載的方法，實(shí)際的加載速率控制為2mm/min，直到試件完全被破壞，在整個加載試驗(yàn)過程中針對單一受力的鋼筋混凝土梁，和組合加固鋼筋混凝土梁道抗彎性能進(jìn)行監(jiān)測和記錄，對加固材料的應(yīng)變程度、混凝土梁的截面撓度裂縫發(fā)展等各項(xiàng)性質(zhì)的變化情況進(jìn)行記錄。

3、試驗(yàn)結(jié)果分析

通過整個試驗(yàn)過程分析，其中沒有經(jīng)過加固的混凝土梁，在外部荷載上升到36kN的條件下，混凝土梁跨中位置產(chǎn)生第一條彎曲裂縫;當(dāng)外部荷載上升到135kN的條件下，混凝土梁的縱向鋼筋出現(xiàn)屈服，同時在上升到140kN的荷載條件下，混凝土梁的荷載撓度所對應(yīng)的變化出現(xiàn)了明顯的轉(zhuǎn)折，混凝土梁的變形急劇上漲。當(dāng)外部的荷載上升到166kN的條件下，受壓區(qū)域的混凝土被完全破壞，屬于比較典型的鋼筋梁受彎破壞。

通過對各個不同試驗(yàn)段混凝土梁的破壞形式進(jìn)行分析，其中裂縫的產(chǎn)生發(fā)展和分布具有以下幾個方面特性：

第一，所有的加固梁裂縫的發(fā)展速度相對比較緩慢，同時在相同的荷載條件下，混凝土梁所產(chǎn)生的裂縫寬度明顯降低，同時在極限工作狀態(tài)下裂縫的終端距離混凝土梁的距離更大。由此可以看出通過加固處理措施，會對混凝土梁的裂縫發(fā)展形成明顯的限制性效果。

第二，通過使用嵌入式CFRP筋加固梁和外貼CFRP加固梁在接近極限受壓狀態(tài)下，CFRP的材料產(chǎn)生了明顯的滑移現(xiàn)象，進(jìn)而造成了混凝土梁的裂縫分布呈樹枝形狀，同時剪切區(qū)域的斜向裂縫數(shù)量明顯增多，主要是因?yàn)槭褂肅FRP材料加固梁，在一端容易產(chǎn)生受力集中現(xiàn)象，進(jìn)而造成加固梁的底部所形成的拉應(yīng)力以及剪切力的大小明顯上漲，對混凝土的抗剪性能造成一定的影響[3]。

第三，通過使用體外預(yù)應(yīng)力鋼絲繩加固處理方法，相比于其他的混凝土梁加固處理在整體的抗彎性能上表現(xiàn)非常明顯，混凝土構(gòu)架的裂縫發(fā)展速度相對較慢，同時剪切區(qū)域的裂縫數(shù)量相對更少。其中主要原因是因?yàn)橥ㄟ^鋼絲繩加固處理方法，在混凝土梁的外立面使用的是水泥砂漿封層結(jié)構(gòu)，會直接限制CFRP材料的移動問題，因此使得整個混凝土梁的裂縫表現(xiàn)相對比較集中，同時鋼絲繩在加固過程中，一端采取了比較穩(wěn)定的牢固措施，進(jìn)而受到拉應(yīng)力對混凝土梁的抗檢區(qū)域混凝土影響相對較小。

結(jié)語：

由此可以看出，通過使用體外預(yù)應(yīng)力鋼絲繩組合加固處理方法，對混凝土梁的裂縫限制效果最為明顯。因此，通過使用該組合加固處理過程中，可以進(jìn)一步改善鋼筋混凝土梁的抗彎性能，同時有效控制混凝土梁應(yīng)力集中問題，對整個混凝土梁結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的不穩(wěn)定性影響，充分體現(xiàn)出組合加固方案，對鋼筋混凝土梁的整體抗彎性能提升的作用和效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]高珊，王茜，任騰先，李文淵.組合加固受損鋼筋混凝土簡支T梁抗剪性能試驗(yàn)[J].科學(xué)技術(shù)與工程，2019，19（24）：371-378.

[2]王春生，王世超.鋼-UHPFRC組合加固足尺混凝土T梁抗彎承載性能試驗(yàn)[J].長安大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2018，38（06）：117-126.

[3]王世超，王春生.組合加固足尺預(yù)應(yīng)力混凝土空心板梁抗彎性能[J].交通運(yùn)輸工程學(xué)報(bào)，2018，18（02）：31-41.

作者簡介：

周宗厚（1965.10-），男，漢，本科，高級工程師 湖北武漢，主要從事工作：公司施工技術(shù)管理。