李 科

(南陽(yáng)師范學(xué)院土木建筑工程學(xué)院，河南 南陽(yáng) 473061)

0 引言

高強(qiáng)不銹鋼鉸線網(wǎng)是一新型加固材料;具有耐火、耐腐蝕、耐老化等優(yōu)點(diǎn)，由于高強(qiáng)鋼絲強(qiáng)度高，對(duì)結(jié)構(gòu)自重增加少;易于施工，在結(jié)構(gòu)加固的過(guò)程中不影響建筑的使用，對(duì)工作面沒有平整要求，結(jié)點(diǎn)處理方便，可以加固有缺陷或強(qiáng)度低的混凝土結(jié)構(gòu).由于這些優(yōu)點(diǎn)，使得這種新的加固技術(shù)在建筑、橋梁等加固領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景.但是國(guó)內(nèi)對(duì)此項(xiàng)技術(shù)的加固研究剛剛起步，相關(guān)研究不多［1］.

鋼筋混凝土梁在受到較大外部荷載時(shí)，容易產(chǎn)生正截面破壞，其裂縫寬度以及撓度值可能會(huì)超出規(guī)范的限制要求，為了保證梁的安全性，提高其承載能力，需要對(duì)其采用有效的加固方法進(jìn)行處理［2］.高強(qiáng)不銹鋼絞線網(wǎng)－滲透性聚合砂漿是一種新型的加固材料，本文通過(guò)采用高強(qiáng)不銹鋼絞線網(wǎng)－滲透性聚合砂漿加固鋼筋混凝土梁，觀察采用該方法后，梁的正截面破壞效果的改善情況.

1 試驗(yàn)方案的確定

為了能夠更加真實(shí)、直觀地對(duì)比加固前后的試驗(yàn)效果，所做試件均根據(jù)實(shí)際工程情況制作，配筋率均為0.75%，鋼筋配置圖見圖1.本次試驗(yàn)做了四個(gè)試件，每根梁總長(zhǎng)3300 mm，凈跨3000 mm，截面尺寸為200 mm×400 mm.四個(gè)試件中，一個(gè)為對(duì)比試件(0#梁)，不做加固處理;其余三個(gè)試件(1#～3#梁)均采用高強(qiáng)不銹鋼絞線網(wǎng)—滲透性聚合砂漿進(jìn)行加固處理，鋼絞線網(wǎng)片布置見圖2.同時(shí)為了考慮二次受力情況下，對(duì)加固效果的影響，除對(duì)比試件外，對(duì)剩余的三個(gè)試件進(jìn)行預(yù)加載，其中一個(gè)把荷載完全卸除后進(jìn)行加固處理，另外兩個(gè)試件不完全卸除荷載，進(jìn)行二次受力下的加固.

為了能夠準(zhǔn)確地記錄實(shí)驗(yàn)過(guò)程中梁的變形，在試件的相應(yīng)位置布置了應(yīng)變片、位移計(jì)等設(shè)備，實(shí)時(shí)觀察、記錄構(gòu)件在加載過(guò)程中應(yīng)力、應(yīng)變、撓度、裂縫寬度的發(fā)展情況.加載方式采用千斤頂手動(dòng)加載，通過(guò)反力架形成兩個(gè)集中荷載，加載方式見圖3.加載過(guò)程中，以每級(jí)20 kN的荷載等級(jí)進(jìn)行加載.每級(jí)荷載加載完成后，持續(xù)60 s，觀察裂縫發(fā)展情況，記錄相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，之后進(jìn)行下一等級(jí)加載，直至試件破壞.

圖3 梁加載點(diǎn)及側(cè)面測(cè)點(diǎn)布置示意圖

2 試驗(yàn)過(guò)程及現(xiàn)象

2.1 0#梁

該梁的破壞過(guò)程是一個(gè)典型的適筋梁破壞過(guò)程.當(dāng)荷載加載到60 kN時(shí)，梁的側(cè)面開始出現(xiàn)一些細(xì)微垂直裂縫.之后繼續(xù)增加荷載，新的裂縫開始不斷出現(xiàn)，并不斷向上發(fā)展.荷載加載到180 kN時(shí)，裂縫寬度已經(jīng)達(dá)到0.9 mm，此時(shí)裂縫的發(fā)展變化開始變得極為不穩(wěn)定.隨后梁受壓區(qū)混凝土被壓碎，受拉鋼筋屈服時(shí)，裂縫最大寬度為2 mm.

2.2 1#梁

當(dāng)荷載加到60 kN時(shí)，梁體開始出現(xiàn)裂縫，隨著荷載的不斷增加，裂縫數(shù)量也不斷增多.荷載在90 kN時(shí)，鋼筋已經(jīng)屈服，此時(shí)停止加載.等到荷載穩(wěn)定之后，把荷載卸荷到70 kN，靜待一段時(shí)間使其穩(wěn)定，之后開始用高強(qiáng)不銹鋼絞線網(wǎng)－滲透性聚合砂漿對(duì)其加固.按照施工養(yǎng)護(hù)條件對(duì)其進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，達(dá)到足夠強(qiáng)度后繼續(xù)加載.荷載加到90 kN時(shí)，原有裂縫出現(xiàn)較少，說(shuō)明加固之后限制了裂縫的發(fā)展.荷載加到210 kN時(shí)，裂縫寬度達(dá)到1 mm.當(dāng)受壓區(qū)混凝土壓碎時(shí)，施加的荷載達(dá)到了220 kN，裂縫寬度達(dá)到4 mm.

2.3 2#梁

在加載到65 kN時(shí)，梁開始出現(xiàn)裂縫，把荷載加到80 kN后，最大裂縫寬度0.1 mm，等裂縫發(fā)展變化穩(wěn)定之后，完全卸除荷載，然后采用高強(qiáng)不銹鋼絞線網(wǎng)—滲透性聚合砂漿對(duì)其進(jìn)行加固處理.加固完成后對(duì)其進(jìn)行二次加載，看其破壞效果.當(dāng)荷載加到80 kN時(shí)，原有裂縫基本上處于閉合狀態(tài).加載到120 kN時(shí)，局部出現(xiàn)細(xì)微裂縫，達(dá)到230 kN時(shí)，受壓區(qū)混凝土開始被壓碎，裂縫達(dá)到最大值3 mm.

2.4 3#梁

當(dāng)荷載加到60 kN時(shí)，梁的跨中開始出現(xiàn)垂直裂縫;荷載達(dá)到80 kN時(shí)從采集的數(shù)據(jù)看鋼筋已經(jīng)屈服，繼續(xù)加載至100 kN時(shí)停止加載，待荷載穩(wěn)定以后進(jìn)行加固，養(yǎng)護(hù)好以后繼續(xù)加載.加載的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)裂縫開展緩慢，新增的裂縫數(shù)量很少，只是在試件的根部出現(xiàn)一些樹根狀的微裂縫，到荷載為160 kN時(shí)裂縫寬度達(dá)到0.2 mm，加到270 kN時(shí)混凝土被壓碎.

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

3.1 承載力分析

通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，鋼筋混凝土梁采用高強(qiáng)不銹鋼絞線網(wǎng)—滲透性聚合砂漿加固后，其正截面抗彎承載能力有明顯的提高，加固之后的梁其承載能力能夠提高19%～40%，效果較好.其荷載及破壞情況見表1.

表1 梁的初始荷載、開裂荷載、極限荷載和破壞特征

3.2 梁的撓度

梁的剛度變化情況可以有荷載—撓度曲線反映出來(lái).根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，分別對(duì)各試件梁支座、跨中處的荷載—撓度變化情況做了記錄，具體情況見圖4～圖6.根據(jù)圖中曲線，可以發(fā)現(xiàn)，在試驗(yàn)過(guò)程中，同一個(gè)荷載等級(jí)下，加固后的梁的撓度要小于沒加固的梁，并且撓度變形發(fā)展緩慢，由此可見，加固后梁的剛度有了一定程度的提高.

3.3 梁內(nèi)縱向受力鋼筋應(yīng)變

根據(jù)試驗(yàn)情況，分別記錄了加固前后每個(gè)試件梁內(nèi)兩根縱向受力鋼筋(編號(hào)為3號(hào)和5號(hào))在加載過(guò)程中支座及跨中的應(yīng)變情況，并加以對(duì)比分析，具體結(jié)果見圖7～圖8.由圖中可以看出，由于高強(qiáng)鋼絞線的使用，使得加固梁縱向鋼筋的應(yīng)變滯后于未加固梁縱向鋼筋的應(yīng)變.這種滯后在加載初期并不明顯.當(dāng)荷載較大時(shí)，這種現(xiàn)象更加顯著.

圖7 各梁內(nèi)3號(hào)縱向受力鋼筋荷載—應(yīng)變對(duì)比圖

圖8 各梁內(nèi)5號(hào)縱向受力鋼筋荷載—應(yīng)變對(duì)比圖

4 結(jié)論

通過(guò)對(duì)鋼筋混凝土梁加固前后的試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比分析之后，可以發(fā)現(xiàn)采用高強(qiáng)不銹鋼絞線網(wǎng)—滲透性聚合加固梁砂漿鋼筋混凝土梁之后，梁能夠有效抵抗外部荷載作用，在二次受力的狀態(tài)下，其承載能力依舊可以有加大幅度的提升;采用該方法之后，由于梁的抗彎剛度得到提升，其撓度、變形都有很明顯的減弱.由此可見，該方法是一種行之有效的加固方法，加固效果較為可靠，實(shí)際工程可以充分應(yīng)用這一加固方法.

［1］姚繼濤，馬永欣，董振平，等.建筑物可靠性鑒定和加固——基本原理和方法［M］.北京:科學(xué)出版社，2003:266－320.

［2］沈蒲生，梁興文.混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理［M］.北京:高等教育出版社，2002:224－228.

［3］田 水，谷 倩，張海濤.碳纖維布補(bǔ)強(qiáng)加固鋼筋混凝土梁的剛度計(jì)算方法［J］.武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2004，26(12):49 －51.

［4］趙 彤，謝 劍.碳纖維布補(bǔ)強(qiáng)加固混凝土結(jié)構(gòu)新技術(shù)［M］.天津:天津大學(xué)出版社，2001.

［5］金 琰，康谷貽.一種新的無(wú)腹筋梁受剪承載力計(jì)算方法［J］.河北理工學(xué)院學(xué)報(bào)，2000，22(1):84 －90.