TRC板增強(qiáng)鋼筋混凝土梁的抗彎性能

周芬，徐文，杜運(yùn)興

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TRC板增強(qiáng)鋼筋混凝土梁的抗彎性能

周芬1, 2，徐文1, 2，杜運(yùn)興1, 2

(1. 湖南大學(xué) 工程結(jié)構(gòu)損傷診斷湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖南 長(zhǎng)沙，410082；2. 湖南大學(xué) 土木工程學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙，410082)

基于短切鋼纖維增強(qiáng)TRC板具有較強(qiáng)的抗拉性能，可用于提高鋼筋混凝土梁的抗彎性能，通過(guò)四點(diǎn)彎曲試驗(yàn)研究TRC板增強(qiáng)混凝土梁的工作機(jī)理。將TRC板中碳纖維網(wǎng)格層數(shù)作為研究參數(shù)設(shè)計(jì)2種增強(qiáng)工況，并建立對(duì)比工況，每種工況有2根相同的構(gòu)件。對(duì)各工況構(gòu)件的荷載?應(yīng)變關(guān)系、荷載?撓度關(guān)系、承載力、梁的延性、裂縫開(kāi)展及破壞模式進(jìn)行分析。采用平截面假定提出相應(yīng)的抗彎承載力計(jì)算公式。研究結(jié)果表明：TRC板能有效提高梁的開(kāi)裂荷載、屈服荷載和極限荷載，梁的極限承載力可最大提高33%；TRC板增強(qiáng)鋼筋混凝土梁的延性有一定下降；采用抗彎承載力計(jì)算公式所得承載力計(jì)算值與試驗(yàn)值較吻合。

鋼纖維；TRC板；鋼筋混凝土梁；碳纖維網(wǎng)格；抗彎承載力；平截面假定

纖維增強(qiáng)混凝土(TRC)[1?3]是一種采用纖維網(wǎng)格或織物來(lái)增強(qiáng)細(xì)骨料混凝土的高性能復(fù)合材料。TRC材料性能優(yōu)異，表現(xiàn)在2個(gè)方面：1) TRC本身具有密度低、強(qiáng)度高、耐久性好的特點(diǎn)[4?5]，TRC板中采用的高性能細(xì)骨料混凝土使整個(gè)TRC厚度減?。?) TRC增強(qiáng)混凝土構(gòu)件中采用水泥基材料作為黏結(jié)劑，與FRP加固中使用的有機(jī)黏結(jié)劑相比，既能保持纖維織物與基材間的相容性、互相滲透性、協(xié)調(diào)性，又能方便于潮濕和低溫環(huán)境下施工[6?7]。國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)這類加固方法進(jìn)行了大量研究，如：徐世烺等[8?9]對(duì)纖維增強(qiáng)混凝土(TRC)增強(qiáng)鋼筋混凝土(RC)梁抗彎性能進(jìn)行了試驗(yàn)研究，考慮了網(wǎng)格布層數(shù)、抗剪銷釘、聚丙烯纖維等，發(fā)現(xiàn)在水泥基材料中添加聚丙烯纖維摻和料有助于提高構(gòu)件的開(kāi)裂荷載，植入抗剪銷釘加強(qiáng)TRC層的錨固可以提高鋼筋混凝土梁的整體受力性能。在鋼筋混凝土梁配筋率一定時(shí)，提高TRC中的配網(wǎng)率可以有效地延緩混凝土梁主裂縫的發(fā)展，減小裂縫的寬度和間距，明顯提高梁的屈服荷載和極限承載力。PAPANICOLAOU等[10]采用纖維織物增強(qiáng)砂漿(TRM)對(duì)RC構(gòu)件進(jìn)行了抗彎加固研究，并與FRP抗彎加固技術(shù)進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)TRM加固構(gòu)件承載力雖比FRP加固構(gòu)件承載力低，但TRM加固構(gòu)件延性性能較好。PAKRAVAN等[11]通過(guò)三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)探討了在基體中外摻PVA纖維對(duì)TRC薄板力學(xué)性能的影響，發(fā)現(xiàn)外摻PVA纖維提高了薄板的抗彎強(qiáng)度和斷裂耗能，增大了裂縫條數(shù)，薄板由原來(lái)的單一裂縫破壞轉(zhuǎn)變?yōu)槎嗫p開(kāi)裂破壞。本文作者在TRC復(fù)合板力學(xué)性能[12]和新老混凝土界面性能[13]的研究基礎(chǔ)上，提出并試驗(yàn)研究一種采用預(yù)制TRC復(fù)合板材增強(qiáng)鋼筋混凝土梁的方法，即對(duì)碳纖維網(wǎng)格單向鋪平，澆筑細(xì)骨料混凝土形成TRC復(fù)合板材，采用無(wú)機(jī)砂漿黏結(jié)TRC板材到混凝土梁的受拉區(qū)表面完成加固[14]。采用雙向均質(zhì)的碳纖維網(wǎng)格制作TRC復(fù)合板材，能充分發(fā)揮多向織物的力學(xué)性能[15]。摻入短切鋼纖維來(lái)增強(qiáng)復(fù)合板材，能有效防止纖維網(wǎng)格與水泥基體剝離，改善板材拉伸性能。

1 試驗(yàn)

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與制作

研究6根鋼筋混凝土梁，分為3種工況，每種工況包含2根梁。梁截面的尺寸及配筋見(jiàn)圖1，梁試件編號(hào)及工況設(shè)置見(jiàn)表1。其中，試驗(yàn)梁編號(hào)由2部分構(gòu)成：第1部分中B0，B1和B3分別表示對(duì)比試件梁、含1層碳纖維網(wǎng)格的TRC復(fù)合板增強(qiáng)梁、含3層碳纖維網(wǎng)格的TRC復(fù)合板增強(qiáng)梁；第2部分中數(shù)字1和2分別表示相同工況下的第1根和第2根試驗(yàn)梁。TRC復(fù)合板采用無(wú)機(jī)砂漿HPG-A黏貼在梁的受拉區(qū)。為了增強(qiáng)TRC板在端部錨固[16?17]，在板材加固端400 mm范圍內(nèi)的梁上纏繞黏貼寬度為50 mm的CFRP布材，間隔50 mm。增強(qiáng)梁試件見(jiàn)圖2。

數(shù)據(jù)單位：mm。

(a) TRC復(fù)合板加固；(b) CFRP端部錨固處理

表1 試驗(yàn)工況

注：ffabric/(f),為復(fù)合板材纖維網(wǎng)格配網(wǎng)率，其中fabric為纖維網(wǎng)格面積，為梁的寬度，f為復(fù)合板材的厚度，f在工況2和3中分別取12 mm和15 mm。

梁試件中鋼筋力學(xué)性能見(jiàn)表2，混凝土平均抗壓強(qiáng)度為29 MPa。圖3所示為TRC復(fù)合板中采用的砂漿摻和料、短切鋼纖維、碳纖維網(wǎng)格，其中，碳纖維網(wǎng)格的力學(xué)參數(shù)見(jiàn)表3。無(wú)機(jī)砂漿的28 d抗壓強(qiáng)度均值為76.7 MPa，端部CFRP單向布抗拉強(qiáng)度為 3.100 GPa。

表2 鋼筋力學(xué)性能

表3 纖維網(wǎng)格性能

(a) 砂漿摻和料；(b)短切鋼纖維；(c)碳纖維網(wǎng)格

1.2 TRC復(fù)合板材性能

TRC復(fù)合板材單向拉伸性能直接影響增強(qiáng)梁的力學(xué)性能。采用軸向拉伸試驗(yàn)繪制TRC復(fù)合板材的應(yīng)力?應(yīng)變曲線，如圖4所示，其中，該曲線縱軸為板材纖維的名義應(yīng)力，通過(guò)板材所受拉力除以板材截面內(nèi)纖維面積得到。板材的拉伸應(yīng)力?應(yīng)變曲線分為3段，分別對(duì)應(yīng)板材的線彈性階段、裂縫發(fā)展段、強(qiáng)化段。當(dāng)板材出現(xiàn)第1條裂縫時(shí)，曲線達(dá)到1點(diǎn)；當(dāng)板材出現(xiàn)通縫時(shí)，曲線達(dá)到2點(diǎn)；之后復(fù)合板材裂縫數(shù)目基本不增大，裂縫寬度將不斷擴(kuò)大；當(dāng)板材達(dá)到極限荷載時(shí)，曲線達(dá)到末點(diǎn)3。在第3段中，板材承受的拉力主要由纖維網(wǎng)格承擔(dān)，板材拉伸應(yīng)力?應(yīng)變曲線的斜率與同等橫截面面積的纖維網(wǎng)格拉伸應(yīng)力?應(yīng)變曲線的斜率接近。

圖4 TRC復(fù)合板材應(yīng)力?應(yīng)變曲線

1.3 測(cè)點(diǎn)布置、加載方案及觀測(cè)記錄

1.3.1 測(cè)點(diǎn)布置

試驗(yàn)中主要測(cè)量參數(shù)有位移、荷載、鋼筋應(yīng)變、混凝土應(yīng)變、纖維網(wǎng)格應(yīng)變以及裂縫開(kāi)展情況。

鋼筋混凝土梁澆筑前在跨中縱向鋼筋上布置鋼筋應(yīng)變片。在試驗(yàn)開(kāi)始前，在跨中梁頂面布置一組混凝土應(yīng)變片測(cè)量混凝土壓應(yīng)變，在梁跨中底面、加載點(diǎn)底面及支座處頂面布置位移計(jì)以測(cè)量鋼筋混凝土梁撓度變化，同時(shí)，在板材內(nèi)部碳纖維網(wǎng)格上等距離布置應(yīng)變片以測(cè)量纖維應(yīng)變。試件應(yīng)變片布置見(jiàn)圖5。

數(shù)據(jù)單位：mm。

1.3.2 加載方案及觀測(cè)記錄

采用四點(diǎn)彎曲試驗(yàn)研究試驗(yàn)梁的抗彎性能，試驗(yàn)裝置見(jiàn)圖6。

圖6 試驗(yàn)裝置

采用機(jī)械式千斤頂加載。在試驗(yàn)過(guò)程中，按照荷載分級(jí)采集相應(yīng)位置的位移、荷載、應(yīng)變等。試驗(yàn)開(kāi)始以每級(jí)5 kN分級(jí)進(jìn)行加載，在達(dá)到開(kāi)裂荷載計(jì)算值前適當(dāng)分級(jí)加密，鋼筋屈服后按照跨中撓度每級(jí)1 mm分級(jí)加載，同步繪制每級(jí)加載下鋼筋混凝土梁裂縫 走勢(shì)。

2 試驗(yàn)結(jié)果及分析

2.1 破壞形態(tài)

試驗(yàn)梁有2種破壞形態(tài)。

1) 第1類破壞形態(tài)。表現(xiàn)為縱向鋼筋屈服之后，在外部荷載作用下，隨著變形的發(fā)展，最終梁頂混凝土壓碎破壞，工況1、工況3試驗(yàn)梁均屬于這種破壞形態(tài)，見(jiàn)圖7(a)，(b)和(c)。

2) 第2類破壞形態(tài)。表現(xiàn)為縱向鋼筋屈服之后，在外部荷載的作用下TRC板突然斷裂，外荷載降低。該工況試驗(yàn)梁表現(xiàn)的力學(xué)性能與未增強(qiáng)梁的力學(xué)性能相近。工況2中增強(qiáng)梁屬于這類破壞形態(tài)，見(jiàn)圖7(d)和(e)。

(a) B0-1梁整體破壞形態(tài)圖；(b) B3-1梁整體破壞形態(tài)圖；(c) B3-2梁整體破壞形態(tài)圖；(d) B1-1梁整體破壞形態(tài)圖；(e) B1-2梁整體破壞形態(tài)圖

2.2 跨中應(yīng)變沿梁截面高度分布

圖8所示為跨中沿梁截面高度上的應(yīng)變分布，其中負(fù)值代表跨中混凝土壓應(yīng)變，正值代表跨中鋼筋和跨中TRC板內(nèi)部碳纖維網(wǎng)格應(yīng)變?；炷灵_(kāi)裂前，應(yīng)變沿梁截面高度呈線性分布，符合平截面假定；隨著荷載增大，受拉區(qū)混凝土開(kāi)裂，相應(yīng)區(qū)域的混凝土退出工作，鋼筋及纖維網(wǎng)格應(yīng)變明顯增大，工況2中的纖維網(wǎng)格應(yīng)變?cè)龃蟾?，而工況3中的纖維網(wǎng)格應(yīng)變?cè)龃笏俣容^小，這主要是這2種工況中TRC板中纖維網(wǎng)格的配網(wǎng)率不同所致。工況2的TRC復(fù)合板材承載力低于工況3相應(yīng)的板材的承載力，2種工況采用的端部錨固措施相同。工況2的錨固充足，而工況3錨固相對(duì)較弱。工況3中復(fù)合板材與梁底界面存在一定的滑移，因而這2種工況在截面高度上的應(yīng)變分布規(guī)律并不相同。

(a) B1-1梁；(b) B1-2梁；(c) B3-1梁；(d) B3-2梁

2.3 承載力

試驗(yàn)梁的承載力及撓度試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。從表4可知：采用TRC復(fù)合板材加固鋼筋混凝土梁后，梁的開(kāi)裂荷載c、縱筋屈服荷載y及極限荷載u都有提高。采用含1層纖維網(wǎng)格的TRC板加固時(shí)，與對(duì)比梁相比，增強(qiáng)梁開(kāi)裂荷載、屈服荷載及極限荷載的最大提高幅度分別為22%，13%和13%。試件的開(kāi)裂荷載提高幅度明顯高于屈服荷載和極限荷載的提高幅度，這主要是由于摻入短切鋼纖維之后，TRC板的抗裂能力增強(qiáng)，加固層與原結(jié)構(gòu)協(xié)同受力，分擔(dān)了部分截面彎矩，開(kāi)裂荷載提高較大。由于板材中纖維網(wǎng)格配網(wǎng)率較低，板材對(duì)增強(qiáng)梁的屈服荷載、極限荷載提高作起的作用遠(yuǎn)小于梁鋼筋本身的作用，因此，增強(qiáng)梁的屈服荷載、極限荷載提高不大。采用含3層纖維網(wǎng)格的TRC板加固時(shí)，與對(duì)比梁相比，增強(qiáng)梁開(kāi)裂荷載、屈服荷載及極限荷載的最大提高幅度分別為31%，22%和33%。梁試件的極限荷載提高幅度明顯加大，增大纖維網(wǎng)格配網(wǎng)率能有效提高增強(qiáng)梁的極限荷載。

2.4 梁的延性

梁的延性通常采用延性系數(shù)衡量：

=u/y(1)

式中：y為縱向鋼筋屈服時(shí)梁跨中的撓度；u為最大外荷載對(duì)應(yīng)梁跨中的撓度。

延性系數(shù)越大，說(shuō)明結(jié)構(gòu)耗散能量的能力越強(qiáng)，具有較強(qiáng)的抵抗變形能力。從表4可知：與對(duì)比梁相比，當(dāng)TRC板的纖維網(wǎng)格配網(wǎng)率較大時(shí)，梁截面的抗彎能力增強(qiáng)，鋼筋屈服對(duì)應(yīng)的荷載增大，鋼筋屈服前梁表現(xiàn)出較好的彈性性能，由于梁上屈服荷載增大，梁上相應(yīng)的撓度也增大；此外，TRC板內(nèi)的纖維束存在應(yīng)力不均勻的現(xiàn)象，板內(nèi)的纖維束越多，不均勻現(xiàn)象越明顯，增強(qiáng)梁隨著外荷載增大，TRC板中的個(gè)別纖維束首先達(dá)到極限承載力，發(fā)生斷裂，此時(shí)，外荷載達(dá)到最大值。雖然此時(shí)梁并沒(méi)有失效，對(duì)應(yīng)于這個(gè)荷載的撓度就是u，但撓度小于極限撓度，從而導(dǎo)致該梁的延性系數(shù)降低，如梁B3-2延性系數(shù)為2.12，為對(duì)比梁的52%。當(dāng)TRC板的纖維網(wǎng)格配網(wǎng)率較小時(shí)，增強(qiáng)梁在TRC板斷裂前達(dá)到最大外荷載，此時(shí)，梁跨中撓度較小，梁延性較差，如梁B1-1延性系數(shù)僅為對(duì)比梁的32%。

2.5 撓度、鋼筋應(yīng)變、纖維網(wǎng)格應(yīng)變、混凝土應(yīng)變與荷載的關(guān)系

根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果繪制梁的荷載?跨中撓度曲線(見(jiàn)圖9)、荷載?混凝土應(yīng)變曲線和荷載?纖維網(wǎng)格應(yīng)變曲線(見(jiàn)圖10)以及荷載?鋼筋應(yīng)變曲線(見(jiàn)圖11)。

從圖9~11可知：試件均經(jīng)歷開(kāi)裂和縱筋屈服階段；開(kāi)裂前，荷載?跨中撓度曲線、荷載?混凝土應(yīng)變曲線、荷載?纖維網(wǎng)格應(yīng)變曲線、荷載?鋼筋應(yīng)變曲線都接近于直線；開(kāi)裂后至鋼筋屈服前，荷載由鋼筋和TRC板一起承擔(dān)，增強(qiáng)梁的剛度略有增大；所有梁試件的混凝土應(yīng)變變化差別不大，此階段中和軸上升不明顯；縱向鋼筋屈服后，對(duì)比梁縱向鋼筋應(yīng)變、跨中撓度急劇增大，中和軸迅速上移，混凝土壓應(yīng)變急劇增大；增強(qiáng)梁在縱向鋼筋發(fā)生屈服之后仍能承擔(dān)一定荷載，后續(xù)增大荷載產(chǎn)生的彎矩由TRC板和受壓區(qū)混凝土承擔(dān)，中和軸上移緩慢。與工況2相比，在TRC板斷裂之后，梁試件跨中撓度及壓區(qū)混凝土應(yīng)變快速增長(zhǎng)，所能承受的荷載基本降低至對(duì)比梁的承載力。對(duì)于工況3，縱向鋼筋屈服后，梁試件的跨中撓度及受壓區(qū)混凝土應(yīng)變緩慢增大，增強(qiáng)梁極限承載力由受壓區(qū)的混凝土和加固層的界面承載力控制。

表4 試驗(yàn)結(jié)果

1—B0-1；2—B0-2；3—B1-1；4—B1-2；5—B3-1；6—B3-2。

1—B0-1；2—B0-2；3—B1-1；4—B1-2；5—B3-1；6—B3-2。

1—工況1，B0-1；1—工況1，B0-2；3—工況2，B1-1；4—工況2，B1-2；5—工況3，B3-1；6—工況3，B3-2。

在增強(qiáng)梁構(gòu)件中，復(fù)合板材中的纖維網(wǎng)格應(yīng)變直接反映了復(fù)合板材對(duì)梁承載力的加固作用。沿著復(fù)合板材縱向在纖維束上等間距對(duì)稱布置一組應(yīng)變片。圖12所示為不同外荷載下板材內(nèi)部碳纖維網(wǎng)格在不同位置上的應(yīng)變分布情況。

分析圖12可知：對(duì)于工況2和3中的增強(qiáng)梁B1-2和B3-2，當(dāng)外荷載低于對(duì)應(yīng)鋼筋屈服荷載0.92u和0.87u時(shí)(u為極限荷載值)，復(fù)合板內(nèi)部纖維網(wǎng)格應(yīng)變隨荷載平穩(wěn)增大；屈服荷載之后，纖維網(wǎng)格應(yīng)變顯著增大。

(a) B1-2梁；(b) B3-2梁

2.6 裂縫發(fā)展

試驗(yàn)中，對(duì)比梁首先在純彎段下側(cè)出現(xiàn)第1條裂縫；隨著荷載增大，純彎段相繼出現(xiàn)多條裂縫。在鋼筋屈服荷載后，跨中裂縫寬度不斷增大形成幾條主裂縫，隨后，跨中主裂縫寬度突然增大，并向上發(fā)展，壓區(qū)混凝土壓碎破壞，見(jiàn)圖13(a)。

試驗(yàn)中增強(qiáng)梁試件首先在純彎段混凝土梁底開(kāi)裂，隨后板材出現(xiàn)裂縫，TRC板與黏結(jié)層砂漿黏結(jié)良好，一旦開(kāi)裂迅速出現(xiàn)若干條裂縫，裂縫分布密集并且均勻。隨著荷載增大，裂縫向上發(fā)展并不斷延伸，但發(fā)展速度較對(duì)比梁緩慢，尤其是在鋼筋屈服之后。這主要是由于板材承擔(dān)了相當(dāng)一部分荷載，使得受拉區(qū)混凝土受拉變形發(fā)展緩慢。進(jìn)一步增大荷載，工況2中增強(qiáng)梁由于纖維網(wǎng)格配網(wǎng)率低，TRC板內(nèi)部碳纖維拉斷破壞；繼續(xù)加載，梁頂混凝土壓碎，見(jiàn)圖13(b)和圖13(c)。工況3中增強(qiáng)梁TRC板與黏結(jié)層砂漿間雖會(huì)出現(xiàn)水平裂縫，并向兩邊發(fā)展，但板材端部錨固充足，水平裂縫得到控制，跨中裂縫一直向上發(fā)展直到受壓區(qū)混凝土壓碎，見(jiàn)圖13(d)和圖13(e)。

(a) B0-1梁裂縫；(b) B1-1梁裂縫；(c) B1-2梁裂縫；(d) B3-1梁裂縫；(e) B3-2梁裂縫

3 正截面受彎承載力分析

3.1 基本假定

1) 根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，增強(qiáng)梁沿梁截面高度上應(yīng)變分布符合平截面假定，如圖14所示。

2) 混凝土開(kāi)裂后不考慮受拉區(qū)混凝土的作用。

3) TRC板與黏結(jié)層砂漿、黏結(jié)層砂漿與增強(qiáng)梁底部黏結(jié)良好。

5) 根據(jù)文獻(xiàn)[5]中TRC板單軸拉伸應(yīng)力應(yīng)變曲線，將TRC板拉伸應(yīng)力應(yīng)變曲線簡(jiǎn)化為2段，即線彈性段和強(qiáng)化段，如圖16所示。

(a) 梁截面示意圖；(b) 應(yīng)變沿梁高分布圖；(c) 內(nèi)力沿梁高分布圖h—混凝土梁截面高度；H—加固后梁截面高度；b—梁寬度；xn—中和軸高度；ψ—曲率；εc—混凝土應(yīng)變；εf—板材應(yīng)變；εs—鋼筋應(yīng)變；C—混凝土合力；Ts—鋼筋合力；Tf —板材合力；x—等效受壓區(qū)高度；h0—截面有效高度。

圖15 混凝土應(yīng)力?應(yīng)變曲線

圖16 TRC板應(yīng)力?應(yīng)變曲線

3.2 理論分析

由混凝土受壓應(yīng)力?應(yīng)變曲線，混凝土的受壓合力為

式中：0為混凝土剛到應(yīng)力峰值時(shí)對(duì)應(yīng)的壓應(yīng)變，取0.002；c為混凝土軸心抗壓強(qiáng)度；

由圖14可知應(yīng)變沿梁截面高度方向符合平截面假定，即

由結(jié)構(gòu)力學(xué)知

式中：a為梁一端剪彎區(qū)長(zhǎng)度。截面內(nèi)力平衡關(guān)系為

當(dāng)破壞模式為TRC板斷裂時(shí)，對(duì)混凝土壓應(yīng)力合力作用點(diǎn)取矩：

式中：y為受拉縱筋屈服強(qiáng)度；s為受拉縱筋截面積；fu為TRC板的極限抗拉強(qiáng)度；f為板材內(nèi)部纖維網(wǎng)格截面積。對(duì)工況1中的對(duì)比梁，由于沒(méi)有TRC板增強(qiáng)，對(duì)鋼筋作用點(diǎn)取矩，求得其受彎承載力：

對(duì)工況3中加固梁，對(duì)板材合力作用點(diǎn)取矩：

式中：=1u為混凝土等效受壓區(qū)高度。此時(shí)，板材應(yīng)變?yōu)?/p>

3.3 對(duì)比分析

表5 極限承載力計(jì)算值與試驗(yàn)值比較

4 結(jié)論

1) TRC板增強(qiáng)鋼筋混凝土梁能有效地提高梁的開(kāi)裂、屈服和極限荷載。隨著TRC板中纖維網(wǎng)格層數(shù)的增大，增強(qiáng)梁的抗彎承載力與對(duì)比梁的極限承載力相比提高11%~33%。

2) 增強(qiáng)梁的破壞模式與TRC板中纖維網(wǎng)格配網(wǎng)率有關(guān)。當(dāng)配網(wǎng)率較低時(shí)，TRC板發(fā)生斷裂破壞；當(dāng)配網(wǎng)率較大時(shí)，縱筋屈服后，頂部混凝土壓碎破壞。

3) 相對(duì)于對(duì)比梁，增強(qiáng)梁的剛度有所提高，但延性有不同程度下降。

4) 給出了增強(qiáng)梁正截面受彎承載力計(jì)算方法，采用該方法所得承載力計(jì)算值與試驗(yàn)值較吻合。

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(編輯 陳燦華)

Flexural behavior of RC beams strengthened with TRC plates

ZHOU Fen1, 2, XU Wen1, 2, DU Yunxing1, 2

(1. Hunan Provincial Key Laboratory on Damage Diagnosis for Engineering Structures, Hunan University, Changsha 410082, China; 2. College of Civil Engineering, Hunan University, Changsha 410082, China)

Textile reinforced concrete(TRC) plates enhanced with steel fiber have excellent tensile performance which can be used to strengthen the flexural performance of reinforced concrete(RC) beams. The working mechanism of RC beams strengthened with TRC plates was investigated through four-point bending tests. Two strengthening cases and one contrast case were designed according to the number of carbon fabric layers in TRC plates. Each test case contained two beams. The load?strain relationship, load?deflection relationship, flexural capacity, structural ductility, crack development and failure modes of all the beams were analyzed. The formulas to calculate the flexural capacity of strengthened beams were put forward based on the plane section assumption. The results show that TRC plates can increase the cracking, yielding and ultimate loads of strengthened beams effectively compared with the contrast beams. The largest increase of ultimate load is 33%.The ductility of beams strengthened with TRC plates has a certain decrease. The loads obtained by the proposed formula agrees with that obtained by experiments.

steel fibre; TRC plates; RC beams; carbon fabric; flexural capacity; plane section assumption

TU362

A

1672?7207(2018)01?0183?09

10.11817/j.issn.1672-7207.2018.01.024

2017?03?20；

2017?05?15

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(51108174，51378199) (Projects(51108174, 51378199) supported by the National Natural Science Foundation of China)

周芬，副教授，從事加筋土、結(jié)構(gòu)加固研究；E-mail: zhoufen@hnu.edu.cn