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鋼絲繩聚氨酯水泥復(fù)合材料加固損傷空心板梁試
發(fā)布時(shí)間：2022-02-11 16:05 文章來(lái)源：未知 文章作者：admin 點(diǎn)擊數(shù)：
0引言 我國(guó)交通事業(yè)發(fā)展迅速，現(xiàn)有很多舊空心板梁橋在長(zhǎng)久使用后出現(xiàn)承載力、耐久性不足等問題田，其維修加固問題亟待解決。聚氨酯水泥凝結(jié)時(shí)間短，自重小，不易腐蝕團(tuán)，可高
0引言
我國(guó)交通事業(yè)發(fā)展迅速，現(xiàn)有很多舊空心板梁橋在長(zhǎng)久使用后出現(xiàn)承載力、耐久性不足等問題田，其維修加固問題亟待解決。聚氨酯水泥凝結(jié)時(shí)間短，自重小，不易腐蝕團(tuán)，可高效、快速地維修加固橋果國(guó)，在世界范圍內(nèi)得到廣泛應(yīng)用，并受到學(xué)者重視-。褚云朋等以進(jìn)行預(yù)應(yīng)力碳纖維復(fù)合材料（carbon fiber reineforced polymer，CFRP）布加圈損傷混凝土空心板抗彎試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)空心板極限承載力隨CFRP布的粘貼方式、粘貼量不同而有不同程度的提高。王立軍等國(guó)進(jìn)行碳纖維布一聚合物砂漿復(fù)合加固預(yù)應(yīng)力空心板的力學(xué)性能試驗(yàn)，加固后空心板的承載能力、剛度及延性得到顯著提升。張鵬飛等回采用復(fù)合砂漿預(yù)應(yīng)力鋼絲繩加園實(shí)橋，可降低主梁撓度與應(yīng)變，有效提高梁體抗彎承載力和剛度。王希瑞[咽采用聚合物砂漿預(yù)應(yīng)力鋼絲繩加固普通鋼筋混凝土舊橋，加固后橋體的抗彎承載能力、強(qiáng)度、剛度及結(jié)構(gòu)的橫向整體性明顯提高。張利勇等[國(guó)進(jìn)行聚氨酯水泥復(fù)合材料的力學(xué)性能試驗(yàn)，材料質(zhì)量輕，強(qiáng)度高，初性高。谷丹丹等心研究聚氨酯水泥復(fù)合材料加固空心板梁，張宏祥等國(guó)研究聚氨酯水泥復(fù)合材料加固簡(jiǎn)支T梁，加固后梁橋的剛度及承載性能均取得理想效果。Zhang等呵將鋼絲網(wǎng)加入聚氨酯水泥復(fù)合材料加固T型梁，梁體的安全性與適用性得到明顯提升。
對(duì)聚氨酯水泥復(fù)合材料的研究主要集中在材料性能方面，相關(guān)研究表明僅采用聚氨酚水泥復(fù)合材料維修加固橋梁仍存在材料初性低等問題7-詞，而鋼絲繩聚氨酯水泥復(fù)合材料輕質(zhì)高強(qiáng)，施工簡(jiǎn)易，不影響交通，比傳統(tǒng)的空心板梁加固方式更具優(yōu)勢(shì)[0-20。鋼絲繩質(zhì)量輕，加固后橋梁總質(zhì)量增加較少，在使用和搭配材料上更加靈活。在受損空心板梁采底位置張拉鋼絲繩可在梁體受彎時(shí)減少試件加固層的拉力，改善聚氨酬水泥材料的受力狀態(tài)。聚氛酬水泥材料形成加園層，將鋼絲繩包裹其中，避免鋼絲繩受到外界影響而發(fā)生破壞，充分發(fā)揮鋼絲絕的強(qiáng)度，并提高鋼絲繩的耐久性，顯著提高梁體的加固效果。采用鋼絲紀(jì)聚氨酯水泥復(fù)合材料比傳統(tǒng)的增大截面法、粘貼鋼板法縮短了施工周期，施工方法更靈活，復(fù)合材料抗腐蝕性強(qiáng)，具有明顯優(yōu)勢(shì)；與體外預(yù)應(yīng)力鋼絞線法、鋼絲網(wǎng)復(fù)合砂漿法粘貼纖維材料法相比，采用鋼絲繩聚氛酯水泥復(fù)合材料加固采體在鋼絲繩張拉、鋪因方面施工簡(jiǎn)便靈活，受環(huán)境影響較小，聚柔酯水泥復(fù)合材料與混凝土材料、鋼絲繩間粘結(jié)牢固，不易開裂、剝落，加固效果較好且保障了耐久性四=8。
基于室內(nèi)空心板采模型，本文采用鋼絲繩聚氨酬水泥復(fù)合材料加固受損空心板案，與未加固空心板梁進(jìn)行力學(xué)性能試驗(yàn)對(duì)比，比較兩者的加圈效果，并分析受損空心板梁加圖后的案體破壞機(jī)理，
1力學(xué)試驗(yàn)
1.1模型梁制作
l.1.1空心板采制備
為研究鋼絲繩聚氨酬水泥復(fù)合材料對(duì)損傷空心板梁橋的加因效果，對(duì)比未加圓非預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土空心板梁與加固后的非預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土損傷空心板梁的抗彎試驗(yàn)結(jié)果，驗(yàn)還復(fù)合材料對(duì)非預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土損傷空心板梁的加固效果。
采用C50混凝土制備2塊非預(yù)應(yīng)力混凝土空心板梁，采體為3.0m×0.5m×0.4m，板梁截面中心為直徑25cm的圓柱形空心部分。在空心板梁梁底布置4根直徑為16mm的受拉鋼筋，鋼筋的抗拉強(qiáng)度為330MPa，彈性模量為2.0GPa；每隔15cm布置1道直徑為12mm的箍筋，拖筋的抗拉、抗壓強(qiáng)度均為280MPa，彈性模量為2.0GPa。根據(jù)空心板采制作木質(zhì)案體模板，將采底受拉鋼筋與箍筋綁扎牢固，將長(zhǎng)3m、直徑25cm的PVC管布置在鋼筋籠中心位置并密封兩端，混凝土澆筑后形成空心板采的中空部分。鋼筋及模板布置完成后，澆筑混凝土并在澆筑完成24h后拆除模板，養(yǎng)護(hù)28d后完成空心板采的制備。
其中l(wèi)塊作為試驗(yàn)采B1。
1.1.2鋼絲繩聚氨函水泥復(fù)合材料加圈損傷空心板梁
31塊空心板梁在梁體跨中進(jìn)行預(yù)壓，預(yù)壓壓力加載至試險(xiǎn)梁設(shè)計(jì)承載能力的80%，梁體跨中位置及跨中兩側(cè)的采底位置產(chǎn)生多條裂縫，再進(jìn)行梁底鋼絲繩張拉。根據(jù)文獻(xiàn)26]中鋼絲紀(jì)伸長(zhǎng)柔的公式計(jì)算得到鋼絲繩長(zhǎng)2993.4mm，在鋼絲繩兩端預(yù)留15cm的錨園長(zhǎng)度，采用公稱抗拉強(qiáng)度為1960MPa、直徑為4.0mm的6×7+IWS的策鋅鋼絲繩，在鋼絲繩兩端設(shè)置鋁套并由液壓機(jī)將紹套和鋼絲繩壓牢，對(duì)空心板梁梁底進(jìn)行鑿毛處理后，采用螺栓和開槽角鋼將7根鋼絲繩（張拉控制應(yīng)力為300MPa）均勻布置并固定在空心板采梁底位置（復(fù)合材料厚3cm），采用手村張拉設(shè)備將鋼絲經(jīng)張拉至預(yù)定位置。鋼絲繩張拉完成后，固繞空心板梁然貼澆筑模板，并進(jìn)行聚氨酯水泥澆筑，按照聚氨酯A料、聚氨酯B料、水泥、外加劑的質(zhì)量比為33.0：33.0：33.8：0.2稱取制務(wù)聚氨酯水泥的各材料，外加劑可抑制聚氨齡A料和聚氨酯B料混合后產(chǎn)生發(fā)泡現(xiàn)象。先將聚氨酯A料與水泥、外加劑混合后充分?jǐn)嚨?0~15
min，再添加聚氨麗水泥B科繼續(xù)攪拌3-5min；將充分混合的材料澆筑在已張拉鋼絲繩的空心板采底面，聚氨酯水泥材料與試驗(yàn)案底面、鋼絲繩充分接觸，在空心板梁底面逐漸硬化直至形成枯接牢固的加固層，拆除模板，在常溫下養(yǎng)護(hù)28d完成制備，制備的空心板梁作為試驗(yàn)梁B，可進(jìn)行下一步試驗(yàn)。在攪拌和澆筑過(guò)程中聚氨函水泥材料產(chǎn)生熱量，應(yīng)選擇溫度波動(dòng)小的時(shí)間段進(jìn)行澆筑。
損傷空心板梁加國(guó)布置方式及截面如圖1所示。
1.2測(cè)點(diǎn)布置與加載方案
采用位移計(jì)在空心板采案底的跨中位置處測(cè)量位移；試驗(yàn)采所受荷載由位于跨中位置的2個(gè)分配梁傳遞至梁體，分配采間距為30cm，通過(guò)布置在千斤頂與反力架間的壓力傳感器測(cè)試加載過(guò)程中的壓力，先將壓力加我至5kN再開始試驗(yàn)，并開始采集試驗(yàn)梁梁體位移的初始數(shù)據(jù)，在每級(jí)加載10kN和接近試驗(yàn)梁極限荷載時(shí)測(cè)量梁體的位移，采集每次加載后試驗(yàn)梁梁底跨中位置產(chǎn)生的位移，直至試驗(yàn)案破壞。
加獲過(guò)程中記錄梁體裂縫出現(xiàn)時(shí)的荷載及每片試驗(yàn)梁的極限荷載。
2試驗(yàn)結(jié)果分析
2.1試驗(yàn)現(xiàn)象及裂縫分布
對(duì)試驗(yàn)梁進(jìn)行力學(xué)性能試驗(yàn)，得到B1、B2的開裂荷載、極限承載能力、跨中提度并記錄梁體的破壞過(guò)程。
B，未經(jīng)過(guò)加圖，梁體上荷載未達(dá)到90N時(shí)，B，處于彈性階段，梁跨中位置未出現(xiàn)明顯裂縫；梁體上荷載達(dá)到90kN時(shí)，在距離案體跨中右側(cè)6cm的梁底位置開始出現(xiàn)裂縫；荷載達(dá)到l20kN時(shí)，在距梁體跨中4-20cm的兩側(cè)出現(xiàn)多條豎直發(fā)展的裂縫，此時(shí)裂縫最大寬度為0.12mm；荷載達(dá)到150kN時(shí)，已產(chǎn)生的裂縫繼續(xù)發(fā)展，裂縫最大廷伸至距梁底26.9cm處，裂縫最大寬度為0.55mm，B，在跨中位置撓度急運(yùn)增加，此時(shí)B1受考破壞，破壞表現(xiàn)符合塑性破壞特征。
加載前，B，最大裂縫寬度為0.09mm，位于距梁體跨中右側(cè)7.50cm處，延伸至距案底l6cm處。施加荷載增大至130kN，梁體跨中既有裂縫處的加固層產(chǎn)生裂縫。荷載增加到150kN時(shí)，加園層裂縫的最大寬度為0.26mm，梁體接度快選增大；荷載為170kN時(shí)，梁體加固層內(nèi)部分鋼絲繩斷裂并產(chǎn)生劇烈聲響，隨后梁體持續(xù)發(fā)出細(xì)微碎裂聲；荷載增加到210kN時(shí)加固層內(nèi)的鋼絲繩全部拉斷，斷裂處的聚氨酯水泥復(fù)合材料破碎，梁體裂縫最寬為0.95cm，裂縫最大延伸至距梁底32.10cm處。B2加載直至破壞的過(guò)程中沒有出現(xiàn)加因?qū)觿冸x現(xiàn)象。
B.破壞表現(xiàn)為：梁體加固層在混凝土梁既有裂縫位置產(chǎn)生新的裂縫，裂縫隨荷載增加而發(fā)展；鋼絲繩被拉斷的同時(shí)斷裂處的聚氨酯水泥復(fù)合材料破碎。經(jīng)預(yù)壓后再加固的空心板梁破壞主要分為鋼絲繩斷裂、復(fù)合材料開裂和整體結(jié)構(gòu)受彎破壞3個(gè)階段。梁體破壞表現(xiàn)符合塑性破壞特征，屬于適筋案破壞。
B、B。在經(jīng)過(guò)試驗(yàn)加載后梁體的裂縫分布如圖2所示。B，加固層破碎如圖3所示。
3結(jié)論
1）預(yù)壓后采用鋼絲繩聚氨酯水泥復(fù)合材料加圍的空心板梨，其破壞過(guò)程主要分為綱絲繩斷裂、復(fù)合材料開裂和整體結(jié)構(gòu)受彎破壞3個(gè)階段，梁體破壞表現(xiàn)符合塑性破壞特征，為適筋采破壞。
2）在相同荷載作用下，預(yù)壓后再加固的損傷空心板梁梁體撓度最大下降22.81%，梁體位移延性系數(shù)上升57.14%，梁體的屈服階段明顯延長(zhǎng)，提升了梁橋整體的耐久性，可為橋梁破壞提供預(yù)警信息，保降橋梁的安全性。
3）在相同荷載作用下，鋼絲繩聚象酯水泥復(fù)合材料加圈的空心板梁梁體最大裂縫寬度比未加固空心板梁減小了52.73%，采用鋼絲繩聚氨酬水泥復(fù)合材料加固損傷空心板案，可有效抑制空心板案體裂縫的發(fā)展且抗彎效果顯著。
4）鋼絲繩聚氯酯水泥復(fù)合材料加國(guó)的空心板梁的實(shí)測(cè)屈服荷載、極限荷載比未加國(guó)空心板梁分別提高28.60%、40.00%，采用鋼絲經(jīng)聚氨酬水泥復(fù)合材料加園采體可顯著提高已損傷空心板梁橋體的整體承載性能。
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