[發明專利]一種FRP與混凝土粘結性能小梁試驗裝置及其試驗方法

無效

• 申請號: 201310247898.8
• 申請日: 2013-06-21
• 公開（公告）號: CN103344558A
• 公開（公告）日: 2013-10-09
• 發明（設計）人: 陳光明;李云雷;郭永昌;劉迪;何艷紅
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: G01N19/04
• 分類號: G01N19/04
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 林麗明

技術領域

本發明涉及一種FRP與混凝土粘結性能小梁試驗裝置及其試驗方法。

背景技術

在我國，大量鋼筋混凝土橋梁，尤其是預應力箱梁橋，由于對預應力下彎索的設計重視不夠，豎向預應力損失、施工質量、超載、超負荷使用，環境惡劣（如溫度）及長期效應（如蠕變）等問題，大量存在腹板抗剪不足導致的“腹板開裂”（斜裂縫）以及與之相關的“跨中下撓”問題，纖維增強復合材料（Fiber?Reinforced?Polymer/Plastic，簡稱FRP）因其耐腐蝕、輕質、施工便捷等優點，已經被廣泛應用于混凝土及其他結構的加固中，特別適合于這類橋梁（尤其是運營中的橋梁）的抗剪加固。FRP加固效果的關鍵在于FRP與混凝土界面的粘結性能，而現有的FRP界面粘結強度模型一般由如圖1所示的FRP與混凝土搭接接頭所代表的力與邊界條件提出。

目前廣泛采用的FRP與混凝土搭接接頭試驗中，FRP受力方向一般與纖維方向相同，而在抗剪加固中由于斜裂縫張開方向與FRP纖維方向經常不一致，導致FRP受力方向與纖維方向不同，所以后者FRP基底應力狀態與前者不同。而不同應力狀態下混凝土的開裂強度及斷裂能是不一樣的，而FRP與混凝土界面的粘結性能又與其基底混凝土裂縫的萌生及擴展直接相關，因此FRP界面基底混凝土的應力狀態對FRP與混凝土界面粘結性能有重要影響。因此，直接將基于接頭研究得到的粘結強度模型用于分析FRP抗剪貢獻顯然是不準確的。

發明內容：

本發明的目的是：針對現有實驗技術存在的不足，提出一種能夠模擬當斜裂縫張開方向與FRP纖維方向不一致時FRP與混凝土界面粘結性能的試驗裝置及其試驗方法。采用帶預留裂縫的小梁試驗來研究當纖維方向與裂縫開展方向不同對FRP與混凝土界面粘結性能的影響。

本發明提供的一種FRP與混凝土粘結性能小梁試驗裝置，在預留裂縫的倒“T”形混凝土小梁底面，粘貼不同角度的FRP，?FRP的纖維方向與裂縫張開方向不一致；所述FRP粘貼的角度偏離“T”形混凝土小梁縱向中心線0～75°；“T”形混凝土小梁裂縫位置在受壓區只有鋼筋連接，在受拉區只有FRP連接。

所述預留裂縫寬度為0.1~5mm.

所述鋼筋至少兩根縱向貫穿倒“T”形混凝土小梁。

本發明還提供一種所述的試驗裝置的試驗方法，有如下步驟：

1）通過粘貼不同角度FRP于預留裂縫的倒“T”形混凝土小梁底面，使得FRP纖維方向與裂縫張開方向不一致；

2）在倒“T”形混凝土小梁采用四點彎曲加載，上部鋼筋承受壓力，底部FRP承受拉力，獲得試驗數據；

3）倒“T”形混凝土小梁保證足夠的剛度，滿足試驗過程的變形要求；

4）受壓區選用的鋼筋滿足承載力和變形要求，即保證底部FRP的破壞發生在鋼筋屈服之前，同時保證在起吊搬運過程不發生過大變形；

5）倒“T”形混凝土小梁在強度和截面尺寸設計時，須保證混凝土小梁本身不發生剪切破壞，可在“T”形混凝土小梁中布設箍筋。

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本發明的有益效果是：

本發明的試驗裝置及其試驗方法原理明確，可準確地使FRP纖維方向與裂縫方向處于不同角度，便于分析FRP纖維方向與裂縫方向不一致對FRP與混凝土界面粘結性能的影響。利用該裝置獲得的試驗數據,還可以用來驗證FRP與混凝土搭接接頭有限元模型,從而更深入研究纖維方向與裂縫方向不一致對FRP與混凝土界面粘結性能影響規律。

附圖說明

圖1為目前所廣泛采用的FRP與混凝土搭接接頭單剪試驗。

圖2～圖3為本發明FRP與混凝土粘結性能小梁試驗的示意圖。通過粘貼不同角度FRP于預留裂縫的倒“T”形小梁底面來研究纖維方向與裂縫開展方向不同角度對FRP與混凝土粘結的影響。

其中，圖2為本發明倒“T”形混凝土小梁底面示意圖，圖3為本發明試驗裝置的立體示意圖；?

圖中標號說明：1—倒“T”形混凝土小梁內起平衡作用的鋼筋；2—預留裂縫的倒“T”形混凝土小梁；3—FRP。

具體實施方式

????參照圖2～圖3為本發明的一種實施方式。如圖3所示，混凝土小梁為倒“T”形，在澆搗時，于跨中位置用隔板隔開，形成預留裂縫，倒“T”形混凝土小梁上部受壓區用貫穿的鋼筋連接。倒“T”形混凝土小梁采用四點彎曲加載，上部鋼筋承受壓力，底部FRP承受拉力。FRP粘貼角度根據試驗要求進行調整。