在加固工程中选用纤维材料的种类,以及高效地使用纤维材料,充分发挥其优势,降低成本已变得越来越重要。目前,一般的研究都默认加固梁所用纤维板长度为全长(支座间距),并在此假定下进行分条、叠层及锚固等试验研究和理论分析,很少有涉及纤维材料尺寸方面的研究。为此,本文设计了一组变玻璃钢板粘贴尺寸加固的混凝土梁,进行试验研究,试图找到在满足加固梁要求前提下的最佳粘贴尺寸,为该类构件的工程设计提供依据。
受力分析如所示的补强钢筋混凝土梁,如果玻璃钢板与混凝土梁之间有充分的粘接,梁受力后,在集中荷载与支座之间,玻璃钢板与混凝土接触面上由于胶粘剂的作用,将产生粘接应力τ,通过τ将部分拉力传给混凝土梁,显然,玻璃钢中拉力的大小,取决于玻璃钢与混凝土之间的粘接作用,若在A′B′之间取出长度为dx微单元玻璃钢板,由平衡关系可知:σb+dσb0db-τb0dx-σbb0db=0τ=dbdσbdx(1)式中,b0为玻璃钢板的宽度;db为玻璃钢板的厚度。
上式表明,粘接应力τ使玻璃钢板中应力σb沿其长度发生数量变化,或者说,没有τ就不会产生应力增量dσb。反之,没有玻璃钢板σb的变化就不存在粘接应力τ,由式(1)可知,补强梁开裂以前,BB′段玻璃钢板应力σb不变,故τ≡0;在AB、A′B′之间dσb/dx等于常数,τ均匀分布;开裂以后,开裂截面处混凝土退出工作,裂缝截面玻璃钢板拉力增大,开裂截面两侧将产生反向粘接应力,这使裂缝之间混凝土受拉。
为了估计荷载作用下结构胶粘剂粘贴层粘接应力可能达到的应力水平,如(c)所示有:τ=dPb0dx(2)式(2)说明,粘贴在混凝土梁底的玻璃钢板与混凝土之间可能产生的粘接应力与玻璃钢板宽度b0成反比,因此,在加固设计时,要尽可能地加大粘贴玻璃钢板的宽度b0,以减少粘接面上的粘接剪应力。所以,在静载试验中,我们采取了玻璃钢板与混凝土梁同宽的做法,即b0=b(b为混凝土梁宽),那如何求得玻璃钢板的最佳厚度和长度。对式(1)沿长度方向积分有:lb=σbAbτb=σbτdb(3)式中,lb为粘贴玻璃钢板在A′B′区段的长度;Ab为玻璃钢板横截面面积,Ab=b0×db。
由式(3)可知,玻璃钢板中应力及玻璃钢板与混凝土之间粘接剪应力随玻璃钢板的长度和厚度变化而变化,为此,本文设计了一组几何变参数变化的玻璃钢板加固的混凝土梁,并对这一组梁进行静载试验研究。
模型梁的设计与制作根据混凝土梁的构造要求,并考虑模板尺寸及施工方便,用于静载试验研究的混凝土梁规格设计为100×200×1200mm,混凝土梁保护层厚度as=a′s=35mm,纵筋选用2<14(Ag=308mm2),架立筋选用2<8(A′g=101mm2),箍筋选用<6@50mm(Agv=57mm2)。待混凝土梁达到规定固化龄期后,在混凝土梁受拉区粘贴3种不同长度的玻璃钢板(宽度均与混凝土梁同宽b0=b=100mm),其参数及数量见示。


