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鋼絲繩聚氨酯水泥復合材料加固損傷空心板梁試
發(fā)布時間：2022-02-11 16:05 文章來源：未知 文章作者：admin 點擊數(shù)：
0引言 我國交通事業(yè)發(fā)展迅速，現(xiàn)有很多舊空心板梁橋在長久使用后出現(xiàn)承載力、耐久性不足等問題田，其維修加固問題亟待解決。聚氨酯水泥凝結時間短，自重小，不易腐蝕團，可高
0引言
我國交通事業(yè)發(fā)展迅速，現(xiàn)有很多舊空心板梁橋在長久使用后出現(xiàn)承載力、耐久性不足等問題田，其維修加固問題亟待解決。聚氨酯水泥凝結時間短，自重小，不易腐蝕團，可高效、快速地維修加固橋果國，在世界范圍內得到廣泛應用，并受到學者重視-。褚云朋等以進行預應力碳纖維復合材料（carbon fiber reineforced polymer，CFRP）布加圈損傷混凝土空心板抗彎試驗，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。王立軍等國進行碳纖維布一聚合物砂漿復合加固預應力空心板的力學性能試驗，加固后空心板的承載能力、剛度及延性得到顯著提升。張鵬飛等回采用復合砂漿預應力鋼絲繩加園實橋，可降低主梁撓度與應變，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應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、強度、剛度及結構的橫向整體性明顯提高。張利勇等[國進行聚氨酯水泥復合材料的力學性能試驗，材料質量輕，強度高，初性高。谷丹丹等心研究聚氨酯水泥復合材料加固空心板梁，張宏祥等國研究聚氨酯水泥復合材料加固簡支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。
對聚氨酯水泥復合材料的研究主要集中在材料性能方面，相關研究表明僅采用聚氨酚水泥復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合材料輕質高強，施工簡易，不影響交通，比傳統(tǒng)的空心板梁加固方式更具優(yōu)勢[0-20。鋼絲繩質量輕，加固后橋梁總質量增加較少，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。采用鋼絲紀聚氨酯水泥復合材料比傳統(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，復合材料抗腐蝕性強，具有明顯優(yōu)勢；與體外預應力鋼絞線法、鋼絲網(wǎng)復合砂漿法粘貼纖維材料法相比，采用鋼絲繩聚氛酯水泥復合材料加固采體在鋼絲繩張拉、鋪因方面施工簡便靈活，受環(huán)境影響較小，聚柔酯水泥復合材料與混凝土材料、鋼絲繩間粘結牢固，不易開裂、剝落，加固效果較好且保障了耐久性四=8。
基于室內空心板采模型，本文采用鋼絲繩聚氨酬水泥復合材料加固受損空心板案，與未加固空心板梁進行力學性能試驗對比，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理，
1力學試驗
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合材料對損傷空心板梁橋的加因效果，對比未加圓非預應力鋼筋混凝土空心板梁與加固后的非預應力鋼筋混凝土損傷空心板梁的抗彎試驗結果，驗還復合材料對非預應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塊非預應力混凝土空心板梁，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、抗壓強度均為280MPa，彈性模量為2.0GPa。根據(jù)空心板采制作木質案體模板，將采底受拉鋼筋與箍筋綁扎牢固，將長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28d后完成空心板采的制備。
其中l(wèi)塊作為試驗采B1。
1.1.2鋼絲繩聚氨函水泥復合材料加圈損傷空心板梁
31塊空心板梁在梁體跨中進行預壓，預壓壓力加載至試險梁設計承載能力的80%，梁體跨中位置及跨中兩側的采底位置產(chǎn)生多條裂縫，再進行梁底鋼絲繩張拉。根據(jù)文獻26]中鋼絲紀伸長柔的公式計算得到鋼絲繩長2993.4mm，在鋼絲繩兩端預留15cm的錨園長度，采用公稱抗拉強度為1960MPa、直徑為4.0mm的6×7+IWS的策鋅鋼絲繩，在鋼絲繩兩端設置鋁套并由液壓機將紹套和鋼絲繩壓牢，對空心板梁梁底進行鑿毛處理后，采用螺栓和開槽角鋼將7根鋼絲繩（張拉控制應力為300MPa）均勻布置并固定在空心板采梁底位置（復合材料厚3cm），采用手村張拉設備將鋼絲經(jīng)張拉至預定位置。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、外加劑的質量比為33.0：33.0：33.8：0.2稱取制務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、外加劑混合后充分攪掉10~15
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28d完成制備，制備的空心板梁作為試驗梁B，可進行下一步試驗。在攪拌和澆筑過程中聚氨函水泥材料產(chǎn)生熱量，應選擇溫度波動小的時間段進行澆筑。
損傷空心板梁加國布置方式及截面如圖1所示。
1.2測點布置與加載方案
采用位移計在空心板采案底的跨中位置處測量位移；試驗采所受荷載由位于跨中位置的2個分配梁傳遞至梁體，分配采間距為30cm，通過布置在千斤頂與反力架間的壓力傳感器測試加載過程中的壓力，先將壓力加我至5kN再開始試驗，并開始采集試驗梁梁體位移的初始數(shù)據(jù)，在每級加載10kN和接近試驗梁極限荷載時測量梁體的位移，采集每次加載后試驗梁梁底跨中位置產(chǎn)生的位移，直至試驗案破壞。
加獲過程中記錄梁體裂縫出現(xiàn)時的荷載及每片試驗梁的極限荷載。
2試驗結果分析
2.1試驗現(xiàn)象及裂縫分布
對試驗梁進行力學性能試驗，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程。
B，未經(jīng)過加圖，梁體上荷載未達到90N時，B，處于彈性階段，梁跨中位置未出現(xiàn)明顯裂縫；梁體上荷載達到90kN時，在距離案體跨中右側6cm的梁底位置開始出現(xiàn)裂縫；荷載達到l20kN時，在距梁體跨中4-20cm的兩側出現(xiàn)多條豎直發(fā)展的裂縫，此時裂縫最大寬度為0.12mm；荷載達到150kN時，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增加，此時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，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，梁體加固層內部分鋼絲繩斷裂并產(chǎn)生劇烈聲響，隨后梁體持續(xù)發(fā)出細微碎裂聲；荷載增加到210kN時加固層內的鋼絲繩全部拉斷，斷裂處的聚氨酯水泥復合材料破碎，梁體裂縫最寬為0.95cm，裂縫最大延伸至距梁底32.10cm處。B2加載直至破壞的過程中沒有出現(xiàn)加因層剝離現(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斷裂處的聚氨酯水泥復合材料破碎。經(jīng)預壓后再加固的空心板梁破壞主要分為鋼絲繩斷裂、復合材料開裂和整體結構受彎破壞3個階段。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)過試驗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結論
1）預壓后采用鋼絲繩聚氨酯水泥復合材料加圍的空心板梨，其破壞過程主要分為綱絲繩斷裂、復合材料開裂和整體結構受彎破壞3個階段，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，提升了梁橋整體的耐久性，可為橋梁破壞提供預警信息，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合材料加國的空心板梁的實測屈服荷載、極限荷載比未加國空心板梁分別提高28.60%、40.00%，采用鋼絲經(jīng)聚氨酬水泥復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。