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钢板-混凝土组合加固混凝土T梁的抗弯性能试验

王春生 袁卓亚 郭晓宇 高珊 任腾先

王春生, 袁卓亚, 郭晓宇, 高珊, 任腾先. 钢板-混凝土组合加固混凝土T梁的抗弯性能试验[J]. 交通运输工程学报, 2010, 10(6): 32-40. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2010.06.006
引用本文: 王春生, 袁卓亚, 郭晓宇, 高珊, 任腾先. 钢板-混凝土组合加固混凝土T梁的抗弯性能试验[J]. 交通运输工程学报, 2010, 10(6): 32-40. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2010.06.006
WANG Chun-sheng, YUAN Zhuo-ya, GUO Xiao-yu, GAO Shan, REN Teng-xian. Flexural behavior experiment of reinforced concrete T-beams with steel plate-concrete composite strengthening[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2010, 10(6): 32-40. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2010.06.006
Citation: WANG Chun-sheng, YUAN Zhuo-ya, GUO Xiao-yu, GAO Shan, REN Teng-xian. Flexural behavior experiment of reinforced concrete T-beams with steel plate-concrete composite strengthening[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2010, 10(6): 32-40. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2010.06.006

钢板-混凝土组合加固混凝土T梁的抗弯性能试验

doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2010.06.006
基金项目: 

陕西省交通科技项目 07-03K

详细信息
    作者简介:

    王春生(1972-), 男, 黑龙江绥化人, 长安大学教授, 工学博士, 从事桥梁工程研究

  • 中图分类号: U445.72

Flexural behavior experiment of reinforced concrete T-beams with steel plate-concrete composite strengthening

  • 摘要: 设计了4根钢板-混凝土组合加固混凝土T梁进行抗弯承载力试验, 试件的主要设计参数包括损伤程度和植筋间距。采用荷载传感器、位移计和应变计, 分别测量了加载过程中试验梁的荷载、挠度、应变、裂缝的产生和发展、新老混凝土界面与钢板-加固混凝土界面的纵向滑移, 采用有限元软件ANSYS分析了试件的受力性能, 采用塑性方法研究了试件的极限抗弯承载力, 并对比了模型试验、数值模拟与理论分析结果。分析结果表明: 钢板-混凝土组合加固可使混凝土T梁极限抗弯承载力提高约2倍, 植筋间距与原梁弯曲损伤程度对组合加固T梁的极限抗弯承载力影响约为4%, 植筋间距越大, 新老混凝土界面纵向相对滑移越大, 极限抗弯承载力的数值计算值和理论计算值与试验值最大相对差值为9%, 因此, 模型试验、数值模拟与理论计算结果均表明钢板-混凝土组合加固可显著提高混凝土T梁的极限抗弯承载力。

     

  • 图  1  试验T梁

    Figure  1.  Test T-beam

    图  2  加载装置

    Figure  2.  Loading device

    图  3  测点布置

    Figure  3.  Arrangement of measuring points

    图  4  跨中弯矩-挠度曲线

    Figure  4.  Mid-span moment-deflection curves

    图  5  跨中纵向应变曲线

    Figure  5.  Mid-span longitudinal strain curves

    图  6  跨中弯矩-钢板应变曲线

    Figure  6.  Curves of mid-span moments and strains of steel plates

    图  7  跨中弯矩-混凝土应变曲线

    Figure  7.  Curves of mid-span moments and strains of concretes

    图  8  跨中弯矩-钢筋应变曲线

    Figure  8.  Curves of mid-span moments and strains of steel bars

    图  9  导杆引伸仪布置

    Figure  9.  Location of slippage instruments

    图  10  剪力-新老混凝土纵向滑移曲线

    Figure  10.  Curves of shearing forces and longitudinal slippagesof new and existing concretes

    图  11  剪力-钢板与加固混凝土纵向滑移曲线

    Figure  11.  Curves of shearing forces and longitudinal slippages of steel plates and new concretes

    图  12  预压裂缝分布

    Figure  12.  Preloading crack distributions

    图  13  弯曲破坏形态

    Figure  13.  Bending failure mode

    图  14  裂缝分布

    Figure  14.  Crack distributions

    图  15  试验T梁有限元模型

    Figure  15.  Finite element model of test T-beam

    图  16  弯矩-挠度对比曲线

    Figure  16.  Comparison of moment-deflection curves

    图  17  抗弯承载力计算图式

    Figure  17.  Calculation diagrams of bending capacity

    表  1  T梁设计参数

    Table  1.   Design parameters of T-beams

    试件编号 植筋间距/mm 栓钉间距/mm 预压荷载/kN 剪跨长度/mm
    RCB-1 55.7 1 825
    RCB-2 111.8 1 825
    SPCCSB-1 100/150 100/150 1 825
    SPCCSB-2 200 100/150 1 825
    SPCCSB-3 100/150 100/150 1 825
    SPCCSB-4 100/150 100/150 1 825
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    表  2  材料特性

    Table  2.   Material properties

    材料类型 规格 屈服强度/MPa 极限强度/MPa
    钢筋 Φ16 412 612
    Φ14 419 617
    f6 310 410
    钢板 Q235-B 273 390
    栓钉 f10×55 310 460
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    表  3  试验结果

    Table  3.   Test result

    试件编号 Mcr/ (kN·m) Mspy/ (kN·m) Mry/ (kN·m) Mu/ (kN·m) wspy/mm wry/mm wu/mm Mspy/Mu Mry/Mu
    RCB-2 21.1 99.1 102.0 15.04 37.60 0.97
    SPCCSB-1 49.4 277.2 310.9 326.0 22.43 38.99 61.13 0.85 0.95
    SPCCSB-2 52.7 277.2 290.9 313.0 24.16 28.23 60.40 0.89 0.93
    SPCCSB-3 37.8 267.7 313.0 317.7 22.58 60.31 64.88 0.84 0.99
    SPCCSB-4 28.6 280.5 296.0 338.8 21.55 24.24 65.16 0.83 0.87
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    表  4  有限元计算结果与试验结果对比

    Table  4.   Comparison of finite element computation result and test result

    试件编号 Mspy/ (kN·m) 计算值与试验值之比 Mry/ (kN·m) 计算值与试验值之比 Mu/ (kN·m) 计算值与试验值之比
    试验值 计算值 试验值 计算值 试验值 计算值
    SPCCSB-1 277.2 279.2 1.01 310.9 285.6 0.92 326.0 309.3 0.95
    SPCCSB-2 277.2 279.2 1.01 290.9 285.6 0.98 313.0 309.3 0.99
    SPCCSB-3 267.7 279.2 1.04 313.0 285.6 0.91 317.7 309.3 0.97
    SPCCSB-4 280.5 279.2 1.00 296.0 285.6 0.96 338.8 309.3 0.91
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    表  5  计算值与试验值对比

    Table  5.   Comparison of test values and computation values

    试件编号 Mu/ (kN·m) 理论计算值与试验值之比
    试验值 理论计算值
    SPCCSB-1 326.04 309.6 0.95
    SPCCSB-2 312.99 309.6 0.99
    SPCCSB-3 317.73 309.6 0.97
    SPCCSB-4 338.81 309.6 0.91
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  • 收稿日期:  2010-10-12
  • 刊出日期:  2010-12-25

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