单向碳纤维布加固混凝土桥面板受弯.pdf

1、 No.466,Maixin Road,Xinqiao, Songjiang District ,Shanghai 201612 Tel:+86 67689633-8007 Fax:+86 57681761-8006 Website: 上海易民材料科技有限公司 ShangHai Yi Min Materials Technology Co,.Ltd. 碳纤维布加固混凝土桥面板受弯性能试验研究 胡孔国、岳清瑞、陈小兵 （转载） 摘要： 本文通过碳纤维布加固混凝土梁和未加固梁的受弯性能对比试验，研究初始弯矩大小对极限承载力、刚度、裂缝形态的影响。 关键词：初始弯矩，加固试验, 碳纤维布 Abst

2、ract: The study on the flexural behavior of the beams strengthened with carbon fiber sheet is conducted by comparing with a control beam in this paper. The effect of initial moment on the load capacity, the stiffness and the configuration of crack is also studied. Keywords: initial moment, strengthe

3、ning experiment, carbon fiber sheet or CFS 1 工程背景 某高速公路西互通立交 B 匝道桥设计满足现行规范要求，但考虑到因其它原因引起实际荷载比原设计荷载增大，需要进行受弯正截面承载力加固。可供选择的方案有体外预应力加固、粘钢板加固和粘贴碳纤维加固。体外预应力加固法在国内和国外的桥梁加固中均有应用，有着能够平衡一部分荷载、提高其刚度、使部分裂缝闭合、裂缝宽度变小、改善裂缝性能等优点，但由于这种方法需要有特定的张拉装置，如锚具、转向块等，且体外预力筋需作防腐处理，施工工艺相当复杂。粘钢加固法目前在国内应用较普遍，由于其价格低廉，施工便捷，与体外预应力加固

4、法相比不需要特殊的张拉装置和张拉设备，但由于在粘结胶和钢板的交接面处容易发生锈蚀，从而削弱粘结强度，因而影响加固效果。碳纤维加固法始于 20世纪 80 年代日、美等发达国家，与粘钢法相比，这种方法没有界面粘结强度的削弱问题，也不需要体外预应力法加固所必需的复杂的张拉装置、设备和工艺，碳纤维加固法以其材料优越的力学性能，简便的施工工艺，在恶劣的野外气候条件下的良好的耐腐蚀性以及动荷载下的良好的抗疲劳性能等许多优点，因而在土木工程加固改造中得到了越来越广泛的应用。近些年我国在这方面的研究也得到了长足的发展，国家工业建筑诊断与改造工程技术研究中心是国内最早从事碳纤维布加固混凝土加固后结构研究的单位之

5、一，取得了不少研究成果，并进行了多个工程应用，获得满意的加固效果。经过严密的技术和经济可行性论证，并征得业主的同意，决定采用碳纤维加固法。 No.466,Maixin Road,Xinqiao, Songjiang District ,Shanghai 201612 Tel:+86 67689633-8007 Fax:+86 57681761-8006 Website: 上海易民材料科技有限公司 ShangHai Yi Min Materials Technology Co,.Ltd. 国家工业建筑诊断与改造工程技术研究中心配合设计院进行了碳纤维加固设计，并组织施工。由于碳纤维布加固混凝土桥

6、在我国是首次，根据设计院和公路指挥部的要求，为确定碳纤维布加固补强是否已达到预期效果，国家工业建筑诊断与改造工程技术研究中心以连续板桥为原型，进行加固前和的承载力对比模型试验。 2 试件设计与制作 2.1 模型设计 原型桥桥板断面的实际尺寸为宽 6 m 高 500mm，见图 1，恒载弯矩为 1568kN*m，实际配筋及碳纤维用量如图 2、图 3 所示，加固后的情形见图 4。根据实际情况，取出其中 1m板带来考虑，按照相似原理进行模型设计，原型与模型的相似关系见表 1，原型及模型的参数见表 2。 No.466,Maixin Road,Xinqiao, Songjiang District ,Sh

7、anghai 201612 Tel:+86 67689633-8007 Fax:+86 57681761-8006 Website: 上海易民材料科技有限公司 ShangHai Yi Min Materials Technology Co,.Ltd. 表1 原型与模型的相似关系比例系数： =1/2.5 参 数 应力 长度 面积 弯矩 相似关系 1 23图4 板桥加固后的照片 表2 模型设计 设计参数 原型板参数 (每米板宽) 模型计算参数 试验模型参数 混凝土强度等级 C40 C40 板厚 h(mm) 500 200 200 板宽 b(mm) 1000 40 40受拉钢筋As(mm2) 62

8、56 1001 As=6 14=923mm2受压钢筋As 2155 345 As=68=302mm2碳纤维加固用量ACFS(mm2) 222.667 35.63 33.3 初始弯矩M0(kNm) 261.3 16.7 17.32 No.466,Maixin Road,Xinqiao, Songjiang District ,Shanghai 201612 Tel:+86 67689633-8007 Fax:+86 57681761-8006 Website: 上海易民材料科技有限公司 ShangHai Yi Min Materials Technology Co,.Ltd. 表3 各梁的初始

9、弯矩 梁号 B0 BM0 BM1 BM2 初始弯矩(kN*m) 0 0 17.3 20.7 为了进一步研究初始弯矩M0大小对碳纤维布加固效果的影响，本次试验共设计了 4 根构件，一根为对比梁，梁号B0 ，其余三根为加固梁，梁号分别为BM0 ， BM1， BM2。 B0 和BM1BM3的截面尺寸、配筋均相同，试件尺寸及配筋见图 3。 BM1BM3 的碳纤维布加固量相同，它们的差别仅在初始弯矩不同，分别为 0kN*m、 17.3kN*m和 20.7kN*m，见表 3，梁BM1 的弯矩与实际工程中桥板的弯矩相对应。BM0 不考虑初始弯矩，待混凝土强度达到设计强度后，直接粘贴碳纤维布， BM1BM2

10、首先在实验台上施加一定的初始弯矩，并一直维持，然后再粘贴碳纤维布，养护 34 天，待胶完全固化后，最后再继续加载至破坏。 2.2 碳纤维布加固施工步骤 粘贴碳纤维布的施工步骤完全同现场实际施工情况，首先，为提高粘结效果，须做基层处理工作，将梁粘贴碳纤维布的表面混凝土进行打磨处理，去掉表层的油脂等杂物，露出新混凝土；第二步，用腻子进行找平处理，对于考虑二次受力的梁 BM1 和 BM2，此步须先施加初始弯矩后，模拟实际加固中恒载的作用，梁底面已经开裂后再做，初始弯矩在以后的施工步中一直维持不变；第三步，涂敷浸渍树脂，粘贴碳纤维布；第四步，表面刷保护面胶。 2.3 材料特性 为确定混凝土的强度，在制

11、作模型时，3 个 150 150150 、6 个 100100100 立方体试块以及 3 个 100100300 棱柱体试块同试件一起浇筑，并在相同条件下养护，在试件试验完成之后，立即进行强度测试，测试结果如表 4。钢筋在拉拔试验机上进行拉拔试验，试验结果如表 5。碳纤维布与钢筋不同没有明显的屈服点，在拉断之前，一直呈弹性状态，碳纤维布的性能指标见表 6。 表 4 混凝土强度、弹性模量实测值 No.466,Maixin Road,Xinqiao, Songjiang District ,Shanghai 201612 Tel:+86 67689633-8007 Fax:+86 57681761

12、-8006 Website: 上海易民材料科技有限公司 ShangHai Yi Min Materials Technology Co,.Ltd. 梁号 棱柱体抗压强度fc(MPa) 立方体抗压强度fcu(MPa) 抗拉强度ft(MPa) 弹性模量Ec(MPa) B0 49.5 53.5 3.5 3.43E+04 BM0 44.2 53.7 3.5 3.43E+04 BM1 47.8 51.6 3.5 3.43E+04 BM2 46.2 51.5 3.4 3.43E+04 表 5 钢筋强度实测值 钢筋用途 直径 (mm) 屈服强度fy(MPa) 极限强度fu(MPa) 弹性模量Es(MPa)

13、 箍筋 6 335.9 506.9 2.1E+05 受压钢筋 8 305.0 447.6 2.1E+05 受拉钢筋 14 372.4 584.7 2.1E+05 表 6 碳纤维布性能指标 CFS 型号 用途 厚度tcfs(mm) 抗拉强度fcfs(MPa) 弹性模量Ecfs(MPa) 极限拉应变cfs（ ） FTS-C1-20 模型 0.111 3550 2.35E+05 15106 FTS-C1-30 原型 0.167 3550 2.35E+05 15106 3 试验装置、量测内容及测试过程 试验采用二点加载的方式，由于需先预加初始弯矩再粘碳纤维布，考虑到粘贴碳纤维布实际施工的方便，将构件顶

14、、底面颠倒过来反向加载，加载装置见图 5。初始弯矩采用在梁两端施加砝码的方法来施加。 No.466,Maixin Road,Xinqiao, Songjiang District ,Shanghai 201612 Tel:+86 67689633-8007 Fax:+86 57681761-8006 Website: 上海易民材料科技有限公司 ShangHai Yi Min Materials Technology Co,.Ltd. 图 5 试验加载装置及位移量测位置示意图 试验的量测内容有受拉纵筋的应变、碳纤维布的应变、混凝土的应变、试件跨中挠度及施加荷载大小。应变采用相应的专门电阻式应变

15、片，挠度采用电测位移计。施加荷载采用测力传感器来量测。所有量测数据均由计算机自动采集。 4、试验结果与分析 4.1 试验过程、现象及破坏形态 No.466,Maixin Road,Xinqiao, Songjiang District ,Shanghai 201612 Tel:+86 67689633-8007 Fax:+86 57681761-8006 Website: 上海易民材料科技有限公司 ShangHai Yi Min Materials Technology Co,.Ltd. 由于本次试验中要考虑二次受力对受弯构件正截面承载力的影响，对加固构件首先要施加初始弯矩，再粘贴碳纤维布，

16、综合考虑施工过程的难易及各方面的因素，本试验首先做梁BM0、 BM2，这是本试验为考虑二次受力的影响而额外多做的，再做梁 B0、 BM1，这是与工程实际情况相对应，由此可以推算桥板实际承载力的提高幅度，确定是否达到设计单位和甲方的要求。由于第二次试验时，设计单位和甲方要实地考察一下试验效果，但时间安排上两次同时做较困难，两次试验相距约半个月，因此在数据分析时，须考虑混凝土不同龄期对试验结果的影响。本次试验所有梁的顶面、低面倒过来，两支座在梁的近似三分之一点位置，荷载由千斤顶施加在梁的两端。 梁 B0 为对比梁，完全同普通钢筋混凝土梁，未用碳纤维布加固，目的是为了提供一个基准，定量地了解碳纤维布

17、加固梁的效果。开始加载时，荷载与挠度呈线性关系增长。加载至 8.8kN 时，相应纯弯段弯矩 10.6kN*m，荷载与挠度关系曲线出现第一次转折。当荷载施加到 12.7kN 时，跨中首先出现第一条肉眼能见的竖向裂缝，随着荷载的继续增加，纯弯段内新裂缝不断增加并继续开展，挠度增加速度略有加快；当荷载施加到 19.6kN 时，相应纯弯段弯矩 23.5kN*m，裂缝基本出齐，裂缝宽度已达 0.05mm，裂缝平均间距约为 10cm，之后，随着荷载的继续增加，裂缝数量不再增加，但裂缝宽度明显变宽，裂缝高度迅速变高。当加载至 45.17kN，挠度增加明显加快，荷载与挠度关系曲线出现第二次转折，表明此时钢筋已

18、经屈服，构件还能继续增加一定的荷载，但很小的荷载增量就会引起很大变形。当荷载施加到 54.34kN 时，跨中临界竖向裂缝接近贯通受压区，表明此时的受压区高度已相当小，受压区混凝土压酥，构件突然丧失承载力，不过此时的变形已非常明显，挠度已大于 121mm。该梁呈现适筋梁的破坏特征，破坏形态如图 6 所示。 梁 BM0 为碳纤维布加固梁，初始弯矩为 0，即相当于不考虑二次受力的情况。用两台千斤顶同时在梁两端加载，开始加载时，荷载与挠度呈线性关系增长。加载至 10.5kN 时，相应纯弯段弯矩 10.6kN*m，荷载与挠度关系曲线出现第一次转折，开裂荷载比梁 B0 略有提高。当荷载施加到 14.7kN

19、 时，跨中首先出现第一条肉眼能见的竖向裂缝，随着荷载的继续增加，纯弯段内新裂缝不断增加并继续开展，挠度增加速度略有加快；当荷载施加到26.5kN 时，相应纯弯段弯矩 31.8kN*m，裂缝基本出齐，裂缝宽度已达 0.09mm，裂缝平均间距约为 10cm，之后，随着荷载的继续增加，裂缝数量不再增加，但裂缝宽度明显变宽，裂缝高度迅速变高。当加载至 47.64kN，挠度增加明显加快，荷载与挠度关系曲线出现第二No.466,Maixin Road,Xinqiao, Songjiang District ,Shanghai 201612 Tel:+86 67689633-8007 Fax:+86 576

20、81761-8006 Website: 上海易民材料科技有限公司 ShangHai Yi Min Materials Technology Co,.Ltd. 次转折，表明此时钢筋已经屈服，与普通钢筋混凝土梁 B0 不同的是，此时继续增加荷载，挠度增加却并不大，裂缝几乎不再开展，一直维持在宽度为 0.2mm 左右，裂缝高度略有变高，当荷载加到约 65kN 时，支座外上方出现斜裂缝，并向支座方向斜向延伸，同时可以听到碳纤维布从该处向外剥离的声音，随着荷载的继续加大，碳纤维布从支座向端部逐渐被撕裂。当荷载加到 66.53kN 时，构件逐渐丧失承载力，不过此时梁的变形已经很明显，挠度达93mm。该梁

21、的破坏形态如图 7 所示。 梁BM1 为碳纤维布加固梁，该梁完全以实际工程中的桥板为原型，初始弯矩为17.31kN*m，初始弯矩是通过两边的砝码施加的，开始加载时，荷载与挠度呈线性关系增长。当砝码施加重量至 7.0kN时，相应纯弯段弯矩 9.7kN*m，荷载与挠度关系曲线出现第一次转折，开裂荷载与梁B0 基本相当。随着荷载的继续增加，纯弯段内新裂缝不断增加。当荷载施加到 12.0kN时，相应纯弯段弯矩 16.5kN*m，达到初始弯矩为 17.31kN*m，此前裂缝基本出齐，此时裂缝宽度已达 0.05mm，裂缝平均间距约为 10cm。之后保持荷载大小不变，进行碳纤维布加固，待粘结树脂完全固化后，

22、继续加载。为了了解碳纤维布加固桥板在反复荷载下的性能，首先用千斤顶将荷载加到 20kN，测察裂缝形态， 然后再将千斤顶卸载到 14.40kN，相当于初始弯矩，裂缝部分闭合，此时梁仍有初始弯矩M 0作用。第二次加载到 24.5kN然后卸载，裂缝几乎不开展。继续加载至 51.26kN，挠度增加明显加快，荷载与挠度关系曲线出现第二次转折，表明此时钢筋已经屈服, 此时继续增加荷载，挠度增加却并不大，裂缝几乎不再开展，一直维持在宽度为 0.2mm左右，裂缝高度略有变高，表明碳纤维布对裂缝的有明显有效地约束作用。当荷载加到约 67kN时，支座外上方出现斜裂缝，并向支座方向斜向延伸，同时可以听到碳纤维布从该

23、处向外剥离的声音，随着荷载的继续加大，碳纤维布从支座向端部逐渐被撕裂。当继续加荷至 70.98kN时，剥离一直发展到端头，整片碳纤维被撕下，碳纤维上粘满细碎的混凝土，最后的破坏很突然。此时梁的变形已经很明显，挠度达 104mm。该梁的破坏形态如图 8 所示。 梁 BM2 为碳纤维布加固梁，除初始弯矩比梁 BM2 大外，其余均相同，初始弯矩为20.7kN*m，初始弯矩大于梁 BM1 的初始弯矩，目的为了了解当恒载弯矩继续加大时，对加固效果的影响。开始加载时，荷载与挠度呈线性关系增长。当砝码施加重量至 5.9kN 时，相应纯弯段弯矩 8.2kN*m，荷载与挠度关系曲线出现第一次转折。随着荷载的继续

24、增加，纯弯段内新裂缝不断增加。当荷载施加到 11.4kN 时，相应纯弯段弯矩 15.8kN*m，裂缝基本出齐，No.466,Maixin Road,Xinqiao, Songjiang District ,Shanghai 201612 Tel:+86 67689633-8007 Fax:+86 57681761-8006 Website: 上海易民材料科技有限公司 ShangHai Yi Min Materials Technology Co,.Ltd. 此时裂缝宽度已达 0.05mm，裂缝平均间距约为 10cm。随着荷载的继续增加，裂缝数量不再增加，但裂缝宽度变宽，裂缝高度变高。加载至

25、15.0kN，达到初始弯矩 17.31kN*m，之后保持荷载大小不变，进行碳纤维布加固，待粘结树脂完全固化后，继续加载。继续加载至46.95kN，挠度增加明显加快，荷载与挠度关系曲线出现第二次转折，表明此时钢筋已经屈服, 此时继续增加荷载，挠度增加却并不大，裂缝几乎不再开展，一直维持在宽度为 0.2mm左右，裂缝高度略有变高，表明碳纤维布对裂缝的有明显有效地约束作用。当荷载加到62.18kN 时，碳纤维布被拉断，最后的破坏很突然。极限荷载比理论计算值要低一些，其原因在后面有分析。此时梁的变形已经很明显，挠度达 87mm。该梁的破坏形态如图 9 所示。 4.2 试验结果及分析 由于采用加砝码的办

26、法施加初始弯矩M0，试验加载采用液压千斤顶来施加荷载，其作用点到最近支座的距离即力臂长 1.2m，本文为使各梁数据具有可比性，将砝码施加的荷载等效移置至千斤顶作用点处，以下表中所列以及图中所示荷载的大小均是指千斤顶作用点处等效荷载的大小，挠度为测点 3 到测点 1 与测点 5 连线的垂直距离。试验的主要成果见表11 和图 10图 14 所示。由图 10 弯矩 曲率关系曲线和图 11 荷载挠度关系曲线可以明显看出，所有曲线近似地可以看作三段直线连接而成，即有两次转折，第一次转折点发生在混凝土开裂时，第二次转折点发生在钢筋屈服时，由梁BM0 和梁B0 的曲线可知， 表 11 主要试验结果 开裂 钢

27、筋屈服 极限状态 梁号 破坏模式 荷载 荷载 挠度 裂缝 荷载 CFS应变（CFS应变（挠度 裂缝(kN) (kN) (mm) (mm) (kN) ） (mm) (mm)）B0 8.8 45.17 21.9 0.2 / 54.34 121 0.3 / 混凝土压碎CFS 从混凝土面处剥离 BM0 10.5 47.64 21.6 0.19 2822 66.53 93 0.2 15891 CFS 从混凝土面处剥离 BM1 7.0 51.26 23.06 0.18 1725 70.98 104 0.2 13797 BM2 5.9 46.95 18.75 0.22 1715 62.18 87 14721

28、 CFS 拉断 0.24碳纤维布对提高试件的开裂荷载微乎其微。梁 BM0、BM1 、BM2 与对比梁 B0 的曲线比较可知，碳纤维布能提高试件的屈服荷载，提高幅度分别为 6.5%、9.6% 、 3.9%，平均 6.7%，No.466,Maixin Road,Xinqiao, Songjiang District ,Shanghai 201612 Tel:+86 67689633-8007 Fax:+86 57681761-8006 Website: 上海易民材料科技有限公司 ShangHai Yi Min Materials Technology Co,.Ltd. 碳纤维布能明显提高加固试件

29、的极限承载能力，提高的幅度分别为 22.4%， 30.6%， 14.4%平均 22.5%，值得指出的是，其中梁 BM1 的极限承载力提高幅度为 30.6%，它的受力状态 No.466,Maixin Road,Xinqiao, Songjiang District ,Shanghai 201612 Tel:+86 67689633-8007 Fax:+86 57681761-8006 Website: 上海易民材料科技有限公司 ShangHai Yi Min Materials Technology Co,.Ltd. No.466,Maixin Road,Xinqiao, Songjiang

30、District ,Shanghai 201612 Tel:+86 67689633-8007 Fax:+86 57681761-8006 Website: 上海易民材料科技有限公司 ShangHai Yi Min Materials Technology Co,.Ltd. No.466,Maixin Road,Xinqiao, Songjiang District ,Shanghai 201612 Tel:+86 67689633-8007 Fax:+86 57681761-8006 Website: 上海易民材料科技有限公司 ShangHai Yi Min Materials Tech

31、nology Co,.Ltd. 及截面、配筋等与实际工程中原型桥完全一致，反映了原型桥用碳纤维布加固后的承载力的提高幅度远大于所要求的 6.1%的提高幅度。因梁 BM1 与梁 B0 的试验日期仅差一天，提高幅值完全可信。梁 BM0 与梁 BM2 的试验日期也仅差一天，前者提高幅值比后者要大， 表明初始弯矩越大，极限承载力的提高幅值越小。 4.2.1 碳纤维布对梁正截面承载力的贡献 由图 13荷载碳纤维布的应变发展曲线以及图 10弯矩 曲率曲线和图 11 荷载 挠度曲线知碳纤维布对梁正截面承载力的贡献大致可以分成三个阶段，第一阶段混凝土开裂之前，碳纤维布的应变小于 200，它对承载力的提高可以忽

32、略不计，第二阶段，到钢筋屈服之时，梁 BM0 的碳纤维布应变为 3000，梁 BM1 和 BM2 由于初始弯矩的影响与 BM0 相比，碳纤维布存在着一定的应变滞后现象，滞后应变分别约 1100和 900。表明在有初始弯矩的情况下，碳纤维布对屈服荷载的提高将减小。第三阶段为碳纤维布充分发挥阶段，在此阶，碳纤维布的应变增加速率迅速提高，碳纤维布提供拉力增大，钢筋屈服后碳纤维布加固试件在钢筋屈服后，是通过充分发挥碳纤维布的高强的特点来继续承担荷载的，而普通钢筋混凝土试件在钢筋屈服之后，钢筋进入强化后，钢筋提供的拉力增量很小，不能继续承担荷载主要是由于中和轴迅速上升，压区高度减小，内力臂增大的原因。

33、4.2.2 碳纤维布对梁刚度的贡献 由图 10 弯矩曲率曲线和图 11 荷载挠度曲线可以看出，碳纤维布对梁刚度的提高与前面类似也可分成三个阶段，第一阶段混凝土开裂之前，碳纤维布对梁的刚度提高微乎其微，第二阶段，至钢筋屈服前，B0 、BM1 、BM2 比梁 B0 的斜率略有增大，表明碳纤维布对这阶段的刚度有提高，提供幅值约 2.9%，3.0% ，7.3% 。第三阶段，至极限状态，这阶段，梁BM0、BM1 、BM2 曲线的斜率比梁 B0 曲线要大得多，大大减缓了混凝土构件因钢筋屈服后，裂缝迅速开展，高度迅速上升，而使构件的有效截面迅速减小，刚度迅速丧失。从下面No.466,Maixin Road,

34、Xinqiao, Songjiang District ,Shanghai 201612 Tel:+86 67689633-8007 Fax:+86 57681761-8006 Website: 上海易民材料科技有限公司 ShangHai Yi Min Materials Technology Co,.Ltd. 的裂缝分析中可以看出碳纤维布有效提高后期刚度的原因。极限状态时，BM0 BM2 相对B0 梁刚度提高的幅度分别为 283%， 271%，258% 。 4.2.3 碳纤维布对裂缝形态的改善 由表 11 以及试验过程中可以明显看出，碳纤维布不能阻止混凝土的开裂，但能有效地抑制裂缝的开展，

35、从钢筋屈服到破坏，裂缝的宽度增加很小，增加不到 0.1mm，裂缝的高度上升也较小，受压区高度仍较大，这可以从图 14 受压边缘混凝土应变中得出。与对比梁相比，加固梁极限状态时，裂缝的宽度和间距明显变小，裂缝变细、变密、变短。 4.2.4 初始弯矩大小对试验结果的影响 对承载力 从 BM0 和 BM2 的同次试验结果知，初始弯矩大小，对极限承载力有影响，初始弯矩越大，极限承载力越小。 对刚度 初始弯矩对加固梁无论是在钢筋屈服前，还是在钢筋屈服之后的刚度均影响不大。 对裂缝形态 由于本次试验的最大初始弯矩M0约为对比梁极限弯矩Mu的 30.6%，在初始弯矩作用下，已有细小裂缝出现，BM1 、BM2

36、 梁的裂缝的数量比BM0 要少 1 2 条，宽度接近，表明初始荷载的大小影响裂缝的数量和间距。 4.2.5 低周反复荷载下的性能 为了了解碳纤维加固桥板在动荷载下的性能，本次试验对梁 BM1 进行了反复加载、卸载下的性能研究，图 15 是梁 BM1 的在反复荷载下的荷载位移关系曲线，卸载不卸到 0，仅卸到 14.4kN，相当于在恒载弯矩作用下的受力状态，第一次加载到 20kN，然后卸载，第二次加载到 24.5kN 然后卸载，两次加卸载均有 0.5mm 左右的残余位移，这是由于加载后，裂缝有稍许开展，卸载时，无法完全闭合，但由于碳纤维布的限制作用，滞回曲线的 No.466,Maixin Road

37、,Xinqiao, Songjiang District ,Shanghai 201612 Tel:+86 67689633-8007 Fax:+86 57681761-8006 Website: 上海易民材料科技有限公司 ShangHai Yi Min Materials Technology Co,.Ltd. 外包线仍近似呈直线，表明加固梁 BM1 的刚度几乎没有下降。这同时也说碳纤维加固梁的良好的抗疲劳特征，国外的文献资料也已证实这一点，国家工业建筑诊断与改造工程技术研究中心就这一问题将继续做深入的研究。 5. 结论 5.1 通过碳纤维布加固混凝土桥板的模型试验，不同初始弯矩作用下的加

38、固梁的极限承载力均有明显提高，其中梁 BM1 与梁 B0 的对比试验的结果表明模型桥的屈服荷载提高 9.6%，极限承载力提高 30.6%；根据相似模型理论，原型桥的极限承载力提高幅度与模型桥相同，大于要求的 6.1%，碳纤维布加固设计满足要求。 5.2 碳纤维布加固桥板在低周反复荷载下的性能试验结果表明，滞回曲线的外包线呈近似直线型，表明在周期性荷载作用下，碳纤维布加固桥板的刚度几乎没有退化，呈良好的线弹性特征。国外的有关研究也证实，碳纤维布加固结构具有良好的抗疲劳性能。 No.466,Maixin Road,Xinqiao, Songjiang District ,Shanghai 2016

39、12 Tel:+86 67689633-8007 Fax:+86 57681761-8006 Website: 上海易民材料科技有限公司 ShangHai Yi Min Materials Technology Co,.Ltd. 5.3 碳纤维布加固桥板对钢筋屈服前的刚度提高不大，但对钢筋屈服后的刚度提高相当显著，桥板的变形显著减小。 5.4 碳纤维布加固桥板对裂缝的开展有相当大的抑制作用，裂缝的宽度、间距、高度均较小，裂缝变细、变密、变短，弯曲裂缝的性能得到明显改善，提高桥板在恶劣环境下的耐腐蚀性。 5.5 通过不同初始弯矩下的碳纤维布加固桥板的试验研究，本次试验的还得出，初始弯矩的大小不仅影响极限承载力，而且还影响构件的破坏模式。初始弯矩小于一定数值时，对极限承载力影响不大，大到一定数值时随着初始弯矩的增大，极限承载力显著降低。因此，结构加固前，应尽可能的卸载，以使加固前的初始弯矩最小，最大限度地减小不利影响。