CFRP布加固混凝土梁的裂缝分析与计算_庄江波

时间：2025-07-08

第36卷第1期2006年1月

东南大学学报

(自然科学版)

JOURNALOFSOUTHEASTUNIVERSITY(NaturalScienceEdition)

Vol136No11

Jan.2006

CFRP布加固混凝土梁的裂缝分析与计算

庄江波叶列平鲍轶洲伍杨波

(1清华大学土木工程系,北京100084)

(2广州市中心区交通项目领导小组办公室,广州510030)

摘要:根据传统的钢筋混凝土裂缝宽度计算理论,对CFRP布加固混凝土梁的裂缝宽度计算方法进行了分析研究.提出了考虑CFRP布加固影响的正常使用阶段裂缝间距、钢筋应力和钢筋应力不均匀系数的计算公式,在此基础上按混凝土梁的裂缝宽度计算方法,给出了CFRP加固混凝土梁的裂缝宽度计算公式.计算与试验结果吻合较好,且与传统的钢筋混凝土梁的裂缝宽度计算公式统一,可作为实际工程应用参考.

关键词:CFRP布;加固;混凝土梁;裂缝宽度中图分类号:TU375.1 文献标识码:A 文章编号:1001-0505(2006)01-0086-06

CrackwidthofreinforcedconcretebeamsstrengthenedwithCFRPsheets

ZhuangJiangbo YeLieping

BaoYizhou WuYangbo

(1DepartmentofCivilEngineering,TsinghuaUniversity,Beijing100084,China)(2GuangzhouCentroTransportationProjectOffice,Guangzhou510030,China)

Abstract:Basedonthetraditionalcracktheoryofreinforcedconcrete(RC)beams,thecrackwidthpredictionforRCbeamsstrengthenedwithcarbonfiberreinforcedpolymer(CFRP)sheetsisstud-ied.TheinfluenceofCFRPsheetsondistanceofcracks,tensilestresssteelreinforcementatthecrackedsectionanditsnon-uniformdistributionfactorareanalyzed.Thesuggestedcrackwidthpre-dictionformulaearealsoconsistentwiththatoftheRCbeams.Andthepredictedcrackwidthareshowntobeinreasonableagreementwiththetestones.Keywords:carbonfiberreinforcedpolymersheets;reinforced;concretebeam;crackwidth CFRP布加固混凝土结构技术目前已得到广泛应用,其中应用较多的是将CFRP布粘贴于混凝土梁底面来提高其抗弯承载力,并可减小其裂缝宽度,改善正常使用阶段性能

[1]

加,在裂缝(a)之间会产生新的裂缝(b),该裂缝随着荷载的进一步增加上升较高.这些裂缝的分布

规律取决于钢筋和CFRP布与混凝土间的综合粘结性能,本文通称为主裂缝.

2)钢筋附近的次裂缝.由于CFRP布与混凝土间的局部粘结应力较大,使得主裂缝之间的拉应力达到混凝土抗拉强度,产生短小的次裂缝(c).由于CFRP布与混凝土间的局部粘结应力影响高度较小,这种次裂缝的发展高度也不大.

3)主裂缝附近的次裂缝.由于梁底部主裂缝的张开受到CFRP布的限制,当CFRP布受力很大时,引起的CFRP布与混凝土界面产生局部剥离裂缝(d),此类裂缝一般为短斜裂缝,部分与主裂缝相交,引起混凝土的松动脱落.当加固量较多时,裂缝趋于水平

[6]

.目前,对加固后的

受弯承载力试验和计算方法研究较多,但对其减小裂缝宽度及其计算的研究很少.大量的试验结果表明

[6]

,CFRP布加固可显著减小混凝土梁的裂缝

宽度,但裂缝分布特征与普通钢筋混凝土梁有所不同,如图1所示.根据裂缝产生的原因和位置可以分为以下几类(见图1):

1)弯曲应力引起的主裂缝.开裂荷载后,首先产生如图1所示的第1批裂缝(a).随着荷载增