作者；张毅
地震后，砖混结构中预应力混凝土空心板受损较多，部分出现非结构破坏板间裂缝，还有一部分预应力空心板的破坏是以板跨出现横向裂缝为主，如图l(a)所示，楼梯梯板震损破坏也较为常见，如图l(b)所示。对此类震后出现的大量结构性破坏，必须采用安全、快速和经济的加固方式。粘贴CFRP布加固受弯构件是常用的加固方法，该方法施工简易、快速，技术也较为成熟。
国内外学者对未受损伤的CFRP布加固预应力混凝土空心板进行了大量研究：莫测先等通过试验，研究了CFRP板加固后预应力空心板变形和承载力的变化规律，采用CFRP板后不能有效改变脆性破坏的性质，但可提高构件的延性性能；闫长旺等通过试验研究了均布荷载作用下相同CFRP布用量、不同粘贴方式对CFRP布加固预应力混凝土空心板的受力性能和加固效果的影响，得到单层四幅粘贴方式下承载力最大，单层双幅承载力次之，双层双幅承载力最小。
目前对CFRP布加固受损的预应力空心板抗弯性能研究资料较少，因此本文探讨不同CFRP布粘贴方式、粘贴量和板不同损伤程度下，加固后板的承载性能及破坏模式，为工程应用提供参考。
1试验概况
1.1 试件制作
试验选用经过汶川地震震损房屋拆下来的预应力混凝土板，包括9块1990年前房屋bKB3906-4.5型预应力混凝土空心旧板，2000年后的9块预应力混凝土空心新板，板上未见明显裂缝。对1990年前的3块板经回弹仪实测强度值均为29. 64MPa，对2000年后3块板经回弹仪实测强度值均约为29. 89MPa。详细参数见表1，布筋图如图2所示，尺寸为600mm X120mm×3900mm，净跨3700mm，抽孔直径83mm。预应力筋采用CRB650（12咖5）级冷轧带肋钢筋，纵向主筋配筋率为0.13%。
将18块空心板进行第一次加载，按照加载后板底裂缝出现多少分为3组，破坏照片如图3所示。A组（轻微破坏）试件，板底裂缝细且数量少，编号：KAl~KA3和JKAl~JKA3；B组试件加载到最大裂缝宽度为0.1mm即中度破坏程度，编号：KBl~KB3和JKBl~JKB3；C组荷载加至试件最大裂缝宽度达到0. 3mm即严重破坏程度，编号：KCl~KC3和JKC1～JKC3。
试件JB为第一次加载前的未损伤的对比试件，为与后面加固板极限状态形成对比，该板选自第一次加载严重破坏板中的一个，当荷载达到12kN时，预应力空心板板底出现少许细微裂缝，且随荷载增加，加载点附近出现新裂缝，跨中裂缝开展迅速并伴有大量新裂缝出现，裂缝宽度不断加大，最后在纯弯段跨中预应力钢筋被拉断，试件破坏。
对达到中度和严重破坏的板，停止加载，并维持原加载值不变，沿缝长度方向用腻子先局部密封，后向内部注入灌缝胶，采用CFRP布进行加固，养护后继续加载直至最后破坏，在板跨中纤维布上粘贴应变片，位移计整体布置如图4所示。
1.2试验加载及量测
试验采用电液伺服加载系统进行近似三分点逐级加载，每级递增3kN，在接近开裂和极限荷载时，降低增量，以准确确定板的极限承载性能。加载制度见表2，加载简图如图5所示。
1.3 加固方案
CFRP布性能指标见表3。为防止加固后布剥离破坏，在试件两端各粘贴75mm宽CFRP布压条，粘贴方式如图6所示，各试件CFRP布粘贴量见表4。
2 主要试验结果
2.1试验现象及分析
试验中发现，所有板件在加载时均出现了明显的受弯裂缝。各组试件虽破坏程度不同，加固时采用的CFRP布粘贴量也不同，但是裂缝分布较为接近。CFRP布能有效抑制裂缝开展，从钢筋屈服到板破坏，裂缝宽度增加不到0.15 mm，裂缝沿板高度发展也较小，受压区高度仍较大。在极限状态时，裂缝细密但数量较多。
损伤程度相同的板件裂缝宽度随着粘贴幅数的增加而减小。①采用单层双幅粘贴方式的板裂缝宽度最大，单层四幅粘贴方式最小，单层三幅粘贴方式的板裂缝宽度介于二者之间。②采取相同粘贴方式、相同粘贴量的不同损伤程度的板件随着破坏程度的加大，加载后新裂缝出现也较多，但未见从灌缝胶处有新裂缝产生。
2.2破坏模式及分析
粘贴CFRP布加固后板的破坏形态有支座处混凝土剪碎、布拉断和布剥离破坏3种，所有板在加载至极限状态时都发生了较大的挠曲变形，如图7(a)所示，在分载点支座加载处及纯弯段的板侧沿高度方向均有较多裂缝产生，如图7(b)所示。
板KB1、KC1、KC2、JKB1、JKC1、JKC2加载到极限破坏状态时，板底发出清脆响声，跨中CFRP布断裂剥离，预应力筋和混凝土板均未破坏，属于脆性破坏，在工程应用中应避免；板KA2、KA3、KB3、JKA2、JKA3、JKB3加载过程中在跨中纯弯段原有裂缝附近出现几条细小裂缝，随荷载增加，裂缝宽度不断加大，最后支座处混凝土剪碎，板底出现几条主裂缝，如图7 (c)所示；板KA1、KB2、KC3、JKA1、JKB2、JKC3随荷载增加，板底裂缝开展迅速，裂缝宽度不断加大，板跨中挠度增长加快，CFRP布应变数值继续增大，最后在纯弯段跨中发生CFRP布拉断，如图7(d)所示。
外贴CFRP布进行加固的板件，在加载初期，荷载主要由钢筋混凝土承担，CFRP布作用不明显，因此CFRP布加固的板开裂荷载提高不显著，而开裂后，CFRP布抗拉强度高的优点得以充分发挥，可明显提高试件极限承载力及抑制板裂缝开展。
2.3试验结果及分析
由图8可知，加固后板与对比板JB极限承载力相比，A组试件KA1～KA3和JKA1～JKA3极限承载力分别平均提高48. 68%和42. 16%；B组试件KBl~KB3和JKBl~JKB3极限承载力分别平均提高34. 8%和29. 16%；C组试件KCl~KC3和JKC1~ JKC3极限承载力分别平均提高23. 5%和19. 05 010。以上数据表明：①加固前损伤小的板件，采用相同的加固方式，其极限承载力提高最大。②采用CFRP布加固后，板的极限承载力比未加固的空心板极限承载力均有所提高，达到《碳纤维布片材加固混凝土结构技术规程》( CECS164：2003)规定的恢复到原承载能力状态的要求。
由图8及表5可以看出，与不粘贴CFRP布的JB试件相比：①粘贴CFRP布的3组试件开裂荷载均有提高，但提高幅度不大。②开裂后随着布粘贴量的增大，同一荷载数值下，跨中挠度减小；对于相同粘贴量，不同的粘贴方式对试件的刚度变化影响不显著。③布用量的增多会改变板件的破坏形态，如对于轻微破坏的板件来说，粘贴单层双幅的板在纯弯段跨中发生CFRP布拉断破坏，粘贴单层四幅的板在支座处混凝土剪切破坏。受弯承载力的增长并非与CFRP布幅数的增加呈正比关系，与板的损伤程度也有一定关系。④当CFRP布粘贴层数较少时，轻微破坏的板的极限承载力增长幅度大；随着CFRP布幅数的增多，轻微及严重损伤的板极限承载力均有所增加。⑤CFRP布应变在加荷初期很小，试件开裂后，布的应变开始急剧增加，随着荷载不断增加，CFRP布应变增长速度加快。
2.4 荷载一位移曲线
CFRP布加固后的空心板在外荷载作用下荷载-位移曲线共分3个阶段，如图9所示。
第一阶段：受拉区混凝土开裂之前，荷载-位移曲线近似直线，板处于弹性工作状态，虽然CFRP布对空心板受拉区混凝土有一定约束作用，但由于空心板开裂前变形很小，故板底面CFRP布应变很小，因此对板的受力性能影响很小。
第二阶段：受拉区混凝土开裂。受拉区原有裂缝附近混凝土开裂后，荷载-位移曲线上出现第一个拐点，曲线斜率逐渐增大，加固空心板裂缝截面的应力由预应力钢筋和CFRP布共同承担，CFRP布虽不能阻止混凝土开裂，但可抑制裂缝扩展，因此粘贴CFRP布加固后板的裂缝发展较为缓慢，灌浆的裂缝未见发展。
第三阶段：预应力钢筋屈服后至CFRP布失效。
在预应力钢筋屈服以后，荷载．位移曲线上再次出现拐点，刚度进一步降低。板无法再继续承受外荷载而发生破坏，裂缝发展很快，刚度迅速降低，荷载-位移曲线荷载增长较小而位移发展较快，碳纤维布发挥作用明显，刚度有反弹提高趋势。而加固空心板中CFRP布参与承受外荷载作用增大，并且对裂缝约束作用更大，裂缝宽度增加很少，布与混凝土间剪力增大，CFRP布更容易发生剥离破坏。
图10为相同损伤板经过不同加固方式后的荷载一位移曲线。①随着CFRP布幅数增加，曲线斜率比其他工况增大显著，即刚度提高更为明显，粘贴CFRP布可以有效抑制板裂缝宽度发展，不形成主裂缝。②CFRP布发挥作用主要在预应力钢筋屈服后，此时加固后板的极限承载力提高最为明显。③试验中，CFRP布的粘贴布置方式分为单层双幅、单层三幅、单层四幅3种。3组板件极限承载力随着布置方式、粘贴量的不同而有不同程度的提高，达到11.1%~84. 2%，CFRP布粘贴方式为单层四幅的空心板极限承载力增长最为显著，单层双幅粘贴方式最小。
3 结论
本文通过对粘贴CFRP布加固的损伤预应力混凝土空心板的近似三分点加载试验研究，探讨了不同粘贴方式、不同粘贴量及不同损伤程度的空心板抗弯性能。在持荷条件下对损伤板进行加固，避免了纤维布的二次受力，结合相关规范，并综合考虑破坏特征、极限承载力及荷载一位移曲线等因素，提出了粘贴CFRP布加固预应力混凝土空心板实用加固方案。
1)采用CFRP布加固后，不同破坏程度的预应力混凝土空心板极限承载力随着粘贴布置方式、粘贴量的不同而有不同程度的提高，单层四幅加固方式的极限承载力增长最为有效，单层双幅粘贴方式提高较少，单层三幅粘贴方式介于单层双幅与单层四幅之间。
2)对于加固轻微破坏的预应力混凝土空心板，采用幅宽为lOOmm单层双幅的CFRP布粘贴；对于加固中度破坏的预应力混凝土空心板，采用幅宽为75mm单层三幅的CFRP布粘贴；对于加固严重破坏的预应力混凝土空心板，采用幅宽为75mm单层四幅的CFRP布方式粘贴，效果最佳。
3)采用CFRP布加固后，板的极限承载力比未损伤的空心板极限承载力有所提高，能达到震损加固对恢复到原承载能力状态的要求。
4[摘要]汶川地震中，预应力钢筋混凝土板破坏较多，震后对部分受损板需采用粘贴CFRP布方式进行加固。为研究加固可靠性，对包括18块CFRP布加固的受损板和1块未受损板共19个试件进行加载试验研究，探讨不同粘贴方式、粘贴量及板不同损伤程度下，板的抗弯承载性能及破坏模式。结果表明：①CFRP布采用单层四幅的粘贴方式加固构件时，抗弯极限承载力增长最为显著；②对于加固轻微破坏的预应力混凝土空心板，采用幅宽为lOOmm单层双幅的CFRP布粘贴；对于加固中度破坏的预应力混凝土空心板，采用幅宽为75mm单层三幅的CFRP布粘贴；③对于加固严重破坏的预应力混凝土空心板，采用幅宽为75mm单层四幅的CFRP布方式粘贴。
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