摘要:為研究HPFL (High-performance ferrocement laminate)加固RC梁的極限荷載與溫度變化之間的關(guān)系，對4根三面U形加固(在梁的受拉面和側(cè)面進行加固)RC梁通過自行研制的高溫試驗爐在常溫下(20℃)、400℃、600℃、800℃等4個不同的溫度條件下進行恒溫加載試驗，研究了使用這種技術(shù)加固的RC梁的極限荷載與溫度之間的關(guān)系，并比較了它們的撓度和破壞形式。通過與常溫下的對比梁相比，HPFL加固的RC梁的極限荷載隨著溫度的增加而減小，加固梁破壞時的撓度隨著溫度增加而增大，且推導出了HPFL加固RC梁的極限荷載與溫度之間的關(guān)系。

關(guān)鍵詞:高性能復合砂漿;鋼筋混凝土梁;溫度;極限荷載

中圖分類號:TU317.1文獻標識碼:A

Experimental Investigation of ultimate load under different high temperature of RC beam reinforced with High-performance ferrocement laminate

SHANG Shou-ping1， LUO Jie2， CHEN Da-chuan

(1.Civil Engineering College， Hunan university， Changsha 410082， Hunan， China;2.Hunan Construction Engineering Group Corporation， Changsha 410000， Hunan， China )

Abstract: Loading under constant temperature have been done on 4 RC beams strengthened with U-shape ferrocement(ferrocement was put onto the buttom face and two profile faces)at normal temperature、400℃、600℃、800℃ for the purpose of studying of the relationship between their ultimate load of RC beams strengthened with HPFL (High-performance ferrocement laminate) and the variation of temperature. And the author also observed their deflection and their collapse behavior. The author found that the ultimate load of RC beams strengthened with HPFL decreases as the increasing of temperature， and also deduced the relation between the ultimate load of RC beams strengthened with HPFL and the temperature.

Key words:HPFL; RC beam; Temperature; Ultimate load

高性能復合砂漿鋼筋網(wǎng)加固RC構(gòu)件是湖南大學自行研究一種新型的加固方法，采用以鋼筋網(wǎng)為增強材料。高性能復合砂漿是一種以硅酸鹽水泥和高性能混凝土用摻合料為主要成分、摻入外加劑和少量有機纖維或鋼纖維、加水和砂拌合而成的具有良好工作性能的砂漿，它具有強度高、收縮率低、抗裂性好、密實性好、與原混凝土表面粘結(jié)強度高的優(yōu)點，特別是它屬于無機材料，比用有機膠粘結(jié)碳纖維材料加固的耐火性、抗老化性、耐久性、可靠性、相容性要好。采用高性能復合砂漿鋼筋網(wǎng)加固具有耐火、抗老化、韌性好、耐久性好、不明顯增大原構(gòu)件截面截面、易施工且經(jīng)濟等特點。目前，湖南大學結(jié)構(gòu)研究所課題組對高性能復合砂漿鋼筋網(wǎng)加固RC構(gòu)件的抗彎、抗剪、壓彎、軸壓、疲勞等性能進行了大量的試驗研究，取得了一系列比較豐富的工程數(shù)據(jù)[1-6]。

通過對四根HPFL加固RC梁進行恒溫加載試驗，分析了HPFL加固RC梁的極限承載力與溫度之間的變化關(guān)系，觀察了它們的撓度變化，分析了它們的破壞形式。

1 試驗概況

1.1試件設(shè)計

試驗梁截面設(shè)計尺寸為 ，長度 ，跨度 ，混凝土保護層厚度為 ，底部縱筋為3 16，鋼筋等級為 ，試件均未配置箍筋，為避免縱筋銷栓作用過大，其中1 16在支座處截斷，混凝土強度等級設(shè)計為 。鋼筋強度實測屈服強度為 。

加固材料:砂漿采用高性能復合砂漿和用于對比的普通砂漿，具體參數(shù)見表1，鋼筋網(wǎng)采用冷扎帶肋鋼筋綁扎而成，直徑為 ，其實測屈服強度為 。鋼筋網(wǎng)網(wǎng)格尺寸為:底面是 ，兩側(cè)面是 。

所用剪切銷釘為 ，直徑為 ，長度為 ，銷釘植入試件的深度大于六倍的直徑即 ，另外由于考慮到植入銷釘可能對梁的混凝土強度產(chǎn)生影響，因此采用了梁的兩側(cè)面錯開布置銷釘?shù)男问?。安放銷釘?shù)脑嚰系目锥粗睆綖?。試件的加固方式如表2。

1.2試驗裝置及方案

試驗中對加固梁試件加熱采用了自主設(shè)計的電爐[7]。整個系統(tǒng)包括構(gòu)件試驗爐和溫度控制柜。高溫試驗爐構(gòu)造如圖2所示，爐體外形照片如圖3所示。試驗爐的爐膛凈空為寬 ，高 ，試驗爐體總長為 。對爐內(nèi)溫度的測量和控制采用溫度控制柜，如圖4所示。溫度控制柜中的元件包括可控硅、鉑銠合金熱電偶、溫控表有及溫度顯示儀等。測量溫度時，把鉑銠合金熱電偶的一端伸入爐中，而另一端接入溫度控制柜，這樣可對爐體內(nèi)的溫度進行測量。在溫度控制方面，溫度控制柜中采用了比較簡單的繼電器控制電路，首先設(shè)定一個溫度，電源通過控制柜接入試驗爐后，當熱電偶的溫度反饋信號低于預先設(shè)定的溫度時，繼續(xù)通電加熱;當達到預定的溫度值時則產(chǎn)即斷電;當?shù)陀谠O(shè)定值時，再次通電開始加熱。溫度控制精度在± ℃以內(nèi)。

試驗時，首先對梁在自由狀態(tài)下進行升溫，當溫度達到指定溫度時，停止升溫，使溫度保持恒定，10min后，開始對梁進行加載直至破壞[8]。加載采用分級加載方法。

在恒溫加載過程當中，若跨中百分表讀數(shù)變化突然增長，即梁的跨中撓度突然增大，此時梁破壞;或者梁承受的荷載不能繼續(xù)增加，此時同樣表明梁已被破壞。

2 試驗結(jié)果

對四根梁進行試驗，記錄其極限荷載、跨中撓度等各項結(jié)果。其結(jié)果如表3、圖5。其中， 為構(gòu)件在各溫度下的極限荷載， 為構(gòu)件常溫下的極限荷載。試驗高溫梁的極限承載力隨試驗溫度T的變化可用下式來擬合:

Fig 5Load-deflection of midspan curve at different temperature condition

圖 6 極限承載力擬合曲線

Fig 6fitting curve of ultimate load

3 結(jié)果分析

3.1 極限荷載分析

通過對四根梁的試驗可以看到，加固梁的極限荷載隨溫度的增加而逐漸減小;

3.2撓度分析

由圖5可以看到，加固梁的跨中撓度隨著溫度的增加而增加，這是因為隨著溫度的增加，加固梁的彈性模量下降，從而撓度增加;

3.3破壞模式分析

從表3可以看到，在常溫和400℃條件下的加載試驗，加固梁均為斜拉破壞，這是由于試驗梁混凝土抗拉強度過低，但是抗壓強度在此溫度范圍內(nèi)并未顯著降低;

在600℃條件下的加固梁破壞模式為斜壓破壞，這是由于在400℃以上時，混凝土抗壓強度迅速降低;

在800℃條件下的加固梁破壞模式為彎曲破壞，這是由于在800℃時，鋼筋迅速屈服。

4 結(jié)論

由以上試驗結(jié)果，可以得到以下結(jié)論:

1)隨著試驗溫度的升高，加固梁的極限承載力總體是呈下降趨勢。到了800℃時，由于縱向鋼筋受到高溫影響，率先屈服使得構(gòu)件破壞形態(tài)由受剪破壞變?yōu)槭軓澠茐摹?/p>

2)在高溫條件下，四根用HPFL加固的RC梁均未發(fā)生加固層剝離破壞。此加固技術(shù)的具有良好的可靠性。

3)根據(jù)試驗提出了加固梁在不同溫度下的極限承載力擬合公式，結(jié)果如(1)式。

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