基于UHPC的RC梁抗扭加固新方法及试验

来源：中国血液净化杂志2023年第9期北京时间：

作者：周聪, 汪建群, 陈继涛, 邵旭东, 李立峰, 祝明桥

单位：1. 湖南科技大学 结构抗风与振动控制湖南省重点实验室, 湖南 湘潭 411201;2. 湖南科技大学 土木工程学院, 湖南 湘潭 411201;3. 湖南大学 土木工程学院, 湖南 长沙 410082"],"fundList_en":["National Natural Science Foundation of China (52108140, 52278176, 51978257)； Natural Science Foundation of Hunan Province (2021JJ40213, 2020JJ4310)； Scientific Research Project of Hunan Provincial Department of Education (21B0497)

摘要：超高性能混凝土(Ultra-high Performance Concrete,UHPC)具有远超常规混凝土的力学性能及耐久性,十分适用于既有RC梁加固,但目前相关研究主要集中于抗弯和抗剪加固方面,关于抗扭加固的文献很少。为探究采用UHPC对RC梁进行抗扭加固的有效性,开展了9根试件的纯扭模型试验,包括1根未加固RC梁(对比梁)和8根UHPC加固RC梁,变化参数为UHPC层包裹方式、UHPC层厚度、UHPC掺加钢纤维类型、UHPC-RC界面处理方式以及UHPC层配筋率。基于模型试验,获得了各试件的扭转破坏模式、扭矩-扭率曲线、扭矩-应变曲线、裂缝分布、UHPC-RC界面滑移等结果,深入分析了不同参数对加固梁抗扭性能的影响规律。结果表明:加固梁的开裂和极限扭矩均明显高于对比梁,最大提升幅度分别为488.5%和593.2%;全包裹形式能更好地抵抗扭转效应,加固效果最佳,建议优先采用;两面包裹形式的抗扭承载力增幅最小,且试件破坏时UHPC层几乎从RC梁剥离,应避免采用;U形包裹形式的加固效果介于两面和全包裹之间,UHPC层与RC梁始终黏结良好,当全包裹无法实现时也可采用该形式;UHPC层厚度需综合考虑加固效果、加固成本以及加固梁尺寸要求来确定;掺端钩纤维加固梁的抗扭承载力优于掺圆直纤维试件;浇筑UHPC前应对RC梁表面作凿毛处理,以确保二者持续作为整体共同受力;UHPC层内配筋加固梁的抗扭承载力比未配筋时提高347.2%,增幅明显,建议在实际加固中使用。最后,提出了UHPC加固RC矩形梁的抗扭承载力计算公式,并对6根试件进行了验证,结果表明计算公式精度良好。

关键词：桥梁工程,抗扭加固,试验研究,超高性能混凝土,RC矩形梁

基金资助：国家自然科学基金项目(52108140,52278176,51978257)；湖南省自然科学基金项目(2021JJ40213,2020JJ4310)；湖南省教育厅青年项目(21B0497)