增大截面法加固小偏压砖柱的试验研究

沈晖;王柏生;干钢

【摘 要】Based on the test of two different strengthening ways, the U-shaped and the enclosed of grouting material strengthening brick masonry column under small eccentric compression, this article compares and analyze the ultimate bearing capacity and mode of failure of the two different strengthening ways. The test shows that the ultimate bearing capacity strengthened by the two different ways is increased greatly. But there is some difference between the modes of failure of the two

strengthening ways.%通过对小偏心受压砖柱进行增大截面法加固,以不同的加固方法和加固厚度为变化参数,比较加固后结构的极限承载力及破坏形式.试验结果表明:U形和围套方法加固小偏心受压砖柱都能够明显提高砖柱极限承载能力,但两种不同加固方法的破坏形式有所不同. 【期刊名称】《低温建筑技术》 【年(卷),期】2012(034)001 【总页数】3页(P9-11)

【关键词】灌浆料;小偏心受压砖柱;破坏形式;极限承载力 【作 者】沈晖;王柏生;干钢

【作者单位】浙江大学建筑工程学院,杭州310058;浙江大学建筑工程学院,杭州310058;浙江大学建筑设计研究院,杭州310027

【正文语种】中 文 【中图分类】TU375.3

在砌体结构的增大截面加固方法中，围套加固被广泛的应用于实际工程中，从加固效果来看这种方法能够大幅度提高结构的承载能力。考虑到实际工程中有些情况无法进行全截面围套加固，比如墙体开洞的洞口两侧墙体的加固，所以文中通过U形和围套两种不同的加固方法对小偏心受压砖柱结构进行加固，并比较两者的承载能力和破坏形式，验证U形加固方法也适用于砖柱结构的加固。 1 试验概况 1.1 试件设计与制作

试件共分为三组，加固前的素砖柱截面尺寸为240mm×370mm×1200mm，采用烧结普通砖实测抗压强度平均值为13.2MPa，砂浆实测强度为4.08MPa，实测加固用灌浆料立方体抗压强度为40.4MPa。各试件参数见表1，截面配筋见图1和图2。

(1) 为了加强砖砌体和加固层之间的粘结性能，在每加固面都配置了相应的植筋。 (2) 实际工程中一般在加固前砖柱上已经承受了荷载，所以为了与实际情况更加符合，在加固前采用重物加载方法对试件施加相同的初始荷载，均为35kN，表中的偏心距为初始荷载的偏心距，加固后的二次加载点位置与初始荷载相同。 表1 各试件参数试件编号增大截面厚度/mm偏心距/mm加固方式A组 ZA－1 60不加固B组ZB－1 40 60 U形加固ZB－2 50 60 U形加固C组ZC－1 40 60 围套加固ZC－2 50 60围套加固 1.2 试验步骤

在位于柱中部截面纵向钢筋和灌浆料加固层表面上贴上电阻应变片，用来分析在加

载过程中钢筋和灌浆料的受力状态。试验时在试件上下各垫上一块20mm厚钢板，其间用干砂找平;在试件顶部钢板上在放上一块窄钢条，用以施加偏心荷载。加载过程采用分级加载制度，先按预估极限荷载的10%进行预压，然后卸载到0，再以每级为极限荷载的10%的荷载进行加压，在达到极限荷载的90%后，改以每级为极限荷载的5%加载直到试件发生破坏。每级荷载在2min内加完，持荷3min并且在应变片读数达到稳定后记录各应变值对于小偏心受压构件，当试件出现受压破坏时可以认为构件已经达到或超过承载力极限状态［1］。当在加载过程中出现试件受压破坏时，取前一级荷载值作为试件的极限荷载实测值，当在加载完成后持荷过程中发生破坏，取本级荷载值与前一级荷载的平均值作为试件的极限荷载实测值［2］。 2 试验分析

2.1 试件破坏形式分析

根据布置在灌浆料表面的应变片实测得到的在不同荷载级别下的截面平均应变如图3、图4所示。

由图3可以看出，在加载较小时，U形加固类似于轴心受压结构，灌浆料表面应变片的读数均增大并且增幅大致在同一水平，在加载到极限荷载50% ～60%时在钢板下方一宽面上出现第一条竖向微裂缝并且在宽面上离荷载远的一端发生灌浆料与砖柱脱开现象，随着荷载的继续增加，在离荷载近的窄面及另一宽面上也出现竖向裂缝，且裂缝不断增多、变宽，不加固面上的应变迅速增大，当荷载加至破坏荷载时，在宽面上远离荷载端发生灌浆料与砖柱表面大面积脱开，甚至出现灌浆料成片脱落现象，不加固侧砖砌体被压溃，如图5所示。 图5 U形加固破坏

图6 围套加固破坏

围套加固的砖柱随着荷载的增加，灌浆料表面上应变片的读数均增大，但各应变片读数增幅不同，如图4所示，离荷载近的窄面上应变片读数增幅最快，而离荷载远的窄面上应变片读数增幅最慢，表明此时整个截面均处于不均匀受压状态，离荷载近的窄面压应力较大，而离荷载远的窄面压应力较小，在加载到破坏荷载的60%～70%时在离荷载近的窄面钢板下方首先出现纵向裂缝，随着荷载的继续增加，裂缝不断增多，变宽并且连通，在两宽面上也出现了竖向裂缝，而在离荷载远的窄面上由于压应力较小，没有出现纵向裂缝，当继续加载至破坏时，离荷载近的窄面和两宽面出现纵向贯通裂缝，而根据破坏时钢筋和灌浆料表面上应变片读数得知离荷载远的窄面上灌浆料加固层压应力较小，灌浆料和钢筋均没有达到屈服，破坏时没有出现明显的裂缝，如图6所示。 2.2 极限承载力分析

通过对三组试件进行加载破坏试验，得到各试件极限承载力如表2所示。 表2 实测各试件极限承载力试件编号极限承载力/kN加固砖柱承载力提高程度A组ZA－1 360 1.0 B组ZB－1 1050 2.92 ZB－2 1300 3.61 ZC－1 1275 3.54 C组ZC－2 1400 3.88

从表中数据可以看出，通过灌浆料增大截面加固砖柱结构能够大幅度提高砖柱结构的承载力，其中最低的提高2.92倍，最高的提高了3.88倍。在同等加固厚度条件下的U形和围套加固比较，U形加固极限承载力较围套加固承载力略小，约为围套加固的0.8～0.9倍左右。这是由于U形加固的箍筋不是封闭箍，对核心区受压砌体不能够提供很好的约束作用，而且其截面接近于轴心受压状态，整个截面上应力分布较为均匀，在荷载达到一定程度后，在宽面上远离荷载端因为应力较大出现灌浆料成片脱落现象，使得承载截面积减小，能够承受的极限荷载减小。围套加固由于四面都有纵向钢筋和箍筋，对核心区受压砌体能够起到很好的套箍作用，破坏

时没有出现灌浆料加固层的空鼓和脱落现象。同种加固方式随着加固厚度的增大极限承载力有显著的提高。 3 结语

通过三组共5个试件的破坏试验分析比较了不同加固方法的破坏形式和极限承载力，试验结果表明：

(1)U形加固砖柱的破坏是由于宽面上离荷载远的一侧发生灌浆料和砖柱脱开，不加固面砖砌体的应变迅速增大达到极限应变发生破坏，围套加固砖柱的破坏是离荷载近的窄面上灌浆料先达到极限应变而发生破坏。

(2) 根据实测得到的极限承载力分析可知，采用U形和围套加固砖柱结构其承载力均能够得到很大提高，在实际工程中对于无法采用围套加固的结构，可以采用U形加固方法进行加固，但在加固的时候箍筋端头需要采用可靠的处理方式，以防止灌浆料与砖砌体之间发生脱落现象。 参考文献

［1］GBJ50152－92，混凝土结构试验方法标准［S］.

［2］黎宗勇.钢筋混凝土套箍加固石拱桥承载力计算方法研究［D］.成都：西南交通大学，2009.