一种跨中布置抗剪销栓提高TRC加固RC梁效果的方法技术领域
本发明属于混凝土加固补强技术领域，涉及TRC薄板加固RC梁技术，特别是涉及到一种通过跨中布置抗剪销栓提高TRC加固RC梁效果的方法。
背景技术
纤维织物增强混凝土(TRC)在国内外都是一个较新的研究课题。国内对TRC的研究主要集中在TRC薄板性能及采用TRC薄板对既有RC结构的加固方面。TRC加固技术因采用水泥基无机凝胶材料代替以往纤维加固中所用有机结构胶，与被加固构件的基材之间有较好的相容性、协调性及相互渗透性，而且抗老化、耐火、耐久性好。因此该项技术具有较好的工程应用前景。
TRC薄板加固技术普遍采用比钢筋混凝土弹性模量高得多的碳纤维、玄武岩纤维、芳纶纤维等。原混凝土梁与加固层之间弹性模量的巨大差距会造成加固层与原混凝土梁之间的界面层上出现剪应力，具体分析如下：
(1)中性轴位置的确定
设加固梁中性轴距离加固层顶面上方![]()
，如图1所示。由纯受弯梁轴力为0得
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(1)
由胡克定律得
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(2)
将式(2)代入式(1)得
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即得![]()
(3)
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(4)
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(5)
联立式(3)、(4)、(5)可以解得
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(6)
式中
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—分别为原混凝土梁和加固层x轴方向的应力；
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—分别为原混凝土梁和加固层的弹性模量；
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—分别为跨中原混凝土梁和加固层的截面面积；
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—加固梁的曲率半径；
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—分别为原混凝土梁和加固层截面对加固梁中性轴的静矩；
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—分别为原混凝土梁和加固层截面形心到加固梁中性轴的距离；
(2)梁跨中截面正应力计算
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(7)
将式(2)代入式(7)得
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即![]()
(8)
将式(8)代入式(2)得
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(9)
式中![]()
—分别为原混凝土梁和加固层截面的惯性矩；
(3)梁跨中正应力分布
设![]()
，![]()
（一般加固层厚度是原混凝土梁高度的1/10～1/20）,代入式(6)和(9)可以得到跨中截面的正应力分布情况，如图2所示；
(4)跨中粘结界面剪应力
在加固梁跨中粘结界面处取微元体，见图3。由图得![]()
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令![]()
则![]()
(10)
将图2中数据代入得![]()
令![]()
，则![]()
(11)
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与![]()
的关系曲线如图4所示。由图4可知，除开![]()
取0和100的情况，![]()
的值都不为0，并且![]()
取值大于100以后，![]()
的变化趋于平缓。
根据分析可知，由于加固层的弹性模量相比原混凝土梁较大，因此一般情况下在加固梁跨中加固层与原混凝土梁的粘结界面上存在剪应力，该剪应力与截面上的弯矩成正比，并且随加固层与原混凝土梁的弹性模量比的变化而变化。当弯矩达到一定数值、粘结界面上的剪应力大于界面粘结抗剪强度时，界面上便出现水平向剪切破坏裂缝。
发明内容
本发明的目的在于提供一种通过布置抗剪销栓提高TRC薄板加固RC梁抗弯效果的方法。该方法通过销栓有效抵抗跨中加固层与原混凝土梁粘结界面上的剪应力，有效改善加固梁的抗弯破坏形态，并且提高加固梁的承载力。
本发明的技术方案是：
加固前在原混凝土梁跨中一定范围内按一定间距植入若干排抗剪销栓，然后在梁底浇筑TRC加固层，使得销栓一部分埋在原混凝土梁中，另一部分埋入加固层中。
本发明的优点及有益效果：
TRC加固技术正如背景技术中所述，在工程中具有广泛的应用前景。TRC加固层中高弹模织物网的运用使得加固界面上存在较大剪应力，会导致加固梁受弯时跨中弯矩较大部位出现剪切破坏。在加固梁跨中部位布置抗剪销栓可以有效改善TRC薄板加固RC梁抗弯的破坏形态，并提高加固梁的承载力。
附图说明
图1是加固梁截面；
图2是加固梁截面应力分布图；
图3是微元体受力图；
图4是![]()
—![]()
关系曲线；
图5是抗剪销栓植入实物图；
图6是抗剪销栓布置示意图；
图7是未布置抗剪销栓试件破坏形态；
图8是布置抗剪销栓试件的破坏形态。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
具体实施步骤如下：
步骤1：在被加固混凝土梁梁底跨中部位一定范围内按一定间距取孔；
步骤2：将梁底和孔内清扫干净并用环氧树脂植入抗剪销栓，抗剪销栓部分露在外面，如图5所示；
步骤3：对待加固梁凿糙部位充分洒水并让其自然风干；
步骤4：浇筑TRC加固层，使得步骤2中抗剪销栓露在外面的部分埋入加固层。
实施例：在被加固梁底轴线上跨中部位按间距50mm布置3根抗剪销栓，抗剪销栓用钢筋制作，长30mm，埋入原混凝土梁15mm，埋入加固层15mm，如图6所示。
下面结合试验来说明本发明的加固效果。
试验制作了4根钢筋混凝土梁，截面尺寸、混凝土强度及配筋均相同，均采用碳纤维织物网增强高性能细骨料混凝土薄板进行加固。编号为B-3、B-4的试件分别为3层、4层织物网加固，编号为B-3-J、B-4-J的试件分别为3层、4层织物网加固，并在跨中部位布置抗剪销栓，抗剪销栓布置方案见图6。对4根加固梁进行三分点加载抗弯试验，试验结果如下：
破坏形态：
梁B-3、B-4均在加荷至极限荷载的90%以上后先在跨中部位加固层与被加固梁底的粘结界面上出现水平裂缝，然后随着荷载的继续增加，该裂缝不断向左右延伸并且宽度不断增加，最后剥离部位加固层织物网被拉断、梁达极限荷载，此时裂缝长度达500mm左右，如图7所示。梁B-3-J、B-4-J在加载后期随着荷载的增加跨中一到两条竖向受弯裂缝不断向上延伸并且宽度明显变大，最后织物网被拉断、试验梁达极限荷载。在整个加荷过程中粘结界面上未出现水平裂缝，如图8所示；
承载力：
试验梁的极限荷载试验结果见表1，
表1试验梁极限荷载
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根据表1，梁B-3-J、B-4-J分别与梁B-3、B-4相比，极限荷载分别提高5%、4.73%。
根据以上试验结果，在加固梁跨中部位布置抗剪销栓可以有效改善TRC薄板加固RC梁抗弯的破坏形态，并提高加固梁的承载力。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。