摘 要：理论分析及试验研究证明：采用有粘结预应力加固方法的6片梁的正截面极限承载力，平均提高约20%，试验梁在极限状态下应力增量明显，应力增量基本上为张拉应力的15%；由于后加补强砂浆可以延迟被加固梁体的正截面裂缝发展，表明有粘结预应力加固方法可以大大提高梁体的开裂荷载，从而提高梁体的刚度。
关键词：有粘结；预应力；加固试验
1 试验目的
本文针对室内小梁试验模拟桥梁加固的实际受力情况，探讨带载加固试验中，荷载、截面配筋对后补强材料的承载能力的影响，以讨论有粘结预应力加固技术的合理性和实用性。
2 试验设计
试验采用跨度为4m，截面高度为500mm，宽度为200mm的矩形钢筋混凝土梁，截面配筋设计为两种，分别是ρ1=0.67%，ρ2=1.00%。
试验梁的配筋按照“强剪弱弯”的原则，使加固构件在实验中发生正截面破坏。试验梁分为2组，第一组梁的底部采用2φ20纵向加固筋，第二组梁的底部采用3φ20纵向加固筋；箍筋采用单枝φ8，间距为靠近支点75mm，跨中150mm，预应力钢筋采用HRB335φj8.6钢绞线，混凝土设计强度等级C30。其中1-1、2-1为不加固梁，在梁体1/4和1/2处分别沿纵向钢筋贴应变片，并做防水处理。
试验梁设计参数表
喷注用高性能复合砂浆采用轴心抗压标准值23MPa，轴心抗压设计值15.7MPa，抗拉强度标准值7.7MPa，抗拉强度设计值5.3MPa，弹性模量3×104MPa，容重20KN/m3。
3 荷载选中和加载方法
本实验需要在维持一定的荷载作用情况下，对原梁进行正截面补强，由于不是采用重物加载，考虑到预应力张拉会产生梁体变形，在张拉过程中采用适当放松千斤顶的方法来模拟，张拉过程中保持应力计读数不变。
参照一般20米跨径梁的实际恒载内力与车辆荷载的比例，结合实际使用的梁的尺寸和配筋情况，一期荷载控制在加固后试验梁极限破坏荷载的40%；控制一期荷载作用下纵向主筋的应力为0.35倍的主筋抗拉强度极限值。
试验梁1-2、1-3、2-2、2-3均采用有粘结预应力加固体系对其正截面进行加固。采用两点对称加载，在两端设置橡胶支座，梁跨1/4处设置横向地锚反力架，在地锚反力架横梁和试验梁顶面之间设置千斤顶和30t稳压应力环。
试验梁加载系统 喷涂高性能复合砂浆
4 正截面抗弯试验
4.1 试验现象对比
试验梁1-1为普通钢筋混凝土梁，试验过程中梁的受力依次经历了弹性工作阶段、带裂缝工作阶段和钢筋屈服3个试验阶段，破坏情况与适筋梁相同。
试验梁1-2、1-3，一期加载同梁1-1类似，试验过程中梁的受力依次也经历了弹性工作阶段、带裂缝工作阶段和钢筋屈服3个试验阶段。不同的是加固梁的开裂荷载延迟发生，砂浆和预应力存在限制了原梁裂缝的发展。
在二次加载过程中在后加砂浆层开裂之前，原梁裂缝基本不开展。随着荷载的增加，后加补强砂浆层开裂，开裂的位置基本与原梁一期荷载裂缝相吻合。
在6片小梁试验中都可以发现即使原粱梁裂缝没有封闭的情况下，一般预压卸载后一般裂缝宽度在0.08mm左右都有同样一个规律，即只有后加补强砂浆层开裂到一定程度后，原梁既有裂缝才缓慢开展，原梁的开裂弯矩在20kN·m～30kN·m左右，而加固梁的开裂弯矩提高到60kN·m～90kN·m（此时砂浆开裂）。
4.2 截面应变分布情况
从跨中截面荷载-纵向应变曲线不难看出，纵向应变沿截面高度方向呈直线分布，截面应变基本符合平截面假设。各试验梁跨中截面应变沿梁高分布情况如下。
试验梁1-1 试验梁1-2
试验梁1-3 试验梁2-1
试验梁2-2 试验梁2-3
4.3 抗弯极限承载力
各试验梁的开裂弯矩、屈服弯矩、极限破坏弯矩等见下表，
试验梁特征弯矩统计表（KN·m）
4.4 预应力筋应力增量
应力增量数据对比表（MPa）
4.5 受力裂缝宽度
5 结束语
5.1 试验结果进一步证明了在桥梁加固构件正截面抗弯承载力计算中应考虑分阶段受力影响，抗弯承载力破坏与计算模式符合《桥规》JTG D62-2004有关抗弯破坏的规定。
5.2 正截面抗弯试验实测值平均提高幅度达到20%，极限达到60%，验证了有粘结预应力加固法可以较大幅度提高正截面的极限承载力。
5.3 试验采取了2组不同配筋率的试验梁，结果表明极限状态下应力增量明显，应力增量约为张拉应力的15%，在预应力筋极限应力设计取值应适当降低预应力筋的张拉控制应力，应力增量取0.15倍张拉控制应力。
5.4 裂缝宽度对比说明加固材料中的高性能砂浆抗拉强度可以很大程度的影响到梁体整体开裂情况，使得加固后的梁体弹性阶段延长；在二次加载过程中，砂浆层开裂前，原梁裂缝基本不开展，随着荷载的增加，砂浆层开裂位置和原梁一期荷载的裂缝吻合；极限破坏时，后加补强砂浆的裂缝宽度要大于原梁的裂缝宽度，但是对加固梁的极限承载能力没有影响。
5.5 试验结果验证了后加补强砂浆可以延迟被加固梁体的正截面裂缝发展，表明有粘结预应力加固方法可以大大提高梁体的开裂荷载，从而提高梁体刚度。
参考文献
[1]李晨光，体外预应力技术在工程加固改造中的应用[J].施工技术，1999128（2）：30-32.
[2]邱青云，体外预应力混凝土桥梁的发展现状及探讨[J].铁道标准设计，2000，20（5）：19-20.
