预制混凝土双T板 (以下简称“双T板”) 为梁和面板组成的预应力混凝土构件，由于其具有跨度大、质量小、承载力大等特点，可广泛应用于工业厂房、商业中心、停车库等大跨重载建筑结构中。发达国家对双T板的研究和应用起步较早，目前已形成较完备的规范体系，如美国预制/预应力混凝土协会编写的《PCI设计手册》 ^[1]、日本标准协会编写的JIS A 5412—1995《预应力混凝土板 (双T板) 》 ^[2]、欧洲标准化委员会编写的BS EN 13224:2004《预制混凝土构件———带肋楼板》 ^[3]。我国关于双T板的应用较为落后，缺乏双T板设计及应用标准，工程应用中主要参考国家建筑标准设计图集18G432—1《预应力混凝土双T板 (坡板宽度2.4m、3.0m;平板宽度2.0m、2.4m、3.0m) 》 ^[4]进行产品选用和生产。

　　 近年来，随着我国装配式混凝土技术应用的兴起，对双T板的研究随之增加。周威等 ^[5]通过试验研究双T板弯曲性能，研究结果表明铺装面层的双T板具有更强的承载力和更好的延性。陈隽等 ^[6]采用美国PCI规范规定的方法对中国图集09SG432—2中的双T板进行舒适度校核，结果表明部分双T板不满足PCI及混凝土规范规定的加速度限值和频率限值要求，并给出了同时满足挠度和舒适度要求的各种板型适用跨度。汤武华等 ^[7]和李江涛等 ^[8]研究双T板使用特征，并将其分别应用于工业厂房和商业广场中。

　　 目前，国内外关于双T板加固方法的研究较少。随着我国装配式混凝土结构的大力推广，后续使用荷载增加或累积损伤可能导致双T板承载力不满足要求，其加固方法亟待研究。基于此，通过试验研究和数值模拟，揭示分别粘贴CFRP布和钢板加固修复后的双T板破坏机理和力学性能变化规律，为工程应用提供科学依据。

　　 原型试件为某办公楼实际工程所用双T板足尺试件，共3个，编号分别为S1, S2, S3，板厚均为50mm。采用先张法工艺施加预应力。各试件截面尺寸和配筋如图1、表1所示，肋梁非预应力纵筋和板面钢筋最小保护层厚度为15mm。

　　 试验时首先分别加载试件S1, S2, S3，至试件受拉区混凝土最大裂缝宽度达1.5mm时结束。结合双T板试件损伤情况，根据GB 50367—2013《混凝土结构加固设计规范》 ^[9]和CECS 146:2003《碳纤维片材加固修复混凝土结构技术规程》 ^[10]，分别粘贴CFRP布和钢板加固双T板。加固试件编号为RS1, RS2, RS3，分别对应试件S1, S2, S3。

　　 试件RS1, RS2通过粘贴CFRP布进行加固。在肋梁底部及肋梁侧面200mm高度范围内沿跨度方向通长粘贴2层CFRP布，用于修复并提高双T板抗弯性能 (见图2a) 。在肋梁侧面间隔粘贴1层CFRP布U形箍，以提高双T板抗剪性能，宽150mm，长分别为1 620, 820mm，间隔分别为300, 350mm (见图2b) 。U形箍顶部设置压条，宽150mm，长分别为3 250, 3 350mm。由于试件RS2高度>600mm，在肋梁中部增设1道压条。

　　 试件RS3通过粘贴钢板进行加固，在肋梁底部及侧面250mm高度范围内沿跨度方向通长粘贴1层钢板，用于修复并提高双T板抗弯性能。为提高双T板抗剪性能，在肋梁侧面间隔粘贴1层U形箍，宽100mm，长1 220mm，间隔300mm。U形箍顶部设置1道压条，宽100mm，长3 200mm (见图2c) 。

　　 双T板混凝土强度设计等级为C40，采用回弹法实测混凝土抗压强度为36.3MPa，肋梁网片筋和板面网片筋均采用CRB550级钢筋，钢筋实测力学性能参数如表2所示。

　　 预应力筋采用预应力钢绞线, 1×7ф^S12.7, 设计抗拉强度标准值f_ptk=1 860MPa, 弹性模量E_s=1.95×10⁵MPa。在制作试件时, 钢绞线张拉控制应力σ_con=0.7f_ptk=1 302MPa, 单根钢绞线张拉应力F_ts=σ_conA_sp=1 302×98.7=129kN。

　　 CFRP布采用300g高强度I级碳纤维布，厚0.167mm，实测弹性模量和抗拉强度分别为2.36×10⁵, 3 596.0MPa。粘贴CFRP布时采用碳纤维浸渍胶，实测弹性模量和抗拉强度分别为2 720, 60.3MPa。加固钢板厚度均为4mm，强度等级为Q235，实测屈服强度和极限强度分别为336.7, 427.6MPa。粘贴钢板采用结构胶，实测弹性模量和抗拉强度分别为5 130, 46.1MPa。

　　 试件通过液压千斤顶进行三分点加载，荷载通过2道分配梁传递至试件，并在双T板加载位置垫砂使受力均匀，加载装置如图3所示。正式加载前进行预加载以消除系统误差，并采用单调分级加载。

　　 双T板静载试验量测项目包括竖向荷载、竖向位移及关键位置应变。其中竖向荷载通过布置于加载点下方的压力传感器量测;竖向位移通过布置于肋梁底部跨中、加载点及支座等处的位移计量测;双T板跨中截面混凝土应变通过布置于肋梁上不同高度的应变片量测;翼缘上表面混凝土、翼缘下表面混凝土、肋梁下表面CFRP布和加固钢板沿跨度方向的应变通过布置间距为300mm的应变片量测。双T板在平面内为双向轴对称，因此应变片布置于板面1/4区域内，如图4所示。

　　 受力过程大致分为3阶段: (1) 开始加载至双T板跨中挠度达到一定程度，试件开裂; (2) 受弯段肋梁底部出现多条细微竖向裂缝，随着荷载的增大，竖向裂缝数量增加，同时已有竖向裂缝竖直向翼缘板发展，此阶段裂缝宽度较小，各裂缝近似等间距分布; (3) 纯弯段竖向裂缝不再延伸，但宽度逐渐增大，同时弯剪段出现多条斜裂缝，随着荷载的增大，斜裂缝逐渐向翼缘板延伸，且斜裂缝宽度迅速增大，至最大宽度为1.5mm时停止试验。各试件破坏时的裂缝开展情况如图5所示。

　　 加载初期，试件没有产生新裂缝。加载至380kN时，纯弯段肋梁混凝土出现多条细微竖向裂缝。加载至420kN时，CFRP压条与混凝土连接处出现裂缝，纯弯段肋梁混凝土新增多条竖向裂缝，竖向裂缝最大宽度为0.15mm。加载至600kN时，裂缝最大宽度为0.50mm，压条顶部混凝土出现斜裂缝，加载过程中CFRP布与肋梁间的浸渍胶不断开裂。加载至620kN时，CFRP布端部拉断发生剥离，肋梁受剪切作用沿斜裂缝破坏。试件RS1破坏模式如图6所示。

　　 加载初期无裂缝出现。加载至580kN时，纯弯段肋梁混凝土出现多条细微竖向裂缝。加载至600kN时，肋梁弯剪区内出现2条细微斜裂缝。加载至620kN时，右侧支座处混凝土出现斜裂缝，肋梁纯弯段新增多条竖向裂缝，肋梁弯剪区新增斜裂缝。随着荷载的增加，竖向裂缝不断向上延伸，且裂缝宽度不断增大，但竖向裂缝数目不再继续增加，同时斜裂缝不断出现并扩展。加载至1 020kN时，斜裂缝数量基本不再增加，最大宽度达0.40mm，纯弯段竖向裂缝最大宽度为0.25mm。加载至1 320kN时，肋梁底部结构胶开始开裂。加载至1 540kN时，弯剪段肋梁底部CFRP布拉断，试件破坏。试件RS2破坏模式如图7所示。

　　 加载初期试件无裂缝出现。加载至660kN时，肋梁受弯区出现1条细微竖向裂缝，同时两端支座处的混凝土各出现1条斜裂缝。加载至700kN时，肋梁弯剪段出现细微剪切斜裂缝。随着荷载的增加，纯弯段竖向裂缝不断增加并扩展，同时弯剪段斜裂缝数量也不断增加。加载至1 040kN时，裂缝数量不再增加，裂缝最大宽度为0.35mm。加载至1 180kN时，裂缝最大宽度为0.5mm，在加载过程中部分结构胶开裂。加载至1 260kN时，跨中翼缘板处混凝土压碎，同时底部钢板屈曲，试件破坏。试件RS3破坏模式如图8所示。

　　 各试件荷载-跨中挠度曲线如图9所示。根据图9可进一步确定加固前后双T板试件初始抗弯刚度E、开裂荷载P_cr、屈服荷载P_y、峰值荷载P_u及对应的开裂跨中挠度Δ_cr、屈服跨中挠度Δ_y、峰值跨中挠度Δ_u。取各试件0.4P_u时的割线刚度，屈服荷载根据等能量法确定 ^[11]。主要试验结果如表3所示。

　　 由试验结果可知: (1) 相对于未加固试件S1, S2, S3，加固试件RS1, RS2, RS3屈服承载力分别提高约1.58, 1.83, 2.19倍，峰值承载力分别提高约1.48, 1.83, 2.17倍; (2) 相对于未加固试件S1, S2, S3，加固试件RS1, RS2, RS3屈服跨中挠度分别提高约1.98, 3.90, 2.16倍，峰值跨中挠度分别提高约1.48, 3.46, 2.52倍; (3) 加固试件RS1, RS2, RS3开裂荷载分别约为与之对应未加固试件的1.18, 4.75, 1.79倍; (4) 在各试件设计荷载下，未加固试件最大裂缝宽度分别为0.55, 0.54, 0.25mm，加固试件RS1, RS3未开裂，RS2最大裂缝宽度为0.20mm，表明通过加固可有效延缓试件开裂; (5) 加固试件RS1, RS2, RS3初始弯曲刚度分别约为与之对应未加固试件的42.5%，51.2%，98.8%，由于未加固试件试验后存在明显裂缝，导致其初始弯曲刚度下降，粘贴CFRP布加固后试件初始刚度恢复有限，而粘贴钢板加固后初始刚度基本恢复。

　　 试件RS3跨中截面沿截面高度方向应变变化情况如图10所示。由图10可知，随着荷载的不断增加，跨中受拉区混凝土逐渐开裂，中性轴位置不断上移，跨中截面应变基本符合平截面假定。

　　 各加固试件跨中肋梁受拉边缘和受压边缘应变对比如图11所示。受压应变片位于跨中肋梁中心对应的受压边缘，并粘贴于混凝土表面;受拉应变片位于跨中肋梁底部的受拉中心，其中试件RS1, RS2的应变片粘贴于CFRP布表面，试件RS3的应变片粘贴于钢板表面。由图11可知，接近破坏时，试件RS1, RS2受拉边缘中心拉应变达10 000με左右，与试件发生CFRP布局部或全部拉断破坏相符;而试件RS3发生破坏前，受压边缘混凝土应变达2 900με左右，与试件发生混凝土受压破坏相符。

　　 试件RS3翼缘板上表面混凝土应变沿双T板轴线方向的变化情况如图12所示。由图12可知，当竖向荷载<100kN时，翼缘板上表面混凝土应变变化幅度较小。当竖向荷载>300kN时，跨中附近混凝土应变明显大于支座处。跨中混凝土最大应变约为3 000με，接近混凝土极限压应变。混凝土实测应变变化规律与试件破坏模式基本吻合。

　　 试件RS3受压边缘应变沿双T板轴线方向的变化情况如图13所示。由图13可知，加载初期，应变变化不明显，随着荷载的增加，应变逐渐增大。加载至1 200kN时，最大拉应变出现在加载位置附近的纯弯段，此时应变约为18 000με。由现场试验结果可知荷载为1 260kN时最大应变达32 000με，此时试件破坏，与试件破坏模式基本吻合。

　　 为研究加固试件U形箍应变变化规律，在靠近纯弯段边缘U形箍和中间U形箍上分别粘贴1个应变片，应变变化情况如图14所示。由图14可知，边缘U形箍位于纯弯段，肋梁所受剪力较小，试件RS1, RS2边缘U形箍应变较小，且部分为压应变。而中间U形箍应变随着荷载的增大而增大，说明弯剪段U形箍对底部CFRP布具有较好的约束作用。而试件RS3中间U形箍应变较小，且为压应变，说明该试件U形箍对钢板的约束作用有限。

　　 1) 未加固预制混凝土双T板试件发生弯剪区混凝土剪压破坏;粘贴CFRP布加固预制混凝土双T板试件破坏模式为CFRP布断裂、剥离或肋梁钢筋网片屈服;粘贴钢板加固预制混凝土双T板试件破坏模式为受压区混凝土压碎和受拉区钢板屈服。

　　 2) 对于加固预制混凝土双T板试件，粘贴钢板加固效果优于粘贴CFRP布，粘贴钢板加固预制混凝土双T板试件的峰值承载力与未加固对比试件相比提高约2.17倍，而粘贴2层CFRP布加固预制混凝土双T板试件的峰值承载力分别为与之对应未加固对比试件的1.48, 1.83倍。

　　 3) 试验结果表明，粘贴CFRP布和粘贴钢板加固预制混凝土双T板跨中应变随着荷载的增加仍基本符合平截面假定;跨中截面板顶和板底在加载过程中沿宽度方向受力均匀。