纤维复合材料(FRP)片材加固混凝土结构初探

纤维复合材料(FRP)加固混凝土结构技术近年来发展迅速,本文对加固材料本身的力学性能、加固机理、施工技术以及技术经济指标等方面进行了探讨和分析。     

预应力FRP加固RC梁受弯剥离承载力分析

摘　要: 受弯剥离破坏是预应力纤维加固复合材料（FRP）片材加固受弯钢筋混凝土（RC）构件的主要破坏模式。本文以预应力FRP片材加固RC梁为研究对象,理论推导结合试验验证,分析该类构件由中部弯曲裂缝引起界面剥离的承载力。基于FRP-混凝土界面粘结滑移的双线性模型,推导弯曲裂缝间界面的粘结剪应力,提出了预应力FRP片材加固RC梁由弯曲裂缝引起界面开始剥离以及发生剥离破坏的预测模型。试验结果表明：FRP的预应力越大,加固梁的剥离承载力越高;无论是预应力还是非预应力FRP加固梁,利用本文的剥离预测模型均可得到较好的结果。     

内嵌碳纤维增强复合材料加固梁的延性提升方法

提出一种新的内嵌碳纤维增强复合材料(CFRP)延性加固的方法,使CFRP在极限状态下发生稳定、有限度的滑移,在充分利用CFRP强度的同时,避免CFRP断裂,从而提高加固构件的延性.介绍了内嵌CFRP延性加固的设计方法,并通过CFRP嵌条的黏结-滑移试验和内嵌CFRP加固钢筋混凝土梁的弯曲试验验证了加固方法及设计方法的有效性.     

FRP增强胶合木梁弯曲变形的解析分析

在胶合木梁的受拉区设置纤维增强复合材料（rap）是提高胶合木（glulam）梁结构性能的有效方法。通过力学模型分析，给出了FRP—glulam简支梁变形的解析解。根据相关的力学机理并结合试验数据，对解析解进行了修正；修正系数是通过对某些参数进行回归分析得到的，将其与已有的试验结果进行对比，证实了模型具有较高精度，可以很好地模拟梁的全过程变形与刚度变化。此外，模型还广泛适用于多种常见简支梁的变形分析或刚度分析。     

纤维织物增强高延性混凝土加固RC短柱抗剪性能试验研究

为研究纤维织物增强高延性混凝土（TR-HDC）加固钢筋混凝土短柱的抗剪性能，设计了6根钢筋混凝土柱，包括2个对比柱和4个TR-HDC加固柱. 通过低周反复荷载试验，对比分析剪跨比、纤维织物层数对试件破坏形态、变形、承载力和耗能能力的影响. 结果表明：采用TR-HDC加固钢筋混凝土短柱，可显著提高其抗剪承载力；TR-HDC与原混凝土柱协同工作性能良好，加固后的混凝土柱的变形、承载力和耗能能力明显提高；增加纤维织物的层数对钢筋混凝土短柱的抗剪承载力提高幅度较小，但可大幅增强柱的耗能和变形能力；剪跨比较大时，更有利于发挥TR-HDC加固材料的力学性能. 基于桁架-拱模型，提出TR-HDC加固钢筋混凝土短柱的抗剪承载力计算方法，计算结果较准确.     

基于声发射技术的FRP约束混凝土圆柱抗压试验

为研究纤维增强复合材料(FRP)约束混凝土圆柱的损伤机理,进行4组FRP约束混凝土圆柱和2组无约束混凝土圆柱共18个试件的轴压试验,借助声发射技术探测试件加载全过程的损伤信号.结果表明:无约束混凝土试件破坏属于脆性破坏,而受约束混凝土试件破坏属于延性破坏.根据FRP约束混凝土圆柱的受力特点和破坏过程将其分为主动承载阶段和被动承载阶段.在此基础上,提出计算该类构件极限强度的修正公式.该公式物理意义明确,而且具有较高的计算精度.     

FRP加固混凝土柱钢筋锈蚀电化学特性

通过外加电流加速试验获得锈蚀钢筋混凝土柱,采用纤维增强聚合物(FRP)全裹方法对其进行加固,然后通过盐溶液干湿交替方法对FRP加固柱进行钢筋锈蚀试验,利用电化学工作站量测FRP加固柱的钢筋半电池电位和线性极化曲线,分析FRP加固柱的钢筋锈蚀电化学特性.试验结果表明:随着干湿交替次数的增加,外粘CFRP和GFRP加固柱的钢筋半电池电位呈先升高后稳定趋势,线性极化电阻呈增大趋势,腐蚀电流密度呈降低趋势;外粘CFRP和GFRP加固法均能在一定程度减缓钢筋混凝土柱的钢筋锈蚀,CFRP延缓钢筋锈蚀效果优于GFRP.     

预加荷载下聚丙烯纤维混凝土抗渗机理研究

为研究预加荷载作用下聚丙烯纤维混凝土(polypropylene fiber reinforced concrete,PFRC)的抗渗性能,选用1种聚丙烯粗纤维和2种聚丙烯细纤维进行单掺和混掺,在5种荷载水平下进行了氯离子扩散系数试验,分析了不同混掺比例下PFRC试件在不同荷载水平作用下的氯离子扩散系数变化规律.采用压汞法和电镜扫描研究了纤维混掺和荷载大小对混凝土微观孔结构的影响.结果表明:在5种轴向荷载水平下混掺多尺寸PFRC试件A8的氯离子扩散系数分别降低了93.9％、90.8％、77.5％、63.5％和66.5％,均为降低幅度最大的一组,混掺PFRC的抗渗性能优于素混凝土和单掺PFRC;同时粗细纤维混掺可以形成三维空间网架结构,能在不同阶段产生协同作用,有效地提高混凝土在不同荷载水平作用下的抗渗性能.     

预应力FRP加固RC梁的受弯剥离承载力分析

基于纤维增强复合材料(FRP)与混凝土之间界面的粘结-滑移双线性模型,推导了预应力FRP片材加固受弯钢筋混凝土(RC)梁弯曲裂缝间界面的粘结剪应力,考虑了FRP预应力水平和裂缝间距对构件承载力的影响;以界面断裂能所对应的临界滑移量作为剥离判据,建立了界面起始剥离和剥离破坏的预测模型,并进行了实验验证.研究结果表明:利用该模型可以有效地预测受弯FRP片材加固RC梁的剥离状况及剥离破坏时的承载力;FRP的预应力水平越高或裂缝间距越小,加固梁的抗剥离承载力越大.     

FRP加固砌体结构的研究与应用

外贴纤维增强高分子聚合物复合材料(FRP)加固技术近年来在砌体结构的修复加固中得到应用.外贴FRP加固技术既适用于墙体局部开裂的加固又适用于墙体承载力不足的加固.介绍了近年来,国内外学者研究、开发和应用FRP材料进行砌体结构加固的试验和理论研究进展,详细介绍了FRP加固砌体结构抗剪、抗震、平面外抗弯性能以及FRP与砌体黏结性能研究进展.研究成果表明,外贴FRP加固可以提高砌体结构的抗剪和平面外抗弯极限承载力,改善结构的抗震性能,避免了由于砖砌体的脆性破坏而导致整体结构的突然破坏.同时介绍了欧洲古建筑采用FRP进行修复加固等FRP加固砌体结构工程应用情况.在总结以往研究成果的基础上提出了有关设计、施工建议,供实际加固改造工程应用参考.     

外贴碳纤维增强材料加固混凝土梁的抗弯设计方法

根据目前碳纤维增强材料(CFRP)加固混凝土梁的理论和实验研究结果,重点研究碳纤维制成织物片材粘贴到混凝土表面用于结构的补强与加固的技术特点,分析二次受力对加固结构的弯矩承载力的影响;同时对外贴碳纤维加固混凝土梁的抗弯提供一种简单、实用的设计方法,供工程设计人员参考,对碳纤维布加固混凝土梁中出现剥离破坏也进行了分析,提供了最大剥离正应力的计算公式。     

PBO纤维片材预应力外粘结加固集成新技术

近年采用外部粘结纤维增强复合材料(FRP)来加固结构越来越受到许多研究开发机构和生产单位的重视。结合作者在FRP方面的研究成果和最新开发出的高强高性能的PBO纤维材料，系统地提出了一种更为有效的预应力外粘结加固方法；通过与玻璃纤维、炭素纤维和芳纶纤维等的比较，认清了新型PBO纤维材料的特性；根据既有的试验和研究成果提出了一套完整的预应力加固方法的流程，包括概念、原理和几种降低端部界面应力和新型锚固的措施；室内小型试验和室外大型试验的结果表明，PBO片材预应力技术能够提供令人满意的加固性能。     

CFRP加固钢筋混凝土桥面板的延性试验研究

FRP(fiber reinforced plastic)材料因其强度高,质量轻,施工方便等优势在土木工程加固领域内的应用越来越广。但是由于FRP材料极限受拉应变低、应力应变关系为线弹性等特点,使得其与钢筋混凝土材料共同工作时强度往往得不到充分发挥;而且极易出现脆性破坏,大大降低了构件的延性。结合作者在邦戈邦都大桥加固方案中所做的实验,着重从破坏类型和构件延性方面说明实验结果。主要从传统的位移延性系数和耗能延性系数,以及一种新的综合性能指标来定性分析和评价CFRP外包加固钢筋混凝土桥面板的延性性能。     

FRP加固混凝土梁中弯曲和弯剪裂缝引起的FRP剥离破坏试验

采用同样尺寸的钢梁和混凝土梁,通过中间绞结和底面粘贴FRP布而形成的组合梁,对其进行抗弯试验来研究钢筋混凝土梁弯曲或弯剪裂缝所导致的FRP剥离破坏.试验共设计了7组21根组合梁,通过2个对称的集中荷载进行抗弯试验,重点研究了组合梁破坏过程和形态、FRP布在加载过程中应变分布的规律、不同的裂缝开展程度对组合梁初裂荷载和极限承载能力的影响以及混凝土强度对FRP与混凝土粘结强度的影响.试验结果表明:组合梁的初裂荷载与FRP的长度没有关系,主要取决于裂缝的竖向位移;裂缝的竖向位移和FRP的长度对梁的极限荷载具有较大的影响,特别是在FRP锚固长度较小的情况下.针对梁中弯曲及弯剪裂缝引起的FRP剥离破坏进行了深入的试验研究,为工程结构加固提供了一定的参考依据.     

纤维增强聚合物FRP在混凝土加固领域的研究与应用

本文简要阐述了纤维增强聚合物FRP（Fiber Reinforced Polymer）应用于加固领域中的重要意义,从材料、加固技术和施工工艺3个方面总结了国内外关于FRP加固混凝土结构的最新研究进展,同时指出了研究中存在的一些问题,最后,对FRP复合材料在混凝土结构加固领域中的应用前景做出了展望。     

纤维增强复合材料(FRP)加固混凝土柱的研究综述

纤维增强复合材料(FRP)以其轻质高强、耐腐蚀、耐疲劳、施工方便等特点,备受土木工程界内人士的关注.近年来随着国内外对FRP材料的研究和发展,FRP作为一种高效的、极具发展和应用前景的新型建筑材料其应用也日益广泛,现己成为结构补强加固和新结构体系开发中的一种重要的新材料.本文主要从FRP加固混凝土柱应力-应变关系,抗震性能以及数值模拟等方面对FRP加固混凝土柱的国内外研究状况进行详细阐述.     

FRP片材加固混凝土梁温度应力的计算与分析

文章分析了FRP片材加固混凝土结构的温度应力,研究表明当温度降低时,在碳纤维内部会产生较大的正应力,而处在粘贴位置的混凝土会产生较大的拉应力。应力的大小主要与FRP片材的弹性模量、热膨胀系数、碳纤维厚度和温差值的大小等参数有关。     

纤维增强聚合物布加固木梁的非线性弯曲分析

考虑纤维增强聚合物（fiber reinforced polymer,FRP）布加固层拉伸与压缩时的不同弹性模量以及木梁非线性弯曲的二阶变形和轴向拉伸效应,利用摄动法研究均布横向荷载作用下简支FRP布加固木梁的非线性弯曲问题,得到加固木梁的挠度和弯矩等渐近解析表达式,并给出数值分析.结果表明：FRP加固木梁非线性弯曲的挠度和弯矩小于线性弯曲的挠度和弯矩,并且当无量纲荷载小于5时,FRP加固木梁非线性弯曲和线性弯曲的挠度和弯矩几乎相等,没有明显差别;但随着载荷的增大,二者相差逐渐增大;当无量纲载荷大于20时,非线性弯曲效应十分显著,必须选用FRP加固木梁的非线性弯曲模型进行分析.     

结构用FRP的研究和利用现状

纤维聚合物(FRP)复合材料因其强度重量比及刚度质量比高、热膨胀系数低、各向异性、轻质、耐腐、无磁、有良好的抗疲劳性能及高耐久性等特点,可广泛应用于桥梁、纤维混凝土、补强加固材料、连续纤维筋、岩土工程和建筑工程中.本文介绍了FRP材料在新建结构、结构加固、桥梁中以及预应力FRP在混凝土结构中的研究和应用状况,并提出了结构用FRP在使用方面的一些问题和开发研究前景.     

纤维织物-高延性混凝土加固钢筋混凝土板抗弯性能试验研究

为研究纤维织物-高延性混凝土（TR-HDC）加固钢筋混凝土板的抗弯性能,本文对1块对比板、1块高延性混凝土（HDC）加固板、1块纤维织物增强水泥砂浆（TRM）加固板及3块TR-HDC加固板进行四点抗弯试验,研究加固层基体是否添加PVA纤维以及纤维织物层数对钢筋混凝土板破坏形态、荷载-挠度曲线、抗弯承载力、延性以及应变的影响.结果表明：采用TR-HDC加固的钢筋混凝土板,裂缝宽度和间距明显减小,裂缝表现出细而密的特点;TR-HDC可以显著提高板的抗弯承载力,开裂、屈服和峰值荷载的最大提升幅度分别为104%、89%和127%;TR-HDC加固层中纤维织物的断裂造成了板延性的降低,因此,实际加固工程中应尽可能避免纤维织物拉断.基于平截面假定,给出了TR-HDC加固钢筋混凝土板的抗弯承载力和挠度计算公式,计算值与试验值吻合较好,可为实际应用提供理论依据.