纤维增强复合材料约束混凝土力学性能研究课件.ppt

展望 在中国,FRP材料在土木工程领域的研究与应用只有10多年,起步稍晚,却发展迅猛,具有广阔的应用前景。 随着国家经济的腾飞,尤其是交通事业的迅速发展,大量20世纪90年代之前建设的公路桥、铁路桥、隧道需要加固改造。相对传统的加固技术,FRP加固技术:强度高、耐疲劳、耐腐蚀,不破损原结构、不改变原截面,不受施工环境限制,不需要大型设备,与原结 构协同工作程度高。尽管FRP材料的目前价格高于传统建材钢材和混凝土,但其使用劳动力少、设备运输和操作费用低、工期短,综合效益明显高于传统加固方法,技术的开发与应用必将带来良好的工程经济价值和社会效益。 为了FRP加固技术在中国稳健发展和推广应用,应做好以下工作。 (1)加强FRP材料的研发,不断提高国产化材料质量,降低工程成本;丰富FRP材料形式,扩大工程应用范围。加强粘结剂的研究,提高性能和降低成本的同时实现无害化。 多室箱梁的加固 多室箱梁的受弯加固方法与钢筋混凝土T梁加固的方法一致，在受拉翼缘粘贴FRP条带。当端部锚固采用U形箍时，需要破坏下翼缘板，多室箱梁的受弯加固方法如图10.1.5所示。 多室箱梁的受剪加固也有两种方式：条带全包和侧面粘贴FRP式(图10．1．6)。全包的加固方式不需要额外的锚固措施，但是需要破坏上、下冀缘板。侧面粘贴FRP布的加固方式需要在腹板与上、下翼缘板相交的角部设置角钢和螺栓锚固。 FRP加固板式桥实例 G270桥位于Iron县32号公路上，该桥足板式钢筋混凝土桥，修建干1922年，桥长6．1m，宽5．49m，每天交通量为1600辆(图10．1．11)，允许通过荷重为169．1kN的卡车车速限值为24．14km/h。1990年，G270桥更新了栏杆，增宽桥面至6．1m。 经过多年的使用，该桥左右半幅均出现不同程度的钢筋锈蚀及混凝土保护层剥落(图10．1．12)。为了确保该桥的承载力，密苏里州交通部决定使用CFRP布进行加固。在加固之前，进行厂窒内全尺寸模型的静载及疲劳荷载试验，加固之后，对实桥进行了荷载试验。该桥在1988年5月进行加固，图l0．1．13为加固的施工情况。 FRP加固钢筋混凝土墩柱应用实例 图10．2．1为Spoleto市附近的上承式钢筋混凝土拱桥，修建于第二次世界大战期间支撑桥面的立柱由于钢筋的锈蚀，混凝十保护层已经剥落(图10．2．2)，立柱为矩形截面，截面尺寸为400mm*400mm，柱高1.65m范围内有不同程度的损伤。 将钢筋以凝土立柱表面的混凝土消理干净后，使用无收缩水泥浆填补有缺陷的地方然后在立柱的众面粘贴一层CFRP布。CFRP布粘贴方向与柱纵向垂直，起到约束混凝土的作用，加固完的立往如图10．2．3所示。 图10．2．4为瑞典Sundsvall附近的一座连续梁桥，修建于1937年．其中18根钢筋混凝土墩柱出现不同程度的混凝土剥落、露筋、钢筋锈蚀现象(图10．2．4)。计算分析结果表明，配置的受剪箍筋明显不足。经过论证、决定使用CFRP布进行加固。 粘贴CFRP布之前，将剥落的混凝土清理十净．然后使用水泥浆修补墩柱缺损的地方，将修补后的墩柱表面清理干净，涂抹浸渍树脂、底胶，粘贴CFRP布，最后涂抹一层防护材料。图10．2.5为混凝土墩柱施工情况，图10．2．6为修补充上情况。 FRP在结构加固中的研究现状 1.抗弯加固性能 在混凝土结构的受拉区粘贴 FRP， 可有效提高其承载能力，抑制裂缝扩展。 FRP 加固后混凝土结构的破坏特征与普混凝土结构以及黏钢加固的混凝土结构有较大的区别，其承载力的计算方法也不相同。 国内外学者的研究主要集中在 FRP加固混凝土梁的抗弯性能、破坏形态、承载力计算、影响参数以及 FRP 加固后混凝土梁的截面变形、裂缝开展等方面。 近几年来， 不少学者对负载状态下 FRP 加固梁展开了受力性能试验研究和理论分析，试图建立考虑二次受力的抗弯承载力计算方法、滞后应变及跨中挠度的计算公式。 2. 抗剪加固性能 在混凝土梁的受剪区侧面粘贴 FRP 能有效提高其抗剪能力，工程中常用的受剪加固方法有侧面粘贴、U 型粘贴和包裹粘贴 3 种方式，其中以包裹粘贴效果最好 影响 FRP 抗剪加固性能的主要参数有梁的配箍率、 混凝土强度、FRP 配筋率、梁的剪跨比、FRP 的粘贴方式与锚固性能、FRP 及黏结胶本身的材料性能等。 目前，国内外对抗剪加固的研究主要包括破坏机制和承载力的计算等方面，其中承载力计算的理论模型， 一般是在钢筋混凝土构件桁架理论模型的基础上，增加 FRP 对抗剪承载力贡献项。 3. 抗震加固性能 通过外包 FRP 约束塑性铰区混凝土以提高混凝土的极限