对FRP加固钢筋溷凝土柱问题的初探.pdf

科学之友 FriendofScienceAmateurs 对FRP加固钢筋混凝土柱问题的初探 贾 媛 (西安市市政设计研究院， 陕西西安 710068) 摘要：文章介绍了FR．P材料的基本力学性能，分析其改善钢筋混凝土柱力学性能的机 理及影响因素。 关键词：FRP；加固机理；钢筋混凝土柱 中图分类号：TU375．3文献标识码：A 文章编号：1000—8136(2007)06—0018—02 恶劣环境引起结构劣化而导致结构承载能力下降；地震、台 轴向压力和柱端弯矩的作用下，受压区混凝土不仅会产生轴向变 风、火灾等引起结构承载能力下降；设计或施工中的缺陷等，这 形，由于泊松效应，还会产生横向膨胀。混凝土的横向膨胀如果没 些原因均可使得结构的承载力和延性不能满足要求。当强度和 有受到约束，混凝土就会碎裂。柱外表面包上纤维布时，混凝土横 延性不能满足要求时，一般采用加固的方法。 向膨胀使外层的纤维布产生拉应力，而纤维布反过来又对混凝土 FliP材料不仅可以制成FRP筋代替钢筋、FRP管代替钢管施加约束，阻止其膨胀，使得混凝土处于三向受力状态，从而提高 用于新建结构，而且还应用于旧结构的修复和加固。目前，利用 了混凝土的极限抗压强度和变形性能，充分发挥了受拉区纵向钢 FRP抗拉强度高的特点加固梁板结构、剪力墙和柱结构。本文主 筋的塑性变形性能。因此，将纤维布包裹在钢筋混凝土柱的表面， 要介绍用纤维布加固钢筋混凝土柱。 提高了柱子承载能力的同时，也提高了柱子的延性和抗震能力。 1 FRP的基本性质 3影响加固后柱子抗压承载能力的因素 FRP复合材料由纤维(玻璃纤维、碳纤维和阿拉米德纤维)3．1柱的截面形状 和树脂基体组成，其中纤维占复合材料的大部分，并且是复合材 工程中的钢筋混凝土柱一般是圆形截面或矩形、方形截面。 料中承担荷载的要素，基体主要用于传递纤维间的力并保护纤 纤维布约束圆形截面柱时，受到环向拉力，并沿着截面周边对混 维免受外界环境腐蚀和荷载破坏。采用不同的纤维材料，FRP复 凝土提供了连续的约束侧压力，使整l_——L—一 合材料的力学性能也不一样。 个截面的混凝土都受到了约束。FRP FRP是一种正交各向异性的线弹性材料，具有以下特点：① 约束矩形柱时，混凝土侧压力会使 FRP向外弯啮，这使得FRP在转角提 FRP复合材料具有很高的强度比(强度和密度的概率)。FRP抗 拉强度高于普通钢筋，在达到抗拉强度之前，几乎没有塑性变形 供的侧压力最大，在边中间提供的侧 『l{rl上 产生。FRP的重量小，施工方便，降低劳动费用和施工机械的费 压力最小，因而只有角部及截面中心 用。(至)CFRP和AFRP的抗疲劳性好。③抗腐蚀性强。FRP耐腐部分混凝土由于拱作用受到较好的约束，见图1。图1 蚀，无需保护层，将其应用于海洋大气、污染大气等腐蚀性大的 通过试验指出截面形状对短柱最终承载能力和变形能力均 恶劣环境中，可以保护结构，延长结构的寿命，节省结构修复的 有较大的影响，其提高程度从高到低依次为圆柱、在椭圆柱、倒圆 开支。④热膨胀系数与混凝土的热膨胀系数接近。将FRP粘贴在 角的方柱或矩形柱、无倒圆角的方柱或矩形柱。因此实际工程中， 混凝土表面，由于两者的热膨胀系数相近，当温度发生变化时， 应选用圆形或椭圆截面包裹纤维，如果要采用方形或矩形截面， 两者能协调变形，不会产生大的温度应力。⑤抗剪强度低。FRP 则需将截面的直角凿成圆角后再包裹纤维布加固。 的抗拉强度虽然很高，但抗剪强度比钢筋低，因此FRP筋的锚具 3．2矩形截面的尺寸参数 与