有效应变相关

浅谈FRP加固混凝土结构的效率

摘 要：在以往学者所进行的FRP加固钢筋混凝土结构的试验研究基础上，分析影响FRP加固钢筋混凝土结构加固效率的主要影响因素，并定量分析其对加固效率的影响关系。在总结与分析的基础上得出了纤维材料的种类、FRP 粘结强度、预应力度、FRP层数、构件的配筋率、FRP的粘贴方式、剪跨比、构件的截面形状等性能指标对加固构件的影响。正确分析性能指标与加固效率之间的定量关系可以引导我们在实际工程中正确选择高效的FRP加固。 关键词：FRP加固效率;性能指标

Analysis On the efficiency of RC structure

strengthening with FRP

Abstract：Based on the experimentation that RC structure strengthening with FRP conducted by the former scholar, analysis the main factors and analyses the quantificational relation between main factors and the strengthening efficiency .Obtain the main performance index that the kind of FRP ,bond strength between FRP and RC structures ,degree of prestressing , layer of the FRP, reinforcement ratio of the RC structures, paste pattern of FRP , shear span ratio , the cross section of the RC structures and so on. which is relevant to the strengthening efficiency. W e can strengthen the RC structure high－efficiency with a perfect uantificational relation between main factors and the strengthening efficiency .

Keywords：strengthening efficiency of FRP; performance index

前言

我国目前应用最为广泛的结构大多为钢筋混凝土结构，由于结构自身缺陷、结构使用用途的改变、地震等自然灾害的破坏等原因带来的加固与修复需求量近年来明显增多，如何对混凝土结构经济高效的加固，便显得非常重要。

纤维增强复合材料即FRP（fiber reinforced plastics）加固建筑结构技术是上世纪70年代从美国兴起，近十年在我国迅速发展起来的一种加固新技术。这种新型复合材料具有轻质、高强、耐腐蚀等优良特性，采用FRP增强混凝土结构的加固技术具有施工简便、加固效率高、耐久性强等优势。近些年来国内外学者进行了大量的试验及理论分析研究，并在许多工程中使用，一些发达国家已经有了成熟的相关设计规范。我国起步较晚，但近十年来对FRP的关注和研究也取得了许多理论研究及工程应用的成果，并促进了国产FRP材及其配套粘结剂的发展。近五年来，国外在该领域的研究已经趋于成熟，研究的内容主要以多品种FRP的加固方式、FRP在结构中的受力机理、被加固结构的长期耐久性、疲劳性能、抗震能力、抗火性能等为主，在试验的基础上进行大量的数值分析，以充分认识多因素对加固效果的影响。

国内近五年在该领域的理论研究和工程应用确实取得了不少的成果，目前国内在采用FRP进行混凝土梁、板、柱构件的加固技术方面的研究和应用已经比较成熟，也开展了一些关于FRP加固混凝土构件的耐久性、疲劳性能、长期受力性能及变形规律、抗震性能等方面的研究，积累了许多工程实践经验。但由于各个试验的前提和条件各不相同，建立起来的理论模型也各不相同，缺乏系统的理论和统一的标准和要求。由于经济性和社会效益的迫切需要，在FRP加固混凝土结构的工程应用中出现了超前于理论研究发展的态势，很多人认为混凝土构件都能加固，只要加固就有效果，只要加固就能使用的状态，但是否基于理论加固，加固效率如何？对FRP加固混凝土构件的研究有从1982年Meier等人首次在瑞士联邦材料试验室进行了CFRP加固混凝土梁的试验研究，随后Nanni等人对外贴FRP加固混凝土梁的抗弯性能进行了比较全面的研究，其研究参数有纤维种类、纤维厚度锚固长度、粘结胶种类等。至此，Philip.A ,Hota V ,陈小兵等，赵彤等，吴刚等都对FRP加固混凝土梁的抗弯性能进行了一些试验研究，其内容和方向主要有FRP加固混凝土受弯构件正截面受弯性能的研究，FRP加固混凝土梁斜截面抗剪性能的研究,并在此基础上开展了许多理论计算和有限元分析。这些文献研究的结果表明：采用FRP加固梁的受弯性能有明显改善，极限承载力，刚度等都有明显的提高；FRP抗剪加固混凝土梁的承载力也有一定程度的提高。

随着FRP加固混凝土技术在工程中应用范围的扩大，研究者又开始了FRP约束混凝土柱体的试验研究。国外学者Ahmad S.H ,Saadatmanesh H ,Nanni A , Mirmiran A ,及国内学者张月弦等人，赵彤等人，杨建中等人，吴刚等人，欧阳煜等人又分别对FRP约束混凝土柱的轴压性能，约束机理和应力-应变关系开展了比较深入细致的研究。研究结果表明：将FRP包裹缠绕在混凝土构件的外围，当构件承受竖向荷载时FRP能为内部混凝土被动提供约束力，从而提高核心混凝土的极限抗压强度和极限应变，改善构件的受力性能。

在单个构件研究的基础上国内外学者又展开了框架结构及其节点的研究，毕竟工程实例中建筑结构往往是框架结构研究结果表明,该加固方法能有效提高节点的抗剪承载力。

国内外学者Antonopoulos等，A. Parvin等，陆洲导等，余琼等，王步等，彭亚萍等均对框架节点的抗震性能进行了试验研究。

我国同济大学的陆洲导教授等对碳纤维抗震加固梁柱节点进行了比较系统的研究。为了如实地体现碳纤维加固节点的效果和碳纤维加固后节点的抗震性能,试件采用了带板的十字节点。其中三个试件采用核心区加固和梁端U型箍加固,一个试件采用核心区不加固而只梁端U型箍加固,试验结果表明,加固后的节点极限承载力和抗震性能都有大幅度的提高,各项性能指标都达到并超过了我国现行抗震规范的要求,而且核心区没有直接加固试件的屈服强度、极限强度和破坏形式也都得到了改善,这对于实际工程中存在正交梁的梁板柱节点的加固很有意义。

1.1 FRP的预应力度大小

针对FRP在加固钢筋混凝土构件时性能不能充分发挥和在使用中加固效果不明显，特别是对构件开裂荷载提高