第八讲 预应力纤维复合材(FRP)加固法
预应力碳纤维布加固
预应力碳纤维布加固在建筑结构加固领域,新技术的不断涌现为提高结构的安全性和耐久性提供了更多可能。
预应力碳纤维布加固技术作为一种创新且高效的方法,正逐渐受到广泛关注和应用。
那么,什么是预应力碳纤维布加固呢?简单来说,就是通过对碳纤维布施加预应力,使其在结构承受荷载之前就处于受力状态,从而更大程度地发挥碳纤维布的高强性能,提高结构的承载能力和抗变形能力。
与传统的加固方法相比,预应力碳纤维布加固具有诸多显著优势。
首先,它能够有效地提高结构的承载能力。
在传统加固中,碳纤维布往往是在结构已经出现变形或裂缝后才发挥作用,而预应力碳纤维布则在结构受荷之前就参与工作,提前承担一部分荷载,从而显著增强了结构的整体承载能力。
其次,这种加固方法可以更好地控制结构的裂缝开展。
由于碳纤维布施加了预应力,能够有效地约束裂缝的扩展,减少裂缝的宽度和数量,提高结构的耐久性。
再者,预应力碳纤维布加固能够减小结构的变形。
通过预先施加的应力,结构在承受荷载时的变形得到有效控制,增加了结构的稳定性和正常使用性能。
预应力碳纤维布加固的施工过程相对复杂,但每一个步骤都至关重要。
在施工前,需要对结构进行全面的检测和评估,确定结构的损伤情况和加固的具体需求。
然后,根据设计要求,对碳纤维布进行裁剪和预张拉。
在粘贴碳纤维布时,要确保粘贴面的清洁和平整,使用专用的胶粘剂将碳纤维布牢固地粘贴在结构表面,并通过锚具或其他固定装置对碳纤维布施加预应力。
施工过程中,还需要对预应力的大小进行严格控制和监测,以保证加固效果符合设计要求。
为了确保预应力碳纤维布加固的效果和质量,施工中需要注意很多细节。
比如,胶粘剂的选择和使用就非常关键。
优质的胶粘剂能够保证碳纤维布与结构之间的良好粘结,确保应力的有效传递。
同时,施工环境的温度和湿度也会对胶粘剂的性能产生影响,因此需要在合适的条件下进行施工。
另外,预应力的施加和控制必须精确无误。
如果预应力过小,无法达到预期的加固效果;如果预应力过大,则可能导致结构的破坏或碳纤维布的断裂。
纤维增强复合材料FRP桥梁结构加固改造可修改全文
量产化工艺
稳定化理论
高性能技术
熔融
浸润
不同矿区
800℃纤维不粘结
•
腐蚀后纤维无坑蚀
不同颗粒度
高强度
3000-3500MPa(稳定生产)
>4024 MPa (实验室*)
•
耐高温:>800℃
•
高耐碱:强度保留率>80%
* Wu and Chen, Fibers and Polymers, 2017, 18(9), 1796–1803
维护管理预算超支量巨
大
兆
元
2037年出现赤字!
新建费用
灾后修复费用
更新费用
维护管理费用
额定费用中维护管理/更新的超出
,需要有效的解决方案,
即缩小庞大的维护成本
年份
美国: 美国的积压桥梁修复需求为1230亿美元!
美国有614,387座桥梁,几乎40%超过50年或更旧
截止2016年9.1%存在结构缺陷
0-10 years
自由端滑移
需要
界面退化后
位移
日本阪神地震重建损伤修复调查
在1995年的阪神大地震中,阪神高速公路遭受到近场强震,导致神户线严重破坏
钢筋混凝土桥墩损伤程度
AS= 倒塌
A= 非常严重
B= 严重
C= 轻微
D= 无
震后重建修复调查过程中,检查了桥墩的倾斜程度(残余变形)
1. 残余变形大在严重损伤的桥墩中普遍存在,不少结构无法修复或很难修复,
以普通型2500MPa
原丝制备为例
纤维离散 树脂离散 纤维弯曲
树脂浸渍度
理论FRP强度1500 MPa
预应力碳纤维复合板加固法
预应力碳纤维复合板加固法
预应力碳纤维复合板加固法是一种常用的结构加固方法,适用于混凝土、钢结构等各种材料的加固。
该方法主要包括以下步骤:
1. 预处理:首先对结构进行清理和修复,修复混凝土表面缺陷,保证基底无起砂、起壳及裂缝。
2. 粘贴碳纤维复合板:将预制好的碳纤维复合板从一个端口搬运至所需加固部位,涂布胶粘剂并将板材粘贴在加固部位上。
3. 压实碳纤维复合板:使用专用的机械设备对粘贴好的碳纤维复合板进行压实,确保其与基底之间良好贴合。
4. 布置预应力锚具:根据结构需要,在碳纤维复合板上布置预应力锚具,用于施加预应力。
5. 施加预应力:通过拉拔预应力锚具,施加适当的预应力,使碳纤维复合板与结构形成有效的预应力作用。
6. 后期处理:完成预应力施加后,进行碳纤维复合板与基底的再次涂刷,确保整个加固体系的一致性和耐久性。
通过预应力碳纤维复合板加固法,可以有效提高结构的承载能力、刚度和抗震性能,同时减少结构的变形和裂缝。
这种加固
方法具有施工速度快、工艺简单、对原结构影响小等优点,被广泛应用于各种结构的加固和修复中。
预应力纤维(PFRP)布加固试验过程研究
预应力纤维(PFRP)布加固试验过程研究欧伟;田安国;姚锦文【摘要】预应力纤维(PFRP)布的研究结果等都存在很大的争议与差异,主要的原因是试验中都未能很好的解决预应力的施加和纤维布的锚固难题.本文根据近期开展的PFRP布受弯构件加固试验和多年的结构试验经验,结合工程结构设计、施工经验,根据现阶段的研究状况,对PFRP布加固试验过程中纤维布粘贴、PFRP布锚固、预应力张拉、预应力损失、试验影响因素、PCFRP布试验进行了初步分析,并针对锚固和张拉关键问题提出了符合工程实际的解决方法,并用于工程实际.【期刊名称】《江苏科技大学学报(自然科学版)》【年(卷),期】2006(020)006【总页数】6页(P28-33)【关键词】PFRP布;粘结;影响因素;锚固;横向张拉【作者】欧伟;田安国;姚锦文【作者单位】江苏科技大学,船舶与海洋工程学院,江苏,镇江,212003;江苏大学,土木工程系,江苏,镇江,212013;淮海工学院,土木工程系,江苏,连云港,222005;淮海工学院,土木工程系,江苏,连云港,222005【正文语种】中文【中图分类】TU3180 引言国内外学者曾先后发表了预应力纤维PFRP(Prestressed Fiber Reinforced Polymer)布的研究成果,但是在计算模型和计算方法、计算结果等都存在很大的争议,其中一个重要的原因是每个试验的条件和测试方法、试验设计等都完全不同,试验中都沿袭非预应力加固试验方法,未能很好的解决预应力的张拉和纤维布的锚固问题而停留在理论分析上[1-3],从某种程度上说都存在不足之处。
目前尚缺乏试验技术与经济效益兼优的方案,加固效率低、成本昂贵,导致实际加固工程中业主并不认可。
目前的PFRP布加固方法的张拉设备、锚固夹具、PFRP布材料用量和人工的总成本远远大于FRP布加固成本。
试验研究一般都有科研经费资助,而工程实际应用中业主却受经济效益的控制,并且施工队伍的素质很难保证施工质量,所以这是PFRP技术尚停留在实验室研究而未能应用于工程实践中的重要原因——目前未能彻底解决PFRP布的张拉和锚固问题。
基于快速安装的预应力FRP加固装置施工工法
基于快速安装的预应力FRP加固装置施工工法基于快速安装的预应力FRP加固装置施工工法一、前言预应力FRP加固装置是一种用预应力碳纤维复合材料(FRP)对混凝土结构进行增强和加固的方法。
其施工工法基于快速安装,具有高效、节省时间和成本等优点。
本文将对该工法的特点、适应范围、工艺原理、施工工艺、劳动组织、机具设备、质量控制、安全措施、经济技术分析以及工程实例进行详细探讨。
二、工法特点基于快速安装的预应力FRP加固装置施工工法具有以下特点:1. 施工速度快:采用预制的FRP加固件,减少实地加固工作量,施工效率高。
2. 成本较低:相对于传统的加固方法,预应力FRP加固装置施工工法节省了人力、材料和时间,降低了成本。
3. 施工过程无需停电:预应力FRP加固装置施工工法无需对工程进行停电处理,不会影响使用和运行。
4. 质量可控:预制的FRP加固件具有一致的质量和性能,确保加固效果的稳定和可靠性。
5. 环境友好:预应力FRP加固装置施工工法不产生污染物,对环境影响小。
三、适应范围基于快速安装的预应力FRP加固装置施工工法适用于各种混凝土结构的加固,包括梁、柱、墙和板等。
不同类型的结构可以根据设计要求选择不同规格和数量的加固件。
四、工艺原理基于快速安装的预应力FRP加固装置施工工法的工艺原理是通过预应力FRP加固件对混凝土结构进行加固。
预应力FRP 加固件是由预应力碳纤维带和固化剂组成,它们首先被预制成相应的形状和尺寸,然后通过螺栓等连接件将其牢固地固定在混凝土结构上。
施工工法与实际工程之间的联系通过以下技术措施实现:1. 结构评估和设计:在施工前进行结构评估,确定需要加固的位置和方式。
根据结构评估结果进行设计,确定加固件的规格和数量。
2. 加固件预制:预应力FRP加固件在工厂中预制成相应的形状和尺寸,确保质量和性能的一致性。
3. 施工准备:根据设计要求和加固件的特点,进行施工准备工作,包括清理和打磨混凝土表面、布置预应力带等。
FRP复合材料在结构加固工程中的应用(标准版)
( 安全技术 )单位:_________________________姓名:_________________________日期:_________________________精品文档 / Word文档 / 文字可改FRP复合材料在结构加固工程中的应用(标准版)Technical safety means that the pursuit of technology should also include ensuring that peoplemake mistakesFRP复合材料在结构加固工程中的应用(标准版)通过介绍FRP复合材料,因其轻质高强、高弹模、耐腐蚀性能好及抗冲击性能好等一系列优点,在桥梁、地铁及一些工业厂房等混凝土结构的加固与修复领域中,应用潜力巨大。
土木工程学科的发展,在很大程度上依赖于性能优异的新材料新技术的应用和发展。
在已有结构的加固改造领域,不仅要求材料经济美观、便于施工,且要求施工后的结构承载力能够明显提高。
而FPR复合材料以其优异的力学性能和广泛的适用性发挥着越来越重要的作用。
FRP(fiberreinforcedplastics)复合材料主要有碳纤维(CFRP)、芳纶纤维(AFRP)及玻璃纤维(GFRP)等,其材料形式主要有片材、棒材和型材。
FRP的共同优点是:轻质高强、高弹模、抗疲劳、耐腐蚀耐久性能好、热膨胀系数低等。
另外,FRP复合材料可以节省材料、自由裁剪、施工方便且速度快,虽然其前期投资较大,但维护成本低,经济效益明显。
因此,FRP(片材)复合材料在土木结构加固工程中应用潜力巨大。
1、FRP复合材料的基本特性随着增强纤维材料的发展,碳纤维、芳纶纤维及玻璃纤维已经成为当前结构工程中加固补强的重要材料。
一些典型的FRP(片材)复合材料的基本力学性能见下表。
FRP复合材料的性能各异,在拉伸强度及拉伸模量方面,玻璃纤维和芳纶纤维一般比碳纤维低1/3左右;在断裂延伸率方面,芳纶纤维一般是碳纤维的2倍左右,玻璃纤维一般比碳纤维高70%左右;在韧性、抗冲击性能方面,芳纶纤维和玻璃纤维要比碳纤维好得多;在抗碱腐蚀方面,芳纶纤维和玻璃纤维则不如碳纤维好。
纤维增强复合材料(FRP) 在工程结构加固中的应用
纤维增强复合材料(FRP)在工程结构加固中的应用肖萍(福建信息职业技术学院福州,350019)摘要:介绍FRP这种新型高性能复合材料的种类、性能特点及对钢筋混凝土构件的加固方式,并介绍了FRP复合材料在土木工程不同领域的应用发展,展望了FRP复合材料在今后土木工程领域的广阔发展前景。
关键词:FRP 复合材料;材料性能;钢筋混凝土构;修复加固随着社会科学技术的进步,土木工程结构学科的发展,在很大程度上得益于性质优异的新材料、新技术的应用和发展,而纤维增强复合材料(fiber reinforced polymer 简称FRP)以其优异的力学性能及适应现代工程结构向大跨、高耸、重载、轻质发展的需求,正被越来越广泛地应用于桥梁工程、各类民用建筑、海洋工程、地下工程中,受到结构工程界广泛关注。
1 FRP复合材料的种类FRP复合材料是由纤维材料与基体材料按一定地比例混合,经过特别的模具挤压、拉拔而形成的高性能型材料。
目前工程结构中常用的FRP主材主要有碳纤维(CGRP)、玻璃纤维(GFRP)、及芳纶纤维(AFRP),这些材料性能如表1所示,其材料形式主要有片材(纤维布和板)、棒材(筋材和索材)及型材(格栅型、工字型、蜂窝型等)。
1.1 在FRP片材中,纤维布是目前应用最为广泛的形式,它由连续的长纤维编织而成,通常是单向纤维布,使用前布浸润树脂,在采用FRP布加固时布的形状可以根据被加固结构的外形随意调整,加上它本身没有刚度,运输方便,较适用于梁与柱的抗剪、抗弯加固,柱与节点的抗震加固。
但由于FRP布的厚度较薄,需多层粘贴才能满足要求,所以施工工艺较繁杂,操作较为困难。
而FRP板则可以承受纤维方向上的拉和压,所以FRP板较适用于梁板柱的抗弯加固和抗剪加固。
1.2 在FRP棒材中,FRP筋是采用单向成型工艺,将单向长纤维与树脂混合为棒材;而FRP索是将连续的长纤维单向编织,再用少量树脂浸润固化或不用树脂固化而制成的索状FRP制品。
预应力碳纤维板加固施工流程
预应力碳纤维板加固施工是一种常用的结构加固方法,可以有效提高结构的承载能力和抗震性能。
下面将详细介绍预应力碳纤维板加固施工的步骤和流程。
1. 施工前准备在进行预应力碳纤维板加固施工前,需要进行以下准备工作:1.1 结构检测与分析对待加固的结构进行全面检测和分析,确定结构的受力状况、损伤程度和需要加固的部位。
1.2 设计方案制定根据结构检测与分析结果,制定合理的设计方案,包括预应力碳纤维板的布置位置、数量和预紧力等参数。
1.3 材料准备采购符合标准要求的预应力碳纤维板材料,并对材料进行验收,确保质量合格。
1.4 施工人员培训对参与施工的人员进行培训,使其熟悉施工流程、操作规范和安全注意事项。
1.5 施工设备准备配备必要的施工设备,如搅拌机、喷涂机、压力泵等。
2. 施工步骤2.1 表面处理对待加固的结构表面进行清理,去除油污、灰尘和松散的混凝土,保证表面干净、粗糙度适宜。
2.2 粘结层施工在结构表面涂刷粘结剂,确保预应力碳纤维板与结构之间具有良好的粘结性能。
粘结剂的选择应根据具体情况,常用的有环氧树脂胶水和聚合物乳液等。
2.3 预应力碳纤维板铺设将预应力碳纤维板按照设计方案要求进行铺设,注意保持板材之间的间距和重叠长度,并确保板材与结构表面紧密贴合。
2.4 预应力施加使用专用设备对预应力碳纤维板进行预紧,施加预定的拉伸力。
根据设计方案要求,可以采用机械张拉或液压张拉等方法进行。
2.5 粘结层覆盖在预应力碳纤维板上覆盖一层粘结剂,增加与混凝土的粘结强度,提高加固效果。
2.6 压实与养护对加固部位进行压实,确保预应力碳纤维板与结构之间的紧密贴合。
然后进行养护,保持适宜的温度和湿度,使粘结剂充分固化。
2.7 后续处理根据需要,对加固后的结构进行喷涂、抹灰等后续处理工作,使其与原有结构一致。
3. 施工注意事项3.1 安全防护施工过程中要注意安全防护措施,如佩戴安全帽、手套和防滑鞋等,确保人员安全。
3.2 施工环境控制施工环境应具备适宜的温度和湿度条件,避免在极端环境下施工。
预应力碳纤维复合板加固法详解
预应力碳纤维复合板加固法详解预应力碳纤维复合板加固方法适用于截面偏小或配筋不足的钢筋混凝土受弯、受拉和大偏心受压构件的加固。
本方法不适用与素混凝土构件,包括纵向受力钢筋一侧配筋率低于0.2%的构件加固。
目前预应力碳纤维复合板常用宽度有500mm、100mm,常见厚度有1.2mm、1.4mm、2.0mm、3.0mm。
执行标准有GB50367-2013《混凝土结构加固设计规范》、GB50728-2011《工程结构加固材料安全性鉴定技术规范》、GB/T14370-2007《预应力筋用锚具、夹具和连接器》、JTG/TJ22-2008《公路桥梁加固设计规范》。
一、预应力碳纤维复合板简介预应力碳纤维复合板加固系统是一种应用于桥梁、大跨度等受弯构件的主动加固技术。
通过预应力碳纤维板的张拉,提升构件的承载能力,同时减少扰度变形,减少封闭构件裂缝。
具有碳纤维材料轻质、高强、耐老化的优点;同时提升了碳纤维抗拉强度利用率。
二、CFPP预应力碳纤维复合板应用范围钢筋混凝土桥梁的控制裂缝加固;钢筋混凝土桥梁的板梁、箱梁、T梁抗弯加固;民用建筑、工业厂房等建筑,大跨度结构梁、板的抗弯加固、控制裂缝加固等;大跨度钢筋混凝土桥梁加固,提升承载能力,广泛应用于预应力或非预应力桥梁结构。
三、预预应力碳纤维复合板特点预应力碳纤维板最大的优点为主动加固,并且使用预应力碳板进行加固,几乎不增加自重和可不卸载进行加固。
减小结构变形、有效提高结构承载能力、充分发挥碳纤维抗拉强度。
四、CFPP预应力碳纤维板系统组成预应力碳板系统由预应力碳板、配套碳板粘结剂、张拉锚固单元三部分组成。
张拉锚固单元系统组成预应力碳板张拉锚固单元由固定端锚具、张拉端锚具、固定端支座、张拉端支座、压条、锚栓、配套螺母垫片、张拉工装等组成。
其中张拉工装含张拉杆、张拉端挡板、千斤顶、手压泵,用于配合进行张拉施工。
预应力碳纤维板张拉锚固单元、系统锚固端、系统张拉端五、预应力碳板技术服务六、预应力碳板配套胶技术参数和规格七、预应力碳板加固系统施工案例混凝土T型梁桥梁抗弯加固项目名称:海南海口某大桥主车道T型梁加固工程碳板规格:3mm厚,50mm宽工程规模:65根15.54m预应力碳板,共1010延米长关键点:梁体为18cm的窄T梁,为了安装预应力碳板,设计和加工了一些钢构件进行辅助安装;桥梁有时跨位于江上,无法搭设满堂脚手架进行安装,通过施工工艺巧妙设计,最终实现了预应力碳板的顺利安装。
纤维复合材料加固法
纤维复合材料加固法
纤维材料加固技术是利用树脂类粘接剂(建筑结构胶)将碳纤维粘贴到结构或构件的表面,形成复合材料体,通过碳纤维与构件的协同工作,来提高结构或构件的承载力和延性的一种加固技术方法。
按纤维材料的不同,可分为玻璃纤维材料﹑碳纤维材料和阿拉米德材料。
其中又以碳纤维材料最具代表性,其性能特点主要有以下几个方面:
(1)具有良好的耐久性和耐腐蚀、抗磁性等性能特点。
(2)具有良好的物理力学性能:其抗拉强度为普通钢材的10 倍以上,弹性模量相当于普通钢材的1.1~2.4 倍;而且纤维片材重量轻,比重仅为钢材的1/ 4 ;厚度小,一般片材增强层厚度在0.1mm~0.2mm 之间,因此基本上不增加结构截面尺寸和自重。
(3)使用范围广:可用于梁、板、柱及桥梁、隧道、烟囱等多种结构的加固补强。
特别是在曲面壳体和复杂节点的加固中,具有其它加固方式无法比拟的优势,与混凝土的有效接触面积可达100 %。
(4)现场施工方便:没有湿作业和明火施工,占用场地小,也不需要大型施工机具,因此施工方便、工效高、施工质量容易得到保障。
纤维复合材料加固钢筋混凝土柱的施工方法
纤维复合材料加固钢筋混凝土柱的施工方法随着建筑技术的发展,纤维复合材料(FRP)成为加固钢筋混凝土柱的有效方法。
FRP加固是指在被加固结构表面层次增加FRP管或板材,通过FRP与结构表面间建立良好的键合,能够有效改善混凝土柱的抗拉能力,防止或减少钢筋锈蚀,延长柱的使用寿命。
以下是纤维复合材料加固钢筋混凝土柱的施工方法:1.先,清洁混凝土柱表面,清除尘埃,污垢,表面多孔性物质,以便确保FRP与混凝土柱之间有良好的键合。
2.后,在混凝土柱表面涂抹弹性胶水,使FRP更好地附着于表面,并对锚固点进行涂料加固,以保证它们能够有效起到锚固的作用。
3.下来,在表面层次增加FRP管或板材,使其与混凝土表面接触后,用胶粘剂将其固定在表面上。
4.后,将FRP管或板材用熔接设备加热,使它们更加牢固地锚在结构表面上。
FRP加固技术在工程项目中应用广泛,它可以提高混凝土柱表面强度,降低混凝土柱出现裂缝,腐蚀问题的可能性,从而延长混凝土柱的使用寿命。
不仅如此,FRP加固技术具有操作简便快捷的特点,相对于传统的加固补强方法,施工成本降低许多,而且具有自支撑性,不受地基质量的影响,可以把大量的材料和劳动力节省到最小,降低工程总体投资成本。
此外,FRP材料具有良好的耐腐蚀性能,可以有效抵抗各种强腐蚀液体,因此,FRP加固可以有效防止或减小钢筋锈蚀,从而提高结构的耐久性。
通过以上介绍,可以看出FRP加固技术在加固钢筋混凝土柱方面具有重要的作用,它不仅可以提高柱的强度和稳定性,而且施工简单,节约成本,可以抵抗各种强腐蚀液体,延长混凝土柱的使用寿命。
因此,FRP加固将是未来的发展重点,有助于加固钢筋混凝土柱,改善建筑物的安全性,确保结构的耐久性和可靠性,把工程建设及安全使用推向一个新的高度。
纤维增强复合材料加固修复钢结构技术规程
纤维增强复合材料加固修复钢结构技术规程纤维增强复合材料加固修复钢结构技术规程在建筑工程领域中,钢结构是一种非常常见的结构形式,其具有高强度、高刚度和重量轻的优点。
然而,随着时间的推移和外界环境的影响,钢结构可能会出现疲劳、腐蚀、冲击等问题,这就需要对其进行加固修复。
纤维增强复合材料(Fiber Reinforced Polymer,简称FRP)由于其优异的性能,成为了一种常用的加固修复材料。
为了规范和指导纤维增强复合材料加固修复钢结构的实施,国家相关部门制定了纤维增强复合材料加固修复钢结构技术规程。
一、引言1. 背景钢结构是建筑中常用的结构形式之一,但其存在腐蚀、疲劳等问题,需要加固修复措施。
2. 目的制定纤维增强复合材料加固修复钢结构技术规程,规范和指导施工过程。
二、材料与设备1. 纤维增强复合材料- FRP材料的种类、性能与选择原则- FRP板材、卷材和条材的规格与特性要求2. 粘结剂- 粘结剂的种类、性能与选择原则- 粘结剂的使用和质量控制3. 设备- 必要的施工设备与工具- 设备的检查与维护三、加固修复方案的确定1. 结构评估与需求分析- 钢结构的现状评估- 加固修复的设计要求与目标2. 加固修复方案- 加固形式的选择与设计原则- FRP布置方案与数量计算- 粘结剂的使用量与施工细节设计四、施工准备1. 施工准备工作- 工程前期准备- 相关人员培训与技术交底2. 施工过程中的安全措施- 对工作现场的安全管理- 施工过程中的安全风险与应对措施五、加固修复施工1. FRP粘贴与固化- FRP板材的预处理与处理方法- 粘贴施工方法与工艺要求- 固化时间与温度控制2. 辅助措施- 加固构件与装配技术- 粘结剂剩余物的处理- 表面处理与保护措施六、质量控制与验收1. 施工质量控制- 工序检查与质量把关- 施工记录与文件管理2. 加固修复施工质量验收- 施工质量验收的原则与方法- 验收标准与验收文件七、经验总结与展望1. 加固修复技术规程的执行与效果评估2. 发展趋势与未来展望根据以上内容,纤维增强复合材料加固修复钢结构技术规程对于纤维增强复合材料在钢结构加固修复领域的应用提供了详细的指导和规范。
预应力FRP加固技术及工程应用实例分析
预应力 FRP加固技术及工程应用实例分析摘要:介绍了FRP片材施加预应力加固技术的优点,及叙述了预应力施加的方法,并结合实际加固工程,采用有限元软件ANSYS对预应力FRP加固工字梁进行受力计算,计算结果表明,预应力FRP加固技术能有效改善桥梁结构受力性能,提高桥梁整体抗弯刚度。
关键词:预应力FRP加固技术,有限元,结构受力性能,抗弯刚度0、引言近年来,纤维增强复合材料FRP(Fiber Reinforced Polymer,简称FRP)加固桥梁的方法,以其重量轻、刚度和强度高、抗腐蚀性和疲劳性强等优点,在工程结构中得到了广泛的应用。
目前常用的纤维增强复合材料主要有:玻璃纤维复合材料(Glass Fiber Reinforced Polymer简称GFRP),芳纶纤维复合材料(Aramid Fiber Reinforced Polymer,简称AFRP)和碳纤维复合材料(Carbon Fiber Reinforced Polymer,简称CFRP)等。
迄今国内外相关研究已证实了FRP片材对各种混凝土构件抗弯、抗剪和抗压加固的有效性[1-3]。
然而,目前实际加固工程中的FRP片材粘贴加固技术主要采用的是被动加固技术,加固方法仍然存在一些需要解决的问题:FRP的抗拉强度由于受构件变形的限制及容易出现FRP的剥离破坏而不能得到充分发挥,对结构加固效果不显著。
为了对混凝土结构达到更好的加固效果,更有效地发挥FRP片材高强度的特性,许多研究者提出将预应力技术应用于FRP加固技术中,以发挥两者各自的优势。
采用预应力FRP片材的方法对受损结构进行加固,不但可以使FRP片材在二次受力之前就有较大的拉应变,从而有效的减小了甚至消除了应变滞后的现象,可以达到更好的加固效果,而且由于FRP预应力的作用,可以抵消部分初始荷载产生的影响,从而减小原受弯构件的挠度,使构件中裂缝宽度减小甚至达到闭合,并且限制新裂缝的出现,改善受弯构件的使用性能,提高了受弯构件的承载力[4]。
纤维增强复合材料(FRP)加固混凝土结构技术综述
纤维增强复合材料(FRP)加固混凝土结构技术综述【摘要】纤维增强复合材料(FRP)加固混凝土结构技术已经成为结构加固领域的重要研究方向。
本文从FRP加固混凝土结构的原理与机制、FRP 材料的分类和特点、施工工艺、性能评价以及应用范围等方面进行了综述。
通过对该技术的研究和应用实例的分析,揭示了FRP加固混凝土结构技术在提高结构抗震性能、延长结构使用寿命等方面的优势。
也指出了该技术在设计规范、成本、耐久性等方面的局限性。
展望了FRP加固混凝土结构技术的未来发展趋势,为相关领域的研究和实践提供了参考和借鉴。
【关键词】FRP、增强复合材料、混凝土结构、加固技术、原理、特点、施工工艺、性能评价、应用范围、发展趋势、优势、局限性。
1. 引言1.1 FRP加固混凝土结构的背景FRP加固混凝土结构技术的发展源远流长,最早可以追溯到20世纪70年代。
最初,人们主要使用碳纤维、玻璃纤维等材料进行混凝土结构加固,通过在混凝土结构表面粘贴或缠绕FRP片材或布带,以提升结构的承载能力和抗震性能。
随着材料合成技术和加固技术的不断改进,FRP加固混凝土结构技术逐渐成熟,已经被广泛应用于桥梁、建筑物、水利工程等领域。
1.2 FRP在结构加固领域的应用1. FRP加固桥梁:在桥梁结构中,FRP可以有效地提高桥梁的承载能力和耐久性,延长桥梁的使用寿命。
通过在桥梁梁段或墩柱部位进行FRP包裹或加固,可以有效提高桥梁结构的受力性能。
2. FRP加固建筑:在建筑领域,FRP可用于加固柱、梁、楼板等结构件,提高建筑物的抗震能力和承载能力。
通过在建筑结构表面粘贴或包裹FRP材料,可以有效改善结构的整体性能。
3. FRP加固管道:在工业管道等设施中,FRP被广泛应用于加固和修复受损管道,提高管道的耐腐蚀性能和抗压能力。
FRP材料具有良好的耐腐蚀性和耐磨性,适合在恶劣环境下进行管道加固。
4. FRP加固海洋工程:在海洋工程领域,FRP可以用于加固海洋平台、码头、堤坝等结构,提高其抗风浪、抗冲击等性能。
混凝土结构钢板-FRP复合加固施工工法(2)
混凝土结构钢板-FRP复合加固施工工法混凝土结构钢板-FRP复合加固施工工法一、前言混凝土结构钢板-FRP(玻璃纤维增强复合材料)复合加固技术是一种常用的加固方法,通过将钢板与FRP材料进行复合,能够增加结构的强度和刚度,提高结构的承载能力和抗震性能。
本文将详细介绍该工法的特点、适应范围、工艺原理、施工工艺、劳动组织、机具设备、质量控制、安全措施、经济技术分析和工程实例。
二、工法特点1. 增强结构刚度:钢板与FRP材料的复合能够有效增加结构的刚度,提高结构的整体稳定性。
2. 提高抗震性能:钢板与FRP材料复合后,能够改善结构的抗震性能,降低结构震动时的变形和破坏程度。
3. 抗腐蚀性能好:FRP材料具有优异的抗腐蚀性能,能够有效延长结构的使用寿命。
4. 加固效果可靠:钢板与FRP材料的复合加固技术已经在实际工程中得到广泛应用,具有较好的加固效果。
三、适应范围混凝土结构钢板-FRP复合加固技术适用于各类混凝土结构,特别是对需要提高承载能力和抗震性能的结构加固,如桥梁、楼板、柱、墙等。
四、工艺原理该工法通过将钢板和FRP材料进行复合,形成一种新的复合材料,及时抵抗结构受力时产生的拉力和剪力。
钢板起到了主要承载作用,能够将受力通过钢板传递到混凝土结构上,而FRP材料则起到了加固和保护作用,能够提高结构的韧性和耐久性。
五、施工工艺1. 表面处理:首先对混凝土结构表面进行清理和处理,确保表面光洁、无杂质。
2. 钢板安装:将预先制作好的钢板按照设计要求安装在混凝土结构上,通过螺栓或焊接固定。
3. FRP粘贴:在钢板表面涂布FRP粘结剂,然后将预浸渍好的FRP布贴附在钢板上,并用力压实。
4. 连接处理:对加固部位的连接进行处理,确保钢板与FRP的复合部分紧密连接。
5. 后期处理:等待一定时间,待FRP粘结剂充分干燥后,对加固部位进行检查和测试,确保加固效果达到要求。
六、劳动组织施工团队应当包括有经验的钢结构安装人员、FRP材料粘贴人员、质量检测人员等。
预应力碳纤维加固简略版
预应力碳纤维加固简略版在建筑结构加固领域,预应力碳纤维加固技术作为一种先进且高效的方法,正逐渐受到广泛的关注和应用。
这种技术通过对碳纤维材料施加预应力,显著提高了结构的承载能力和耐久性,为建筑物的安全和稳定提供了有力保障。
首先,让我们来了解一下什么是碳纤维材料。
碳纤维是一种由碳元素组成的高强度、高模量的新型纤维材料。
它具有出色的物理性能,如轻质、高强、耐腐蚀等。
由于这些优异的特性,碳纤维在航空航天、汽车制造等领域早已得到广泛应用。
而将其引入建筑结构加固领域,则为解决结构老化、承载不足等问题带来了新的思路和方法。
预应力碳纤维加固技术的核心原理在于,通过预先对碳纤维片材施加一定的拉力,使其在粘贴到结构构件上后能够立即发挥作用,从而有效地提高构件的承载能力和刚度。
与传统的碳纤维加固方法相比,预应力碳纤维加固能够更好地发挥碳纤维材料的高强性能,避免了碳纤维在结构受力后期才逐渐参与工作的滞后现象。
在实际应用中,预应力碳纤维加固技术具有诸多优点。
其一,显著提高结构的承载能力。
由于预应力的施加,碳纤维能够在结构受力初期就分担较大的荷载,从而有效地增强结构的整体承载能力。
其二,改善结构的变形性能。
预应力的存在可以限制结构的变形,减少裂缝的开展和延伸,提高结构的使用性能和耐久性。
其三,施工便捷。
相比传统的加固方法,预应力碳纤维加固施工过程相对简单,对结构的扰动较小,能够在较短的时间内完成加固工作,减少对建筑物正常使用的影响。
其四,耐久性好。
碳纤维材料本身具有良好的耐腐蚀性能,能够在恶劣的环境中长期稳定工作,确保加固效果的持久性。
然而,预应力碳纤维加固技术也并非完美无缺。
在实际应用中,它也面临着一些挑战和限制。
例如,预应力的施加需要高精度的设备和专业的技术人员,施工难度较大。
同时,碳纤维材料与混凝土结构之间的粘结性能也对加固效果有着重要影响,如果粘结不牢固,可能会导致加固失效。
此外,预应力碳纤维加固技术的成本相对较高,这在一定程度上限制了其在一些项目中的广泛应用。
混凝土中纤维增强复合材料的加固技术研究
混凝土中纤维增强复合材料的加固技术研究一、引言混凝土作为一种广泛应用于建筑、桥梁、道路等工程领域的材料,具有良好的耐久性和承载力。
然而,随着时间的推移和外部环境的影响,混凝土结构可能会出现裂缝、变形、疲劳等问题,从而影响其使用寿命和安全性。
为了解决这些问题,人们不断探索新的加固技术,其中纤维增强复合材料(Fiber Reinforced Polymer,简称FRP)被广泛应用于混凝土结构的加固中。
二、纤维增强复合材料的概述纤维增强复合材料是一种由纤维和基体组成的复合材料。
其中,纤维是复合材料中的主要增强成分,可以是碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维等,具有高强度、高模量、轻质等优点;基体则是纤维的粘合剂,可以是环氧树脂、聚酰亚胺等。
FRP材料具有优异的力学性能和化学稳定性,可以应用于各种工程领域。
三、混凝土中纤维增强复合材料的加固方法1.外贴法外贴法是指在混凝土表面粘贴一层FRP材料,通过FRP材料对混凝土的约束作用,提高混凝土的受力性能。
这种方法适用于混凝土受力较均匀的情况下,可以提高混凝土的抗弯、抗剪和抗拉强度。
外贴法的施工简单、成本低,但存在着对基底粘结强度不足的问题,需要对基底进行预处理。
2.内贴法内贴法是指在混凝土内部埋设一根或多根FRP材料,通过FRP材料对混凝土内部的裂缝进行约束,提高混凝土的整体受力性能。
这种方法适用于混凝土内部存在多个裂缝或者受力不均匀的情况下,可以提高混凝土的整体受力性能。
内贴法的施工相对复杂、成本较高,但可以提高混凝土的耐久性和抗震性能。
3.加筋法加筋法是指在混凝土内部埋设FRP材料,同时在混凝土表面增加一层加筋钢板或FRP板,通过FRP材料和加筋钢板或FRP板的共同作用,提高混凝土的整体受力性能。
这种方法适用于混凝土受力不均匀的情况下,可以提高混凝土的整体受力性能。
加筋法的施工相对复杂、成本较高,但可以提高混凝土的耐久性和抗震性能。
四、纤维增强复合材料的选择及施工注意事项1.纤维增强复合材料的选择选择合适的FRP材料是保证加固效果的关键。
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1. 正常使用条件下碳纤维材料的利用率极低,一 般不超过材料设计强度的10%。
2. 不能有效改善加固结构的使用性能,如减小裂 缝宽度、提高结构刚度、降低结构挠度等。
3. 正截面加固时片材端部容易产生界面高剪应力, 导致端部剥离;裂缝两侧界面容易产生高剪应 力导致剥离;简支构件斜裂缝的发展容易诱发 片材剥离;
施加预应力的方法:波形锚法
波形锚法的优点 装置简单,易于张拉,可多层叠放一次 压紧。
缺点 预应力值不易控制;对较大跨度,需要 较多的中间波形板,或许使造价提高; 收紧时纤维存在破损的风险。
注:有工程应用实例
纤维板施加预应力
CFRP预成型板简称CFRP板是将 CFRP丝和树脂胶体拉挤成型的板材, 在CFRP布相同宽度的前提下其有效 横截面积是布材的7~11倍,这样只要 张拉一条CFRP板就相当于张拉7~11 层的CFRP布材,可以看出CFRP板材 在预应力应用中具有与生俱来的优势, 这是布材所不能比拟的。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
纤维布施加预应力的方法:反拱法
反拱法产生的预应力度很低,能有效说明对 FRP材料施加预应力带来的明显优势,但该方 法在实际工程中难以采用。
纤维布施加预应力的方法:反拱法
• 国内外较早采用反拱法对GFRP材料建立预应 力。Saadatmanesh和Ehsani[5](美国Arizona 大学,1991)在实验室内用千斤顶在跨中将混 凝土梁顶起产生反拱,保持荷载使梁维持弯曲 状态,然后在梁底凹面粘贴GFRP板,待胶层 固化获得强度后卸除千斤顶,混凝土梁回弹使 GFRP板受拉,从而建立起预应力。该试验混 凝土梁尺寸为4570mm×200mm×460mm, 四点弯曲试验的开裂荷载提高了100%,承载 力提高400%。
concrete) (限制)
受弯构件抗弯加固的破坏形态
斜裂缝剪错导致的纤维片材剥离破坏 (限制)
对纤维片材施加预应力的优势
1. 可以大幅度提高CFRP材料强度利用率; 2. 大幅度降低同等拉应力条件下CFRP片材
与基层混凝土之间的剪应力,降低因弯 曲裂缝导致的剥离风险; 3. 经张拉的CFRP片材在端部设置专用锚固 装置后,可以有效防止端部剥离破坏和 因剪切裂缝导致的剥离破坏。
(限制)
受弯构件抗弯加固的破坏形态
纤维片材自端部而起的剥离破坏 (脱层,delamination of FRP sheet from base
concrete) (限制)
受弯构件抗弯加固的破坏形态
纤维片材自裂缝截面的剥离破坏 (脱层,delamination of FRP sheet from base
• 赵军[8](广西工学院,2005)采用反拱法用 CFRP布对尺寸为2000mm×120mm×200mm 的混凝土梁进行了加固试验,表明能有效提高 承载力,并控制裂缝的发展。
纤维布施加预应力的方法:先张法
纤维布施加预应力的方法:先张法
手扳葫芦张拉法:江世永、飞渭等
(1)提升装置 (2) 钢板 (3) 螺栓 (4) 滚轴 (5) CFRP布 (6) 夹具 (7) 手扳葫芦(8) 挂钩 (9) 力传 感器。
纤维布施加预应力的方法:先张法
先张法的优点
无锚具,节约材料,跨内裂缝截面的剥 离问题得以缓解。
先张法的缺点 1. 不能解决端部剥离问题,放张时可
能直接产生剥离现象。 2. 多层张拉时耗时太长。 应用情况
系统尚不完善,实际工程中几乎未见使 用。
纤维布施加预应力的方法:辊轴收紧法
东南大学:吕志涛
纤维布施加预应力的方法:辊轴收紧法
4. 抗剪加固时U形箍自由端容易产生剥离。
受弯构件抗弯加固的破坏形态 钢筋受拉屈服-纤维拉断(不选择)
受弯构件抗弯加固的破坏形态
钢筋受拉屈服-纤维不断-压区混凝土压碎 (选择)
受弯构件抗弯加固的破坏形态
受弯能力增强,抗剪能力相对较弱,导致剪切破坏 (限制)
受弯构件抗弯加固的破坏形态
沿钢筋的表层混凝土剥离破坏 (撕裂,debonding of surface concrete from rerar)
纤维布施加预应力的方法:先张法
直接张拉法:杨勇新、岳清瑞、叶烈平
纤维布施加预应力的方法:先张法
直接张拉法:杨勇新、岳清瑞,叶烈平
纤维布施加预应力的方法:先张法
直接张拉法的施工工艺流程 (1) 将待加固RC 梁粘贴面打磨至坚硬层,粘贴面 找平处理并清除粘贴面上的油污、浮浆和粉尘。 (2) 在加固构件粘贴面上用涂胶辊均匀刷涂底胶, 养护至规定时间至手指触摸不粘手。 (3) 安装张拉设备,可以采用植筋方法在被加固梁 端的支墩或柱上固定张拉设备。 (4) 安装CFRP 布,并张拉CFRP 布达到预定的值。 (5) 用粘贴树脂均匀刷涂CFRP 布。 (6) 抬升CFRP 布与构件底面紧密结合,碾压排除 气泡,使粘贴紧密,粘贴树脂养护达到强度。 (7) 释放张拉端。 (8) 采用多层粘贴时重复上述步骤。 (9) 全部粘贴加固完成后进行表面防护处理,必要 时表面需涂防火涂料。
纤维板施加预应力:sika stress head
固定端
纤维板施加预应力:sika stress head
锚固靴
张拉端
纤维板施加预应力:sika stress head
张拉情景
纤维板施加预应力:sika stress head
锚固靴
纤维板施加预应力:sika stress head
纤维布施加预应力的方法:反拱法
• Yu,Silver和Nanni[6](美国Missouri-Rolla大 学,2003)采用反拱法对尺寸 6300mm×1000mm×220mm的混凝土梁用 CFRP板进行加固,使承载力比对比板提高了 80%。
• 赵启林[7](解放军理工大学,2002)分析了 反拱法对钢构件采用预应力FRP加固的可能性。
东南大学:吕志涛
纤维布施加预应力的方法:辊轴收紧法
辊轴收紧法的优点 装置简单,易于张拉。
缺点 预应力值不易控制;事先须在构件两端 粘贴固定纤维布,且一旦固定再无更改 可能;收紧时纤维存在破损的风险。
纤维布施加预应力的方法:波形锚法法
重庆l 大学:李唐宁
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纤维布施加预应力的方法:波形锚法
重庆大学:李唐宁 l