创新思维课程报告

土木工程中的创新思维

课程报告

学院土木工程系

专业建筑与土木工程学号xxxxxxx

姓名xxxx

指导教师xxxx

日期2018年2月28日

目录

目录

【摘要】 (1)

【关键词】 (1)

1 前言 (2)

2 纤维复合材料的发展现状 (2)

2.1 纤维复合材料的特点 (2)

2.2 表面黏贴法的研究 (3)

2.3 内嵌法的研究 (3)

2.3.1国内内嵌法的研究现状 (4)

3 表面黏贴法加固混凝土构件 (5)

3.1 影响加固效果的因素 (5)

3.1.1 二次受力 (6)

3.1.2 支座配筋率 (7)

3.1.3 纤维黏贴层数 (7)

4 内嵌法加固结构构件 (8)

4.1 内嵌法加固结论 (9)

4.2 内嵌法施工流程 (9)

5 结束语 (11)

6 致谢 (11)

参考文献： (12)

浅谈结构加固新技术

【摘要】

混凝土结构加固技术一直是国内外土木工程领域研究的热点。纤维增强聚合物(FRP)材料因具有轻质、高强的特性而备受土木界的关注。本文介绍了我国结构加固的发展现状，重点介绍了外贴FRP布/板条和内嵌FRP筋/板条等一些施工新工艺、新技术。

【关键词】

结构加固，纤维增强聚合物材料，外贴法，内嵌法

Talking about the Construction New Technology in the Construction Foundation Pit Supporting [Abstract]

Concrete structure reinforcement technology has been a hot spot in civil engineering field at home and abroad. Fiber reinforced polymer (FRP) materials have attracted the attention of the civil engineering community due to their light weight and high strength properties. This article introduces the current situation of structural reinforcement in our country, and introduces some new construction techniques and technologies such as FRP cloth / slat and embedded FRP bars / slats. [Keywords]

Structural reinforcement, Fiber Reinforced Polymer Material, External paste method, Near-Surface Mounted

1 前言

随着经济的不断发展，对现有的建筑物的改造、维修及加固得到了蓬勃的发展，并在实际应用的过程中形成了一个新的学科领域一土木工程结构加固技术。这门学科的蓬勃发展，一方面体现了该领域的科学研究已成为世界各国均十分关注的问题，另一方面，该学科的科研成果能够很快的在实际工程中得到应用，而且随着新材料以及新技术的不断出现也不断地促进该学科的研究和发展[1]。

一个国家的工程建设大致可分为大量新建阶段、维修加固与新建并重阶段、以加固为主阶段。近十几年来，由于既有结构物的健康状况不断劣化、工程事故不断发生，所以经济发达的国家正逐渐把建设重点转移到对既有结构物的维修、改造和加固方面[2]。例如美国45%的桥梁的承载力不足，根据美国联邦公路管理局的调查估计，如果对这些失效的桥梁进行全部的修复需要花费大约900多亿美元左右;日本大约有4500座混凝土工程承载力不足;英国旧房改造的工作量已占全部总工程量的1/3;随着我国综合国力的不断增强和市场经济的迅猛发展，我国的土木工程已经开始进入到新建以及维修改造并重的发展阶段。调查资料显示，我国现有的约430亿平方米的建筑物中，大约已有30-50%的建筑物步入老化阶段，其中大约有25亿平方米的建筑物需要经过维修、加固后才能够投入使用。2002年我国交通部的全国公路桥梁情况调查表显示，全国的混凝土桥梁由于铁路的高速重载以及桥梁服役期的延长，全国的危桥约有4400多座需要讲行维修加固[3]。

如果拆除这些结构并且兴建新的结构，需要耗费大量的人力、物力，给国家造成巨大的经济损失，为各国的国情和财力所不容。因此，需要对现有的结构进行相应的维修、加固，使其承载力得到提高，满足人们的使用要求。由此可见，对现有需要加固的混凝土结构进行维修、加固，是一项具有显著经济效益和社会效益的研究工作。

2 纤维复合材料的发展现状

2.1 纤维复合材料的特点

纤维复合材料是把多股连续的纤维材料(例如芳纶纤维、玻璃纤维以及碳纤维等)与基底材料(例如聚乙烯树脂、环氧树脂等)进行胶合，并且通过模具进行挤压和拉拔后成型。纤维的主要特点[4]有:

（1）抗拉强度高。纤维复合材料在达到抗拉强度之前，几乎没有塑性变形产生。（2）自重较轻，施工简单、方便。在加固施工过程中的效果较为明显，可以降低结构加固的劳动力成本费用。

（3）弹性模量小。纤维复合材料的弹性模量约为普通钢筋的25-70%。

（4）抗腐蚀性以及耐久性较好。结构处于腐蚀性较大的环境时，用纤维复合材料对结构加固可以延长结构的使用寿命。

（5）热膨胀系数与混凝土相近。当结构的周围环境的温度发生变化时，混凝土和纤维复合材料不会相差较大的温度应力，两者可以协同工作。

（6）抗剪强度低。纤维复合材料抗剪强度一般不会超过其抗拉强度的10%，在试验或者施工时需要研制专门的锚具。

2.2 表面黏贴法的研究

外贴纤维片材加固构件就是“表面粘贴法”[5]，即通过树脂类粘结剂，在

需加固的构件表面粘贴FRP(Fiber Reinforced polymer)布或板，以提高或改善其受力性能。外贴纤维片材加固构件的试验研究及工程应用已有20多年的历史，从总体上来看，主要包括抗弯研究、抗剪研究、抗疲劳性能研究等。但这种粘贴加固方法存在一定的不足:因为纤维复合材料的弹性模量较低，而抗拉强度较高，钢筋发挥屈服强度需要0.15%的拉伸变形，而纤维片材要发挥抗拉强度需要1.7%的拉伸变形，较钢筋的屈服变形高了11倍多，也即纤维片材与构件内部钢筋共同工作，不考虑原有的初始应变，钢筋屈服时纤维片材所能发挥的强度也仅为其抗拉强度的8.8%，并且在纤维发挥全部强度所需的1.7%的应变情况下，混凝土结构会产生很大变形以及显著的裂缝。因此，外部粘贴纤维片材加固构件，纤维片材所能提供的抗拉贡献极其有限。且FRP粘贴在构件表面容易受到恶劣环境(高温、高湿和冻融等)的不利影响，易遭受磨损和撞击等意外荷载的作用，不防火，不易与相邻构件锚固等等，且现有的试验结果及工程应用均表明，外贴纤维片材加固工程结构易于发生纤维片材剥离破坏，纤维片材的高强性能得不到充分发挥，因而逐渐被加固效果较好的外贴预应力纤维片材加固法及嵌入式加固法所代替。

2.3 内嵌法的研究

近年来，国外研究人员提出了“表层内嵌法”(Near-Surface Mounted简