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混凝土结构加固材料 ＲＰ的应用 ０广东茂名学院梁启雄 【摘要】采用ＦＲＰ材料加固混凝土结构是近年来出现的一种结构加固新方法。本文介绍了ＦＲＰ材料的性能和 ＦＲＰ加固法的加固效果，分析了加固的机理。 【关键词］ＦＲＰ加固结构混凝土 在实践中 人们经过长期探索，总 子纤维织物（玻璃纤维、碳纤维和有机 （３）自重轻，施工方便。ＦＲＰ材料 结出许多加固方法。目前传统的加固 纤维等）浸润在合成树脂基体（如环氧 密度仅为钢材的２５％左右。 方法有加大截面法 置换法、预应力加 树脂、不饱和聚脂树脂等）中 基体固 （４）热膨胀系数与混凝土存在一 固法、粘钢法等。上述大多数方法虽然 化成型后就是ＦＲＰ。ＦＲＰ材料中，纤维 定差别。在环境温差较大时，有可能造 对改善结构的强度 刚度以及抗震性 强度高，它起着增强作用，承受主要荷 成混凝土粘结被破坏和混凝土开裂 能起到了一定的作用。但也存在许多 载；基质主要起着传递纤维间的剪力 影响结构的耐久性能。 缺点：①自重大 由此可能会造成连锁 和防止纤维屈曲的作用。 （５）弹性模量小。ＦＲＰ材料的弹性 补强问题；②对建筑物的使用功能、美 从材料种类上划分，在建筑工程 模量约为普通钢筋的２５％～７Ｏ％ 这 观造成很大影响 ③抗腐蚀性能差，易 上应用较多的主要是碳纤维增强塑料 样，ＦＲＰ材料加固混凝土结构的挠度 丧失其应有功能，在厂房中应用显得 （ＣＦＲＰ）．玻璃纤维增强塑料（ＧＦＲＰ）和 较大和裂缝开展较宽将不可避免 。 尤为突出；④施工复杂且周期长，影响 芳纶纤维增强塑料 ）。从材料形 （６）抗剪强度低。ＦＲＰ材料抗剪强 了正常工作及生活，社会效益差。 状上划分，主要有ＦＲＰ片材（包括布状 度很低 通常不超过其抗拉强度的 ２Ｏ世纪８Ｏ年代末，基于粘钢加固 片材、板状片材）、棒材和网格状材料。 １０％左右，在将ＦＲＰ材料用作预应力 法的思路，出现了以纤维增强塑料｛Ｆｉｂｅｒ 片材一般用环氧树脂粘贴在结构表 筋以及进行ＦＲＰ材料的材性试验时 ＲｅｉｎｆｏｒｃｅｄＰｌａｓｔｉｃ，简称ＦＲＰ）代替了钢 面ｉ棒材通常用于替代传统钢筋（主筋 相应的锚 夹具需专门研制。 板作为混凝土结构补强材料的新思路。 和箍筋）；网格状材料是通过聚合物灰 最近几年，国外通过外部粘纤维树脂层 浆将其粘贴在结构表面。作为一种新 ２在混凝土结构中的应用 增强混凝土结构的研究逐渐升温 实际 型复合材料，ＦＲＰ材料与普通钢材相 目前ＦＲＰ材料在土木工程中的应 应用也越来越普遍。其技术特点为强度 比具有以下特点： 用主要有２种用途：①旧结构的修复 高，建筑空间利用率高，增强目的和部 （１）抗拉强度高。３种ＦＲＰ材料的 与加固；②ＦＲＰ材料替换钢筋或钢管 位多样、耐久性好、施工方便。 抗拉强度均明显超过了钢筋，与高强 直接应用于新建结构中。从应用材料 钢丝差不多，在达到抗拉强度之前，几 形式来看 用于结构加固修复最多的 １ ＦＲＰ材料的特点 乎没有塑性变形产生。 材料形式是片材，其次是棒材 ＦＲＰ棒 所谓纤维增强塑料，就是把高分 （２）抗腐蚀性和耐久性好。与钢材 材用于混凝土结构的加固形式主要是 相比 ＦＲＰ材料均具有良好的抗腐蚀 作为ＦＲＰ筋来替代普通钢筋和预应力 【作者简介】 性和耐久性，因而提高了结构使用寿 钢筋。网格型材的应用实例较少。 梁启雄，（１９５４一），广东茂名学院 命，尤其用于腐蚀性较大的环境效果 在片材中，布状材料（即在使用前 讲师，高级工程师，注册监理工程师。 更为显著。 浸润树脂，在施工过程中再给予浸润） ＪＳＸＸ ０１／２００８：５９ 维普资讯 http://www.cqvip.com
使用量最大 且技术最成熟。板材（即 在使用前浸润树脂．使其固化成板状． 施工中再用树脂将其粘贴于结构表 面．类似于粘贴钢板）的使用量依然较 小 但由于该种形式的材料利用率高 发挥其高强的特点来继续承担荷载． 另一方面．又可通过裂缝的开展 仍近似呈直线 表明加固梁的刚度几 乎没有下降．这也同时说明了ＦｌＩＰ材 而起到加固的作用。同理．ＦＲＰ材料加 固梁对钢筋屈服前的冈Ｉ度提高不大 但对钢筋屈服后的刚度提高相当显 著．梁的变形显著减ｊｊ＼ｔ￣。 当采用ＦＲＰ材料进行受剪加固 时．梁的抗剪承载力提高也很显著脚。这 说明在混凝土斜裂缝出现后．ＦＲＰ材料 一料加固梁良好的抗疲劳性能。 ３．２混凝土柱加固后的受力性能 随着ＦｌＩＰ片材层数的增加 无论 大偏压还是小偏压柱．其承载能力均 近年使用量增长很快。ＦｌＩＰ片材用于 混凝土结构的加固主要有以下形式。 有较大的提高．柱承受弯曲变形的能 力也提高较大．这对大偏压柱尤其明 显 。外加ＦｌＩＰ片材在混凝土的受拉区 帮助钢筋参与受拉 而在受压区则能 有效的约束受压区的混凝土的横向变 形 使混凝土的强度提高．从而使柱抗 压的极限承载力提高，充分发挥了钢 （１在梁、板构件的受拉面粘贴 １）ＦｌＩＰ片材进行受弯加固 纤维方向应 与构件轴向一致。 方面可作为桁架模型的腹拉杆 改善 【２）采用封闭式粘贴，ｕ形粘贴或 侧面粘贴对梁、柱构件进行受剪加固． 纤维方向宜与构件轴向垂直。 钢筋混凝土梁内的受力状态来提高抗 剪承载力；另一方面．通过斜裂缝 的开展起到了抗剪加固的作用。 （３）采用封闭式粘贴形成约束混 凝土对柱进行抗震加固 纤维方向应 与柱轴向垂直。 在选择用于混凝土结构加固的 有初始弯矩的情况下 ＦＲＰ材料 的应变与钢筋应变相比存在着一定的 滞后 则ＦｌＩＰ材料对屈服荷载有所提 高 但不明显。当初始弯矩较小时．对 极限承载力影响不大．但当其达一定 数值时．随着初始弯矩的增加．极限承 载力显著降低。在实际中．加固构件都 筋的塑性变形性能．改善了柱的延性。 此外 柱在用ＦｌＩＰ材料加固后．在同一 荷载等级作用下．侧向挠度减小．这样 将减小偏压柱所受的二次弯矩。 ＦｌＩＰ材料体系时 必须考虑材料的短 期及长期性能和环境要求等。确定所 ４结语 ＦＲＰ材料不仅可用于混凝土结构 的加固，还可用于钢结构，木结构及砌 用材料需通过多种因素的综合评估Ⅲ。 有初始弯矩存在．在进行设计时应对 ３ ＦＲＰ片材加固混凝土结构的 受力性能 ３．１混凝土梁加固后的受力性能 此现象充分考虑．若加固时原有结构 受力较大．则应先算出构件截面上混 凝土，钢筋的应力．再根据平截面假 体结构的加固及防腐。目前．国内外对 ＦＲＰ加固法已做了大量研究，也有了 一些应用．但ＦｌＩＰ材料的价格，脆性和 粘贴ＦｌＩＰ材料后，梁的正截面的 屈服荷载和极限荷载均有一定提高． 其中极限荷载的提高更为明显。这主 定，合理确定ＦｌＩＰ材料所提高的极限 强度，然后参考规范中梁的极限强度 设计方法．就可较准确地估算出ＦＲＰ 材料加固梁的极限承载力。 在动载情况下．由于ＦｌＩＰ材料对 裂缝的作用．滞回曲线的外包线 锚固等因素仍阻碍了它的广泛应用。 然而由于ＦｌＩＰ加固法本身具有的优 点．可以预计随着研究工作的不断深 入和计算分析方法的不断改进．ＦｌＩＰ 要是由于ＦｌＩＰ材料很薄．而且弹性模 量低．在钢筋屈服前发挥的作用很小。 材料在混凝土结构加固中的应用将会 更广泛。强 钢筋屈服后，一方面ＦＲＰ材料可充分 【参考文献】 ［Ｉ］张凤翻．混凝土结构加固修补用片材的选用和使用，建筑结构［Ｊ］．２００１ ３１（３）６—８ ［２］昊刚，安琳，吕志涛．碳纤维布用于钢筋混凝土梁抗变加固的试验研究，建筑结构［Ｊ］．２０００ ３０（７）３～６ 【３］赵彤，谢剑，戴自强．碳纤维布提高钢筋混凝土粱受剪承载力试验研究，建筑结构［Ｊ］．２０００ ３０（７）２１—２５ ［４］赵海东，赵呜，张誉．碳纤维布加固钢筋混凝土圆柱的轴必受压试验研究，建筑结构［Ｊ］．２０００ ３０（７）２６—３Ｏ ６０：ＪＳＸＸ ０１／２００８
