CFRP加固混凝土梁方法及效果研究.pdf

1、纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(Fiber Reiforcement Polymer，簡(jiǎn)稱(chēng) FRP)是一種問(wèn)世于20世紀(jì)40年代的高性能新型材料，其最初應(yīng)用于航空、航天、船舶、汽車(chē)、機(jī)械等領(lǐng)域。近年來(lái)因?yàn)?FRP材料的高強(qiáng)輕質(zhì)耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)在土木與建筑工程中的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。我國(guó)國(guó)內(nèi)目前對(duì)于 FRP材料的應(yīng)用多數(shù)集中在加固已有結(jié)構(gòu)構(gòu)件等方面，其中 CFRP(Carbon Fiber Reinforcement Polymer，簡(jiǎn)稱(chēng)碳纖維)因其優(yōu)越的抗

2、拉強(qiáng)度及耐腐蝕性在加固結(jié)構(gòu)構(gòu)件領(lǐng)域的應(yīng)用被越來(lái)越多的人所重視，使用CFRP片材加固混凝土構(gòu)件目前在我國(guó)已經(jīng)有著較多的工程實(shí)例，我國(guó)已經(jīng)于2003年編制完成了第一部碳纖維片材加固技術(shù)規(guī)程《碳纖維片材加固修復(fù)混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》。然而由于CFRP材料在工程中的實(shí)際應(yīng)用時(shí)間較短，同時(shí)也因?yàn)?CFRP片材加固混凝土結(jié)構(gòu)破壞的特殊性，該技術(shù)規(guī)程中尚有很多不足之處亟待補(bǔ)充完善。本文研究的主要內(nèi)容有如下幾個(gè)方面：
　　(1)分別采用兩種理論方法

3、對(duì) CFRP布加固混凝土梁的效果與 CFRP用量之間的關(guān)系進(jìn)行對(duì)比分析。兩種理論方法為：已有技術(shù)規(guī)程中建議的理論設(shè)計(jì)方法，有限元數(shù)值模擬的方法。并實(shí)際制作四根鋼筋混凝土適筋梁，對(duì)其分別進(jìn)行底面粘貼一層、三層及側(cè)面粘貼一層CFRP布加固。在實(shí)驗(yàn)室中采用3分點(diǎn)加載法將其逐級(jí)加載至破壞，記錄加載過(guò)程中CFRP布的軸向拉應(yīng)變及梁跨中撓度值，將最終試驗(yàn)結(jié)果與兩種理論方法值進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證。
　　(2)針對(duì)實(shí)際工程中有時(shí)候因?yàn)榱旱鬃吖芫€(xiàn)等特殊原因

4、而無(wú)法進(jìn)行梁底加固的情況，提出采用梁側(cè)面加固的方法，并利用有限元模擬側(cè)面加固加載全過(guò)程，將有限元模擬結(jié)果與實(shí)際試驗(yàn)進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證。將側(cè)面加固與底面加固的效果進(jìn)行對(duì)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)側(cè)面加固有其特殊的優(yōu)點(diǎn)：裂縫開(kāi)展控制的比較好，加固后梁的延性增加，在某些情況下可以代替梁底加固。
　　(3)根據(jù) CFRP材料與混凝土材料的熱膨脹系數(shù)不同，利用理論推導(dǎo)得出在降溫情況下CFRP布加固混凝土梁的溫度應(yīng)力計(jì)算公式，并對(duì)此公式進(jìn)行工程上簡(jiǎn)化處理提出了裂

5、縫開(kāi)展因子的概念，給已有技術(shù)規(guī)程提出了補(bǔ)充建議，有利于在寒冷地區(qū)的實(shí)際施工；
　　(4)利用有限元程序模擬了目前加固領(lǐng)域的新技術(shù)：NSM（嵌入式加固）加固混凝土梁的效果，并結(jié)合試驗(yàn)中CFRP布側(cè)面加固混凝土梁的結(jié)果提出了側(cè)面加固與 NSM加固聯(lián)合使用的方法，利用有限元程序進(jìn)行數(shù)值模擬，得出該種聯(lián)合加固的方法比單一的加固法有著更好的加固效果。最終將四種加固方法（CFRP布梁底加固，CFRP布梁側(cè)加固，NSM加固，NSM與梁側(cè)聯(lián)合加固