FRP在结构修复补强中的研究与工程应用

摘要

目前，大量使用中的结构物，从房屋建筑、桥梁、道路、特种结构烟囱等，由于使用功能的改变，设计标准低，环境的腐蚀，以及不正确的施工和管理维护不当等等原因，引起结构承载力的降低。结构上的不足，应该进行补强或修复。如何对这些基础设施进行安全可靠的改造和翻新，最大程度的利用现有的资源降低成本，是当前我国面临的重大问题。近年来，随着材料工业的发展，纤维增强复合材料(Fiber Reinforced Plastics/Polymer，简称FRP)由原先主要用于航空领域，逐渐成为土木工程领域中新型材料。应用纤维增强复合材料(FRP)进行结构物修复补强，是土木工程与高性能复合材料相结合的一种新技术。纤维增强复合材料(FRP)具有轻质、高强、高效，抗疲劳、耐腐蚀性能好，在补强修复中不影响结构自重及尺寸等特点，与传统建材(如钢材、混凝土、砌体等)相比，在特殊环境下具有很大的特点和优势。因此，国内外对该项技术进行了大量的研究。理论分析与应用取得了较大的进展。外粘FRP片材是结构修复补强的研究开发和应用的重点之一。研究表明，通过粘贴树脂(通常为环氧树脂)将纤维片材浸润并粘贴固化于补强的结构表面，能够显著的提高使用阶段的承载力、极限承载力和刚度。 本文主要介绍了纤维增强复合材料(FRP)修复补强技术在国内外的研究与应用现状；分析了纤维增强复合材料(FRP)加固结构，所涉及到的高性能纤维增强复合材料主要的种类(碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维)及其性能；对外粘FRP纤维布在结构修复补强混凝土结构、砌体结构、钢结构、木结构等的应用发展作了综合性论述。着重对混凝土结构修复补强技术的研究与应用进行了较为详细地总结和分析。对FRP结构加固修复的技术经济性能方面进行了定性和定量的比较。通过研究分析提出了纤维增强复合材料(FRP)结构修复补强技术目前存在的问题；指出FRP在我国将有广阔的应用前景。

目录

文摘

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声明

1绪论

1.1引言

1.2纤维增强复合材料(FRP)的发展历史与现状

1.2.1国外的发展与现状

1.2.2我国的发展与现状

1.3 FRP的主要特点

1.4外粘纤维增强复合材料(FRP)结构修复补强的特点

1.5本文主要研究的内容

2.建筑工程用纤维增强复合材料FRP

2.1增强纤维材料

2.1.1碳纤维

2.1.2玻璃纤维

2.1.3芳纶纤维

2.2建筑结构加固工程用FRP片材

2.2.1碳纤维布

2.2.2玻璃纤维布

2.2.3芳纶纤维布

2.3结构修复补强粘结材料

3.纤维增强复合材料(FRP)在结构修复补强中的研究与应用

3.1 FRP加固混凝土结构

3.1.1混凝土结构补强加固技术简介

3.1.2 FRP加固混凝土梁正截面抗弯

3.1.3 FRP加固混凝土梁斜截面抗剪

3.1.4 FRP加固混凝土板

3.1.5 FRP加固约束混凝土柱

3.1.6 FRP与混凝土粘结性能

3.1.7 FRP加固混凝土结构的耐久性

3.1.8混杂纤维布加固技术

3.1.9 CFRP与钢板复合加固混凝土结构技术

3.1.10预应力CFRP加固技术

3.1.11外粘纤维布加固混凝土结构的施工规定

3.2 FRP加固砌体结构

3.2.1 FRP材料加固砌体结构的发展和研究现状

3.2.2施工方法

3.2.3 FRP加固砌体结构存在的问题

3.3 FRP加固钢结构

3.3.1 FRP材料加固钢结构的发展和研究现状

3.3.2施工方法

3.3.3 FRP加固钢结构存在的问题

3.4 FRP加固木结构

3.4.1 FRP材料加固木结构的发展和研究现状

3.4.2施工方法

3.4.3 FRP加固木结构存在的问题

4.技术经济评价

4.1材料性能

4.2材料成本

4.3施工成本

4.4性价比分析

5.FRP研究及应用中存在的问题

6.工程实例

6.1实例介绍

6.2框架梁跨中抗弯承载力计算

6.2.1粘贴碳纤维布

6.2.2粘贴钢板

6.2.3加大截面加固

6.3加固技术比较评价

6.3.1定性比较

6.3.2定量比较

6.4粘贴碳纤维布CFRP施工措施

6.5实际工程照片

7.结论与展望

参考文献

致 谢