混凝土结构表面粘贴FRP的加固效率研究

摘要

纤维增强复合材料即FRP(fiberreinforcedploymer)以其轻质高强的突出优点被广泛应用于建筑结构加固工程中。近年来世界各国学者做了大量试验项目与理论分析，并均取得了很不错的成绩。目前我国对采用FRP加固混凝土构件如梁、柱、节点等技术方面的研究相对成熟，应用也相对广泛，同时对FRP加固混凝土构件抗震性能进行了相应研究，并从中得到了很多对工程有用的经验。但是以往学者注重的更多是理论研究，对工程应用中影响FRP应变的因素研究较少，各因素与FRP应变之间的数值模型建立的不多，因此尽管近几年FRP的应用越来越广泛，但是有些加固缺乏理论依据，很多施工者认为FRP的用量越多加固效果就越好，对FRP加固效率的问题关注不多。本文参考以往学者的试验研究数据并在此基础上针对混凝土结构表面粘贴FRP加固效率的问题，开展了以下几方面的研究工作：
　　 1.针对FRP加固法的特点，提出了混凝土结构表面粘贴FRP加固效率的概念和评价思想，并在以往国内外学者所进行的FRP加固钢筋混凝土结构的试验研究基础上，提出影响FRP加固效率的主要因素，并分析其对加固效率的影响规律。分析得出影响各种FRP加固形式总体效率的主要因素有FRP的种类、粘结强度、对FRP施加的预拉力等；影响混凝土梁加固效率的主要因素有梁的配筋率、FRP粘贴层数、粘贴方式、剪跨比等；影响混凝土柱加固效率的主要因素有柱的截面形状、FRP约束方式、轴压比等。
　　 2.阐明了FRP的有效应变与加固效率之间的关系，参考以往学者大量的关于FRP加固钢筋混凝土结构梁、柱的文献并搜集其中FRP的有效应变，首先建立了有效应变与各个单因素之间的函数关系，从FRP加固混凝土梁抗弯性能的研究，FRP加固混凝土梁抗剪性能的研究，FRP加固混凝土柱轴压性能的研究，FRP加固混凝土柱抗震性能的研究四个方面进行数据汇总，分别给出有效应变与多因素的数值模型，给实际工程中的加固应用，提供了意见。
　　 3.设计了9根150mm×150mm×550mm的C30素混凝土短柱，采用CFRP条带间隔加固。通过循环荷载轴压试验，测量加固试件在正常使用状态下FRP应变的大小与循环荷载次数、荷载工况、FRP加固位置之间的关系并得出：①FRP的应变随着荷载的增加逐渐增大，当荷载在178kN-295kN循环加载时，应变大小在(60-100)xl0-6范围内循环，循环相对稳定。当荷载在267kN-443kN循环加载时，应变大小在(80-150)xl0-6范围内循环，循环相对稳定。②荷载一应变曲线在较大荷载作用下较滞回环更加饱满，FRP应变较大。③同种荷载工况下柱中间FRP条带上的应变比柱中间偏下部分的应变大。④将FRP加固混凝土短柱的循环荷载试验数据进行分析，得出加固短柱在正常使用状态与承载力极限使用状态下FRP大小的对应关系，并建立正常使用状态下轴压柱的FRP加固效率分析模型，便于工程实践的经济性分析，并为实际工程加固提供理论基础。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1.1 混凝土结构表面粘贴FRP加固法的发展和优势

1.2 表面粘贴FRP加固混凝土结构的国内外研究现状

1.2.1 研究现状综述

1.2.2 存在的问题

1.3 FRP加固效率的概念及研究意义

1.3.1 加固效率概念的提出

1.3.2 研究意义

1.4 本文研究的主要内容

第二章 混凝土结构表面粘贴FRP加固效率影响因素分析

2.1 概述

2.2 影响各种FRP加固形式总体效率的主因素分析

2.2.1 FRP材料种类对各种FRP加固形式总体效率的影响

2.2.2 FRP与构件的粘结强度对各种FRP加固形式总体效率的影响

2.2.3 FRP的预应力度大小对各种FRP加固形式总体效率的影响

2.3 影响混凝土梁板FRP加固效率的主要因素分析

2.3.1 配筋(箍)率对FRP加固梁的影响

2.3.2 受弯加固时FRP粘贴层数对FRP加固梁的影响

2.3.3 受剪加固时FRP的粘贴方式对FRP加固梁的影响

2.3.4 受剪加固时梁的剪跨比对FRP加固梁的影响

2.4 影响混凝土柱FRP加固效率的主要因素分析

2.4.1 柱的截面形状对FRP加固柱效率的影响

2.4.2 FRP的包裹方式对FRP加固柱效率的影响

2.4.3 柱的轴压比对FRP加固柱效率的影响

2.5 FRP工程加固应用建议

第三章 FRP有效应变与加固效率影响因素之间的数值模型

3.1 FRP有效应变与加固效率

3.2 混凝土受弯构件FRP有效应变与加固效率影响因素之间的关系

3.2.1 抗弯加固的FRP有效应变试验数据分析

3.2.2 抗弯加固效率的影响因素与FRP有效应变之间的关系

3.2.3 抗剪加固的FRP有效应变试验数据分析

3.2.4 抗剪加固效率的影响因素与FRP有效应变之间的关系

3.3 混凝土受压构件FRP有效应变与加固效率影响因素之间的关系

3.3.1 轴压构件的FRP有效应变试验数据分析

3.3.2 轴压加固效率的影响因素与FRP有效应变之间的关系

3.3.3 抗震加固柱的FRP有效应变试验数据分析

3.3.4 抗震加固效率的影响因素与FRP有效应变之间的关系

3.4 FRP有效应变与加固效率的多个影响因素之间的数值模型

3.4.1 模型的建立

3.4.2 模型的应用范围及工程应用建议

第四章 混凝土短柱在正常使用状态下的FRP应变试验研究

4.1 试验方案

4.1.1 试验目的及试验设计

4.1.2 加固方案

4.1.3 加载装置及加载制度

4.2 试验结果分析

4.2.1 试验过程及现象

4.2.2 试验结果

4.2.3 FRP应变分析

4.3 正常使用状态下轴压柱的FRP加固效率分析

4.3.1 FRP的应变与应力

4.3.2 轴压柱的FRP加固效率

第五章 结论与展望

5.1 研究结论

5.2 展望

参考文献

致谢

附录