FRP约束混凝土柱发展现状简述(精)
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预应力FRP筋混凝土结构的应用研究与发展[摘要]FRP筋具有轻质、高强、耐腐蚀、低松弛、便于加工等优良特性,是普通钢筋的良好替代品,本文在对目前研究成果进行分析的基础上,主要介绍了国内外有关FRP 筋的最新研究进展。
[关键词] FRP 筋; 预应力; 混凝土1.前言钢筋混凝土结构的适用至今已有一个多世纪,并成为当今土木工程中应用最广泛的结构材料之一。
但在钢筋混凝土结构使用过程中,由于钢筋的锈蚀对结构耐久性的影响十分严重,造成了巨大的经济损失和资源浪费。
因此,找到一种不腐蚀或者腐蚀缓慢的材料来代替钢筋就成为未来混泥土结构发展的重要趋势之一。
为此,国内外的许多学者在经过大量的科学实验及工程实践研究后普遍认为:通过利用高性能纤维增强复合材料(FRP)来取代普通钢筋或预应力钢筋,能够从根本上解决钢筋的锈蚀问题,并且此种方法可行性高,应用前景非常广泛,随即大力开展对FRP材料的力学特性、加工工艺和结构性能研究,并在实验研究和工程应用等方面均取得了丰硕的成果。
2.FRP筋概述FRP(fiber reinforced plastics,简称FRP)筋是由多股连续的纤维材料通过基材树脂浸渍后,再采用特定加工工艺复合而成的高强度线弹性材料。
目前,混凝土结构中常用的三种FRP筋是:玻璃纤维(GFRP)筋、碳纤维CFRP)筋和芳纶纤维(AFRP)筋。
为了提高筋材与混凝土的粘结性能,经常对拉挤筋材进行表面加工处理,将FRP筋的表面加工成螺纹状、粘砂状或压痕状等。
混凝土结构常见的受力筋主要有棒筋、棒筋束、绞线、带筋、片筋或板筋、网格筋等形式。
FRP筋与普通钢筋相比具有以下优点:抗拉强度高;密度小;耐腐蚀性能好;抗疲劳性能优良;电磁绝缘性好。
3.FRP筋混凝土结构国内外研究与应用现状FRP筋具有轻质、高强、耐腐蚀、低松弛、便于加工等优良特性,是普通钢筋的良好替代品,应用于预应力结构中优势更为明显,还可作为结构体外加固与修复的重要材料。
CFRP-钢复合管约束型钢高强混凝土轴压短柱力学性能近年来,FRP复合材料被广泛应用于现有结构的加固及新建结构中。
与传统的建筑材料相比较,FRP复合材料有明显的优点,包括高比强度及优良的耐腐蚀性能。
钢管约束型钢混凝土柱是将钢管外包于型钢混凝土柱,钢管主要起约束核心混凝土的作用,并不直接承担轴向荷载。
本文针对钢管约束型钢混凝土结构(特别是桥墩柱)在海洋等特殊环境中的耐久性需求,将FRP复合材料与钢管约束型钢混凝土结构相结合;同时为了打破以往研究对混凝土强度的局限性,采用C80高强混凝土,形成FRP-钢复合管约束型钢高强混凝土短柱,采用试验研究、理论分析和数值模拟相结合的方式,对其轴压短柱的力学性能进行了深入分析,具体工作如下:(1)以截面形式,外包碳纤维层数,加载模式为主要参数,分别进行了7个圆形截面和7个方形截面CFRP-钢复合管约束型钢混凝土短柱的轴压试验。
通过分析试件的破坏模式、承载力、延性等,得到了试件的宏观变形情况、荷载-纵向位移关系曲线,深入剖析了各参数对试件承载力及延性的影响,探究了CFRP布在不同截面形式和加载模式下发挥的约束效果。
试验及分析结果表明,圆形截面和方形截面CFRP-钢复合管约束型钢高强混凝土短柱在轴压作用下均发生剪切破坏。
(2)根据试验中测得的试件外表面(钢管/CFRP布)的横向应变和纵向应变,采用数值分析的方法得到了试件的变形能力-纵向位移关系曲线,进行了复杂受力状态下钢管的应力全过程分析,钢管、CFRP和混凝土之间的约束应力分析,以及核心混凝土的应力分析。
通过对CFRP-钢复合管约束型钢高强混凝土短柱各部分受力性能的对比分析,对钢管、型钢、CFRP和混凝土之间的相互作用机理获得了更加深刻清晰的认识。
(3)利用有限元程序(ABAQUS),建立了圆CFRP-钢复合管约束型钢混凝土轴压短柱的有限元模型,通过相关的试验结果验证了有限元模型的可靠性。
进行了钢管含钢率、钢管屈服强度、混凝土轴心抗压强度和FRP层数这四个变量的参数分析,确定了以上参数对构件力学性能的影响,讨论了FRP约束效果与其他因素的关系,为工程设计提供了有益指导。
纤维增强复合材料(!"#)加固混凝土柱研究进展!刘涛冯伟张智梅欧阳煜(上海大学上海$%%%&$)摘要:纤维增强复合材料(!"#)在混凝土结构加固中得到了广泛的应用。
依据国内外相关资料,从!"#材料类型与施工方法、试验加载形式、混凝土柱截面形式、加固后柱的强度、延性及破坏模式等方面,对!"#加固混凝土柱的大量研究成果进行了总结评述,并对今后可能的研究方向提出了展望。
关键词:纤维增强复合材料(!"#)混凝土柱加固!"#!$%&##&’()’*+#!"’(#,"’&’($%-$’-!"#"-$./0’+1&#,%!2:)+#)#"’$%’#,"’)!#!"3&"1()*+,-!./01.)23,/023)4.)5*6,/07*(83,/03,)9/):.;<)=683,/03,)$%%%&$))4567896:!)>.;;.)/?-;@.A B-C64.;<(!"#)3,:.>../*<.A.D=./<):.C6)/=3.;.=;-?)==)/0,/A<=;./0=3./)/0-?@-/E @;.=.<=;*@=*;.<F G;.:).H-?<=,=.’-?’=3.’,;=-?;.=;-?)==)/0,/A<=;./0=3./)/0-?@-C*4/<H)=3!"#)<B;.<./=.A H3)@3?-@*<.A-/<.:.;,C,<B.@=<)/@C*A)/0A)??.;./=!"#4,=.;),C<,/A@-/<=;*@=)-/4.=3-A<,C-,A)/0=6B.)/=3.=.<=,<.@=)-/<3,B.-?@-C*4/,<=;./0=3/A*@=)C)=6,/A?,)C*;.4-A.<-?@-C*4/<,?=.;>.)/0;.=;-?)==.A-;<=;./0=3E ./.A F+3.;.<.,;@3;.<*C=<,/A,@3).:.4./=<,;.A)<@*<<.A F I/=3../A,<-4.<=*A).<=3,=<3-*C A>.A.:.C-B.A)/=3.?*=*;.,;.B*=?-;H,;A F:;<=>7?5:?)>.;;.)/?-;@.A B-C64.;(!"#)@-/@;.=.@-C*4/;.=;-?)==)/0/<=;./0=3./)/0@引言大量的混凝土结构(如:房屋建筑、桥梁、高架桥/路等)位于地震区,其中柱构件抗震能力的强弱直接关系到结构安全,许多不满足现代设计要求的混凝土柱需要进行加固工作。
现代物业Modern Property Management1 研究现状国内有许多专家学者对聚丙烯纤维混凝土的物理、力学性能进行了研究,其中主要有:(1)聚丙烯纤维混凝土的剩余弯曲强度研究。
戴建国和黄承逵分析了如何将剩余弯曲强度用于配筋聚丙烯纤维混凝土构件的正截面承载力计算,并与纤维混凝土的弯曲韧性指数进行比较,提出剩余弯曲强度的计算公式[1]。
(2)聚丙烯纤维对混凝土的阻裂效应研究。
沈荣熹等不仅在理论上对聚丙烯纤维在混凝土中阻止裂缝形成和扩展的机理进行了研究,还对若干体积率为0.05-0.1%的杜拉纤维混凝土的物理试验结果进行讨论。
指出混凝土中掺入低含量的杜拉纤维而产生阻裂作用的一个重要参数是纤维平均间距。
低掺量杜拉纤维可改善混凝土的抗渗性、抗冻融性、抗冲击性[2]。
(3)聚丙烯纤维混凝土力学性能研究。
国家纤维混凝土学术委员会的专家们做了比较多的拉伸试验,并得到了聚丙烯纤维混凝土应力-应变全曲线。
试验结果表明杜拉纤维混凝土在掺量0.5%-1.0kg/m3时,相比于素混凝土抗拉强度提高了10%-20%,断裂能提高了30%-65%。
姚武、马一平等做了聚丙烯纤维混凝土的劈裂抗拉强度试验,结果表明:随着混凝土龄期的增长,聚丙烯纤维的作用越发明显,并有增强的趋势。
这是由于聚丙烯纤维能够抑制内部裂缝的产生和扩展,因而会提高混凝土的连续性和完整性,从而提高混凝土后期抗拉强度,保证了混凝土结构后期的耐久性以及安全性[3]。
(4)聚丙烯纤维混凝土在耐气候老化方面的研究。
祝烨然等对聚丙烯纤维混凝土耐气候老化性能方面进行了试验研究,结果表明:加入防老剂的改性聚丙烯纤维在水泥混凝土的保护下有足够长的使用寿命[4]。
(5)聚丙烯纤维混凝土构件受力性能研究。
Sydney Fulan Jr.对14根混凝土梁做了抗剪试验。
结果表明:加入了聚丙烯纤维后,不仅提高了抗剪强度,其刚度和韧性也有所提高,而还研究了纤维混凝土构件中箍筋的影响。
Urbanism and Architecture 109新型FRP-混凝土组合柱力学性能研究综述余文澜1,2,黄敬麟1,卢仁群1,刘佳锋1,徐 昕1,曾 岚1(1.暨南大学力学与建筑工程学院“重大工程灾害与控制”教育部重点实验室,广东广州 510632;2.仁寿县建设工程质量安全监督站,四川眉山 620500)摘要:纤维增强复合材料(FRP)在建筑结构中的应用有效规避了钢材的锈蚀问题。
充分利用FRP 和传统建材的材料性能优势,形成了多种新型FRP-混凝土组合结构构件形式,实现了建筑结构安全性和耐久性的更高追求。
文章通过3种典型组合柱“FRP-混凝土-钢管双管柱、FRP 约束钢管混凝土柱、钢管-混凝土-FRP-混凝土柱”在力学性能试验和理论计算方面的研究成果总结介绍,为建筑结构中的材料优化组合提供新思路,展现FRP-混凝土组合柱与海水海砂混凝土结合的发展前景。
关键词:纤维增强复合材料;混凝土;组合柱;力学性能;研究综述[中图分类号]TU-398 [文献标识码]A DOI :10.19892/ki.csjz.2020.32.30Overview on Mechanical Properties of Novel FRP-Concrete Composite ColumnsYu Wenlan 1,2, Huang Jinglin 1, Lu Renqun 1, Liu Jiafeng 1, Xu Xin 1, Zeng Lan 1(1.MOE Key Laboratory of Disaster Forecast and Control in Engineering, School of Mechanics and Construction Engineering, Jinan University, Guangzhou Guangdong 510632, China; 2.Construction Engineering Quality and Safety Supervision Station of RenshouCounty,Meishan Sichuan 620500,China)Abstract: The application of fiber-reinforced polymer/plastic (FRP) in building structures effectively alleviates the problem of steelcorrosion. Utilizing the advantages of FRP and traditional building materials, multiple types of novel FRP-concrete composite members have been put forward to realize higher safety and durability of building structures. By selecting three typical composite columns: FRP-concrete-steel double-skin tubular columns, FRP-confined concrete-filled steel tubular columns, steel-concrete-FRP-concrete columns, their mechanical properties were introduced and summarized from experimental studies and theoretical calculations, and the future development of FRP-concrete composite columns with seawater and sea-sand concrete was illustrated.Key words: fiber-reinforced polymer/plastic (FRP); concrete; composite columns, mechanical properties; overview建筑结构中广泛存在的钢材锈蚀问题严重影响着结构的性能和使用寿命,造成巨大的生命财产损失,尤其是处于海洋高湿高盐环境下,钢材的锈蚀问题尤为严重。
FRP筋研究若干问题的综述混凝土结构中钢筋腐蚀造成的结构破坏严重威胁着钢筋混凝土结构的长期安全性,制约着混凝土结构的健康发展。
各国每年的腐蚀修复费中大部分是由钢筋腐蚀造成的[1-3]。
随着生产技术和生产工艺的进步,新型纤维增强复合材料筋[4](简称FRP筋)以其所具有的质量轻、强度高、耐腐蚀性能好、抗疲劳性能高等优越性能逐渐为人们所关注。
采用FRP筋来替代或部分替代钢筋应用于混凝土结构中,能够从根本上解决钢筋锈蚀问题,较好的提高混凝土结构的耐久性能,延长混凝土结构的使用寿命,从而有效降低建筑结构的综合成本和维修费用。
一、FRP筋的成份纤维增强塑料(Fiber Reinforced Polymer,简称FRP筋)是由多股连续长纤维(如玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维等)与树脂基体(不饱和聚酯、聚乙烯树脂、聚丙烯等)按照一定比例混合,同时添加一些辅助剂材料(如引发剂、促进剂等),经过拉挤成型等一系列加工工艺制成的。
筋体中长纤维、基底材料和添加剂等主要成分,共同影响着FRP筋的力学性能以及物理、化学性能。
其中长纤维是受力主体,用以提高FRP筋的韧性和强度,起加劲作用。
树脂基体具有一定的弹塑性和粘弹性,主要作用是将纤维束结成整体,一方面给长纤维提供横向支持,使纤维整体受力,另一方面,保护纤维不受化学腐蚀和机械破坏。
二、FRP筋的性能特点FRP筋优点1.轻质高强纤维材料的比强度(拉伸强度/比重)较高,一般为钢材的20~50倍,轻质高强性能十分显著。
2.耐腐蚀性能好由于树脂基体对纤维提供了很好的保护作用,FRP筋具有良好的耐腐蚀能力,能够抵抗大气、水和一定浓度的酸、碱、盐溶液的侵蚀。
3.电磁绝缘性好FRP材料在高频下能够保持良好的介电性,微波透过性好,在一些特殊建筑(如雷达站、地磁观测站、医疗核磁共振设备结构等)中,用以替代钢筋显得尤为合适。
4.抗疲劳性能良好通过抗疲劳性能试验表明,CFRP筋和AFRP筋的抗疲劳性能都远远优于钢筋,而GFRP筋略低于钢筋,但也能够满足结构构件对抗疲劳性能的要求,具有较长的使用寿命和较大的破坏安全性。
GFRP约束混凝土短柱力学性能及工程应用作者:崔玉奇姜景山戈宇张九汉高乐徐凯孟鹏飞张超来源:《企业科技与发展》2020年第10期【摘要】GFRP约束混凝土短柱是在预先制成的GFRP管内浇灌混凝土形成的一种复合结构短柱,具有耐腐蚀、抗疲劳性好、施工方便、经济效益好等优点。
文章介绍了GFRP约束混凝土短柱的优点及其工作原理。
从抗震性能和轴压性能两个方面阐述GFRP约束混凝土短柱力学性能的研究现状,并结合GFRP约束混凝土短柱的工程应用,提出其未来研究的方向。
【关键词】GFRP管;抗震性能;轴压性能;工程应用【中图分类号】TU398.9 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688(2020)10-0102-030 引言纵观我国目前的建筑结构形式,钢筋混凝土结构得到广泛应用,虽然钢筋混凝土具有刚度大、整体性好、承载力高等优点,但是钢筋的锈蚀和混凝土的开裂一直是困扰工程建设的大问题。
GFRP混凝土柱不仅具备上述结构的优点,而且还能克服上述结构的缺点。
自GFRP管混凝土诞生之日起,就吸引了广大科学家的关注。
近年来,随着科学家对于其研究的深入,GFRP混凝土柱在高层建筑、桥梁结构、地下工程等工程中得到广泛应用。
1 GFRP约束混凝土柱的基本原理及结构特点1.1 基本原理混凝土是一种脆性结构,受压容易开裂。
GFRP管是一种薄壁结构,受力容易弯曲。
将混凝土浇灌进预先设计好的GFRP管中,由于浇灌了混凝土,GFRP管的弯曲受到了阻碍,因此可以延缓或者阻止GFRP管弯曲,而混凝土受到外围GFRP管的约束,使其在受力状态下处于三向受力,并且其开裂受到约束,使混凝土需要相对于原来更大的力才会开裂,提升了混凝土柱的延展性和承载力。
1.2 结构特点(1)承载力高、抗震性能好。
在GFRP管内灌注混凝土,使GFRP管的局部稳定性得到提高,同时GFRP管使混凝土在受力后开裂得到阻碍,使其需要在更高的作用力下才会开裂,提高了混凝土的核心承载力,使其表现出良好的抗震性能。
收稿日期:2013-02-25基金项目:国家自然科学基金(51008001);安徽省自然科学基金(1208085QE88);住房和城乡建设部科学技术项目(K4201222);马鞍山市科学技术项目(马科2012(6))作者简介:于峰(1980-),男,安徽砀山人,工学博士,教授,研究方向为FRP 在土木工程中的应用、组合结构。
安徽工业大学学报(自然科学版)J.of Anhui University of Technology(Natural Science)V ol.30No.3July 2013第30卷第3期2013年7月文章编号:1671-7872(2013)03-0285-07FRP-混凝土组合柱研究进展于峰,武萍(安徽工业大学建筑工程学院,安徽马鞍山243032)摘要:纤维增强复合材料(FRP)具有耐腐蚀、质量轻、强度高、延性好、施工方便等优点,主要应用于土木工程维修与加固领域。
对FRP -混凝土组合柱力学性能研究进展进行综述,分析影响FRP 约束混凝土柱和FRP 约束钢管混凝土柱的承载力、变形、应力-应变关系等的主要因素,指出已有研究存在的不足,展望FRP 未来主要研究方向,为深入开展FRP-混凝土组合柱的性能研究提供参考。
关键词:纤维增强复合材料;混凝土柱;约束;承载力;应力-应变关系中图分类号:TU398文献标志码:A doi:10.3969/j.issn.1671-7872.2013.03.012Research Progress of FRP-concrete Composite ColumnsYU Feng,WU Ping(School of Civil Engineering &Architecture,Anhui University of Technology,Ma'anshan 243032,China)Abstract:Fiber reinforced polymer(FRP)has advantages of non-corrodibility,light weight,high strength,good durability,and convenient construction,which may adapt to the repair and reinforcement of civil engineering structure.After briefly reviewing the research progress of mechanical properties FRP-concrete composite columns,the main factors of the load-carrying capacity,deformation and stress-strain relationship of FRP confined concrete column and FRP confined concrete filled steel tubes are described,the deficiency of the existing studies are pointed out,and the future study direction of FRP are prospected,which provides reference for developing the study of FRP-concrete composite column.Key words :fiber reinforced polymer;concrete column;confinement;load-carrying capacity;stress-strain curve建筑物在长期使用的过程中,由于受自然和人为因素的影响,其材料的微观成分随时间的推移发生变化,导致材料的强度、刚度等力学参数降低,从而在结构上引起裂缝、腐蚀、变形等症状。
FRP带载约束加固混凝土柱力学性能有限元分析的开题报告摘要:针对普通混凝土柱承载能力有限的问题,本文提出了一种基于FRP 带载约束加固的新型混凝土柱加固方法。
通过应用有限元分析软件,对加固前后的混凝土柱进行模拟分析,比较其力学性能的变化并探究FRP 带的加固机理。
关键词:FRP带;混凝土柱;加固;有限元分析一、研究背景随着城市建设的发展及人口增长的需求,建筑物层数越来越高,使用的混凝土柱数量也越来越多。
由于混凝土柱的承载能力有限,经常发生倾斜甚至倒塌的事故。
因此,如何提高混凝土柱的承载能力成为了当前亟待解决的问题。
FRP带加固是一种较为常见的混凝土柱加固方法,其可以减小结构承载的荷载,延缓结构的老化和损伤,提高结构的稳定性和抗震性。
因此,本文提出了一种基于FRP带载约束加固的新型混凝土柱加固方法。
二、研究内容本研究的主要内容如下:1. 设计FRP带的尺寸参数,考虑其带的宽度和厚度等因素。
2. 采用有限元分析软件,建立混凝土柱的三维模型,模拟分析加固前后柱子的受力情况,比较力学性能的变化。
3. 探究FRP带的加固机理,对比分析不同加固方式对混凝土柱的加固效果。
三、技术路线本文的技术路线如下:1. 确定研究的混凝土柱的尺寸和材质。
2. 设计FRP带的尺寸和数量,并选择合适的粘结材料。
3. 利用有限元分析软件建立混凝土柱的三维模型,进行力学性能仿真分析。
4. 对比分析加固前后混凝土柱的受力情况,探究FRP带的加固机理。
5. 分析加固效果,并考虑其适用性和可行性。
四、研究意义本研究的主要意义如下:1. 提出了一种新型的混凝土柱加固方法,可以有效提高混凝土柱的承载能力,降低倾斜和崩塌风险。
2. 探究FRP带的加固机理,为混凝土结构的增强提供了一定的理论基础。
3. 借助有限元分析软件,可以更加准确地模拟分析混凝土柱的受力情况,为加固方案的优化提供参考。
五、拟解决的问题本研究拟解决的问题包括:1. 确定FRP带加固的最佳参数,实现优化加固效果。
FRP 约束圆钢筋混凝土柱滞回性能的理论分析3陶 忠 高 献(福州大学土木建筑工程学院 福州 350002)于 清33(清华大学建设管理系 北京 100084) 摘 要:在分别确定FRP 、钢筋和核心混凝土在单调应力以及往复应力作用下的应力-应变关系模型的基础上,采用纤维模型法对FRP 约束圆钢筋混凝土柱的M -<和P -Δ滞回曲线进行了计算,计算结果和试验结果吻合较好。
在数值计算的基础上,分析了含FRP 率、钢筋屈服强度、纵向配筋率、混凝土强度、轴压比和长细比等参数对FRP 约束圆钢筋混凝土压弯构件M -<和P -Δ滞回关系骨架曲线的影响规律,最后建议了简化的滞回模型。
关键词:FRP 往复荷载 弯矩 曲率 滞回性能THEORETICA L ANA LYSIS OF H YSTERETIC BEHAVIOR OF FRP 2CONFINE D RC COL U MNST ao Zhong G ao X ian(C ollege of Civil Engineering &Architecture ,Fuzhou University Fuzhou 350002)Y u Qing(Department of C onstruction Management ,Tsinghua University Beijing 100084)Abstract :Based on the stress -strain m odels of FRP ,steel bar and the con fined concrete under cyclic loading ,theoreticalm odel for the analysis of m oment 2curvature and load -deflection relationship was put forward.The calculating results of the theoretical m odel are in g ood agreement with the test results.Based on the theoretical m odel ,parametric analysis was per formed to determine effects on the behavior of lateral load (P )versus lateral deflection (Δ)response.The parameters include :FRP ratio ,steel strength ,steel ratio ,com pressive strength of concrete ,axial com pression ratio and slenderness ratio.S im plified hysteretic m odels are recommended.K eyw ords :FRP cyclic loading m oment curvature hysteretic behavior3福建省教育厅科研项目(JB04041)和福州大学科技发展基金项目(2002-X Q -19)资助课题。
FRP在既有梁、板、柱加固中的加固研究摘要国内外,特别是那些制成的钢筋混凝土结构,已经迅速老化,急需修复。
鉴于这种情况天然的,新的,更有效的技术,如纤维增强聚合物(玻璃钢)材料,解决了这一世界范围内的老化基础设施。
玻璃钢系统能够通过使用不同的玻璃钢结构,安装定制,和不同的材料性能。
通过建议的设计程序,工程师有能力来确定这些现有系统的能力水平然后评估和设计为他们未来的需求。
钢筋混凝土结构是否有由梁、柱或板组成,可以用来改善强度和同时受益于一个大型的服务寿命延长。
工程师应该评估项目的各个方面,包括结构的位置。
自然环境具有降解这些玻璃钢材料的能力,这取决于接触到不同的元素,以及,时间暴露在生命的这些元素的时间系统的。
材料应选择和设计与这些考虑最大限度地提高这种康复技术的好处。
0.引言今天许多钢筋混凝土结构需要加强或改造以允许为持续使用结构。
这些修复可能带来的结构,以满足其原有的设计要求,未来的要求,或维修恶化由于腐蚀或其它降解而失去的结构。
使用的在抗弯加固中的玻璃钢材料在许多方面类似于钢板的方法过去一直在用。
以前的钢板已被接合或螺栓连接到混凝土构件的张拉面提高其抗弯承载力。
类似地板被使用在这样的光束的腹板,以增加的剪切能力。
这些系统然而,容易受到一些因素,可能会降低其性能。
首先,腐蚀可能导致钢-混凝土粘结界面的劣化。
其次由于钢的重量和长度,在现场应用中的成员可以是相当长的,它是很难处理这些材料,一般需要脚手架。
第三,因为在材料中可能需要一个共同的长度。
钢的焊接会导致混凝土的粘结,从而使其产生剥离安装难度。
加固梁,板,柱可以产生的应用玻璃钢材料对元素的张力面或网络,类似于典型的钢的时尚板系统。
玻璃钢的可组成的条或织物粘合到表面的混凝土或由被称为近表面的过程中嵌入混凝土的棒安装(NSM)o玻璃钢有一个更高的应力阈值,从而将保持在弹性状态下的结构内的钢筋达到其非弹性极限。
弯曲玻璃钢加固的方法和相关的故障应根据测试和现场经验得出结论。
FRP加固混凝土柱研究综述黄学杰;童谷生;梁进修【摘要】纤维增强塑料(FRP)以其抗拉强度高、质量轻、耐腐蚀、易于加工等特点而倍受土木工程界的关注,在工程中有着广泛的应用.在阅读大量国内外相关文献的基础上,首先简要介绍了FRP发展的历史,着重从加固机理、应力-应变关系曲线、强度模型、偏心受压、抗震、耐久性等方面阐述了FRP约束混凝土柱的发展现状.最后指出在FRP约束混凝土柱中存在尺寸效应.讨论了在FRP加固混凝土柱的研究中还没有解决的尺寸效应问题.【期刊名称】《华东交通大学学报》【年(卷),期】2008(025)005【总页数】4页(P12-15)【关键词】FRP;混凝土柱;加固【作者】黄学杰;童谷生;梁进修【作者单位】华东交通大学,土木建筑学院,江西,南昌,330013;华东交通大学,土木建筑学院,江西,南昌,330013;桂林工学院,广西,桂林,541004【正文语种】中文【中图分类】T037520世纪90年代以前工程对混凝土柱的加固一般是采用加大截面法和外包钢法,这是两种比较有效的加固方法.但是它们自身都存在一些无法克服的缺点,如加大截面法会使截面的尺寸有所增加,从而减小了原建筑物的使用空间,增加了构件的自重.外包钢法需要在混凝土构件的表面贴一层钢板,由于钢板需要切割成适合截面的形状,这使得施工比较困难.此外构件的外包钢板还不耐腐蚀,需要对其进行防腐处理.FRP(Fiber Reinforced Plastics)是一种以碳、玻璃、芳纶等纤维与环氧树脂等基体材料按一定比例拌合、加工而成的高性能复合材料.由于FRP具有抗拉强度高、质量轻、耐腐蚀、易于加工、耐久性及抗疲劳性能好的特点,将该材料用于混凝柱加固中可以克服传统加固方法中增加构件自重、施工不便、施工周期长等诸多的缺点.目前FRP在工程中的应用已经成为工程界研究的一个热点.本文就FRP加固轴压混凝土柱的研究进展以及研究中存在的不足展开讨论.FRP最早于应用于飞机制造及航天工业,随后瑞士的Meier首先尝试采用粘贴FRP的方法对桥梁结构进行加固,后来在1994年美国洛杉矶、1995年日本神户发生大地震之后,FRP加固技术开始大规模的在日本和美国应用.我国对FRP的研究始于20世纪90年代末[1],现在已制定了《碳纤维片材加固混凝土结构技术规程》,2006年颁布的《混凝土结构加固设计规范》中已经包括FRP加固的技术规程[2].目前对FRP加固技术的研究及应用已经成为全国工程界高度重视的一项课题[3].到目前为止,许多学者对FRP约束混凝土柱进行了大量的研究,取得了丰硕的成果,其研究内容主要集中在应力-应变关系曲线、强度模型以及偏心受压、抗震、耐久性等方面.2.1 加固机理在对FRP加固轴压混凝土柱的研究[4~6]中发现,在加载的初期构件的应力-应变曲线和未加固柱的类似.这说明在加载初期,混凝土柱的性能受FRP约束的影响很小.随着混凝土内部裂缝发展,混凝土柱的体积开始增大,使外包的FRP环向受拉,反过来环向受拉的FRP又限制混凝土柱的增大,对混凝土柱起到一个约束的作用,从而使柱处于三向受压的状态,混凝土柱的承载能力得到提高,同时延性也可以有所增加.一般来说混凝土柱的截面形状对加固效果影响很大.如在矩形柱当中FRP的约束应力是分布不均匀的,只有中间核心部分受到有效的约束,其加固效果要差一点.在圆柱当中,FRP可以对全截面都形成有效的约束,其加固效果最好.椭圆形截面柱的加固效果介于圆形柱与矩形柱之间.一般在加固矩形柱时为了更好的让FRP更好的发挥作用,要将矩形柱进行倒角处理[7].2.2 应力——应变关系模型在对FRP加固混凝土柱的设计中,尤其是抗震设计,需要可靠的应力-应变关系模型.目前研究最多的是圆柱的应力-应变关系.最早研究FRP应力应变关系曲线的是Fardis and Khalili[8],他们首先建立了这样的假定:(1)FRP只承受拉力,不承受压力;(2)FRP变形和混凝土的变形相同.在这两个假定条件下,他们在1982年提出了如下公式:式中:σc—混凝土的压应力Εc—混凝土的弹性模量εc—混凝土的应变εcc—混凝土峰值应力对应的应变f'cc—约束混凝土的强度这是第一个应力-应变关系模型.后来许多学者为了准确的拟合FRP约束混凝土的应力-应变关系曲线,提出了多种数学模型[8~16].但是由于不同学者试验时所采用的纤维种类、纤维布厚度、粘结剂种类、构件截面形状以及混凝土的性能、试件的尺寸等参数不同,而且试验结果本身存在很大的离散性,导致了不同的模型计算出的结果相差很大.Lam and Teng[17]在2002年收集了大量学者的数据,建立了一个应变数据库,并结合自己的实验拟合出一个模型.认为FRP约束混凝土的应力-应变曲线应该分为两个阶段式中:Ε2—应力-应变曲线第二直线段的曲率εt—应力-应变曲线转折点的应变f'co—无约束混凝土的抗压强度该模型得到许多学者的认可,腾锦光在文献[18]中推荐设计时使用该模型.2.3 强度模型在对FRP加固混凝土柱的设计当中还需要考虑FRP外包柱的强度提高程度,这就需要建立它的强度模型[19~24],最初这些模型是参考钢约束混凝土的强度模型,但后来经试验研究发现这些参考钢约束混凝土而建立的强度模型,其结果是不安全的,因为FRP材料没有屈服阶段,而且弹性模量比钢材的低,变形比钢材的要大.因此一些学者提出了针对FRP约束混凝土柱的强度模型,一般是都是采用如下形式:式中:f'co—混凝土柱加固前的强度fcc—混凝土柱加固后的强度fl—侧向约束应力k1—强度提高系数,关于k1的建议[18]取值见表1周长东[6]在2003年通过试验验证认为Lam and Teng模型和试验吻合程度很高.2.4 偏心受压、抗震性能、耐久性的研究目前已经有一些学者针对FRP约束偏心受压混凝土柱进行了研究[25、26],但是这些研究中所采用的应力-应变关系均是基于轴压作用下FRP约束圆形截面混凝土柱的实验结果.这种理论等同于事先假设在偏心受压柱中,约束应力分布是不均匀的,它从横截面中的竖向应力为零的中和轴处为零然后逐渐增大到受压边缘处的最大值.因此,可以说目前对FRP约束偏心受压柱的理论研究还不是很成熟. FRP约束混凝土具有良好的抗震约束性能[27~29].许多学者通过实验研究和理论分析证明用FRP加固后混凝土柱的延性和抗剪能力都可以大幅度提高,其荷载-位移曲线,弯矩-曲率曲线的滞回圈圆润饱满.由于FRP耐久性问题提出得比较晚,同时由于耐久性研究的周期比较长,虽然目前研究也取得了一定的进展[30~33],但是还停留在实验阶段.天津大学[34]做了CFRP在海水侵蚀环境中的侵蚀性试验.以浸泡12小时再烘温12小时为一个循环.试验结果显示在酸碱盐的侵蚀下FRP组合构件的破坏始自FRP与混凝土界面的粘结破坏.随着循环次数的增加,FRP约束构件与未约束构件的强度均随循环次数增加呈先降后升再降的变化过程,FRP加固构件耐海水腐蚀的性能明显优于未加固的构件.3.1 尺寸效应问题材料的尺寸效应是指在脆性和准脆性材料当中,材料的力学性能不是一个常数,而是随着尺寸变化而变化的一个变量.如混凝土强度等级是根据直径150 mm的立方体试件的抗压强度标准值确定的,如果采用边长100 mm的立方体试件或200 mm的立方体试件的抗压强度标准值则分别要乘以1.05和0.95的系数,这是由于考虑了尺寸效应的的影响.不可否认,在一切准脆性和脆性的材料当中都存在尺寸效应[35].目前对FRP约束混凝土柱已经进行了大量的试验,取得丰硕的成果,力学性能基本已经确定.但是在实验室中,由于试验条件的限制,试验用的构件通常是把实际构件按比例调整的模型,这种小尺寸构件的试验数据对实际构件设计的指导意义如何,还需要进行进一步的研究,目前缺乏关于这方面的数据.3.2 FRP预应力问题在研究中发现如果加固过程中对FRP施加预应力,则其加固效果会大大提高,但是由于施工不便,该方法仅限于研究,不能应用到实际当中去,如何研究找到一种新的加固方法来提高FRP的加固效果,也是目前研究者面临的一项挑战.FRP加固混凝土结构在土木工程领域中有着广阔的应用前景.但是由于土木工程界对FRP的研究开始得比较晚,理论尚不成熟,许多方面需要进一步的研究.目前FRP仍然是工程界研究的一个热点.用FRP加固混凝土构件不但可以达到理想的加固效果,还可以节省成本.相信随着研究的深入,FRP会在加固领域获得更为广阔的应用空间.【相关文献】[1]岳清瑞.我国碳纤维CFRP加固修复技术研究应用现状与展望[J].工业建筑,2000,30(10):23-26.[2]GB 50367-2006,混凝土结构加固设计规范[S].[3]卢亦焱.FRP加固技术研究新进展[J].中国铁道科学,2006,27(3):34-41.[4]赵海生,赵鸣.碳纤维布加固钢筋混凝土柱的轴心受压性能试验研究[J].建筑结构,2000,30(7):26-30.[5]赵彤,谢剑.碳纤维布改善高强混凝土性能的研究[J].工业建筑,2001,31(3):42-44. 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