FRP筋嵌入式加固混凝土结构界面性能的研究现状(一).pdf

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1、文章编号：1009—9441(2011)03一O004—02FRP筋嵌入式力悃混凝土结构界面性能的研究现状①【一)口口李丽，童谷生(华东交通大学土木建筑学院，江西南昌330013)摘要：近年来，FRP筋加固技术的应用日益增加，目前主要用于桥梁和其他混凝土结构的加固。它将成为一项有前途的技术应用于抗弯、抗剪不足的混凝土结构、石材和木材。FRP筋加固技术的应用效果依赖于FRP筋与混凝土两者的界面性能和粘结机理，以及各参数的影响。关键词：FRP筋；加固技术；界面性能；粘结机理；抗弯中图分类号：rIIU

2、375．1文献标识码：A引言早在20世纪40年代，纤维增强塑料(Fiber—ReinforcedPlastic／Polymer，FRP)即已问世。FRP材料最早是由玻璃纤维和聚合树脂制成，在第二次世界大战后的西方石化工业中得到了应用⋯。FRP材料具有纤维材料高强度、高刚度和聚合树脂轻质、耐腐蚀等优点，消除了玻璃纤维和聚合树脂自身的一些主要缺点，是一种具有特定优良性能的复合材料。随着生产工艺的进步和市场需求扩大，FRP材料成本逐渐降低，土木加固行业的迅速发展，翻新项目的增加，促进了FRP材料的发展

3、⋯。因此，开展了对FRP材料一系列的试验研究和工程上的应用。FRP的种类主要有玻璃纤维(GFRP)、芳纶纤维(AFRP)和碳纤维(CFRP)。可用于混凝土结构抗弯、抗剪加固，同时广泛用于各类工业与民用建筑物、构造物的防震、防裂、防腐的补强。目前，土木工程FRP材料的加固最常见的是FRP片材和FRP棒材。FRP片材(如FRP布)主要用于混凝土表面的加固补强，而FRP棒材(如FRP筋)主要用于嵌入混凝土保护层内的加固补强。与FRP表面粘贴法相比，FRP筋嵌入式加固法能显著提高被加同结构的强度和刚度，

4、能适应混凝土构件表面不规则的情况，还具有耐腐蚀和耐火等优点，因而得到了广泛应用。1FRP筋嵌入式加固法界面性能研究现状①基金项目：江西省自然科学基会项目(E020601)1．1国外对FRP筋嵌入式加固界面性能的研究现状现有的试验研究主要集中在界面粘结性能试验和混凝土构件抗弯加固试验两大部分。而在界面粘结性能方面，FRP与混凝土脱离粘结层又可以分为两大类旧J。一类是粘结层发生纵向劈裂，导致与FRP筋粘结力丧失；第二类是沿钢筋位置混凝土出现纵向裂缝，部分混凝土保护层剥落。前者的脱胶模型在过去的十几年

5、进行了广泛的研究旧。J，但第二种模型只有少数学者对其进行了研究试验，并结合近似理论进行分析。WUZ等帕1采用试验和数值分析相结合的方法来研究后者。他们对1个已用FRP板加固的混凝土梁，在跨中预留1个凹口来模拟跨中的裂缝，用三分点集中力加载装置进行加载。随后又用断裂力学模型分析了该分离(混凝土保护层剥落)日J。虽然线弹性模型用在一些文献的第二种模型里∞J，但是，试验研究表明，FRP筋与混凝土界面应力是呈非线性的。一般来讲，这种非线性由两个阶段组成：一是最初的弹性阶段，二是一个弹塑性阶段。在粘结机理

6、方面，DeLorenzisL等"。81比较全面地研究了FRP筋的粘结性能，包括不同种类的FRP筋、不同粘结材料(水泥砂浆和环氧树脂)、开槽尺寸、粘结长度对粘结性能的影响。试验发现，FRP筋表面性状对混凝土表层嵌贴FRP筋粘结性能的影响很大，与采用喷砂筋相比，采用带肋筋的粘结效率较高。所有劈裂破坏的试件中，槽尺寸越大(即环氧树脂表层厚度越大)，粘结承载力越大。混凝土表层嵌贴FRP筋的最优开槽尺寸为2．0倍的钢筋直径(该槽为方形槽)。BlaschkoM等一1在研究CFRP板条嵌贴入混凝土梁的粘结机理

7、的试验中首次考虑了变量口，(FRP板条距混凝土试块边缘的距离)，这些都是影响粘结机理的重要因素。当FRP·4·Research&ApplicationofBuildingMaterials板到侧向混凝土边缘的距离较小时(口，<20mm)，发生混凝土角部劈裂破坏，该破坏类似混凝土拉剪破坏，如果能保证一定大小的口，，则该破坏可避免。ChajesMJ等采用一个单剪试验研究了粘结强度和力的传递。该试验对FRP与混凝土之间的剪力传递规律进行了测量。在抗弯加固方面，DeLorenzisL等¨叫取用了FRP截

8、面形式和截面尺寸两个参数，对FRP筋嵌贴加固T型简支梁进行了试验研究，随后又与Mecelli一起对矩型简支梁进行了嵌贴加固，试验参数采用了钢筋和FRP配筋率。所有的试验结果均表明，试验构件经嵌贴法加固后，抗弯承载力有了显著提高，构件破坏模式多为粘结失效。1．2国内对FRP筋嵌入式加固界面性能的研究现状近年来，国内也对FRP筋嵌入式加固法界面性能进行了相应的研究。姚谏等⋯。14o设计制作了单剪试验装置，利用这套装置研究了FRP板的粘结长度、FRP板与混凝土块的宽度比、试件对中偏位(通过可调螺杆改变