FRP片材在砌体结构加固中的应用.pdf

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1、主兰笙：盔歪墨鱼堕垒塑墨童缝垫丝塑堡一五麴FRP片材在砌体结构加固中的应用戚劲松(河南省第五建筑安装工程集团有限公司，河南郑州450007)摘要：纤维增强复合材料(FRP)在加固工程中的应用是土木工程研究热点之一。本文围绕国内外FRP加固技术的研究现状以及最新进展，从FRP加固砌体结构技术的研究方面进行综述。试验研究表明：FRP加固砌体结构可以提高砌体结构的抗震、抗剪和平面外抗弯性能。关键词：纤维增强复合材料；加固技术；砌体结构中图分类号：TU472文献标识码：B文章编号：1672—401l(2012)02一0037—0

2、21FRP加固技术的发展概况20世纪80年代，主要由日本发起了FRP用于结构加固修复的研究。此后，美国、加拿大及欧洲部分国家和地区的众多大学、科研机构和材料生产厂家等相继进行了大量的纤维材料应用于结构补强加固的研究。用FRP对钢筋混凝土进行修复加固在日、美等发达国家已成为一项成熟技术，并制定了有关的技术标准、规范和应用规程，同时还组织了各种促进团体和学会等。我国有关FRP片材粘贴加固的应用研究始于20世纪80年代末。目前，国家工业建筑诊断与改造工程中心、同济大学、东南大学、天津大学等多所高校和科研机构都在对FRP加固技术

3、进行研究，取得了大量的科研成果，并应用于许多工程中。但我国在FRP加固规范的制定方面还比较落后，我国已制定了《碳纤维片材加固混凝土结构技术规程》，其他两个材料产品标准和国家级《高性能复合材料应用规范》还在编制中。现在，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。2FRP加固砌体结构的研究2．1FRP材料加固砌体结构的发展和研究现状砌体结构在结构工程中占据着重要的地位，许多砌体结构具有比较高的历史价值和使用价值。由于设计基准期的接近、结构设计和抗震标准的提高、设计和施工产生的隐患以及人们对建筑物的安全

4、性、实用性和耐久性的要求不断提高等原因，许多砌体结构需要维修加固。近年提出采用FRP加固砌体结构的新型技术，既适用于墙体局部开裂的加固又适用于墙体承载力不足情况下的加固，可以避免传统砌体结构补强方法的缺点。该技术主要有建筑空间利用率高、耐久性好、不增加结构的自重和体积、施工方便快捷、修复加固效果明显等特点。当前研究、开发和应用FRP材料进行砌体结构加固是发展的趋势。国内在FRP材料加固砌体结构的研究刚刚起步，目前有武汉理工大学、浙江大学、天津大学及清华大学等少数几家单位在进行研究，理论和应用还不够成熟。2．1．1FRP加

5、固砌体结构抗剪性能研究砌体结构往往由于抗剪承载力不够而发生破坏。1997年，Ehsani等对用FRP加固砖砌体的抗剪性能进行了系统地试验研究。试验结果表明：粘贴GFRP可以明显提高砌体的抗剪强度和刚度；GFRP的抗拉强度和粘贴锚固长度对加固砌体的抗剪强度和破坏形式都有较大的影响；FRP布作者简介：戚劲松(1979一)，男，工程师，主要从事建筑工程技术工作。粘贴方向对加固砌体的刚度有一定的影响，但对抗剪强度影响不大。2002年，Corradi等对在意大利翁布里亚地震中遭受损伤的石砌体结构进行了现场粘贴FRP布的抗剪加固试验

6、研究，石砌体分别采用粘贴GFRP和CFRP的剪压试验，结果显示，对于抗剪强度的提高没太大区别。蔡志鸿、黄奕辉等对27件芳纶纤维布加固砖砌体双剪试件与4件芳纶纤维布加固砖砌墙体进行了试验和理论研究。试验结果表明，芳纶纤维加固砖砌体破坏时仍具有较明显的脆性。芳纶纤维布受拉时，其与灰缝平行的分力直接提高了水平承载力，而与灰缝垂直的分力对灰缝产生压应力，间接地提高了水平承载力，计算中应考虑两部分的共同作用。加固效果的主要影响因素是芳纶纤维布的有效发挥系数、摩擦系数和芳纶纤维布条带轴线与灰缝方向的夹角。需要指出的是，随前加固率的提

7、高，FRP有效应变即有效发挥系数减小，^咒t可靠锚固的情况下，过高的加固率容易引起FRP的剥离破坏。另外，由于加固试件的破坏是由砌体破坏引起的，FRP基本上不会开裂。因此对于低强度的砌体结构，采用过高强度FRP材料和过高的加固率来提高抗剪承载力并不可取。2．1．2FRP加固砌体结构的抗震性能研究FRP加固可改善结构的抗震性能，主要是由于FRP约束墙体而阻止了裂缝，改善了墙体的受力状态。FRP的作用相当于桁架模型中的受拉杆，在加载过程中屈曲稳定，FRP的存在使滞回环饱满，面积增大，变形能力得到加强，延性增加，骨架曲线下降段

8、平缓，从而改善了整体结构的抗震性能，避免了由于砖砌体的脆性破坏而导致整体结构的突然破坏。赵彤等进行了CFRP加固砖砌体在低周反复荷载作用下受力性能的试验。结果表明，粘贴FRP可以有效地提高墙体的抗震能力，对于提高结构延性，增强墙体的耗能能力，减少墙体的剪切变形和防止砌体受压区破碎，都是非常有效的。王欣等进行了对已破坏