南京工业大学学报自然科学版
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FRP筋材嵌入式加固钢筋混凝土梁抗弯性能研究

摘 要 FRP筋材嵌入式加固称为一种新型的加固方法,而影响其加固性能的因素有很多,本文通过试验,对FRP筋材嵌入式加固的抗弯性能的影响因素进行了定性研究。 
中国论文网 http://www.xzbu.com/8/view-1602380.htm
  关键词 FRP筋材;嵌入式加固;抗弯性能 
  中图分类号 TU 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2012)012-0144-02 
   
  1 概述 
  随着时间的推移,运营中的很多桥梁因为各种内在和外在的因素,产生了不同程度的病害,进而影响到其结构安全,使得一些桥梁承载力不足,从而使得桥梁加固成为研究的热点。而FRP筋材嵌入式加固是近年来出现的一种新型加固方法,它具有承载力高,成本低,施工简单,施工速度快等优点。本文通过试验对影响嵌入式抗弯性能的影响因素进行了研究。 
  2 试件设计 
  FRP筋材加固混凝土构件,由于FRP筋材具有很高的抗拉强度,所以决定加固性能的因素是界面强度,而影响界面强度的因素有锚固长度、开槽距离试件边缘的距离、开槽宽度、槽间净距、FRP直径、嵌帖数量和混凝土强度。因此,为了研究影响FRP筋材嵌入式加固抗弯性能的影响因素,我们设计了如下试件,见表1、图1,并按照图1所示荷载位置递增加载。而且在试件制作过程中,为了防止发生混凝土受压区破坏和剪切破坏,在试件中分别配置了受压钢筋和箍筋。 
  图1 试件FRP筋嵌贴示意图 
  3 试验现象及数据分析 
  3.1 试验现象 
  整个试验过程中,试验现象基本相似,只是破坏荷载有所不同。对于嵌入两根FRP筋材的试件,因为开槽边距和开槽间距的不同,发生了不一样的破坏形式。其中开槽边距较小的试件KWL4和开槽间距较小的试件KWL8均发生筋材周围混凝土劈裂破坏,而对于开槽间距和开槽边距适中的KWL5和KWL6发生混凝土-胶层界面劈裂破坏,部分试验现象见图2。 
  3.2 试验数据 
  试验中,采得各试件破坏数据见表2。 
  3.3 试验现象和试验数据分析 
  根据试验现象和表2中的数据,试件KWL4和KWL8均发生了混凝土劈裂破坏,而KWL5~7基本没有发生混凝土劈裂破坏,而是在混凝土和胶凝材料界面发生破坏,说明开槽距离边缘的距离,和开槽间距都会影响到加固构件的抗弯承载力。 
  分析实验数据(表2),KWL2-1和KWL2-2虽然增大了配筋直径,但是相比KWL1-1和KWL1-2承载力提高并不明显(分别提高4.0%和5.2%),但是KWL4相比KWL1-1承载力仍然有很大提高(提高53.3%),特别是KWL5,KWL6相对于KWL1-1,KWL7和KWL8相对于KWL2-1更是具有很大提高,接近于前者的两倍(分别提高77.4%,75.3%和87.5%,65.1%),说明FRP筋材嵌入式加固构件抗弯承载力取决于FRP筋材的与混凝土的粘结性能。KWL3-1和KWL3-2相对于KWL2-1和KWL2-2,承载力提高也很明显(分别提高30.3%和27.6%),说明提高混凝土强度对于提高加固构件的抗弯性能具有一定的作用。同样分别对比KWL1-1和1-2、KWL2-1和2-2、KWL3-1和3-2的数据,承载力具有明显提高(分别提高14.7%、16.0%和13.5%),说明锚固长度对承载力影响比较明显。 
  4 结论与展望 
  4.1 结论 
  1)正常选材和施工情况下,FRP筋材嵌入式加固构件抗弯性能取决于FRP材料与混凝土的粘结性能。 
  2)提高混凝土强度对于提高粘结性能具有一定的作用。 
  3)单纯的提高FRP筋材直径对抗弯性能影响不大,但是提高FRP筋材的数量可以较明显提高抗弯,几乎以FRP筋材数量的倍数递增,但需要一定的折减。 
  4)加固时,开槽边距和开槽间距会影响到加固构件的破坏形式和抗弯性能。 
  5)增长锚固长度,能够较有效的提高承载能力。 
  4.2 展望 
  在未来的工作中,通过大量的试验定量的给出开槽间距和开槽边距的最小限值;定量的给出提高FRP筋材数量时,承载力提高的折减系数;结合试验,通过理论推导给出FRP筋材嵌入式加固构件的抗弯承载力计算公式。 
  参考文献 
  [1]秦建庆,陈建峰.水泥土桩复合地基变形控制中的若干问题探讨[J].岩土工程技术,1999,2. 
  [2]刘志丰,周振国,孟伟金.面积置换率和桩长对复合地基的应力和变形的影响[J].工业建筑,2001,11. 
  [3]De Lorenzis L, Nanni A. Bond between NSM Fiber-Reinforced Polymer Rods and Concrete in Structural Strengthening. ACI Structural Journal,1999,2:123-132. 



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