浅谈梁的粘FRP板加固法衬板

浅谈梁的粘FRP板加固法

浅谈梁的粘FRP板加固法 2011年12月09日 来源： 0　概　况　　当结构构件不能提供足够的强度和使用性能时，必须进行加固。根据实际情况，可选用不同的加固方法，如预应力加固、喷射混凝土加固、聚合物浸渍加固、粘钢加固等。其中粘钢加固由于具有方便快速、增加自重少、所需施工场地小等优点，因而得到较广泛的应用。但其最大缺点是钢板的腐蚀(重工业厂房内钢板的腐蚀更为严重)会导致钢板与混凝土之间粘结力的削弱，这对结构的使用性能和安全性能是不利的。为了消除腐蚀带来的不利影响，可用FRP板代替钢板。　　FRP(FiberReinforcedPlastic)为纤维增强塑料，它具有与混凝土的线胀系数接近、比强度高、耐腐蚀性强、电磁绝缘性能好、易于成型和粘贴、可用于不规则平面的加固等优点。FRP板的力学性能与纤维的种类及其布置方向有关，通过改变纤维的布置方向可在某一特定方向上得到预期的加固效果。在梁的受拉面粘贴FRP板可明显提高梁的受弯承载力；在梁的剪压区粘贴FRP板可明显提高梁的受剪承载力，且这两方面是相关联的。1　用FRP板进行抗弯加固　　试验的加载如图1所示，试件的截面示于图2A。试验结果表明，粘FRP板加固梁的开裂荷载比未加固梁的开裂荷载略大。且一般情况下，加固梁的裂缝间距较小、分布较均匀且裂宽较小，这对结构更好地完成使用性能有利。对于粘贴FRP板较短的加固梁，首先在FRP板的端部出现裂缝，然后沿与纵筋成45°的方向发展，并沿纵筋方向延伸，在纯弯区发生破坏之前，板端开始破坏，最后发生由于FRP板端部的局部粘结破坏而引起的试件破坏。当FRP板全长粘贴或在板端部锚固时，板的应力达到屈服。在试件破坏前，由于纵筋的屈服应变比FRP板的屈服应变低较多，大多数加固梁的纵筋可达到屈服。粘FRP板加固梁的抗弯强度和刚度明显提高，特别是在梁的配筋率较低的情况下，提高更加明显。在正常使用状态下试件的抗弯刚度约提高17%～99%。加固梁的抗弯强度亦有明显提高，正常使用状态下提高约19%～99%，极限状态下提高约28%～97%。图1　试验加载示意图2　试件截面尺寸　　影响粘FRP板抗弯加固的因素有FRP板的长度、FRP板的厚度、试件的配筋率及锚固手段等。 1.1　FRP板长度的影响　　FRP板较短时，加固梁易在FRP板的端部发生局部粘结破坏导致试件的破坏；而选用全长的FRP板进行加固时效果较好，施工也较方便。 1.2　FRP板厚度的影响　　试件的破坏机构与板的厚度密切相关。当FRP板较簿时，板端的正应力、剪应力均较小；而当FRP板较厚时，板端的正应力和剪应力相对较大。即随着板厚的提高，FRP板端的正应力和剪应力均提高，导致板滑移和混凝土沿着纵筋方向出现撕裂引起的过早破坏，即FRP板与混凝土之间粘结面的过早破坏。 1.3　试件配筋率的影响　　当试件配筋较少时，试件的破坏表现为FRP板的拉断。由于充分发挥了FRP板的作用，因而配筋较小时粘FRP板的加固效果较好。 1.4　板端锚固措施的影响　　由试验结果可知，选用I型套筒由于其提供了较好的锚固，因而使试件即使在FRP板较厚时也能避免发生沿对角拉裂的脆性破坏。试验结果表明，I型套筒锚固比其它锚固方法有效。2　用FRP板进行抗剪加固　　进行了图3中A～D方案的试验研究，其中A方案为未加固的对比梁。由试验结果可知，图3的B、C、D三种加固方案中，D方案(在梁腹和梁底均粘贴FRP板)的加固效果明显好于另两种加固方案(在剪跨内梁的腹部粘贴FRP条带、仅在梁腹粘贴FRP板)的效果。因为D方案在梁腹和梁底均粘贴FRP板(又称为“U”型粘贴加固方案)，梁底的FRP板不仅增强梁腹FRP板与混凝土的粘结性能，防止FRP板与混凝土过早的滑移破坏；而且与梁腹的FRP板形成半封闭的体系，加强对梁混凝土的约束，提高梁的受剪承载力。同时，在梁底粘贴FRP板还可提高梁的受弯承载力，因而实际的梁在加固时必须使其满足“强剪弱弯”的原则。　　本文着重讨论采用“U”型加固方案进行抗剪加固梁的性能。方案如图3中的D～H所示，试件的变化参数包括FRP板的厚度及高度、纤维的布置方向、箍筋的间距和板端的锚固等。为了保证试件发生剪切破坏，在试件设计时加大了试件抗弯钢筋的数量。试验的加载示意图与抗弯加固的加载图相同，见图1；试件的截面尺寸示意如图2B所示。　　由试验可知，粘FRP板抗剪加固能大幅度提高钢筋混凝土梁斜截面的受剪承载力和变形能力，改善梁

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