FRP筋材的研究及在工程中的应用.pdf

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1、DOI：10．3969／j．issn．1672—4011．2013．02．020FRP筋材的研究及在工程中的应用凌亚青1”，邓宇1，姬帅1，聂威1，王丽1(1．广西工学院土木建筑工程系，广西柳州545006；2．广西建工集团第五建筑工程有限责任公司，广西柳州545001)摘要：介绍国内外学者对FRP材料的试验研究、力学性能以及理论分析，及其在部分工程中的应用，重点提出新型CFRP—PCPs复合筋(carbonfibrereinfomedphmticsprestressedconcreteprisms)材料在钢筋混凝土结构中使用的优点，便于今后

2、的研究及应用。关键词：CFRP；钢筋混凝土梁；预应力；CFRP—PCPs复合筋中图分类号：TU528．59文献标志码：B文章编号：1672—401l(2013)02—0043—020前言国内外对CFRP材料研究日益频繁，但国际上对预应力FRP筋技术的系统研究不多，采用预应力FRP的实际工程也较少。FRP筋具有抗腐蚀能力，可以应用于桥梁、各类民用建筑、海洋和近海、地下工程，化工厂、废水处理厂等；因其具有较小的弹性模量及低松弛性能，用作预应力筋，可以降低混凝土收缩徐变及预应力筋松弛引起的预应力损失。工程实践表明，FRP筋能够适应现代工程向大跨、高

3、耸、重载、轻质高强发展及承受恶劣条件的需要，符合现代施工技术的工业化要求。1国外研究国外发达国家对FRP的研究比较早，始于20世纪50年代。多年来，各国对FRP筋在土木工程中应用等各方面技术进行深入的理论及试验研究。在FRP筋基本力学性能、混凝土结构设计性能、锚固技术、抗疲劳、抗老化性能、耐火性能等方面均取得了较大成果。国际上多次召开FRP筋混凝土结构国际性会议，研究工作13趋系统化，并成立相关的委员会，如美国混凝土协会(ACI)成立了专业委员会(ACl440)、美国土木工程师学会ASCE和美国测试与材料学会均相继成立了委员会，日本的ACC协

4、会、日本土木学会(JSCE)设立了连续纤维增强混凝土委员会、Et本混凝土协会(JCI)和13本建筑学会也都成立了相关委员会，加拿大CSA和1515组织等。1．1科研方面及规程编制1993年，随着第一届FRP增强混凝土的国际会议(FR—PRCS—1)在加拿大召开，Kabakubo和Makitani等人对FRP筋与混凝土的粘结机理进行了研究。ECosenzaeta1．对FRP筋的粘结性能进行研究提出了锚固长度的计算方法。Steck—el等人对3种玻璃纤维和4种碳纤维增强聚合材料在100％湿度盐水环境下的试验研究其耐久性和弹性模量的变化。Moham

5、edSaafi和HollssamToutanji对不同配筋率和不同预应力度的混凝土梁进行跨中加载试验。试验表明：预压力还可以改善梁的抗剪强度而且预应力FRP可以使用较小的基金项目：广西工学院科研立项资助(2011007)作者简介：凌亚青(1988一)，男，项士研究生，研究方向：建筑结构及材料应用。截面，从而节省费用。其两人还对粘结AFRP预应力筋梁、无粘结AFRP预应力筋梁和补分粘结AFRP预应力筋梁进行试验研究。研究结果表明，所有试验梁的破坏均为弯曲破坏，预应力筋先断裂；粘结预应力筋梁提高了承载力，裂缝间距小但数量多，破坏特征均为脆性破坏。

6、由于预应力FRP筋作为外部受力筋加固混凝土梁时，施工相对容易且快捷，在不降低构件延性的条件下可大幅度提高承载能力，同时可以控制裂缝开展，抗腐蚀性强。因其预应力筋须锚固在梁端，考虑到在实际工程当中，有时无法让预应力筋锚固在梁端。故而，RobertA．TjandraandKiangHweeTan，又进行了体外CFRP预应力筋加固混凝土连续梁的研究，分别在梁的跨中正弯矩区、中支座负弯矩区局部设置体外CFRP预应力筋。研究表明在中支座负弯矩区加固混凝土梁更有效的提高梁的极限承载力；在跨中正弯矩区布置体外预应力筋，能有效减小梁的挠度和跨中裂缝宽度，从而

7、有效的提高了梁的正常使用极限状态。在规程编制方面，日本连续纤维增强材料研究委员会于1993年编制了世界第一部《连续纤维筋混凝土结构设计规范》，又于1997年公布了《连续纤维增强材料混凝土结构设计施工建议》。美国混凝土协会ACl440委员会于2001年提出了《FRP筋混凝土结构的设计和施工准则》。1991年加拿大1515组织公布了FRP筋用于高速公路桥梁的规范，《加拿大公路桥设计规范(cHBDc)》于1998年正式出版等。1．2实际工程应用英国、美国和以色列最先应用这种新型材料作为建筑结构和桥梁结构中的主要构件。美国先后设计并施工完成了多项供研

8、究及示范用的工程，如大量的预应力梁试验和密歇根州的桥梁工程u⋯。Mackinleyville桥是美国西弗吉尼亚州第一座使用FRP筋增强桥面板的公路桥。另外，美国海军