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1、预应力FRP片材加固技术的研究幻灯片框架1．预应力混凝土结构的发展现状及展望2．FRP片材在加固技术上的应用现状3．FRP片材在加固技术上研究现状3.1FRP片材预应力施加体系3.2预应力FRP板加固技术的研究3.3国内在该领域的研究现状3.4国内外的研究成果得出的结论１．预应力混凝土结构的发展现状及展望现代预应力混凝土结构体系是指用高强和高性能材料、现代设计方法和先进的施工工艺建造起来的预应力结构体系,是当今技术最先进、用途最广、最有发展前途的一种建筑结构形式之一。预应力混凝土发展到今天,不仅应用于桥梁、
2、轨枕、电杆、桩、压力管道、贮罐,而且在高层、高耸、大跨等结构中广泛应用,几乎所有大型土木工程中都有预应力混凝土结构的踪影。预应力结构的展望：1.应用领域日益扩大(可持续发展)。2.采用新型高强度材料(混凝土与预应力筋)。3.与之相匹配的现代设计理论。4.先进施工工艺的开发。近年来,非钢材预应力筋得到了很大发展,它们主要是纤维加劲塑料(FRP)预应力筋,如玻璃纤维加劲塑料(GFRP)、芳纶纤维加劲塑料(AFRP)及碳纤维加劲塑料(CFRP)预应力筋。它们由多股连续纤维以环氧树脂等作为基底材料胶合后,经过特制的
3、模具挤压、拉拔成型。塑料筋的应力-应变曲线没有条件屈服点,直到拉断都呈线弹性,它们的弹性模量仅为50～50GPa,抗拉强度则接近于高强钢绞线。纤维加劲塑料筋与钢材相比具有抗腐蚀、耐疲劳性能好、热膨胀系数低、强度与质量密度之比高(约比钢材高5倍)、表面形态多等优点;但它的缺点为价格高,拉断时应变低极限伸长率仅为2%～3%),长期的静力强度比短期的低等。目前,各种FRP预应力筋仍处于研究试用阶段,FRP预应力筋的发展前景将是很广阔的。2．FRP片材在加固技术上的应用现状由于FRP具有强度高、密度小、抗疲劳、耐腐
4、蚀等优良的材料特性,以及适用面广、施工方便等优点,因此在加固工程中的应用越来越普遍,FRP加固技术也成为目前国内外研究开发的一个热点。然而一般的加固工程中,该方法仍然存在一些问题:FRP的抗拉强度由于受构件变形的限制以及易出现FRP的剥离破坏而不能充分发挥;FRP对处于使用阶段构件的加固效果不是很理想,对加固构件的开裂荷载和屈服荷载提高不大,往往是在受拉钢筋屈服后,FRP的高强作用才得到发挥。3．FRP片材在加固技术上研究现状3.1FRP片材预应力施加体系预应力纤维片材加固受弯构件是一项非常新颖的加固技术,
5、目前已经发展了三种预应力体系:(1)在粘贴非预应力纤维片材之前让受弯构件起反拱,然后粘贴纤维片材,释放反拱,从而使得纤维片材产生预应力。此种方法产生的预应力水平较低。(2)通过外部反力架预先张拉纤维片材,然后粘贴到加固的构件上,待养护完毕后,在构件部剪断纤维片材进行放张,对加固构件施加预应力。(3)在加固构件上设置永久性锚具,纤维布以加固构件本身作为反力架进行张拉,张拉完后粘贴在构件上,锚具保留在原位。3.2预应力FRP板加固技术的研究1991年,Saadatmanesh和Ehsani对玻璃纤维板通过间接的
6、方式施加了预应力,他们用液压千斤顶在梁的跨中使梁向上起反拱,然后将玻璃纤维板粘贴在梁的受拉底表面并进行养护,待养护完毕后移走千斤顶,从而使玻璃纤维板产生预应力,但预应力水平较低。法国的Ferrier等人在2001年对预应力碳纤维板加固混凝土梁进行了研他们主要研究了CFRP板与混凝土的粘结性能和梁端粘结区域的抗剪性能,并进行了试验验证。试验结果表明,梁端没有锚固的加固梁的破坏形态为纤维板从梁端开始发生剥离现象,纤维板的强度没有得到充分发挥;梁端有锚固措施的加固梁的破坏形态为纤维板在跨中断裂，其强度得到了充分发
7、挥。纤维板破坏形态瑞士的UrsMeier等人为了使预应力FRP板加固的混凝土梁不发生梁端的粘结破坏,提出了对FRP板施加梯度预应力的方法,即使梁中部预应力水平最高,在梁两端FRP板预应力水平逐渐降低,最后在端部达到零以上研究均表明,使用预应力FRP板加固混凝土梁,可以减小梁的裂缝宽度,延缓新裂缝的出现,提高梁的抗弯刚度;显著改善其开裂、屈服和极限承载力。但因FRP板抗拉承载力较高,且相对FRP布僵硬,与梁的粘结质量不容易得到保证,破坏时多为剥离破坏,其强度不能得到充分发挥,所以需进一步研究有效、实用的锚固系
8、统,以便充分利用其高强的材料特性和进行实际工程应用。3.3国内在该领域的研究现状目前预应力FRP片材加固技术的研究主要集中在碳纤维上,预应力芳纶纤维片材加固技术的研究还是较少，北方工业大学的杜修力对预应力AFRP布加固混凝土梁的受弯性能，受剪性能温度对AFRP布配套粘结材料的力学性能影响研究。国内关于预应力FRP板加固技术的研究还未见报道。国外已经进行了很多FRP筋材、棒材应用于加固的研究,而国内在预应力FRP加
