frp-nsm加固混凝土构件的研究现状

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1、FRP-NSM加固混凝土构件的研究现状-结构理论FRP-NSM加固混凝土构件的研究现状　　摘要：FRP表面嵌入法(NearSurfaceMounted简称NSM)是近几年以来结构加固的重要技术进展。研究简要介绍了国内外FRP-NSM加固混凝土梁抗弯性能和抗剪性能的研究成果,概述了FRP-NSM加固的发展。通过介绍NSM-FRP加固混凝土梁的研究发展和现状，对现有研究的不足进行综合比较和分析，并对发展的前景和遇到的问题进行了探讨。　　关键词:FRP,表面嵌入法(NSM),混凝土梁抗弯性能,抗剪性能　　1FRP-NSM加固的基本概念和特点　　FRP表面内嵌加固

2、修复方法是将纤维增强塑料(FRP)筋或板条放入结构表面预先开好的槽中，并向槽中注入粘结材料(树脂、水泥砂浆或混凝土等)使之形成整体，来改善结构性能(抗弯、抗剪性能、抗震性能)的方法，简称NSM—FRP,如　　1-1NSM—FRP加固示意图　　图1-1所示。同工程中常用的加固方法相比优势很明显[1]，比起表面外贴法(ExternallyBondedReinforcements简称EBR)具备很多优点[2]，特别是FRP与混凝土的粘结表面积增大，提高了FRP的利用率;可避免FRP受到磨损、撞击，适用于桥面板和连续梁负弯矩区域的加固;可用于恶劣环境下(高湿、高温

3、和冻融)工程加固等。所以NSM—FRP加固法有着广阔的研究和工程应用前景。　　2.NSM—FRP加固技术应用及研究现状　　2.1技术运用　　早在20世纪40年代末瑞典的Asplund[3,4]用此项技术加固瑞典一座桥梁，由于当时受到加固材料和粘结材料的限制，效果不好。随着新材料的不断出现，各种新加固方法出现，特别是NSM—FRP加固技术，这种加固在国外工程中的应用也越来越多，以下是国外的几个实例：1997年至1998年技术人员用NSM—CFRP加固技术对美国的Oklahoma市的一所建筑物进行了加固[5];1998年技术人员用NSM—CFRP加固技术(CF

4、RP砂磨)方法加固了美国波士顿市的6个混凝土圆形结构物[3];同年技术人员用NSM—CFRP(CFRP砂磨)加固技术对美国正在使用中的J.857桥梁进行加固[6];1999年秋天技术人员用NSM—CFRP(CFRP板带)加固技术加固了瑞典一座桥梁的桥板[7];1999年用NSM方法加固了一个5层框架的砌体墙[8];Gentile和Rizkalla[9]对加拿大的一座使用了39年的木桥梁进行加固;AndreaProta[10]等人用NSM—CFRP对混凝土仓筒结构进行加固。目前关于嵌入法加固研究的资料非常有限，且尚未有相关规范和设计准则颁布，现有的试验研究主

5、要集中在界面粘结性能试验和混凝土构件抗弯加固试验两大部分。　　2.2研究成果其现状　　3破坏模式　　NSM—FRP加固梁的破坏模式理论上分为三种：弯曲破坏、粘结破坏和剪切破坏。　　3.1弯曲破坏　　弯曲破坏，加固梁受压区混凝土被压碎和FRP被拉断。　　3.2粘结破坏　　粘结破坏，粘结剂与混凝土界面滑移破坏、粘结剂劈裂破坏和混凝土开裂引起的剥离破坏、FRP与粘结剂界面滑移破坏。从已有的试验结果来看，嵌贴法加固钢筋混凝土梁的主要破坏方式为粘结失效，目前剥离强度模型可归为三大类：基于抗剪承载力的模型、混凝土齿状模型、界面应力模型。对于嵌入式加固的粘结失效强度模型

6、的研究还较少，所提出的模型一般都是在原有外贴片材模型上的改进的。Hassan和Rizkalla结合混凝土破坏准则，提出了界面应力的计算方法[4]，浙江大学的刘义根据自己的试验对公式进行了详细的推导[2]，界面剪应力计算公式：　　注：P为梁上作用集中荷载;为梁未嵌贴FRP段的长度;为FRP筋形心到梁截面中和轴的距离;是考虑了混凝土开裂影响的截面有效惯性矩;为胶层与FRP筋之间的有效粘结系数0.5<<1;FRP的直径。　　Hassan和Rizkalla指出由于胶层-FRP界面的粘结力要高于混凝土-胶层界面，而且胶层的剪切强度往往高于混凝土，因此构件的剥离破坏由

7、混凝土的剪切强度所控制。当界面剪应力随外荷载的增长而增加到混凝土的剪切强度时，将会在混凝土-胶层界面发生剥离破坏。不过，对于其他更为复杂的(FRP一胶层界面破坏，FRP被拔出;粘结材料层发生劈裂破坏;槽附近混凝土开裂)破坏模式下的极限荷载的获取，显然此方法需要进一步的改进。　　3.3剪切破坏　　剪切破坏，加固后梁的抗弯承载力大于梁加固前的抗剪承载力时，可能会发生斜截面剪切破坏。由于剪切破坏是脆性破坏，相对于弯曲破坏更加突然，DeLorenzis和Nanni在抗剪增强试验中，通过对FRP筋的布置角度、锚固长度、配箍率、间距和等影响参数的组合，在破坏模式的基础

8、上，提出FRP筋对抗剪承载力的计算方法，并且与试验结果进行比较，取