FRP在梁、板、柱加固中的加固研究.docx

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1、FRP在既有梁、板、柱加固中的加固研究摘要国内外，特别是那些制成的钢筋混凝土结构，已经迅速老化，急需修复。鉴于这种情况天然的，新的，更有效的技术，如纤维增强聚合物（玻璃钢）材料，解决了这一世界范围内的老化基础设施。玻璃钢系统能够通过使用不同的玻璃钢结构，安装定制，和不同的材料性能。通过建议的设计程序，工程师有能力来确定这些现有系统的能力水平然后评估和设计为他们未来的需求。钢筋混凝土结构是否有由梁、柱或板组成，可以用来改善强度和同时受益于一个大型的服务寿命延长。工程师应该评估项目的各个方面，包括结构的位置。自然环境具有降解这些玻璃钢材料的能力，这取决于接触到不同的元素，以及，时间暴露在生命的这些

2、元素的时间系统的。材料应选择和设计与这些考虑最大限度地提高这种康复技术的好处。0.引言今天许多钢筋混凝土结构需要加强或改造以允许为持续使用结构。这些修复可能带来的结构，以满足其原有的设计要求，未来的要求，或维修恶化由于腐蚀或其它降解而失去的结构。使用的在抗弯加固中的玻璃钢材料在许多方面类似于钢板的方法过去一直在用。以前的钢板已被接合或螺栓连接到混凝土构件的张拉面提高其抗弯承载力。类似地板被使用在这样的光束的腹板，以增加的剪切能力。这些系统然而，容易受到一些因素，可能会降低其性能。首先，腐蚀可能导致钢-混凝土粘结界面的劣化。其次由于钢的重量和长度，在现场应用中的成员可以是相当长的，它是很难处理这

3、些材料，一般需要脚手架。第三，因为在材料中可能需要一个共同的长度。钢的焊接会导致混凝土的粘结，从而使其产生剥离安装难度。加固梁，板，柱可以产生的应用玻璃钢材料对元素的张力面或网络，类似于典型的钢的时尚板系统。玻璃钢的可组成的条或织物粘合到表面的混凝土或由被称为近表面的过程中嵌入混凝土的棒安装（NSM） o玻璃钢有一个更高的应力阈值，从而将保持在弹性状态下的结构内的钢筋达到其非弹性极限。弯曲玻璃钢加固的方法和相关的故障应根据测试和现场经验得出结论。L玻璃钢弯曲和剪切强化的外部连接通过粘接层压板的表面的玻璃钢层压板的外部接合使用环氧混合物的钢筋混凝土构件。预硫化粘接碳纤维增强环氧树脂玻璃钢加固条，

4、首先研究和使用瑞士在1980年代后期由UrsMeier和他的同事们。在1990年代末玻璃钢片的开发，并自己被广泛用于许多项目整个世界。这些系统中的每一个都安装在该领域中，并应用于湿手糊。为实现系统的最大容量，现有混凝土然而，必须首先检查，以确保它在结构上是足够的。通过结构充分，这意味着，混凝土不会剥落，也没有构件表面的过多裂纹。如果发现这些不完善的地方，就如多修复工程的情况下，具体应详细地和重新浮出水面在玻璃钢制应用之前。这些外部连接的制造商系统通常为他们的专有的设计和安装指南系统。由于该系统的性能是高度依赖于粘合剂或饱和聚合物的应用，现有的混凝土表面的制备该系统，以及现场安装和施工程序，厂家

5、通常证明“经批准的承包商”，以确保其系统的设计和安装。1.2近表面安装（NSM） FRP抗弯和抗剪加固玻璃钢棒的近表面安装是一种很有前途的方法来修复混凝土结构。该系统是通过第一锯切槽在所需的玻璃钢加固方向。这些沟槽，然后注入环氧树脂，直到凹槽是半满的。在此之后，玻璃钢加固被放置在槽并且被轻轻地压入环氧树脂中，使环氧树脂绕流，并包括酒吧。槽的其余部分，然后填充更多的环氧树脂和平滑与现有的混凝土基板的其余部分冲洗。实验测试表明，在FRP性能的一个关键因素是债券对混凝土的玻璃钢棒。一个这样的实验，利用倒置，无筋，T型混凝土梁，这是选择提供最大的拉伸区域。双平行狭缝，然后切成束在所需的间距和深度和材料

6、的然后删除之间凿除。凹槽被空气喷砂清除混凝土粉末和松散的凿过程中创造的物质。环氧树脂及玻璃钢材料，然后安装到如上所述的槽。标本为然后测试和结果被发现在图BondedSpec- length toimen rod dime.code ter ratioUltimate AverageGroovetensilebondMode of failuresizeloadstrength(in.)(Ibs)(p)6-a12T12-b12-c18-a0.53,5231,3290.56,0061,1333/46,8801,29316,4721,2210.59,4521,189Splitting of epox

7、ySplitting of epoxySplitting of epoxy +concrete a ackingCracking of coocreteSplitting of epoxyNote: 1 in.lb = 4.448 N; 1 psi = 0.006895 MPa.FIGURE 1: Bond Test Specimens and Results3从这个测试的结果表明，足够的盖的玻璃钢棒是必不可少的控制系统故障。对于四个在测试中的五个试样的故障模式是发现了环氧树脂的分裂。这种模式导致了爆炸性的，突然的失败负载瞬间通过测试被测试。当酒吧嵌入到一个深度的我一英寸，故障模式转移到一个破

8、碎的混凝土。斜裂缝首先通过混凝土的承载能力和承载能力光束慢慢下降。不用说一个系统的慢故障是多的值得注意的是，在该领域中应注意并在设计中应保证实现结构的预期能力。1.3玻璃钢弯曲和剪切破坏模式关于外部连接的玻璃钢系统，更大的压力是可以承受的与钢板相比，一个将观察现有的钢筋屈服外部的玻璃钢保持在弹性状态。因为玻璃钢将留在弹性状态的成员可以为混凝土压碎和/或FRP突然失败由于混凝土的裂纹从表面脱层。这些设计系统很大程度上旨在确保这些脱层失败不发生。这个最常见的报告脱粘模式被称为“端皮”，即启动在FRP板和prorogates结束对梁的跨中。实例哪里有长的剪切跨度，或在哪里的端部剥离故障模式已正确缓解

9、，另一种故障模式被称为“中间弯曲裂纹引起的剥离”或“跨中剥离”可能发生。这种模式发生时，弯曲或弯曲/剪切裂缝附近的最大弯矩区的发展。在装货，这些打开和诱导的高界面剪切应力造成的分层传播在减小弯矩的方向上的剪力跨度近表面安装呈现不同的故障模式，由于不同的安装。材料的性质基本上是相同的，作为酒吧的创建相同的树脂和纤维（即玻璃或碳），因此材料本身会产生类似的织物。从混凝土中剥离的钢筋可能会发生，如果适当的埋置深度没有达到，原因前面描述。混凝土破碎另外一种与织物或复合材料在同一种形式的破坏模式。1.4对于抗弯加固混凝土构件设计设计玻璃钢系统时，必须评估现有的梁的条件，然后确定使用的系统及其相应的细节。

10、下面是一个的程序，用来引导工程师通过设计FRP改造过程对于弯曲元件。在过程中的第一步是确定的弯曲和剪切能力的原始梁。要做到这一点，工程师可以使用现有的计划，但仅作为参考在检查梁本身。因为随着这些老结构可能不同于设计师的规格，在现场测试中，必须所做的验证的精确条件，尺寸和位置的加固成员。材料试验也应进行，以确定的属性混凝土。下一节的性质应计算和应变的张力应建立梁的面或底面。在大多数情况下，紧张的一面光束被破解，从而支撑可能需要纠正的偏差以前的成员，虽然，玻璃钢的应用。这应该是考虑到光束被检查，并正在确定部分属性。下一步，将军荷载条件下的梁是根据和预期应确定。此外，在这些条件下，在这些条件下的现有

11、能力应评估。这将有助于工程师确定成员的需求,在条款的康复，如果在所有。这是很可能的，该成员将不需要任何修复的形式，玻璃钢，但可能需要通过清洗清洗锈蚀的构件和混凝土重铸达到预期的能力。早期的梁设计可能需要更多的加固，由于大面积的混凝土创造了比原来更大的能力。如果是确定的玻璃钢系统确实是必要的，在这个过程中的下一步是确定的适当系统。前面提到的系统应该考虑和应该根据具体的系统的成本和效率来决定应用。止匕外，在设计过程中的一个主要考虑是有一个承包商容易获得安装系统。项目地点可能有本地专业只有在一定的系统经验的安装，即表面应用或NSM,最终选择哪一种制度。在这一步中不同玻璃钢，如玻璃和碳基，应考虑为好。

12、这一步一个应该确定的数量，加强这是必需的，并配置玻璃钢系统。所需的玻璃钢加固的估计，可以发现如下(一)确定计算力矩，需要由FRP进行，PMN设备。假设9 = 0.9和确定AMN二(PMN设备)/P9。(ii)近似的应力在FRP在失败的有效强度的80%, kmffu,在哪里公里=0.8。在玻璃钢中的最大容许应力是设计的90%强度，这是假设失败，由于混凝土破碎可能发生。而且，它假定一个设计师想尝试强调的玻璃钢系统可能获得一种经济有效的设计。(iii)近似的压缩块的深度在混凝土等于C整型加固部分，认识到它必须大于一个自中性在玻璃钢系统已应用后，轴向下移动。(IV)由玻璃钢系统所承载的附加的名义弯矩，

13、然后给予：NMN = xvfafffe (HC/2)其中给出了估计所需面积的玻璃钢加固：AF,请求二/ivfffe (HC/2)或类似的，AF = ntfwf,对选择FRP层近似数系统被发现：N=AMN/vfffetfwf (HC/2)现在，继续设计的玻璃钢加强的成员，下一步的过程应确定平衡配筋率。平衡比例应确定在前一步，考虑系统的系统评估具有不同层数。目标是确保现有钢材钢筋已产生，因此，应选择适当数量的层某些事发生。在此之后，设计系统的容量应该是确定的成员的弯曲能力超过所需的抗弯承载力。鉴于玻璃钢的固定成本是最昂贵的部分设计部分的康复过程可能需要进行迭代，以减少系统中使用的玻璃钢量。最后，玻

14、璃钢系统必须详细，以确保达到防止脱层在中间跨度和适当的强度玻璃钢的末端。还需要检查的强度的光束本身的玻璃钢被终止，以确保不会有弯曲故障的剪切。1.5抗剪加固混凝土构件的设计作为设计的弯曲元件，在剪切加强的一个成员的第一步是确定成员的确切属性，尺寸和加固位置。类似地，在玻璃钢之前，必须确定梁的现有的剪切能力系统可设计。有了这个信息工程师现在可以做出选择在系统的类型上使用，并最终选择是否使用一种方式奠定系统，使用一张玻璃钢材料，并将其包裹在网络和底面上梁，使用一个预固化的层压板系统，适用于与粘合剂的网络的光束。接下来，工程师的任务是确定的量的玻璃钢层，首先假设连续覆盖的光束，然后第二的间歇间距包装

15、的。在这一步中剪力折减系数，KI,使用AQ440.2r确定一02:10-11,当现有的光束特性和包装性能的各种因素。下一步，该系统的实际剪切能力是确定的，它是确保所规定的包装或预固化的层压材料是能够购买或制造的商业公司。再次，玻璃钢系统的成本降低，如果商业可用的玻璃钢板材或层压板的选择。在此之后，人们应该计算出考虑强度的光束和比较它对成员的要求。也，使用AQ440.2r-02最大配筋间距的限制应检查。最后，对玻璃钢系统进行详细的介绍，以保证中端和中跨剥离没有发生，和剪切能力是足够的，在玻璃钢被终止。2.加固柱的玻璃钢约束2.1o简介使用玻璃钢包装上的矩形和圆形的列显示，通过限制混凝土柱，延性和强度可以提高戏剧性地列目前存在两种FRP装箱：(1)柱是包裹在原地，或(2)的列被倾倒到外套。主要区别这两者之间的方法是，包裹的列通常不会进行任何直接柱轴向载荷。这种类型的系统的附加轴向强度是所带来的增加了箍强调该列是能够进行。因此纤维这些包裹一般只设置在横向方向时，适用于田野。当混凝土柱浇入一件外套时，纤维被布置在一个从环向角。这使得外套能够承受轴向力和环向应力从列7。柱本身的尺寸