FRP加强修复金属结构研究概述

近年来,FRP(Fibre Reinforced Polymer)用于加强修复钢结构及铝合金结构取得了较多应用。本文首先总结回顾了钢结构、混凝土结构与FRP粘贴连接节点界面应力的弹性分析方法,然后总结了考虑胶水塑性变形的粘结-滑移分析及不同的强度设计准则。文中还总结了不同受力形式下,钢或铝合金与FRP组合结构构件的受力性能,包括受拉、受弯、受压等工况。已有的试验及有限元方法主要分析了FRP和胶水的材料性质、FRP粘贴位置和范围、胶水层厚度等因素对组合构件的强度和破坏模式的影响,并依据试验结果和理论分析,提出了有效粘贴长度的概念。简要回顾了FRP加固后钢结构或铝合金结构的疲劳性能,以及航空领域和相关领域的研究情况。最后提出了FRP用于加固金属结构的几点待研究或完善的问题。     

带U型箍的FRP板-混凝土搭接接头单剪试验研究

大量既有基础设施由于材料性能退化、超负荷使用等原因性能退化,不能满足使用需求,因此需要进行加固、修复和改造。纤维增强复合材料(Fiber Reinforced Polymer/Plastic,简称FRP)是一种新型高性能材料,具有高强、轻质、耐腐及施工便捷等优越的性能,已广泛应用于工程结构的加固。将FRP板粘贴于钢筋混凝土梁/板等受弯构件,提升其抗弯承载能力,是钢筋混凝土结构主流的受弯加固技术之一。FRP加固钢筋混凝土梁/板的极限承载能力通常由中部剥离破坏或混凝土保护层剥离破坏控制,剥离破坏发生时FRP的最大应变仅为其极限抗拉应变的20%～40%,未能有效地利用FRP抗拉强度。FRP-混凝土搭接接头单剪试验常用于研究FRP-混凝土的粘结性能,采用该类试验研究带U型箍的FRP-混凝土的粘结性能,研究U型锚对粘结性能的提升,从而有助于提升配置U型箍的FRP加固钢筋混凝土受弯构件的力学行为。试验包含了6个试件,重点研究U型箍角度的影响。试验结果表明:锐角(如35°和45°)能够显著地提升FRP-混凝土界面粘结性能。     

FRP加固木梁的受弯性能研究

为考察纤维增强复合材料(fiber reinforced plastics/polymer,FRP)对木梁的加固效果,对比分析了6根普通木梁和21根FRP(包括CFRP和GFRP)加固木梁的极限荷载与抗弯刚度等结构性能,并探讨了构件的破坏形态与破坏机理. 结果表明:FRP可避免或延缓木梁的受拉脆性破坏,降低木材缺陷对其受弯性能的影响,充分利用木材的抗压强度并显著提高构件的刚度和延性性能;当配筋率为0.37%～1.13%时,FRP加固木梁比未加固木梁的极限承载力提高了17.7%～77.3%. 基于极限应变分析方法,提出了构件极限承载力的计算公式,经国外试验结果初步验证后发现,该计算公式简便且结果精度较高.     

FRP加固钢筋混凝土结构尺寸效应的研究进展

为提高纤维增强复合材料(FRP)加固大尺寸钢筋混凝土构件设计的合理性,对FRP加固钢筋混凝土构件尺寸效应的研究现状进行了综述和分析,重点介绍了FRP材料、FRP和混凝土之间的粘结强度、FRP加固钢筋混凝土梁和FRP加固钢筋混凝土柱的尺寸效应研究成果;在归纳总结的基础上,对FRP加固钢筋混凝土结构尺寸效应的研究提出了建议...     

FRP片材加固混凝土板研究进展

为研究FRP片材对加固混凝土板性能的影响,本文结合国内外学者对FRP加固混凝土板的受弯性能、承载力、疲劳性能及耐火性能等方面的研究进行了探讨。从已有的研究成果中可以发现,FRP加固混凝土结构的研究主要是对短期性能和承载力方面的研究,而对FRP加固混凝土结构长期性能和耐久性能方面研究较少,对于FRP片材加固混凝土板的试验研究和理论分析方面的剥离破坏开展则更少。因此,对FRP片材加固凝土板的研究具有一定的实际意义和工程前景。     

纤维增强复合材料与钢材复合加固混凝土结构研究进展

纤维增强复合材料与钢材复合加固混凝土结构技术,结合了粘贴纤维增强复合材料(FRP)和外贴钢板加固混凝土结构两种技术,可有效改善混凝土结构的受力性能。总结近年来FRP与钢材复合加固混凝土梁、板和柱力学性能以及设计理论的研究进展,分析已有研究取得的成果和尚存的问题。分析表明:FRP与钢材复合加固技术能同时提高被加固构件的延性和承载力,有效解决了FRP加固技术的锚固问题,但关于FRP与钢材复合加固构件的力学性能、设计方法等有待深入研究。应进一步通过试验研究和有限元分析的方法,综合考虑二次受力、加固量等因素对FRP与钢材复合加固混凝土构件受力性能的影响,加固材料的设计取值、加固设计方法和FRP与钢复合材料耐久性研究等是今后关注的课题。     

FRP和TRC加固砌体墙受剪性能试验研究

砌体结构的抗震性能较差,且砌体墙作为主要承载构件易在地震中受到面内剪切作用。而加固是提高砌体墙面内受剪性能的有效方法。FRP (fiber-reinforced polymer)和TRC(textile-reinforced concrete)两种材料具有轻质、高强、耐腐蚀等优势,在应用于砌体结构加固时增强效果显著。为了比较这两种材料加固砌体墙的受剪性能,采用砂浆、FRP和TRC对砌体墙进行加固,进行了加固砌体墙试件的面内受剪试验,分析不同加固方式的破坏模式、承载力、延性和耗能能力。研究表明,未加固和砂浆加固的砌体墙在破坏时有不同程度的脆性特征,采用FRP和TRC加固均可改善这一现象。在本研究试验条件下,FRP和TRC在提升峰值剪应力方面增强效果相似,但TRC加固试件在延性和耗能方面效果更好。最后,结合现有规范中的相关计算方法,计算FRP和TRC加固层的受剪承载力,并且将计算值与试验值进行对比以评估相关计算方法的合理性,结果表明相关计算方法较为保守。     

FRP加固钢筋混凝土梁耐冲击性能相关问题的研究进展

基于静态荷载作用下的纤维增强复合材料(Fiber reinforced polymer,FRP)加固钢筋混凝土梁式构件性能的研究已经开展得相当广泛。相反,冲击荷载作用下FRP对RC梁式构件的加固效果的认识急需提高。冲击荷载作用下RC构件性能的分析需要考虑多种动力学效应,如惯性效应、应变率效应。本文介绍了考虑应变率效应的FRP-混凝土界面动态行为方向的研究现状和冲击荷载作用下的FRP加固钢筋混凝土梁式构件的研究进展,并对值得进一步深入研究的问题进行了探讨与展望。     

FRP加固砌体墙体结构技术理论研究与应用

FRP加固技术目前是国际土木工程领域研究开发的一个热点,其不仅可以适用于加固砌体构件的局部开裂;并且可以用于承载力不足的砌体加固。综合现阶段国内外纤维增强复合材料FRP加固砌体结构的研究,系统地介绍了FRP材料近年来加固、修复、改善砌体结构的技术和应用,较全面介绍了FRP的性能、FRP加固技术的优势和施工工艺。研究成果表明,FRP加固砌体结构可以有效地改善砌体的破坏机理和受力性能,改善砌体结构的抗震受剪承载力和变形性能,有效地将砌体的脆性破坏形态转化为其他破坏形态。     

FRP加固钢结构轴心受压构件的弹性稳定分析

钢结构中存在大量的受压构件,由于失稳而导致破坏。与传统的钢结构加固方法相比,FRP加固钢结构具有明显的优势。目前国内外对FRP加固钢结构技术的研究主要限于受拉构件和受弯构件加固,对受压构件的加固几乎还未涉足。采用能量法得到了FRP加固轴心受压钢管的弹性屈曲荷载,并与有限元计算结果进行了对比。