钢筋混凝土梁钢板-FRP复合加固方法

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纤维增强复合材料(FRP)外贴法加固钢筋混凝土结构技术已广泛应用于土木及水利工程,但由于FRP片材与混凝土表面的粘结界面薄弱,致使外贴法加固的混凝土构件极易发生FRP剥离破坏,导致FRP材料的抗拉强度远不能得到充分利用,极大地限制了FRP加固混凝土构件的性能提升。为此,学者们对阻止剥离破坏的技术和机理进行了大量研究与探索,旨在提高粘结面的强度以提高FRP材料的强度利用率。  本研究在改进的FRP复合粘结技术(HB-FRP)的基础上,结合传统外贴FRP方法(EB-FRP)和改进的机械锚固方法,提出钢板-FRP复合加固方法(SPHB-FRP)。为探究SPHB-FRP技术的有效性,对23根钢筋混凝土梁进行了试验研究,探讨该技术对加固梁的极限承载力、延性、破坏形态、裂缝分布和数量以及FRP应变分布等的影响。利用这两种技术分别加固钢筋混凝土梁并进行三点弯曲试验,试验参数包括界面处理方式、FRP层数、锚固件间距。试验结果表明:SPHB-FRP对光滑界面的加固梁没有表现出更好的锚固,在锚固间距为200mm时还是没能阻止其发生剥离破坏。但对于凿毛界面的加固梁,在粘贴相同层数的FRP片材时,SPHB-FRP加固梁的极限承载力比HB-FRP加固梁更高且更稳定,延性更好。HB-FRP加固梁的承载力受锚固间距影响较大,因此利用SPHB-FRP技术加固时锚固间距可适当加大。SPHB-FRP技术中的钢板不但能提高锚固作用,更好地阻止FRP发生剥离破坏,而且使SPHB-FRP加固梁的刚度也得到很大的提高,裂缝分布均匀且宽度更小。对于粘贴8层的CFRP条带加固的钢筋混凝土梁,试验结果表明,HB-FRP技术能使加固梁发生CFRP拉断破坏形态,而SPHB-FRP技术虽然没有达到阻止CFRP剥离破坏的目的,但是与HB-FRP技术相比,能使加固梁的极限承载力和延性提高更大。此外,SPHB-FRP加固梁的极限弯矩可以通过简化的方法进行计算,计算结果与实验结果吻合良好。
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