FRP在工程結(jié)構(gòu)加固的應(yīng)用

FRP在工程結(jié)構(gòu)加固的應(yīng)用摘要:FRP憑借其良好性能，近年來(lái)已經(jīng)成為應(yīng)用于工程結(jié)構(gòu)中的重用材料。FRP不僅被當(dāng)作補(bǔ)強(qiáng)材料普遍應(yīng)用于結(jié)構(gòu)加固中,更是作為一種新型建筑材料越來(lái)越廣泛地被應(yīng)用于各種新建工程結(jié)構(gòu)中。日前,FRP的應(yīng)用已經(jīng)成為工程界高度重視的研究話(huà)題。本文就FRP在工程結(jié)構(gòu)加固的應(yīng)用進(jìn)行分析,旨在提高FRP的應(yīng)用價(jià)值提高可靠借鑒。關(guān)鍵詞:FRP工程應(yīng)用結(jié)構(gòu)加固FRP是一種材料的統(tǒng)稱(chēng)，其具體指的是纖維增強(qiáng)復(fù)合材料。增強(qiáng)體和基體共同構(gòu)成復(fù)合材料。按照增強(qiáng)體的相應(yīng)幾何形態(tài)可將復(fù)合材料分為4種，分別為疊層增強(qiáng)復(fù)合材料、薄片增強(qiáng)復(fù)合材料、顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料、纖維增強(qiáng)復(fù)合材料［1］。存在于FRP中的基體種分別有金屬基體、樹(shù)脂基體、碳素基體、陶瓷基體等。存在于FRP中的纖維種類(lèi)分別有碳纖維、玻璃纖維、芳綸纖維、聚烯烴纖維、金屬纖維、玄武巖纖維等。FRP所具有的性能因其組分差別具有較大的差異性。現(xiàn)階段，在工程結(jié)構(gòu)加固中應(yīng)用較為普遍的FRP材料為樹(shù)脂基體的碳纖維(CFRP)、玻璃纖維(GFRP)等。這些材料在力學(xué)性能參數(shù)中均具有較大的變化范圍，因此，在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中具有較好的靈活性和可塑性。FRP材料在工程結(jié)構(gòu)加固中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)分析FRP在工程結(jié)構(gòu)加固中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn):(1)FRP的抗腐蝕性能較強(qiáng)，可正常應(yīng)用于堿、酸、潮濕的環(huán)境中。所以，在部分特殊工程中，其具有很好的應(yīng)用價(jià)值。(2)FRP具有很好的彈性性能。FRP具有接近線性的應(yīng)力-應(yīng)變曲線,當(dāng)形狀出現(xiàn)較大變化時(shí)可很好地恢復(fù)原狀,塑性發(fā)生較小的形變，適用于動(dòng)載承受力及沖擊荷載較大的工程結(jié)構(gòu)。(3)FRP具有良好的設(shè)計(jì)性。FRP可通過(guò)各種纖維種類(lèi)，對(duì)纖維含量、鋪襯方向、成型工藝等各種方法，設(shè)計(jì)出具有不同彈性及強(qiáng)度的FRP,更好地滿(mǎn)足各種類(lèi)型工程結(jié)構(gòu)加固需求。(4)FRP具有隔熱、絕緣、不導(dǎo)磁、抗電磁波等諸多特點(diǎn)。FRP在工程結(jié)構(gòu)加固中的應(yīng)用分析2.1抗彎加固性能應(yīng)用FRP復(fù)合材料貼在混凝土結(jié)構(gòu)的相應(yīng)受拉區(qū)，將工程結(jié)構(gòu)的承載力擴(kuò)大，結(jié)構(gòu)中的裂縫也會(huì)得到一定程度的擴(kuò)大。貼覆FRP復(fù)合材料后的混凝土結(jié)構(gòu)與經(jīng)過(guò)粘鋼加固處理過(guò)后的結(jié)構(gòu)、普通混凝土結(jié)構(gòu)等相比較，具有明顯的差異性。貼覆FRP復(fù)合材料后的混凝土結(jié)構(gòu)具有更加突出的牢固性。近年來(lái),FRP復(fù)合材料加固混凝土梁已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)外眾多研究者關(guān)注的熱門(mén)話(huà)題［2］。其研究的內(nèi)容主要集中在破壞力度、抗彎能力、承載能力等。FRP復(fù)合材料加固后的混凝土梁中存在的裂縫展開(kāi)、截面變形等問(wèn)題也成為研究?jī)?nèi)容。目前，多數(shù)研究者還將研究的重點(diǎn)放在抗彎能力計(jì)算方法、滯后應(yīng)變跨中撓度計(jì)算公式中。2.2抗剪加固性能在工程結(jié)構(gòu)中，應(yīng)用FRP復(fù)合材料貼在混凝土梁上的受剪區(qū)后，該區(qū)域的抗剪性能會(huì)得到一定程度的增強(qiáng)。工程施工建設(shè)中，主要應(yīng)用的結(jié)構(gòu)加固方法主要有3種,分別為U型粘貼、側(cè)面粘貼、包裹粘貼。在這3種方法中,包裹粘貼最為實(shí)用和經(jīng)濟(jì)。FRP抗剪加固性能主要受混凝土強(qiáng)度、梁的配箍率、梁的剪跨比、FRP配筋率等多種因素的影響。此外,FRP應(yīng)用過(guò)程中的具體粘貼方式與錨固性能、FRP及黏結(jié)膠自身材料的具體性能有著密切的聯(lián)系。目前，國(guó)內(nèi)外工程建設(shè)研究者的研究?jī)?nèi)容重點(diǎn)放在承載力、破壞機(jī)制的計(jì)算上。2.3抗震加固性能在工程建設(shè)中，想要增強(qiáng)工程結(jié)構(gòu)的抗震能力，必須要增強(qiáng)混凝土極限壓應(yīng)變,提高構(gòu)件延性，這就需要依靠外包FRP約束塑性鉸區(qū)。FRP對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的滯回耗能性能、延性特征產(chǎn)生的約束力主要是通過(guò)其側(cè)向約束強(qiáng)度及模量?jī)蓚€(gè)性能產(chǎn)生作用。將FRP橫向附加約束加入到新型鋼管混凝土柱中，可有效將工程結(jié)構(gòu)的抗震能力提高。使用FRP外包混凝土柱來(lái)實(shí)現(xiàn)工程結(jié)構(gòu)抗震加固性能的提高是一種效果好且經(jīng)濟(jì)實(shí)用的方法。2.4抗疲勞加固性能在FRP復(fù)合材料加固構(gòu)件中，剪切及彎曲疲勞時(shí)其重要組成部分。根據(jù)荷載的形式對(duì)其進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)劃分,可將其具體分為常副、變幅荷載兩種。FRP片材加固構(gòu)件的疲勞程度主要受3個(gè)因素影響，具體為FRP加固部分的疲勞斷裂程度、原有混凝土結(jié)構(gòu)的抗疲勞程度、混凝土界面與FRP材料的抗疲勞破壞能力。2.5鋼結(jié)構(gòu)、木結(jié)構(gòu)等加固及復(fù)雜環(huán)境中下部結(jié)構(gòu)加固對(duì)鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固的最佳方法為外粘FRP板或者布，通過(guò)FRP外粘的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)抗疲勞性能的提高，可有效防止在加固的操作過(guò)程中出現(xiàn)多余的應(yīng)力［3］。同時(shí),FRP也可有效應(yīng)用于木結(jié)構(gòu)、砌體結(jié)構(gòu)等的加固。在各種工程建設(shè)過(guò)程中，工程底部結(jié)構(gòu)極易受各種環(huán)境影響，其結(jié)構(gòu)性能及抗力均出現(xiàn)不同程度的劣化或者衰減。應(yīng)用FRP憑借其各種性能及諸多優(yōu)勢(shì)，可有效解決復(fù)雜環(huán)境下工程結(jié)構(gòu)的加固問(wèn)題。工程應(yīng)用實(shí)踐已經(jīng)證明,FRP可成功應(yīng)用于水下基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的加固。此外,FRP還可應(yīng)用于管道、隧道、塔桅結(jié)構(gòu)、橋梁、煙囪結(jié)構(gòu)等的加固，其在工程建設(shè)中的應(yīng)用范圍極為廣泛,且均具有較好的應(yīng)用效果。FRP復(fù)合材料加固技術(shù)發(fā)展分析在工程建設(shè)中,FRP復(fù)合材料具有巨大的發(fā)展和應(yīng)用空間。在對(duì)FRP復(fù)合材料進(jìn)行研究和應(yīng)用的過(guò)程中個(gè)，需高度重視以下兩個(gè)方面內(nèi)容：(1)在使用品種較為單一的FRP復(fù)合材料前提下,應(yīng)加強(qiáng)對(duì)具有不同性能的FRP復(fù)合材料進(jìn)行研究和開(kāi)發(fā)，并將其混合應(yīng)用于工程結(jié)構(gòu)加固中。在混合材料的應(yīng)用過(guò)程中，需嚴(yán)密觀察期性能及特性的變化情況。通過(guò)深入研究推動(dòng)FRP復(fù)合材料的優(yōu)勢(shì)得到充分發(fā)揮，并應(yīng)用相應(yīng)的措施對(duì)其缺陷進(jìn)行克服或彌補(bǔ)。只有這樣，才能使該種材料的應(yīng)用更加符合現(xiàn)代工程建設(shè)的結(jié)構(gòu)加固要求,滿(mǎn)足社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求。（2）FRP復(fù)合材料的最突出優(yōu)點(diǎn)為高強(qiáng)高性能。所以,要在工程結(jié)構(gòu)的加固中充分應(yīng)用有力措施。通過(guò)預(yù)應(yīng)力對(duì)FRP在工程施工過(guò)程中的實(shí)際應(yīng)用研究更為深入，應(yīng)用結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有更大的靈活性,促進(jìn)其更好地滿(mǎn)足工程結(jié)構(gòu)加固補(bǔ)強(qiáng)要求。4結(jié)語(yǔ)FRP在工程建設(shè)中的應(yīng)用可有效促進(jìn)現(xiàn)代土木工程建設(shè)技術(shù)發(fā)展和工程質(zhì)量的提高。因此，現(xiàn)階段FRP的研發(fā)及在工程結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)外土木工程界及復(fù)合材料界進(jìn)行深入研究和開(kāi)發(fā)的熱點(diǎn)。FRP具有越來(lái)越廣闊的發(fā)展和應(yīng)用空間。在我國(guó),FRP加固混凝土結(jié)構(gòu)起步較晚，但發(fā)展速度較快。為了促進(jìn)我國(guó)工程建設(shè)中加固技術(shù)的發(fā)展，必須堅(jiān)持不懈地加強(qiáng)對(duì)FRP的結(jié)構(gòu)加固進(jìn)行深入研究和開(kāi)發(fā)，推動(dòng)我國(guó)工程建設(shè)效率及質(zhì)量的提高。參考文獻(xiàn)馬建鋒，李波，叢紹運(yùn).淺談FRP在土木工程領(lǐng)域中的研究與應(yīng)