施工技術(shù)結(jié)課論文

混凝土結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測及加固技術(shù)xxxxxx大學(xué)土木工程學(xué)院摘要：我國現(xiàn)存建筑絕大部分為混凝土結(jié)構(gòu)，且落成于上世紀(jì)七八十年代的建筑占很大的比例，由于自身老化、地質(zhì)災(zāi)害、認(rèn)為損傷等，這些建筑或多或少存在安全隱患。本文系統(tǒng)地總結(jié)了混凝土結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測及加固技術(shù)的各種方法，通過分析各種方法的特點(diǎn)指出了它們的適用范圍及適用對象。重點(diǎn)介紹了FRP加固技術(shù)在我國的研究及應(yīng)用狀況，與其他加固技術(shù)相比，體外粘貼FRP加固技術(shù)的優(yōu)勢明顯，具有廣闊的應(yīng)用前景。通過科學(xué)合理的監(jiān)測方法及加固技術(shù)，可以保證施工質(zhì)量和施工安全。［關(guān)鍵詞］混凝土結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測加固技術(shù)FRP1.引言據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國現(xiàn)存的各種建筑物總面積在436.5億m2以上，其中絕大多數(shù)是混凝土結(jié)構(gòu)，而且有一半以上投人使用已超過20年。從橋梁、路面等交通設(shè)施到沿海的海港工程結(jié)構(gòu)，從民用建筑、商業(yè)建筑到一些化工、冶金工業(yè)建筑，由于自身老化，城市化進(jìn)程過快導(dǎo)致的設(shè)計(jì)、施工和管理使用存在先天不足，同時(shí)由于地震、火災(zāi)等災(zāi)害的影響，建筑結(jié)構(gòu)鑒定與加固改造已成為我國基本建設(shè)急需解決的重大問題。這些建筑結(jié)構(gòu)即使在剛落成后不到20年內(nèi)造成的損失也是十分驚人的，與此同時(shí)產(chǎn)生的各種安全隱患，如不采取加固措施，就有可能產(chǎn)生重大的安全事故.為此，國家每年需要投人大量資金用于各種建筑物的加固和維修，當(dāng)前我國需加固維修的建筑物面積約為80億m2。發(fā)達(dá)國家結(jié)構(gòu)工程的發(fā)展過程也表明，當(dāng)工程建設(shè)進(jìn)行到一定階段后，工程結(jié)構(gòu)的維修改造將成為主要的建設(shè)方式。我國的工程結(jié)構(gòu)，特別是建筑物則因?yàn)樘厥獾臍v史和發(fā)展方式，在許多方面更需要對既有建筑物進(jìn)行加固與維修改造。而建筑物加固與維修改造的前提是對其進(jìn)行鑒定，然后根據(jù)鑒定結(jié)果采取相應(yīng)的加固處理措施。目前，建筑結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測及加固已成為我國建筑業(yè)一個(gè)新的發(fā)展熱點(diǎn)，與之相應(yīng)的混凝土結(jié)構(gòu)檢測及加固技術(shù)也成為結(jié)構(gòu)工程中重點(diǎn)研究的領(lǐng)域之一。結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測混凝土結(jié)構(gòu)的安全、可靠是建筑工程的頭等大事。建筑物在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，在規(guī)定的條件下（正常設(shè)計(jì)、正常施工、正常使用和維護(hù)），應(yīng)滿足安全性，適用性和耐久性的要求。在需要對建筑物的施工質(zhì)量進(jìn)行評定時(shí)，或當(dāng)建筑物由于某種原因不能滿足某項(xiàng)功能的要求或?qū)M足某項(xiàng)功能的要求產(chǎn)生懷疑時(shí)，就需要對建筑物的整體結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)的某一部分或某些構(gòu)件進(jìn)行檢測。當(dāng)判定被檢結(jié)構(gòu)存在安全隱患時(shí)，就應(yīng)該對其進(jìn)行加固處理，或者拆除。隨著我國工程建設(shè)的發(fā)展，建筑結(jié)構(gòu)的質(zhì)量管理工作越來越受到各建設(shè)主管部門的重視。在人們對建筑設(shè)施的要求日益增長的同時(shí)，建筑工程的質(zhì)量和安全問題也日顯突出，以致已成為社會(huì)的熱點(diǎn)問題。建筑結(jié)構(gòu)的科學(xué)檢測、加固是建筑工程質(zhì)量安全保障體系中的重要組成部分。對建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測也是保證工程質(zhì)量、人民生命安全和國家財(cái)產(chǎn)安全的重要手段。以前，建筑結(jié)構(gòu)檢測、加固的重點(diǎn)主要是面對舊房，但近十年來，無論舊房或新房都存在著檢測、加固的問題，建筑結(jié)構(gòu)檢測檢測、加固的工作越來越多。2.1需要進(jìn)行健康監(jiān)測及加固的建筑物或結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不周或有誤的建筑或結(jié)構(gòu)：如對工程地質(zhì)、水文地質(zhì)尾部和地基情況了解不全，地基承載力估計(jì)過高，漏算或少算作用于結(jié)構(gòu)上的荷載；設(shè)計(jì)人員受力分析概念不清，結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算錯(cuò)誤等；(2)施工質(zhì)量低劣：如混凝土強(qiáng)度等級(jí)低于設(shè)計(jì)要求，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件有蜂窩、孔洞、露筋等缺陷，鋼筋力學(xué)性能不符合設(shè)計(jì)要求；或砌體砌筑方法不當(dāng)，造成通縫，空心砌塊不按設(shè)計(jì)要求灌筑混凝土芯柱；或鋼結(jié)構(gòu)的焊接質(zhì)量或焊縫高度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求；(3)使用或改造不當(dāng)：如未經(jīng)核算就在原有建筑物上加層或?qū)ζ溥M(jìn)行改造，造成原有結(jié)構(gòu)承載力不足，使用過程中任意改變用途加大荷載或隨意拆除承重墻或墻上開洞；(4)使用環(huán)境惡化：如結(jié)構(gòu)長期受到高溫、振動(dòng)、酸、堿、鹽、雜散電等不利因素作用，引起結(jié)構(gòu)構(gòu)件的腐蝕性和損傷等；(5)建筑物年久失修，結(jié)構(gòu)有損傷或破壞，不能滿足目前的使用要求或安全度不足；(6)由于各種災(zāi)害事件的影響使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫或者破壞；(7)需要對古建筑、歷史性建筑進(jìn)行進(jìn)一步維護(hù)、保護(hù)。健康監(jiān)測的方法及特點(diǎn)混凝土結(jié)構(gòu)試驗(yàn)檢測技術(shù)是以相應(yīng)現(xiàn)行規(guī)范為根據(jù)、以實(shí)驗(yàn)為技術(shù)手段，測量能反映結(jié)構(gòu)或構(gòu)件實(shí)際工作性能的有關(guān)參數(shù)，為判斷結(jié)構(gòu)的承載能力和安全儲(chǔ)備提供重要依據(jù)。建筑結(jié)構(gòu)試驗(yàn)檢測不僅對新建工程安全性能的評定起重要作用而且對于危舊房屋的更新改造、古建筑和受損結(jié)構(gòu)的加固修復(fù)等提供直接的技術(shù)參數(shù)。建國五十年來，我國建筑結(jié)構(gòu)試驗(yàn)檢測技術(shù)經(jīng)歷了從無到有、從單項(xiàng)到全面、從局部構(gòu)件到整體結(jié)構(gòu)的發(fā)展過程，其應(yīng)用對象也已從單層的破舊民居擴(kuò)展到建設(shè)工程中的各類結(jié)構(gòu)。實(shí)踐證明，建筑結(jié)構(gòu)檢測技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用對于提高建設(shè)工程的質(zhì)量起到了積極的作用，在節(jié)省國家資金、保障企業(yè)生產(chǎn)安全和人民生命財(cái)產(chǎn)安全方面起了重要作用，也為政府管理部門、業(yè)主及建筑質(zhì)量糾紛解決提供重要的依據(jù)?；炷两Y(jié)構(gòu)檢測工作包括的內(nèi)容比較多，一般有結(jié)構(gòu)材料的力學(xué)性能檢測、結(jié)構(gòu)的構(gòu)造措施檢測、結(jié)構(gòu)構(gòu)件尺寸檢測、鋼筋位置及直徑檢測、結(jié)構(gòu)及構(gòu)件的開裂和變形情況檢測及結(jié)構(gòu)性能實(shí)荷檢測等。隨著科學(xué)技術(shù)的日益快速發(fā)展，目前結(jié)構(gòu)檢測的方法種類也較多，可以按不同方式進(jìn)行分類。對混凝土結(jié)構(gòu)的混凝土材料強(qiáng)度目前廣泛應(yīng)用的檢測方法是鉆芯法和回彈法。鉆芯法是在建筑構(gòu)件上鉆取混凝土芯樣直接進(jìn)行抗壓強(qiáng)度檢驗(yàn),結(jié)果準(zhǔn)確可靠,但會(huì)造成對結(jié)構(gòu)物局部的損壞，尤其是對重要的結(jié)構(gòu)部位，無法進(jìn)行大量的檢測。非破損法中的回彈法、超聲法、超聲-回彈綜合法所測定的參數(shù)(回彈值、聲速值)對混凝土強(qiáng)度來說并不很敏感,測試結(jié)果精度不高。拔出法是一種介于鉆芯法和非破損檢測方法之間的混凝土強(qiáng)度微破損檢測方法,操作簡便易行,對結(jié)構(gòu)物損傷極小,又有足夠檢測精度。尤其是近20年才出現(xiàn)的后裝拔出法無需預(yù)先在混凝土中埋置錨固件,而是在己硬化的混凝土上通過鉆孔、擴(kuò)槽、嵌入的方法將錨固件置入并固定其中,因此,在己硬化的新舊混凝土的各種構(gòu)件上都可以使用,適應(yīng)性很強(qiáng),檢測結(jié)果的可靠性也較高,特別是當(dāng)現(xiàn)場結(jié)構(gòu)缺少

混凝土強(qiáng)度的有關(guān)試驗(yàn)資料時(shí),是非常有價(jià)值的一種檢驗(yàn)評定手段。但在我國,研究起步較晚,且受各種因素限制,其應(yīng)用卻不及回彈法和超聲法那么廣泛和普遍,仍有待于加強(qiáng)對拔出法的深入研究以及在工程實(shí)踐中的推廣與應(yīng)用。各種監(jiān)測方法及特點(diǎn)如表1所示。表1混凝土結(jié)構(gòu)常用健康檢測方法一覽表序檢測號(hào)方法序檢測號(hào)方法主要特點(diǎn)主要用途適用范圍結(jié)構(gòu)

性能

結(jié)構(gòu)

性能

實(shí)荷載檢

測結(jié)構(gòu)整體性檢驗(yàn)，直觀反映結(jié)構(gòu)的整體性能；非破損檢測超聲波法壓強(qiáng)度規(guī)律；設(shè)備較輕，檢測速度快；能反映內(nèi)部質(zhì)量，在同一部位進(jìn)行多檢測普通砼要求判斷出結(jié)構(gòu)的可能出現(xiàn)結(jié)構(gòu)整體性局部破壞的位置及可承受的能載荷的值砼強(qiáng)屬原位檢測，直接在混凝土構(gòu)件上測試，其結(jié)果基本反映混凝土強(qiáng)度抗壓強(qiáng)度規(guī)律；設(shè)備較輕，檢測速度快；檢測普通混1.混凝土齡期需在14~1000天；2度回3.檢測費(fèi)用相對凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)2.混凝土評定強(qiáng)度需在彈法低；件抗壓強(qiáng)度10~50MPa；檢測部位非破損；反映的只是表面強(qiáng)度，受表面碳化深度影響3.混凝土內(nèi)部沒有缺陷1.屬原位檢測，直接在混凝土構(gòu)件上測試，其結(jié)果基本反映混凝土強(qiáng)度抗檢測普通混所檢測區(qū)域的鋼筋較寬；有相凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)對測試面件抗壓強(qiáng)度次重復(fù)測試；檢測部位非破損；依賴波速與強(qiáng)度曲線超聲屬原位檢測，直接檢測普通混1.混凝土齡期需在14~1000波回在混凝土構(gòu)件上測凝土結(jié)構(gòu)天；彈法試，1.其結(jié)果基本構(gòu)件抗壓強(qiáng)2.混凝土評定強(qiáng)度需在反映混凝土強(qiáng)度抗度壓強(qiáng)度規(guī)律；設(shè)備較輕，測試工作靈活性較好，檢測速度快；反映混凝土強(qiáng)度抗度壓強(qiáng)度規(guī)律；設(shè)備較輕，測試工作靈活性較好，檢測速度快；能反映內(nèi)部質(zhì)量；1050MPa；3?所檢測區(qū)域的鋼筋較寬4.檢測部位非破損；5.依賴波速、回彈值與強(qiáng)度曲線鉆芯5法屬局部損法；直接在混凝土上鉆取芯樣，檢測結(jié)構(gòu)能真實(shí)反映混凝土質(zhì)量；能檢測長齡期及受火災(zāi)、凍害及化學(xué)侵蝕的混凝土的強(qiáng)度檢測普通混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗壓強(qiáng)度混凝土評定強(qiáng)度不低于10MPa；被檢構(gòu)件尺寸不宜過小拔出6法屬局部破損法；檢測結(jié)構(gòu)能真實(shí)反映混凝土質(zhì)量；設(shè)備較輕，測試工作靈活性較好檢測普通混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗壓強(qiáng)度構(gòu)件的體積較大混凝土結(jié)構(gòu)加固對建筑物進(jìn)行評估和維修、加固和改造，是伴隨著人類房屋建設(shè)而出現(xiàn)的，但其真正的發(fā)展還是在20世紀(jì)中葉以后。20世紀(jì)人類歷史上的兩次世界大戰(zhàn),對建筑物的毀壞是空前的，戰(zhàn)后對房屋建筑的大量需要，刺激了建筑業(yè)的發(fā)展，而其時(shí)建造的房屋規(guī)模大、標(biāo)準(zhǔn)低，致使這些建筑在使用不到30年，就不得不進(jìn)行大修、改造，有了這樣的市場需求，使得鑒定加固行業(yè)迅速發(fā)展起來。同時(shí)，科技水平的提高，也為本行業(yè)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。西歐、美國和日本等國以及相關(guān)國際行業(yè)協(xié)會(huì)對已有建筑的維修、改造的研究十分重視，已經(jīng)制定了相應(yīng)的法規(guī)，各國投入到建筑物維修改造的資金占房屋建筑投入資金的比例也越來越高。例如，日本在20世紀(jì)70年代就制定了“住宅區(qū)改造法”“土木建筑更換標(biāo)準(zhǔn)”等。國際預(yù)應(yīng)力協(xié)會(huì)(FIP)于1978年成立了混凝土結(jié)構(gòu)維修與加固工作組，并于1982年提出了“混凝土結(jié)構(gòu)的抽查與維修”及“混凝土結(jié)構(gòu)的維修與加固”報(bào)告。美國于1980年出版了《房屋檢查手冊》和相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。到1990年代初期，美國用于建筑物維修和加固上的投資已占到建設(shè)總投資約50%，英國這一數(shù)字為70%，而德國則達(dá)到80%。我國從50年代起就開始了混凝土結(jié)構(gòu)的加固處理,兒十年來,特別是近十年

來,這門技術(shù)發(fā)展非常迅速.目前已相繼頒布《混凝土結(jié)構(gòu)加固技術(shù)規(guī)范》、《建筑抗震加固技術(shù)規(guī)程》等規(guī)范,這些規(guī)程的制定,對促進(jìn)我國混凝土結(jié)構(gòu)加固技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用起到了很大的推動(dòng)作用.但是多年來,人們習(xí)慣于已有的加固經(jīng)驗(yàn),在混凝土結(jié)構(gòu)加固實(shí)踐中往往就事論事,缺乏深層次的理論研究與探索,加固水平提高不快.我國傳統(tǒng)的混凝土結(jié)構(gòu)加固方法雖已形成了比較系統(tǒng)的、配套的工藝和技術(shù),但總的來說,工藝仍然相對落后,技術(shù)含量偏低.具體表現(xiàn)在以碳纖維為代表的新型材料在加固工程中的應(yīng)用還不普及,相關(guān)的設(shè)計(jì)、施工還存在很多問題.其次,檢測設(shè)備技術(shù)水平低,與國外發(fā)達(dá)國家相比,在檢測軟件及設(shè)備系統(tǒng)方面,存在著較大的差距。據(jù)報(bào)道,目前在一些發(fā)達(dá)國家已開始采用一種智能化的檢測監(jiān)控分析系統(tǒng),該系統(tǒng)能夠?qū)ㄖY(jié)構(gòu)進(jìn)行持續(xù)和準(zhǔn)確的檢測和分析,目前國內(nèi)尚未見采用。加固工作程序加固工作程序如圖1所示進(jìn)行。加固方宴.加固方宴.圖1施工程序針對結(jié)構(gòu)可靠性等級(jí),提出最佳加固方案。根據(jù)加固方案進(jìn)行加固設(shè)計(jì),考慮適當(dāng)?shù)氖┕し椒昂侠淼臉?gòu)造措施。3.2混凝土加固結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)對已建混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固后,存在著二次受力的問題,有以下特點(diǎn)。應(yīng)力、應(yīng)變的滯后性加固前原結(jié)構(gòu)有荷載作用,已存在著一定的彎曲和壓縮變形,新加部分必須在新增荷載時(shí)才開始受力,導(dǎo)致新加部分的應(yīng)力、應(yīng)變滯后于原結(jié)構(gòu)的應(yīng)力、應(yīng)變,新舊結(jié)構(gòu)難以同時(shí)達(dá)到應(yīng)力峰值川因此,對應(yīng)力水平指標(biāo)超過一定限值的結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固時(shí),必須采取有效的卸載措施,否則達(dá)不到理想的加固效果。新舊部分的整體性加固結(jié)構(gòu)屬于組合結(jié)構(gòu),新舊兩部分存在著整體工作問題,而整體工作的關(guān)鍵在于結(jié)合面能否有效地傳遞剪力?；炷良庸探Y(jié)構(gòu)結(jié)合面受剪承載力,根據(jù)中國建筑科學(xué)研究院的實(shí)驗(yàn)研究,可按下式計(jì)算：t<f+0.56pfvsvy式中：T——結(jié)合面剪應(yīng)力設(shè)計(jì)值f——結(jié)合面混凝土抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值vp——橫貫結(jié)合面的剪切-摩擦筋配筋率svf——剪切-摩擦筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值y3.3傳統(tǒng)加固方法及特點(diǎn)傳統(tǒng)混凝土結(jié)構(gòu)加固方法有:加大截面加固法、外包鋼加固法,預(yù)應(yīng)力加固法、改變傳力途徑加固法、粘鋼加固法。（1）加大截面加固法：即采取增大混凝土結(jié)構(gòu)或構(gòu)筑物的截面面積,以提高其承載力和滿足正常使用的一種加固方法?？蓮V泛用于混凝土結(jié)構(gòu)的梁、板、柱等構(gòu)件和一般構(gòu)筑物的加固。（2）外包鋼加固法：即在混凝土構(gòu)件包以型鋼的加固方法（分干式、濕式兩種形式）。適用于使用上不允許增大混凝土截面尺寸,而又需要大幅度地提高承載力的混凝土結(jié)構(gòu)的加固。當(dāng)采用化學(xué)灌漿外包鋼加固時(shí),型鋼表面溫度不應(yīng)高于60°C;當(dāng)環(huán)境具有腐蝕性介質(zhì)時(shí)，應(yīng)有可靠性的防護(hù)措施。（3）預(yù)應(yīng)力加固法：即采用外加預(yù)應(yīng)力的鋼拉桿（分水平拉桿、下?lián)问嚼瓧U和組合式三種）或撐桿，對結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固的方法。適用于要求提高承載力、剛度和抗裂性及加固后占用空間小的混凝土承重結(jié)構(gòu)。此法不宜用于處在溫度高于60C環(huán)境下的混凝土結(jié)構(gòu)，否則應(yīng)進(jìn)行防護(hù)處理;也不適用于混凝土收縮徐變大的混凝土。（4）粘鋼加固法：即在混凝土構(gòu)件外部粘貼鋼板，以提高其承載力和滿足正常使用的一種加固方法。適用于承受靜力作用的一般受彎、受拉構(gòu)件;且環(huán)境溫度不大于60C，相對濕度不大于70%,以及無化學(xué)腐蝕影響，否則應(yīng)采取措施。（5）改變結(jié)構(gòu)傳力途徑加固法：主要可分為兩種，①增設(shè)支點(diǎn)法:該法是以減小結(jié)構(gòu)的計(jì)算跨度和變形,提高其承載力的加固方法。按支承結(jié)構(gòu)的受力性能分為剛性支點(diǎn)和彈性支點(diǎn)兩種。剛性支點(diǎn)法是通過支承構(gòu)件的軸心受壓將荷載直接傳給基礎(chǔ)或其他承重結(jié)構(gòu)的一種加固方法（如圖2）。彈性支點(diǎn)法是以支承結(jié)構(gòu)的受彎或桁架作用來間接傳遞荷載的一種加固方法（如圖3）。增設(shè)支點(diǎn)法適用于房屋凈空不受限制的大跨度結(jié)構(gòu)的加固。②托梁拔拄法：該法是在不拆或少拆上部結(jié)構(gòu)的情況下拆除、更換、接長柱子的一種加固方法。按其施工方法的不同可分為有支撐托梁拔拄（如圖4所示）和無支撐托梁拔柱（如圖5所示）及雙托梁反牛腿拔柱等方案,適用于要求廠房使用功能改變,增大空間的老廠改造的結(jié)構(gòu)加固;其中雙托梁反牛腿托梁拔拄,則適用于保留上柱的型鋼結(jié)構(gòu)的加固。圖2剛性支點(diǎn)法11w;下禾梁式支撐懸拉桿圖5有支撐托梁拔拄3.4粘貼纖維增強(qiáng)聚合物加固法纖維增強(qiáng)聚合物(FRP—FiberReinforcedPolymer)用于混凝土結(jié)構(gòu)修復(fù)與加固始于上世紀(jì)80年代中期,特別是在上世紀(jì)90年代中期日本阪神大地震后的重建過程中,該技術(shù)在日本得到了迅速的推廣應(yīng)用.目前該技術(shù)在歐美發(fā)達(dá)國家及亞洲的日、韓應(yīng)用已相當(dāng)普及,并完全產(chǎn)業(yè)化.而我國在此領(lǐng)域的研發(fā)工作起步較晚。FRP材料的力學(xué)特征纖維增強(qiáng)聚合物具有輕質(zhì)、高強(qiáng)、不銹蝕及耐腐蝕的特點(diǎn)，其抗拉強(qiáng)度是普通鋼材的8-10倍,而密度約為普通鋼材的一半,是一種維修和加固混凝土結(jié)構(gòu)的理想材料.用于混凝土結(jié)構(gòu)加固工程中的增強(qiáng)纖維材料主要有3種:碳纖維增強(qiáng)聚合物CFRP(CarbonFiberReinforcedPolymer)、芳綸纖維增強(qiáng)聚合物AFRP(AramidFiberReinforcedPolymer)和玻璃纖維增強(qiáng)聚合物GFRP(GlassFiberReinforcedPolymer),其中碳纖維材料用得較多.碳纖維材料在達(dá)到極限應(yīng)變前一直處于線彈性狀態(tài),無明顯屈服點(diǎn),其力學(xué)性能如表2所示。表2CFRP的力學(xué)性能材料類別抗拉強(qiáng)度GPa彈性模量GPa極限伸長率mm/mm密度g/cm3CFRP布35502250.0151.8CFRP板>2800>1650.0171.5CFRP索1680-2450154-1680.01-0.0151.5-1.6目前關(guān)于粘貼FRP加固技術(shù)的研究主要集中在以下三個(gè)方面。3.4.2抗彎加固性能從上世紀(jì)90年代至今,人們對碳纖維加固梁進(jìn)行了大量的試驗(yàn)研究和理論分析。實(shí)驗(yàn)表明:用CFRP加固鋼筋混凝土梁后的極限承載力有明顯提高,尤其是少筋梁的極限承載力提高幅度更大.在吳剛用CFRP加固鋼筋混凝土梁的試驗(yàn)中，對適筋梁粘貼三層CFRP,可提高承載力約48%-66%,而對少筋梁粘貼三層CFRP,承載力提高可達(dá)233%。碳纖維布加固梁對鋼筋屈服前構(gòu)件剛度提高作用不大,但對鋼筋屈服后的剛度提高作用相當(dāng)明顯,同時(shí),對裂縫的發(fā)展有較明顯的抑制作用,裂縫的寬度、間距、高度均較小,裂縫變細(xì)、變密、變短,彎曲裂縫的性能得到明顯改善,可提高混凝土構(gòu)件在惡劣環(huán)境下的耐腐蝕性。抗剪加固性能國內(nèi)外很多學(xué)者對FRP抗剪加固混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究,研究內(nèi)容主要包括破壞機(jī)理、承載力計(jì)算等。圖6為用CFRP對混凝土梁和柱進(jìn)行抗剪加固示意圖.FRP抗剪加固的機(jī)理與箍筋相似,可以有效延緩剪切斜裂縫的開展和延伸，從而提高梁的剛度,減少跨中位移,并提高加固梁的抗剪承載力,特別是對剪跨比大箍筋配筋率低的梁加固效果較好.相關(guān)實(shí)驗(yàn)表明,在混凝土梁的受剪區(qū)側(cè)向粘貼FRP,抗剪能力提高幅度可達(dá)13%—49%.對梁。對梁的受剪承載力影響較大的參數(shù)包括梁的配筋率、配CFRP率、剪跨比、CFRP粘貼方式、CFRP錨固方式、CFRP層數(shù)等。

圖6CFRP約束加固柱抗震加固性能FRP的抗震加固性能是各國學(xué)者研究的重點(diǎn)，圖7為CFRP約束柱加固示意圖。圖7CFRP約束加固柱由于FRP的柔韌性很好,可以通過外裹FRP來約束塑性鉸區(qū)混凝土提高其延性?圖8為無約束混凝土及CFRP約束混凝土的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線，從圖中明顯看出，對無約束混凝土,應(yīng)力達(dá)到峰值后即很快下降，延性較差，而CFRP約束混凝土當(dāng)應(yīng)力接近無約束混凝土強(qiáng)度時(shí)，混凝土發(fā)生側(cè)向膨脹，F(xiàn)RP約束力增大，直至FRI”斷裂破壞，破壞過程延性發(fā)展充分。

?1_J1.L1(0.010.G20.030.040D5軸向應(yīng)變一一未約束混瞰丄―一一未約束混瞰丄―FRP約束混凝土圖8約束后應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系圖9為三棍相同參數(shù)的混凝土框架在低周反復(fù)荷載作用下,框架破壞前一級(jí)循環(huán)的滯回曲線歸一化后的典型滯回環(huán)，其中KJ1為基準(zhǔn)框架,KJ2用一層CFRP加固,KJ3用三層CFRP加固，由圖可見，用CFRP加固后的滯回環(huán)更豐滿，包圍的面積更大，耗能能力更強(qiáng)，非常有利于抗震，而且層數(shù)越多，作用越明顯。_1Q111<11-0.8-0.400-40.81.2位移歸一值圖9典型滯回環(huán)3?4?4粘貼FRP加固工程的應(yīng)用FRP用于混凝土結(jié)構(gòu)的加固和修復(fù)在歐美發(fā)達(dá)國家及亞洲的日、韓已十分普及,并編制了相應(yīng)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，已完全產(chǎn)業(yè)化不'7—ZOJ.在美國，粘貼FRP加固方法正越來越多地應(yīng)用于抗震加固工程;在日本,該技術(shù)已廣泛應(yīng)用于加固橋墩、橋面板、碼頭、電線桿、房屋等,特別是阪神大地震后,用該技術(shù)加固和修復(fù)了大量的橋梁、煙囪、高速公路、地下停車場及其他建筑物。我國國家工業(yè)建筑診斷與改造工程技術(shù)研究中心已在北京、上海、廣東等地完成多個(gè)粘貼碳纖維加固工程項(xiàng)目,其中,北京民族文化宮便是采用粘貼FRP技術(shù)進(jìn)行抗震加固的范例.該館經(jīng)40多年使用,部分結(jié)構(gòu)已不能滿足抗震要求,其中第四段屋架經(jīng)鑒定需進(jìn)行抗震加固,經(jīng)論證決定采用粘貼FRP加固方法,屋架下弦用一層碳纖維布包裹加固,支座節(jié)點(diǎn)及斜腹桿用碳纖維布雙層纏繞包裹加固取得了滿意的加固效果。4.結(jié)語由于FRP有優(yōu)良的抗震加固性能,施工方便、快捷,幾乎不增加結(jié)構(gòu)自重,且適用面廣,因此,粘貼纖維增強(qiáng)聚合物加固技術(shù)將在混凝土結(jié)構(gòu)加固工程中逐步推廣普及,有廣闊的應(yīng)用前景。建筑結(jié)構(gòu)的科學(xué)檢測、加固是建筑工程質(zhì)