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1、文章編號：1009—9441(2011)03一O004—02FRP筋嵌入式力悃混凝土結(jié)構(gòu)界面性能的研究現(xiàn)狀①【一)口口李麗，童谷生(華東交通大學(xué)土木建筑學(xué)院，江西南昌330013)摘要：近年來，F(xiàn)RP筋加固技術(shù)的應(yīng)用日益增加，目前主要用于橋梁和其他混凝土結(jié)構(gòu)的加固。它將成為一項(xiàng)有前途的技術(shù)應(yīng)用于抗彎、抗剪不足的混凝土結(jié)構(gòu)、石材和木材。FRP筋加固技術(shù)的應(yīng)用效果依賴于FRP筋與混凝土兩者的界面性能和粘結(jié)機(jī)理，以及各參數(shù)的影響。關(guān)鍵詞：FRP筋；加固技術(shù)；界面性能；粘結(jié)機(jī)理；抗彎中圖分類號：rIIU
2、375．1文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A引言早在20世紀(jì)40年代，纖維增強(qiáng)塑料(Fiber—ReinforcedPlastic／Polymer，F(xiàn)RP)即已問世。FRP材料最早是由玻璃纖維和聚合樹脂制成，在第二次世界大戰(zhàn)后的西方石化工業(yè)中得到了應(yīng)用?。FRP材料具有纖維材料高強(qiáng)度、高剛度和聚合樹脂輕質(zhì)、耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)，消除了玻璃纖維和聚合樹脂自身的一些主要缺點(diǎn)，是一種具有特定優(yōu)良性能的復(fù)合材料。隨著生產(chǎn)工藝的進(jìn)步和市場需求擴(kuò)大，F(xiàn)RP材料成本逐漸降低，土木加固行業(yè)的迅速發(fā)展，翻新項(xiàng)目的增加，促進(jìn)了FRP材料的發(fā)展
3、?。因此，開展了對FRP材料一系列的試驗(yàn)研究和工程上的應(yīng)用。FRP的種類主要有玻璃纖維(GFRP)、芳綸纖維(AFRP)和碳纖維(CFRP)?？捎糜诨炷两Y(jié)構(gòu)抗彎、抗剪加固，同時廣泛用于各類工業(yè)與民用建筑物、構(gòu)造物的防震、防裂、防腐的補(bǔ)強(qiáng)。目前，土木工程FRP材料的加固最常見的是FRP片材和FRP棒材。FRP片材(如FRP布)主要用于混凝土表面的加固補(bǔ)強(qiáng)，而FRP棒材(如FRP筋)主要用于嵌入混凝土保護(hù)層內(nèi)的加固補(bǔ)強(qiáng)。與FRP表面粘貼法相比，F(xiàn)RP筋嵌入式加固法能顯著提高被加同結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和剛度，
4、能適應(yīng)混凝土構(gòu)件表面不規(guī)則的情況，還具有耐腐蝕和耐火等優(yōu)點(diǎn)，因而得到了廣泛應(yīng)用。1FRP筋嵌入式加固法界面性能研究現(xiàn)狀①基金項(xiàng)目：江西省自然科學(xué)基會項(xiàng)目(E020601)1．1國外對FRP筋嵌入式加固界面性能的研究現(xiàn)狀現(xiàn)有的試驗(yàn)研究主要集中在界面粘結(jié)性能試驗(yàn)和混凝土構(gòu)件抗彎加固試驗(yàn)兩大部分。而在界面粘結(jié)性能方面，F(xiàn)RP與混凝土脫離粘結(jié)層又可以分為兩大類舊J。一類是粘結(jié)層發(fā)生縱向劈裂，導(dǎo)致與FRP筋粘結(jié)力喪失；第二類是沿鋼筋位置混凝土出現(xiàn)縱向裂縫，部分混凝土保護(hù)層剝落。前者的脫膠模型在過去的十幾年
5、進(jìn)行了廣泛的研究舊。J，但第二種模型只有少數(shù)學(xué)者對其進(jìn)行了研究試驗(yàn)，并結(jié)合近似理論進(jìn)行分析。WUZ等帕1采用試驗(yàn)和數(shù)值分析相結(jié)合的方法來研究后者。他們對1個已用FRP板加固的混凝土梁，在跨中預(yù)留1個凹口來模擬跨中的裂縫，用三分點(diǎn)集中力加載裝置進(jìn)行加載。隨后又用斷裂力學(xué)模型分析了該分離(混凝土保護(hù)層剝落)日J(rèn)。雖然線彈性模型用在一些文獻(xiàn)的第二種模型里∞J，但是，試驗(yàn)研究表明，F(xiàn)RP筋與混凝土界面應(yīng)力是呈非線性的。一般來講，這種非線性由兩個階段組成：一是最初的彈性階段，二是一個彈塑性階段。在粘結(jié)機(jī)理
6、方面，DeLorenzisL等"。81比較全面地研究了FRP筋的粘結(jié)性能，包括不同種類的FRP筋、不同粘結(jié)材料(水泥砂漿和環(huán)氧樹脂)、開槽尺寸、粘結(jié)長度對粘結(jié)性能的影響。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)RP筋表面性狀對混凝土表層嵌貼FRP筋粘結(jié)性能的影響很大，與采用噴砂筋相比，采用帶肋筋的粘結(jié)效率較高。所有劈裂破壞的試件中，槽尺寸越大(即環(huán)氧樹脂表層厚度越大)，粘結(jié)承載力越大?；炷帘韺忧顿NFRP筋的最優(yōu)開槽尺寸為2．0倍的鋼筋直徑(該槽為方形槽)。BlaschkoM等一1在研究CFRP板條嵌貼入混凝土梁的粘結(jié)機(jī)理
7、的試驗(yàn)中首次考慮了變量口，(FRP板條距混凝土試塊邊緣的距離)，這些都是影響粘結(jié)機(jī)理的重要因素。當(dāng)FRP·4·Research&ApplicationofBuildingMaterials板到側(cè)向混凝土邊緣的距離較小時(口，<20mm)，發(fā)生混凝土角部劈裂破壞，該破壞類似混凝土拉剪破壞，如果能保證一定大小的口，，則該破壞可避免。ChajesMJ等采用一個單剪試驗(yàn)研究了粘結(jié)強(qiáng)度和力的傳遞。該試驗(yàn)對FRP與混凝土之間的剪力傳遞規(guī)律進(jìn)行了測量。在抗彎加固方面，DeLorenzisL等¨叫取用了FRP截
8、面形式和截面尺寸兩個參數(shù)，對FRP筋嵌貼加固T型簡支梁進(jìn)行了試驗(yàn)研究，隨后又與Mecelli一起對矩型簡支梁進(jìn)行了嵌貼加固，試驗(yàn)參數(shù)采用了鋼筋和FRP配筋率。所有的試驗(yàn)結(jié)果均表明，試驗(yàn)構(gòu)件經(jīng)嵌貼法加固后，抗彎承載力有了顯著提高，構(gòu)件破壞模式多為粘結(jié)失效。1．2國內(nèi)對FRP筋嵌入式加固界面性能的研究現(xiàn)狀近年來，國內(nèi)也對FRP筋嵌入式加固法界面性能進(jìn)行了相應(yīng)的研究。姚諫等?。14o設(shè)計(jì)制作了單剪試驗(yàn)裝置，利用這套裝置研究了FRP板的粘結(jié)長度、FRP板與混凝土塊的寬度比、試件對中偏位(通過可調(diào)螺桿改變
