预应力外粘结加固集成新技术
发布日期：2013-07-22 15:11:32 浏览量：1427
目前, 现存的许多结构设施, 从道路、桥梁、隧道、烟囱、房屋建筑到容器、水道和海洋工程结构, 由于老化, 不当的设计, 施工管理的不当, 使用目的的改变, 环境腐蚀、损坏而导致结构缺陷或功能过时, 亟需修复加固或改造。鉴于翻新重建的费用巨大, 所以各国政府和相关部门都在寻求经济有效的新的结构增强加固改造技术。传统的增强方法诸如外包钢筋混凝土法增厚, 外张拉钢索法和外粘钢板法都常遭受施工困难、工期长、耐久性差、增强效果有限并给原结构增加较大负荷。近年材料工业的迅速发展使得成功用于宇航飞行领域的具有重量轻、刚度和强度高、抗腐蚀性和疲劳性强的FRP 复合材料(fiber reinforced polymer) 成为土木工程领域中潜在的新型增强加固材料。通过粘结材料(通常为环氧树脂) 将FRP 纤维片材粘贴于需增强加固的结构物表面的方法已经作为一种有效的、创新的结构加固方法而风靡全球。
试验表明, 通过粘贴FRP 纤维片材能够增大结构的刚度、裂缝控制、钢筋屈服荷载和极限承载能力。但是由于FRP 使用量与钢筋量相比非常小,结构变形、裂缝控制能力以及钢筋屈服荷载的增强幅度有限。同时, FRP —混凝土界面有限的传递能力却会大大降低预期的加固效果, 导致脆性破坏,例如在FRP 端部的早期破坏, 由剪切或弯曲裂缝引起的剥离破坏等。通常, 在用非预应力的FRP纤维片材修补结构物时, 对高强度的FRP 复合材而言, 只有一部分的强度被充分利用, 剩下的部分由于粘结界面的关系而未被加以利用。再者, 这种纤维片材外部粘结方法对处于工作状态或具有一定损伤状态的既有结构的加固效果会有明显下降。对于具有一定损伤状态的既有结构而言, 外张拉FRP 不能促使这些已有的损伤恢复。为充分发挥这些材料的优势及解决上述的诸类问题, 采用像传统的预应力结构方法一样先张拉FRP 纤维片材,然后将其粘贴于结构物表面并养护, 最后释放张拉端。这样初始预应力可用来平衡结构的自重和一部分荷载, 从而能够充分发挥FRP 的增强效果, 诸如大大推迟裂缝的进展和减小裂缝宽度, 有效地增强结构的刚度, 缓解内部钢筋的应变, 提高钢筋的
屈服荷载和结构的极限承载能力[1～3 ] 。虽然预张拉FRP 增强方法有这么多优点, 但也会带来一个问题, 如预应力会引起张拉端的剪应力集中, 过大的预应力可能会导致施加外载前的早期剥离破坏,这已经在过去的实验中得以发现[1 ,2 , 4 ] 。这同时表明在应用预张拉FRP 增强方法时, 预张拉端部的处理措施非常重要。另一方面, FRP 片材张拉及粘结对纤维材料素材有一定的要求。近年来人们对炭素纤维片材的外张拉粘结方法进行了不少探讨。但存在着后述的种种问题很难将其实用化。为了充分发挥加固材料的潜在能力和有效地提高加固性能, 笔者旨在系统地解决上述的各种问题, 并建立一套革新的FRP 片材的预应力加固方法和体系。其中, 新型的PBO 纤维材料的基本性能和特性被得到了充分的活用。
2 预应力张拉复合材———PBO 纤维材料
近来, 一种由日本东洋纺织股份有限公司开发的新型PBO 纤维材料( PBO 为其学名poly2p2
phenylene benzo2bis2oxazole 首位字母的缩写, 如图1 所示) 具有与炭素纤维相同或更高的弹性模量和张拉强度。PBO 纤维与其他各类纤维的力学指标的比较见图2 。另外, 尤为重要的是它的耐冲击性能或者说是能量吸收性能要远高于炭素纤维和芳纶纤维(如图3 所示) 。
文章来源： 永年加固公司 本文链接: http://lubanwang.com/a_20130722151155.html 任何关于加固工程的问题和建议，敬请咨询：0591-87868646
试验表明, 通过粘贴FRP 纤维片材能够增大结构的刚度、裂缝控制、钢筋屈服荷载和极限承载能力。但是由于FRP 使用量与钢筋量相比非常小,结构变形、裂缝控制能力以及钢筋屈服荷载的增强幅度有限。同时, FRP —混凝土界面有限的传递能力却会大大降低预期的加固效果, 导致脆性破坏,例如在FRP 端部的早期破坏, 由剪切或弯曲裂缝引起的剥离破坏等。通常, 在用非预应力的FRP纤维片材修补结构物时, 对高强度的FRP 复合材而言, 只有一部分的强度被充分利用, 剩下的部分由于粘结界面的关系而未被加以利用。再者, 这种纤维片材外部粘结方法对处于工作状态或具有一定损伤状态的既有结构的加固效果会有明显下降。对于具有一定损伤状态的既有结构而言, 外张拉FRP 不能促使这些已有的损伤恢复。为充分发挥这些材料的优势及解决上述的诸类问题, 采用像传统的预应力结构方法一样先张拉FRP 纤维片材,然后将其粘贴于结构物表面并养护, 最后释放张拉端。这样初始预应力可用来平衡结构的自重和一部分荷载, 从而能够充分发挥FRP 的增强效果, 诸如大大推迟裂缝的进展和减小裂缝宽度, 有效地增强结构的刚度, 缓解内部钢筋的应变, 提高钢筋的
屈服荷载和结构的极限承载能力[1～3 ] 。虽然预张拉FRP 增强方法有这么多优点, 但也会带来一个问题, 如预应力会引起张拉端的剪应力集中, 过大的预应力可能会导致施加外载前的早期剥离破坏,这已经在过去的实验中得以发现[1 ,2 , 4 ] 。这同时表明在应用预张拉FRP 增强方法时, 预张拉端部的处理措施非常重要。另一方面, FRP 片材张拉及粘结对纤维材料素材有一定的要求。近年来人们对炭素纤维片材的外张拉粘结方法进行了不少探讨。但存在着后述的种种问题很难将其实用化。为了充分发挥加固材料的潜在能力和有效地提高加固性能, 笔者旨在系统地解决上述的各种问题, 并建立一套革新的FRP 片材的预应力加固方法和体系。其中, 新型的PBO 纤维材料的基本性能和特性被得到了充分的活用。
2 预应力张拉复合材———PBO 纤维材料
近来, 一种由日本东洋纺织股份有限公司开发的新型PBO 纤维材料( PBO 为其学名poly2p2
phenylene benzo2bis2oxazole 首位字母的缩写, 如图1 所示) 具有与炭素纤维相同或更高的弹性模量和张拉强度。PBO 纤维与其他各类纤维的力学指标的比较见图2 。另外, 尤为重要的是它的耐冲击性能或者说是能量吸收性能要远高于炭素纤维和芳纶纤维(如图3 所示) 。
文章来源： 永年加固公司 本文链接: http://lubanwang.com/a_20130722151155.html 任何关于加固工程的问题和建议，敬请咨询：0591-87868646
