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玻璃纖維聚合物在混凝土結構加固中的應用
發布時間:2014-08-05
1、引言? 隨著我國基本建設的突飛猛進,已有建筑物的維修、改造和加固已成為工程建筑界最緊迫、重要的課題之一。傳統的加固方法存在耐腐蝕性差、構件自重增加、施工難度大、周期長等缺陷,為此需要新材料、新工藝用于補強加固工程。在這種環境下,國內外出現了以無堿無捻玻璃纖維布作為高分子片材,以環氧樹脂為基質纖維材料(FRP) 代替鋼板作為混凝土結構補強材料的新型加固技術。這種新材料較傳統材料有較高的優越性,強度高(590~1130N/mm平方) 、自重輕(115~210g/cm立方) 、耐腐蝕性好。同時,玻璃纖維增強塑料(Glass fiber reinforced plastic,GFRP)與混凝土的線膨脹系數接近,且與混凝土結構的協同工作性能良好,可全面提高被加固構件的各項力學性能指標,并改善構件的受力性能,是一種極具優勢的補強加固材料。
2、GFRP 加固混凝土梁?
2.1受彎承載力計算?
鋼板加固鋼筋混凝土梁在國內外已有廣泛的應用,但由于鋼板的腐蝕造成鋼板與梁之間的粘貼破壞,進而使整個結構破壞, 用GFRP 材料加固混凝土結構具有易于施工、基本不改變結構自重,加固后的混凝土構件剛度強度提高較多等優點。?
2.2加固構件抗彎計算?
對于抗彎加固,GFRP 片材一般粘貼在梁受拉區, 其作用類似受拉鋼筋。加固構件抗彎計算(略):
2.3抗剪承載力計算?
在實際工程中,設計失誤、荷載增加、使用功能改變等原因往往造成結構構件的抗剪強度不能滿足要求。加上構件的剪切破壞是脆性的,比受彎破壞更具危險性。 在上述情況下,需對構件抗剪加固來保證它的承載能力。目前對抗剪加固的研究還主要集中在粘貼方式、錨固方式、布條間距等因素的影響上。?
2.4加固構件抗剪計算(略):?
3、GFRP加固混凝土柱?
3.1常用加固方式?
目前, 國外采用粘貼GFRP 進行加固最多的構件就是柱子。在日本阪神地震和美國加州地震中, 大量高架高速公路的橋墩由于延性不足, 受到嚴重的破壞,因此, 日本和美國都大量采用CFRP 或GFRP 帶對橋墩進行加固。常用的加固方式如圖所示, 圖1(a)是連續粘貼, 圖1(b)是分段粘貼。?
3.2柱的抗震加固?
采用封閉式粘貼玻璃纖維布條約束混凝土對柱進行抗震加固時,柱端箍筋加密區的總折算體積配箍率:?
4、結論?
玻璃纖維加固方法是一種有效的混凝土結構加固技術,加固設計時可將玻璃纖維布按強
度換算成鋼筋量,按照與鋼筋混凝土構件抗彎計算同樣方法進行計算。玻璃纖維布加固施工簡便快捷。過程采用手工操作, 施工空間不受限制, 不影響結構的正常使用,維護費用極低,具有良好的防水效果,可以抑制混凝土劣化和鋼筋銹蝕,應特別注意加固界面的處理以及玻璃纖維布粘貼的密實,以確保加固效果。與傳統的加固技術相比,玻璃纖維布加固混凝土技術具有良好的綜合性能及經濟性能。采用GFRP 加固混凝土梁柱,可在保證提高構件承載力的前提下,既提高構件的延性,又降低加固成本,剛度僅略有下降。而采用SGF 與CF 配合效果更好。應根據不同的設計要求開展適合于混凝土加固用的層間GFRP 研究。
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