改进的复合粘结FRP技术的试验研究

【摘要】：纤维增强复合材料(FRP)被广泛用于加固钢筋混凝土(RC)结构。目前最常用的方法是将FRP片材粘贴在混凝土构件上。但是利用这种方法加固的钢筋混凝土构件容易发生FRP剥离的破坏形态。FRP剥离降低了FRP材料的抗拉强度利用率,同时使结构发生脆性破坏,影响结构安全。为了阻止FRP剥离破坏的发生,本文在香港城市大学吴宇飞提出的复合粘结技术的基础上,提出了一种改进的复合粘结技术(IHB-FRP)。该改进的复合粘结技术由外贴FRP方法(EB-FRP)和改进的机械锚固系统组成。为了给IHB-FRP技术提供一种适宜的机械连接件,首先进行了螺杆的拉拔试验,考察各种螺杆的抗滑移性能,从而选择一种具有较强抗滑移能力的螺杆作为IHB-FRP系统的机械连接件。然后对利用IHB-FRP技术加固的钢筋混凝土梁进行了三点弯曲试验,以检验该技术用于阻止FRP剥离的有效性。考察了IHB-FRP技术加固梁的破坏形态、极限承载能力、延性、裂缝分布、FRP应变分布、界面剪应力分布和螺杆的受力状态。同时对主筋配筋率、FRP的横截面面积、锚固件间距对IHB-FRP加固梁的影响进行了讨论。为了便于该技术在实际工程中的应用,本文还探讨了用于计算IHB-FRP加固梁的极限弯矩的简化的理论计算方法。试验结果表明：IHB-FRP技术非常有效地阻止了FRP加固的钢筋混凝土梁发生FRP剥离破坏,提高了FRP材料强度的利用率。当使用7层FRP片材进行抗弯加固时,IHB-FRP加固梁会发生FRP断裂破坏。IHB-FRP加固梁的极限承载能力得到显著提高,IHB-FRP加固梁的极限弯矩可以达到相应未采用FRP加固的RC梁的极限弯矩的11倍。与EB-FRP加固梁相比,IHB-FRP加固梁具有较好的延性,较小的平均裂缝间距,并且FRP应变分布更加均匀,其应变分布形状接近弯矩分布图形。IHB-FRP技术有效地增加了FRP/混凝土界面的摩擦剪切抗力。简化的理论计算方法适用于计算IHB-FRP加固梁的极限弯矩。在加载过程中,螺杆与混凝土之间的相对滑移量很小,因此在拉拔试验中选择的螺杆以及施加于螺母的扭矩在实际工程中是适用的。