玻璃纤维（GFRP）片材加固混凝土框架结构的性能研究

【摘要】： 纤维增强塑料（Fiber Reinforced Plastic，简称FRP）加固混凝土结构，是近 年来出现的一种结构加固新方法。由于具有耐腐蚀、施工简便快捷、几乎不改 变构件原有的尺寸等特点，这一加固方法已得到广泛的应用，具有良好的经济 效益。 在前人研究的基础上，通过大量的玻璃纤维（GFRP）片材加固钢筋混凝土 梁、柱和节点的试验研究，探讨了加固试件的加固效果、破坏机理和理论分析 方法。本文的研究得到福建省科委重点课题（编号：98-Z-35）、福建省建委课 题（编号：JK-99-10）的大力资助。本文的主要内容归纳如下： 一、进行了6根GFRP片材抗弯加固混凝土梁的试验研究。本文提出加固 梁截面弯矩和曲率的分析模型，计算结果和试验数据吻合较好。对GFRP片材 厚度、刚度、强度、混凝土强度等级和配筋率等设计变量进行了参数分析，并 对不同情况下的弯矩—曲率曲线进行了比较。结果表明，GFRP片材有效地提高 了梁的刚度和弯曲强度。该加固方法对于低配筋率混凝土梁特别有效。 二、试验表明，抗弯加固梁可能在GFRP片材端部保护层混凝土发生局部 破坏，这种破坏是由GFRP片材端都应力集中引起的。本文在线弹性理论的基 础上，提出了采用GFRP片材抗弯加固混凝土梁在任意线性荷载作用下，片材 端部锚固剪应力和剥离正应力的计算公式，本文公式计算结果和有限元分析结 果及试验数据基本吻合。参数分析表明，锚固剪应力和剥离正应力不但和GFRP 片材的厚度、弹性模量、片材长度等因素有关，而且和粘胶层的厚度、弹性模 量有关。本文公式可用于计算片材端部的最大锚固剪应力和最大剥离正应力， 防止局部粘结破坏。 三、进行了15根GFRP片材抗剪加固混凝土梁的试验研究，探讨了不同加 固方式和剪跨比对抗剪承载力的影响。试验结果表明，GFRP片材的受力机理和 箍筋相同，梁抗剪承载力取决于GFRP片材的有效应变。根据试验结果提出了 GFRP片材有效应变的计算公式，并依据现行规范的计算模型，提出了GFRP 片材加固梁抗剪承载力计算公式。 四、进行了20根GFRP片材加固混凝土方柱的轴压性能试验研究，探讨了 不同加固方式、加固率、混凝土强度等级等因素对轴压承载力的影响。试验结 果表明，GFRP片材可以有效地提高混凝土方柱的强度和延性，GFRP片材的侧 限约束作用随片材厚度的增加而降低。本文提出一个划分柱截面有效约束区和 非有效约束区的方法。根据试验结果，提出了GFRP片材约束混凝土的应力— 应变关系。计算结果和试验数据基本吻合。 浙江大学申请傅士学位论文 摘 要D 五、进行了6个GFny片材加固混凝土梁柱节点在低周反复荷载作用的试D 验研究。试验结果表明GFRP片材加固节点是一个有效的加固方法，节点的抗7 剪强度和延性比加固前有较大的提高。本文提出了节点核心区水平剪力的计算D 模型，并给出了考虑混凝土、箍筋、GFRP片材共同贡献的节点抗剪承载力计算l 方法。计算结果和试验数据基本吻合。D