r - The Hong Kong Polytechnic University

σ tf
混 凝 土 构 件
粘 结 材 料 ( 环 氧 )
σ tf : 预 应 力
τf
剪 应 力
(1) FRP 布 端 部 剪 应 力 集 中 分 布
1. 预 张 拉 不 含 浸 纤 维 布
Pre-bonded FRP sheets
σ tf
σ tf
2. 粘 结 和 养 护
τf1 τf2 τf3
(2) 逐 层 减 少 以 释 放 应 力 集 中
1) 粘 结 1st 部 分 后 释 放
3. 剪 断 释 放 端 部 纤 维 布
-σ c
截 面 应 力 分 布
σf1
3rd 2nd
σf2
σf3
1st
σf3
2) 粘 结 2nd 部 分 后 释 放
σf2
3) 粘 结 3rd 部 分 后 释 放
(3) 分 部 释 放 减 少 应 力 集 中
σf1
图 22 预 应 力 纤 维 外 贴 加 固 原 理 图
图 23 预 应 力 张 拉 端 部 纤 维 锚 固 方 法
(3) 加 固 效 果
利 用 预 应 力 张 拉 技 术 对 PBO 和 混 杂 纤 维 张 拉 后 进 行 结 构 加 固 , 增 强 效 果 如 图 24,25 所 示 , 预
应 力 效 果 得 到 充 分 的 发 挥 , 开 裂 荷 载 , 屈 服 荷 载 都 得 到 显 著 提 高 , 保 证 了 结 构 在 使 用 状 态 下 的 力 学
性 能 。 同 时 , 由 于 锚 固 措 施 有 效 , 结 构 破 坏 时 具 有 一 定 的 延 性 [30] 。
Load(kN)
600
500
400
300
200
100
0
Rupture of FRP sheets near the mid-span
Debonding of fiber sheets near the mid-span
Crack initiation
0 50 100
Displacement (mm)
图 24 10 m T 形 梁 加 固 效 果
PC girder with 3 lay ers of fiber
sheets (45% prestress)
PC girder with 3 lay ers of fiber
sheets (33% prestress)
PC girder with 3 lay ers of fiber
sheets (no prestress)
PC girder (no fiber reinforce)
Load(kN)
With 33%-prestressed 1layer Basalt and 3layers carbon fiber sheets
100
With non-prestressed
80
1layer Basalt and 3layers
60
carbon fiber sheets
40
20
0
Without fiber sheets
0 5 10 15 20 25
Displacement (mm)
图 25 混 杂 纤 维 预 应 力 张 拉 加 固
4.2 嵌 入 式 预 应 力 FRP 索 加 固 技 术
在 FRP 预 应 力 粘 结 加 固 技 术 中 , 考 虑 到 提 高 FRP 与 混 凝 土 界 面 的 粘 结 性 能 以 及 避 免 外 界 对 FRP
的 机 械 损 伤 , 作 者 研 究 团 队 采 用 了 预 应 力 CFRP 绞 线 嵌 入 式 增 强 混 凝 土 梁 受 弯 承 载 力 [31] , 如 图 26
所 示 。 该 方 法 能 够 全 面 提 升 了 构 件 的 开 裂 荷 载 , 抗 裂 性 能 , 刚 度 , 屈 服 强 度 和 极 限 强 度 。 在 预 应 力
嵌 入 式 增 强 方 法 中 为 解 决 实 际 工 程 中 嵌 入 深 度 不 够 导 致 粘 结 不 充 分 的 问 题 , 还 研 究 了 混 凝 土 槽 外 表
面 增 加 覆 盖 层 , 以 提 高 FRP 筋 和 混 凝 土 粘 结 效 果 的 方 法 。 对 粘 结 材 料 和 覆 盖 层 材 料 , 如 环 氧 树 脂 和
水 泥 砂 浆 , 进 行 了 比 较 分 析 , 试 验 结 果 表 明 采 用 环 氧 树 脂 和 水 泥 砂 浆 分 别 作 为 粘 结 材 料 和 覆 盖 层 材
料 能 够 获 得 最 优 化 的 构 件 强 度 , 刚 度 和 延 性 , 如 图 27 所 示 。
槽 深 小 于 保 护 层 厚 度
端 部 锚 固 端 附 近
应 力 集 中 消 去 措 施
混 凝 土 梁
中 部 注 入 高 刚 度 树 脂
张 拉
连 续 纤 维 布 或 柔 性 索
CFRP 筋
张 拉 装 置 与 CFRP 索 的 连 接 装 置
连 续 纤 维 布 或 柔 性 索
图 26 嵌 入 式 预 应 力 CFRP 筋 加 固 结 构 图
张 拉
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