當(dāng)結(jié)構(gòu)構(gòu)件不能提供足夠的強(qiáng)度和使用性能時(shí),必須進(jìn)行加固。根據(jù)實(shí)際情況,可選用不同的加固方法,如預(yù)應(yīng)力加固、噴射混凝土加固、聚合物浸漬加固、粘鋼加固等。其中粘鋼加固由于具有方便快速、增加自重少、所需施工場地小等優(yōu)點(diǎn),因而得到較廣泛的應(yīng)用。但其最大缺點(diǎn)是鋼板的腐蝕(重工業(yè)廠房內(nèi)鋼板的腐蝕更為嚴(yán)重)會(huì)導(dǎo)致鋼板與混凝土之間粘結(jié)力的削弱,這對結(jié)構(gòu)的使用性能和安全性能是不利的。為了消除腐蝕帶來的不利影響,可用FRP板代替鋼板。
FRP(FiberReinforcedPlastic)為纖維增強(qiáng)塑料,它具有與混凝土的線脹系數(shù)接近、比強(qiáng)度高、耐腐蝕性強(qiáng)、電磁絕緣性能好、易于成型和粘貼、可用于不規(guī)則平面的加固等優(yōu)點(diǎn)。FRP板的力學(xué)性能與纖維的種類及其布置方向有關(guān),通過改變纖維的布置方向可在某一特定方向上得到預(yù)期的加固效果。在梁的受拉面粘貼FRP板可明顯提高梁的受彎承載力;在梁的剪壓區(qū)粘貼FRP板可明顯提高梁的受剪承載力,且這兩方面是相關(guān)聯(lián)的。
1 用FRP板進(jìn)行抗彎加固
試驗(yàn)的加載如圖1所示,試件的截面示于圖2A.試驗(yàn)結(jié)果表明,粘FRP板加固梁的開裂荷載比未加固梁的開裂荷載略大。且一般情況下,加固梁的裂縫間距較小、分布較均勻且裂寬較小,這對結(jié)構(gòu)更好地完成使用性能有利。對于粘貼FRP板較短的加固梁,首先在FRP板的端部出現(xiàn)裂縫,然后沿與縱筋成45°的方向發(fā)展,并沿縱筋方向延伸,在純彎區(qū)發(fā)生破壞之前,板端開始破壞,最后發(fā)生由于FRP板端部的局部粘結(jié)破壞而引起的試件破壞。當(dāng)FRP板全長粘貼或在板端部錨固時(shí),板的應(yīng)力達(dá)到屈服。在試件破壞前,由于縱筋的屈服應(yīng)變比FRP板的屈服應(yīng)變低較多,大多數(shù)加固梁的縱筋可達(dá)到屈服。粘FRP板加固梁的抗彎強(qiáng)度和剛度明顯提高,特別是在梁的配筋率較低的情況下,提高更加明顯。在正常使用狀態(tài)下試件的抗彎剛度約提高17%~99%.加固梁的抗彎強(qiáng)度亦有明顯提高,正常使用狀態(tài)下提高約19%~99%,極限狀態(tài)下提高約28%~97%.
圖1 試驗(yàn)加載示意
圖2 試件截面尺寸
影響粘FRP板抗彎加固的因素有FRP板的長度、FRP板的厚度、試件的配筋率及錨固手段等。
1.1 FRP板長度的影響FRP板較短時(shí),加固梁易在FRP板的端部發(fā)生局部粘結(jié)破壞導(dǎo)致試件的破壞;而選用全長的FRP板進(jìn)行加固時(shí)效果較好,施工也較方便。
1.2 FRP板厚度的影響試件的破壞機(jī)構(gòu)與板的厚度密切相關(guān)。當(dāng)FRP板較簿時(shí),板端的正應(yīng)力、剪應(yīng)力均較小;而當(dāng)FRP板較厚時(shí),板端的正應(yīng)力和剪應(yīng)力相對較大。即隨著板厚的提高,F(xiàn)RP板端的正應(yīng)力和剪應(yīng)力均提高,導(dǎo)致板滑移和混凝土沿著縱筋方向出現(xiàn)撕裂引起的過早破壞,即FRP板與混凝土之間粘結(jié)面的過早破壞。
1.3 試件配筋率的影響當(dāng)試件配筋較少時(shí),試件的破壞表現(xiàn)為FRP板的拉斷。由于充分發(fā)揮了FRP板的作用,因而配筋較小時(shí)粘FRP板的加固效果較好。
1.4 板端錨固措施的影響由試驗(yàn)結(jié)果可知,選用I型套筒由于其提供了較好的錨固,因而使試件即使在FRP板較厚時(shí)也能避免發(fā)生沿對角拉裂的脆性破壞。試驗(yàn)結(jié)果表明,I型套筒錨固比其它錨固方法有效。