预应力FRP网格抗弯加固混凝土结构的性能研究.doc

预应力FRP网格抗弯加固混凝土结构的性能研究随着我国土木工程行业的不断发展,新建结构的建设将逐渐趋于饱和,既有结构的加固的需求量逐渐增大,结构加固领域会成为建筑业的重要组成部分。由于FRP加固结构耐久性好,承载力提高优势明显,因此FRP材料在土木工程中的应用越来越广泛。FRP网格拥有双向纤维筋,刚度较低,强度较高,是一种线弹性材料,相比于FRP片材加固抗剥离性能与耐火性能更好。预应力FRP网格加固技术可以有效改善结构力学性能,充分发挥FRP网格强度高的特点,进一步抑制结构变形和裂缝扩展。预应力FRP网格的张拉与锚固技术是工程中的难点,针对该难点,本文对端部锚具以及张拉工法进行了研究,并通过6块空心板的抗弯加固试验验证了预应力FRP网格的加固效果,提出了预应力FRP网格加固空心板(梁)的正截面承载力计算方法。本文主要进行了以下工作:(1)通过理论计算和数值模拟,设计出多种方案的FRP网格夹片式锚具,并使用锚具样品对网格单筋进行夹持,在拉伸试验机上测试其力学性能与锚固效率。从力学性能与经济角度进行比选,得出波纹型夹片式锚具是较优方案。进而设计了一套预应力FRP网格的张拉工法,利用波纹型夹片式锚具完成了网格的张拉。(2)对6块空心板进行了非预应力FRP网格、预应力FRP网格和预应力钢丝绳抗弯加固的试验,研究了加固后空心板的破坏特征和破坏机理。试验表明预应力FRP网格加固后的开裂荷载、屈服荷载与极限承载力相对于基准板分别提高了至少50%、57%、62%,延性稍有下降.,通过与非预应力FRP网格加固板的对比,表明预应力FRP网格加固可以提高开裂荷载并有效抑制裂缝发展;通过等强、等预应力水平加固的FRP网格与钢丝绳的对比,表明预应力FRP网格相比于钢丝绳更能有效提升抗弯承载力。(3)根据试验结果,推导了预应力FRP网格加固空心板(梁)的正截面承载力计算公式,并将理论计算值与试验值进行比较,结果表明加固后的板理论计算值与试验结果的误差在合理范围内,吻合程度较好。