泰山玻璃纖維
浙江大匯-承載膜
沃達重工 液壓機 華征新材料 天騏機械
當前位置: 首頁 » 復材學院 » 學術論文 » 正文

纖維增強復合材料在建筑工程結(jié)構(gòu)加固中的應用

放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2014-03-06  瀏覽次數(shù):101
核心提示:纖維增強復合材料(FRP)在建筑工程中的研究與應用可以追溯到上世紀70年代末。隨著世界各國對FRP在基本建設方面的深入研究,發(fā)現(xiàn)FRP具有顯著的加固修復效果且施工效率較高。從以下幾方面進行了論述:FRP的發(fā)展背景、材料特性以及它在混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)等工程結(jié)構(gòu)加固修復中的應用。


1 發(fā)展背景及應用領域
  早在1981年,瑞典聯(lián)邦實驗室最早采用粘貼碳纖維復合材料(CFRP)加固了Ebach橋,被認為是FRP在建筑工程中應用的開始。而后在對美國舊金山地震、洛杉磯地震、日本阪神地震中被損壞建筑結(jié)構(gòu)修復加固中驗證了FRP加固技術的優(yōu)越性。尤其是在1995年日本阪神地震后,使用CFRP布對受損高速路橋墩柱進行了快速加固,取得良好效果,引起了工程界的廣泛關注。1999年日本土木學會成立FRP加固委員會,并完成了使用FRP片材的混凝土維修、加固技術草案,編制了世界上首個FRP加筋混凝土和預應力混凝土結(jié)構(gòu)設計指南。到目前為止,全球已有許多FRP應用于結(jié)構(gòu)工程加固和建設的有關標準規(guī)范,F(xiàn)RP加固技術被美國、日本、瑞士、法國、德國等國家認可和推廣。
  目前,F(xiàn)RP在建筑工程領域中的應用有以下幾個方面:在工業(yè)與民用建筑中,F(xiàn)RP主要作為結(jié)構(gòu)的加固修復材料,用于結(jié)構(gòu)增強,提高建筑物的承載力或耐久性,此項技術已經(jīng)比較成熟。在橋梁、隧道建設中,F(xiàn)RP筋、網(wǎng)片,可以代替普通鋼筋或鋼筋網(wǎng)片,解決鋼筋、鋼絲網(wǎng)片的腐蝕問題;采用FRP預應力加固橋梁上、下部結(jié)構(gòu),增強結(jié)構(gòu)耐久性和抗震性。基礎設施建設規(guī)模的不斷發(fā)展和壯大給予FRP材料更大的發(fā)展空間,如玻璃纖維增強材料制品已用于許多基礎設施建設工程,包括水利樞紐和港口工程等領域。由于FRP自身具有很好的耐腐蝕性等特點,可以適應長期的惡劣環(huán)境,因此可用于近海和寒冷地區(qū)的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)以解決鹽蝕危害。
  2 FRP材料特性
  目前建筑工程所采用的FRP主要有玻璃纖維增強復合材料(GFRP)、芳綸纖維增強復合材料(AFRP)以及碳纖維增強復合材料(CFRP)。
  與鋼材、混凝土等傳統(tǒng)建筑材料相比,F(xiàn)RP雖然還屬于較年輕的建筑結(jié)構(gòu)材料,但具有不可忽視的優(yōu)點。其特性主要有一下幾點:
  2.1 輕質(zhì)高強
  FRP最突出的優(yōu)勢在于它有很高的比強度,相對密度在1.5―2.0之間,只有碳鋼的1/4―1/5,但是其拉伸強度卻與碳素鋼接近甚至超過,比強度更是可以與高級合金鋼相比。
  2.2 耐腐蝕性好
  FRP是良好的耐腐材料,對大氣、水和一般濃度的酸、堿、鹽以及多種油類和溶劑均有較好的抵抗能力。與傳統(tǒng)建筑結(jié)構(gòu)材料相比,它能夠抵抗不同環(huán)境下的化學腐蝕,目前在化工建筑、地下工程和水下特殊工程中,F(xiàn)RP的耐腐蝕優(yōu)點已經(jīng)得到實際工程證明。在近海地區(qū)的工程建設中采用FRP結(jié)構(gòu)來替代傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)可以有效抵抗空氣中鹽分的腐蝕,減少結(jié)構(gòu)的維護費用。
  2.3 其他
  FRP有可設計性,產(chǎn)品成型方便。適合在工廠生產(chǎn)、運送到工地、現(xiàn)場安裝的工業(yè)化施工過程。絕緣、隔熱、透電磁波。與傳統(tǒng)材料結(jié)構(gòu)不同的是,F(xiàn)RP一般表現(xiàn)為各向異性,纖維方向的強度和彈性模量較高,但垂直纖維方向的強度和彈性模量很低,由于這個特性的存在,在應用FRP的過程中要加以注意并解決。
  3 FRP在混凝土結(jié)構(gòu)加固中的應用
  3.1 概述
  使用纖維增強復合材料加固混凝土結(jié)構(gòu)是目前應用最廣泛的一種新型結(jié)構(gòu)加固技術。混凝土結(jié)構(gòu)存在于各種建筑工程中,例如工業(yè)與民用建筑、鐵路與公路橋梁、隧道、涵洞、各種構(gòu)筑物等其他土木工程。隨著外界環(huán)境的不斷變化以及長久使用等因素,很多混凝土結(jié)構(gòu)存在不同程度的老化、劣化現(xiàn)象,為了保證其承載力在安全使用范圍內(nèi),因此需要對結(jié)構(gòu)進行加固或修復。先進工程中已經(jīng)得到應用的結(jié)構(gòu)加固方法有:植筋法、加大截面法、噴射混凝土法等。纖維增強復合材料加固混凝土技術是通過樹脂膠結(jié)材料將纖維增強復合材料粘貼于混凝土表面,通過兩者共同作用以達到加固補強、改善受力性能的一種結(jié)構(gòu)外部加固技術。
  3.2 常用加固方法
  目前常用的FRP加固混凝土結(jié)構(gòu)的方法主要有:外貼纖維增強復合材料片材加固、預應力碳纖維布加固、加固及嵌入式加固。
  3.2.1 外貼纖維增強復合材料片材加固技術
  與傳統(tǒng)的加固技術相比,外貼纖維增強復合材料加固混凝土技術施工快捷,具有很高的效率,且因為很少進行濕作業(yè),基本無需大型施工機具,施工占用場地少,因此施工速度很快且方便。據(jù)資料統(tǒng)計,同為外部粘貼加固,普通粘貼纖維增強復合材料加固時粘貼鋼板加固施工工效的4―8倍。但是常規(guī)的粘貼纖維布加固技術也有一些不足之處,比如不能調(diào)整原結(jié)構(gòu)的受力狀況,對原結(jié)構(gòu)剛度、撓度變形、裂縫寬度、強度等的改善效果較小。加固效果對結(jié)構(gòu)膠和原混凝土構(gòu)件表面狀態(tài)(平整度、表面混凝土強度等)依賴性大,有時不能很好的發(fā)揮高強纖維的優(yōu)勢。
  3.2.2 預應力碳纖維布加固技術
  經(jīng)過大量實驗研究和工程實踐表明,普通纖維增強復合材料片材加固技術存在一些缺陷,比如FRP片材在較低應力水平與混凝土發(fā)生剝離,使纖維材料的高強度優(yōu)勢不能得到有效發(fā)揮,影響加固效果。預應力碳纖維布加固混凝土結(jié)構(gòu)是借鑒預應力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的概念提出的一種加固效果顯著的方法。將碳纖維布張拉至設計值,用粘結(jié)材料將其粘貼到混凝土梁的受拉面,使其與混凝土結(jié)構(gòu)共同受力。這種加固技術可以充分利用碳纖維布輕質(zhì)高強的特點,極大提高構(gòu)件的開裂荷載、屈服荷載;延緩碳纖維布的應力滯后問題;限制裂縫的形成、發(fā)展、減少裂縫寬度和撓度變形。
  4 FRP在鋼結(jié)構(gòu)加固中的應用
  工程結(jié)構(gòu)中存在大量的鋼結(jié)構(gòu),廣泛應用于土木工程、石油石化、港口水工等領域,由于常年在惡劣的條件下工作,有些結(jié)構(gòu)長期處于高溫、高濕環(huán)境中;有些長期經(jīng)受腐蝕作用;有些經(jīng)受交變荷載作用。當損傷積累到一定程度,就會導致結(jié)構(gòu)失效。傳統(tǒng)的鋼結(jié)構(gòu)加固方法是把鋼板或型鋼焊接、拴接、鉚接到結(jié)構(gòu)的損傷部位,但這些方法均存在一些問題,例如高溫作用是焊接部位組織及性能惡化、材質(zhì)變脆、斷裂韌性降低、抵抗脆性斷裂的能力變差;拴接或鉚接需要在損傷部位附近的木材上開孔,削弱了截面,惡化損傷區(qū)的受力情況,形成新的應力集中。FRP加固鋼結(jié)構(gòu)技術利用黏結(jié)劑將FRP材料粘貼到鋼結(jié)構(gòu)損傷部位的表面。一方面一部分荷載通過粘接材料層傳遞到纖維增強復合材料上,降低了鋼結(jié)構(gòu)損傷部位的應力水平,從而延長結(jié)構(gòu)使用壽命,起到加固作用;另一方面,由于FRP材料具有良好的耐腐蝕性,粘貼纖維復合材料相當于在鋼結(jié)構(gòu)表面與外部腐蝕介質(zhì)之間形成一道屏障,有效減弱介質(zhì)對鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕。
  5 結(jié)語
  按照目前國內(nèi)外形勢,纖維增強復合材料在建筑工程結(jié)構(gòu)中的有效應用勢必會帶來巨大的社會意義和經(jīng)濟意義。隨著我國國民經(jīng)濟發(fā)展的步伐,F(xiàn)RP材料的生產(chǎn)、標準規(guī)范完善、施工技術的開發(fā)、施工技術的檢驗都將不斷進步發(fā)展,相信纖維增強復合材料在工程中的應用會更加完善和廣泛。
 
 
 

 
 

 
 
[ 復材學院搜索 ]  [ 加入收藏 ]  [ 告訴好友 ]  [ 打印本文 ]  [ 違規(guī)舉報 ]  [ 關閉窗口 ]

 

 
?
推薦圖文
推薦復材學院
點擊排行
(c)2013-2020 復合材料應用技術網(wǎng) All Rights Reserved

  魯ICP備2021047099號

關注復合材料應用技術網(wǎng)微信
主站蜘蛛池模板: 任你躁在线精品免费| 在线观着免费观看国产黄| 四虎影视永久免费观看| 久久九九国产精品怡红院| 黄色网址免费观看| 日韩精品专区在线影院重磅| 国产成人三级经典中文 | 国邦征服雪婷第二篇| 国产综合无码一区二区色蜜蜜| 亚洲综合一区无码精品| 99精品久久99久久久久久| 波多野结衣的av一区二区三区| 在线免费观看亚洲| 亚洲成人动漫在线| 亚洲色图第一页| 日韩欧美一区二区三区| 国产亚洲精品无码成人| 中文字幕第23页| 精品久久久久久久久久中文字幕| 好大好硬好爽好舒服| 亚洲色大成网站www永久男同| 99久久精品费精品国产| 欧美日韩一级片在线观看| 国产精品igao视频网| 久久精品国产只有精品66| 蜜桃成熟时1997在线看免费看| 极度另类极品另类| 国产国语一级毛片在线视频| 久久99热只有频精品8| 精品久久洲久久久久护士免费| 天天干天天干天天| 亚洲国产精品专区| 领导边摸边吃奶边做爽在线观看 | 欧美精品九九99久久在免费线| 成人做受120秒试看动态图| 免费A级毛片AV无码| 91久久精品国产91久久性色也| 樱花草视频www| 国产一区二区三区美女| 三上悠亚电影全集免费| 波多野结衣伦理片bd高清在线 |