基于预加荷载的FRP加固结构延性增强方法技术

本发明专利技术公开了一种基于预加荷载的FRP加固结构延性增强方法，其特征是在待加固结构上施加外部荷载，使待加固结构在待加固区域产生预加拉应力；保持施加在待加固结构上的外部荷载，将FRP条利用粘贴剂在待加固区域沿横向粘贴在待加固结构的表面，在FRP条与待加固结构之间沿纵向间隔形成有至少两道呈横向的拱状剥离带；在粘贴剂完成固结时，卸去外部荷载，实现FRP加固结构延性增强。本发明专利技术能有效地使FRP加固结构的延性增强，其模拟拱状剥离区域与加固结构物界面的协同工作充分发挥了FRP的性能，较大的增强了FRP加固结构的延性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种应用在工程实际中的基于预加荷载的FRP加固结构延性增强方法。
技术介绍
随着使用年限的增加，混凝土结构物会出现失效的迹象或进入功能退化期，对于出现这一情况的混凝土结构必须加以维护和加固。关于混凝土结构加固的传统方法有：置换混凝土加固法、外加预应力加固法、外粘型钢加固法、增大截面加固法、粘贴钢板加固法、增设支点加固法等，但这些传统的方法不同程度地存在着施工过程复杂、施工场地受限、增加结构自重、影响建筑物使用空间以及影响建筑物外形等弊端。纤维增强复合材料FRP是由纤维材料与基体材料按一定的比例混合，经过模具挤压、拉拔而形成的高性能型材料，已有玻璃纤维增强复合材料GFRP、纤维增强复合材料CFRP、芳纶纤维增强复合材料AFRP和玄武岩纤维增强材料BFRP等。FRP轻质高强、耐腐烛性能好、抗疲劳性能优良、电磁绝缘性好、易于施工、几乎不增加结构自重、不影响建筑物的使用空间、可设计性强、能够适应结构形状的变化。基于这些优势，FRP在工程实际中有许多应用，比如：FRP筋用于混凝土桥梁大梁和板中的配筋和外部加固筋，用作斜拉桥的拉索，用做水泥路面的传力杆。FRP被用于修补德国卡特布西桥，瑞士采用粘贴CFRP板用于伊巴赫桥的加固，美日合作建成了美国第一座采用CFRP筋桥-布里奇街桥；在我国的应用有：云南海孟公路巍山河桥，上海宝山飞云桥以及南京长江大桥引桥等。但是，FRP加固结构存在有脆性强和延性低的缺陷。工程实际中FRP-混凝土界面更是常常发生剥离破坏。比如，利用外部粘贴FRP技术(EB-FRP)来加固RC结构时，通常会发生两类FRP与混凝土的界面破坏：第一类是受到中部弯曲或弯剪裂缝的影响，在裂缝位置的FRP片材中产生较大的拉应力，这个拉应力通过界面向混凝土中传递。当裂缝附近的界面剪应力达到临界值时，在邻近混凝土FRP界面的混凝土中出现水平裂缝，并向FRP端部扩展，最后FRP发生完全剥离。这种类型是中部裂缝引发的界面剥离。第二类是始于FRP端部的剥离破坏，这是由于FRP截断造成的FRP端部的高应力状态造成的。FRP剥离降低了FRP材料的抗拉强度利用率，同时使结构发生脆性破坏。
技术实现思路
本专利技术是为避免上述现有技术所存在的不足，提供一种成本低廉、施工简便、使用寿命长、可靠性高的基于预加荷载的FRP加固结构延性增强方法。本专利技术为解决技术问题采用如下技术方案：本专利技术基于预加荷载的FRP加固结构延性增强方法，其特征是：在待加固结构上施加外部荷载，使所述待加固结构在待加固区域产生预加拉应力；保持施加在待加固结构上的外部荷载，将FRP条利用粘贴剂在待加固区域沿横向粘贴在待加固结构的表面，在所述FRP条与待加固结构之间沿纵向间隔形成有至少两道呈横向的拱状剥离带，所述拱状剥离带是指FRP条在沿横向的带状区域中与待加固结构形成剥离，并且呈拱状隆起；在粘贴剂完成固结时，卸去外部荷载，实现FRP加固结构延性增强。本专利技术基于预加荷载的FRP加固结构延性增强方法，其特征是：所述拱状剥离带的形成方式为：在利用粘贴剂将FRP条沿横向粘贴在待加固结构的表面时，在拱状剥离带所在位置处，置入一段棒材于FRP条与待加固结构之间；使FRP条形成呈拱状隆起，在所述粘贴剂呈半干且失去流动性时，取出所述棒材；所述FRP条在拱状剥离带所在位置处保持呈拱状隆起。本专利技术基于预加荷载的FRP加固结构延性增强方法，其特征是：所述施加的外部荷载的上限为使加固结构百分之百屈服。本专利技术基于预加荷载的FRP加固结构延性增强方法，其特征是：所述粘贴剂为环氧树脂。本专利技术基于预加荷载的FRP加固结构延性增强方法，其特征是：在施加外部荷载之前，对于所述待加固结构在待加固区域的表面进行预处理，以增强粘贴强度和耐久性，所述预处理包括去除表面铁锈或其它杂质，预处理完成后12小时内进行FRP条的粘贴。本专利技术基于预加荷载的FRP加固结构延性增强方法，其特征是：所述的FRP条为具有有效抗拉强度的FRP条，是由碳纤维、玻璃纤维和芳纶纤维以及其它纤维材料中任选一种或多种经编织而成的单向、双向、或具有多角度方向的FRP条。本专利技术基于预加荷载的FRP加固结构延性增强方法，其特征是：所述待加固结构为具有可靠抗拉强度和变形能力的弹性、塑性、弹塑性构件。本专利技术基于预加荷载的FRP加固结构延性增强方法，其特征是：所述待加固结构为钢结构、钢筋混凝土结构或合金材料结构。本专利技术于预加荷载的FRP加固结构延性增强方法，其特征是：所述棒材为塑料棒或木棒。与现有技术相比，本专利技术有益效果体现在：1、本专利技术通过对加固结构在施加外部荷载的情况下粘贴FRP条，该结构受力时需要先平衡FRP条上相反的拉应力，之后FRP条才开始起作用，从而提高了FRP条的延性。2、本专利技术模拟拱状剥离区域与加固结构物界面的协同工作，在拱状玻璃带拉直后该处的FRP条继续受力，效果显著，充分发挥了FRP条的性能，较大的增强了FRP加固结构的延性。3、本专利技术施工简便、可靠性高。附图说明：图1为未进行FRP加固的钢试件；图2为没有进行预加荷载的FRP加固钢试件；图3为预加荷载作用下带拱状剥离带的FRP加固钢试件；图4为实验所得应变-时间曲线图；图中标号：1钢试件，2应变片，3为FRP条，4棒材。具体实施方式本实施例中基于预加荷载的FRP加固结构延性增强方法是：在待加固结构上施加外部荷载，使所述待加固结构在待加固区域产生预加拉应力；保持施加在待加固结构上的外部荷载，利用粘贴剂将FRP条在待加固区域沿横向粘贴在待加固结构的表面，基于待加固结构的不同，FRP条粘贴在待加固结构单面或正反两面，比如，待加固结构为钢结构件或合金构件，FRP条粘贴在待加固结构的正反两面，若待加固结构为钢筋混凝土结构件，则FRP条粘贴其受拉面；在FRP条与待加固结构之间沿纵向间隔形成有至少两道呈横向的拱状剥离带，所述拱状剥离带是指FRP条在沿横向的带状区域中与待加固结构形成剥离，并且呈拱状隆起；在粘贴剂完成固结时，卸去外部荷载，实现FRP加固结构延性增强。具体实施中，拱状剥离带的形成方式为：在利用粘贴剂将FRP条沿横向粘贴在待加固结构的表面时，在拱状剥离带所在位置处，置入一段棒材4于FRP条3与待加固结构之间；使FRP条形成呈拱状隆起，在所述粘贴剂呈半干且失去流动性时，取出所述棒材；所述FRP条在拱状剥离带所在位置处保持呈拱状隆起。本实施例中施加的外部荷载的上限为使加固结构百分之百屈服；粘贴剂为环氧树脂；在施加外部荷载之前，对于所述待加固结构在待加固区域的表面进行预处理，以增强粘贴强度和耐久性，所述预处理包括去除表面铁锈或其它杂质，预处理完成后12小时内进行FRP条的粘贴；FRP条为具有有效抗拉强度的FRP条，是由碳纤维、玻璃纤维和芳纶纤维以及其它纤维材料中任选一种或多种经编织而成的单向、双向、或具有多角度方向的FRP条；待加固结构为具有可靠抗拉强度和变形能力的弹性、塑性、弹塑性构件；待加固结构为钢结构、钢筋混凝土结构或合金材料结构；棒材为塑料棒或木棒。作用机理：待加固结构在预加外部荷载作用下在待加固区域产生预加拉应力，再将FRP条粘贴在待加固结构表面，最后卸去外部荷载之后，待加固结构变形回缩，在重新承受荷载作用时，当承受的荷载小于或等于加固时的预加外部荷载，FRP条将不本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于预加荷载的FRP加固结构延性增强方法，其特征是：在待加固结构上施加外部荷载，使所述待加固结构在待加固区域产生预加拉应力；保持施加在待加固结构上的外部荷载，将FRP条利用粘贴剂在待加固区域沿横向粘贴在待加固结构的表面，在所述FRP条与待加固结构之间沿纵向间隔形成有至少两道呈横向的拱状剥离带，所述拱状剥离带是指FRP条在沿横向的带状区域中与待加固结构形成剥离，并且呈拱状隆起；在粘贴剂完成固结时，卸去外部荷载，实现FRP加固结构延性增强。

【技术特征摘要】
1.一种基于预加荷载的FRP加固结构延性增强方法，其特征是：在待加固结构上施加外部荷载，使所述待加固结构在待加固区域产生预加拉应力；保持施加在待加固结构上的外部荷载，将FRP条利用粘贴剂在待加固区域沿横向粘贴在待加固结构的表面，在所述FRP条与待加固结构之间沿纵向间隔形成有至少两道呈横向的拱状剥离带，所述拱状剥离带是指FRP条在沿横向的带状区域中与待加固结构形成剥离，并且呈拱状隆起；在粘贴剂完成固结时，卸去外部荷载，实现FRP加固结构延性增强。2.根据权利要求1所述的基于预加荷载的FRP加固结构延性增强方法，其特征是：所述拱状剥离带的形成方式为：在利用粘贴剂将FRP条沿横向粘贴在待加固结构的表面时，在拱状剥离带所在位置处，置入一段棒材于FRP条与待加固结构之间；使FRP条形成呈拱状隆起，在所述粘贴剂呈半干且失去流动性时，取出所述棒材；所述FRP条在拱状剥离带所在位置处保持呈拱状隆起。3.根据权利要求1所述的基于预加荷载的FRP加固结构延性增强方法，其特征是：所述施加的外部荷载的上限为使加固结构百分之百屈服。4.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：王佐才，谢政，任伟新，秦韬睿，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34