CFRP加固钢筋混凝土结构的研究与应用现状.doc

1、CFRP 加固钢筋混凝土结构的研究与应用现状摘要：碳纤维增强材料（CFRP）作为高性能结构加固材料在国内外土木工程中已得到广泛应用。本文作者综述了 CFRP 在梁、柱、整体框架的研究现状以及 CFRP 加固钢筋混凝土结构的典型工程应用与现存问题。 中图分类号：TU375 文献标识码： A 文章编号： 0 引言 近几年，碳纤维增强材料（CFRP）作为高性能结构加固材料在国内外土木工程中已得到广泛应用。与传统加固方式相比，CFRP 具有轻质高强、耐腐蚀性好，施工方便等优点。国内外众多科研院所对 CFRP 在梁、板、柱、框架加固后的受力与抗震性能进行了深入研究，均取得了良好的技术成绩与社会效应。 1

2、 CFRP 及粘贴材料的性能 1.1 CFRP 的性能 碳纤维增强材料（CFRP）是含碳量高于 90%的无机高分子纤维，每根碳纤维丝由 300012000 个碳原子丝以绞线或麻绳的方式排列而成,其粗细仅相当于人的 1 根头发丝。碳纤维布的抗拉强度可达 3500MPa 以上,为普通建筑用钢板材强度的十几倍,而比重为 180kg/m3,仅为钢材比重的1/4 1，其轻质高强的特性便得以体现。 1.2 粘贴材料的性能 在钢筋混凝土结构加固中，粘贴材料运用最为广泛的是环氧树脂。作为 CFRP 与混凝土直接以及 CFRP 本体直接的粘贴材料，其材料性能显得尤为重要。环氧树脂的黏度一般可达 0.030.15

3、Pa.s,触变系数为3.08.02，在室温条件下固化时收缩率低，表现出良好的力学性能与稳定性。 2 CFRP 加固钢筋混凝土结构的研究现状 2.1 CFRP 加固钢筋混凝土梁 CFRP 加固钢筋混凝土梁主要研究梁加固后的力学性能（抗弯抗剪能力） ；变形性能（跨中挠度、裂缝宽度） ；界面剥离破坏等。陈凤山、卢海林、MinaDawood 等人对钢筋混凝土梁加固后的性能进行试验研究表明粘贴纵横向 CFRP 加固对试验梁的极限承载力提高效果显著，抗弯承载力涨幅大约在 30%-50%，抗剪承载力涨幅约在 25%-40%，加固梁延性所降低但其裂缝发展呈现密而细的状态。3 4CFRP 与混凝土界面粘贴强度的

4、试验研究主要有单剪试验和双剪试验，界面粘贴强度与外贴 CFRP 的宽度和混凝土构件的宽度比值影响较大，荷载作用在有效粘贴长度内传递，当荷载长度超过有效长度后外贴 CFRP 的承载力提高不明显1。 2.2 CFRP 加固钢筋混凝土柱 王新玲、王吉忠、LI B 等人对于加固柱的研究，主要从对比柱、损失加固柱以及未损失加固柱在低周反复荷载作用下的抗震性能进行研究。大量试验结果表明 CFRP 加固损失柱，钢筋屈服后，滞回环的面积较饱满，具有良好的耗能能力，骨架曲线的峰值点。纤维布横向加固对高轴压比柱承载力提高较为显著，对低轴压比效果不大。在碳纤维布用量相同时，沿柱高条带加固延性效果好于部分全包加固，而

5、承载力提高幅度较部分全包小。5- 7 2.3 CFRP 加固钢筋混凝土框架 江卫国、陈忠范、王新玲等人对 1 榀钢筋混凝土框架在低周反复荷载作用下研究其在模拟地震力下的滞回曲线与骨架曲线以及裂缝及塑性铰出现的顺序和位置。试验表明当荷载超过屈服荷载后，滞回环明显增大，呈梭形具有良好的耗能能力。延性系数达到 4.5，满足延性框架的要求。CFRP 加固框架结构的耗能机制是“梁端和柱段均屈服的混合机制” 8- 9，可在柱端和基础连接处的根部采用 CFRP 布横向加固以满足其“强柱弱梁”的抗震要求。 3 CFRP 加固钢筋混凝土结构的应用现状及问题思考 在欧洲经过近 20 年的研究和实践，纤维加固结构技

6、术已制定成各种规范及准则，CFRP 加固钢筋混凝土结构应用非常广泛其中包括法拉明尼亚公路高架桥、瑞士的莱茵河桥、Hata 桥、Hiyoshikura 桥等10。 20 世纪末我国国逐渐开始碳纤维材料加固修补混凝土结构的试验研究开发及应用。先后完成了南京新街口百货商店改造工程、广州滨湖花园加固工程、上海展览中心中央大厅主体加固工程、广西崇左盐业仓库加固改造工程等。 CFRP 加固钢筋混凝土结构已广泛运用与实际工程，但该学科研究领域仍有几点需加思考：1.CFRP 加固的研究更多的是在构件加固研究的基础上而对加固后钢筋混凝土结构的整体性能的概况以及研究还不多。2.整体框架加固后的节点破坏形态为得到充

7、分研究，强节点的抗震指标还不能得到可靠保证。3.对于非线性分析 CFRP 约束混凝土的本构关系、粘贴机理以及破坏准则的确定还存在一些误差。11 4 结语 CFRP 加固钢筋混凝结构有着非常良好的开发应用前景，我国在这方面技术领域起步相对较晚，对于相关规范标准还需不断完善，以满足国内日渐增加的加固改造工程的需要。在施工流程以及技术人员培养下还需提高统一指导及监管力度从而降低加固风险。 5 参考文献 1邓友生.碳纤维加固板的应用研究J.嘉应大学学报（自然科学）,2002(11) 2蒋凤昌.CFRP 加固钢筋混凝土结构的研究及应用现状J.建筑新材料，2007 3陈凤山.CFRP 加固损伤钢筋混凝土梁

8、的性能试验J.建筑科学与工程学报，2008（4） 4MinaDawood.EmmettSumner,SamiRizkalla.FundamentalCharacteristics of New High Modulus CFRP Materials For Strengthening Steel Bridges And StructuresJ.http:/www.ce.ncsu.edu/centers/rb23s,2004（5） 5王新玲.CFRP 和角钢共同加固损失钢筋混凝土柱的抗震试验分析J.建筑结构，2010 6王吉忠.CFRP 加固高强混凝土柱抗震性能和延性研究M.大连理工大学学报，2

9、008（5） 7LI B. Strength and ductility of reinforced concrete and frames constructed using high-strength concretes D.Christchurch: University of Canterbury,1994 8王新玲.CFRP 布加固损伤钢筋混凝土框架的抗震试验研究J.世界地震工程，2009（3） 9江卫国.FRP 加固框架的抗震性能分析J.工程抗震与加固改造，2009（1） 10涂智溢，马芹永.国外碳纤维增强复合材料加固补强结构的发展趋势J.福建建材，2005（1）：7-10. 11盛光复.FRP 加固钢筋混凝土约束梁抗剪性能试验研究J，四川建筑科学研究院，2007（1）