FRP約束混凝土概述

  FRP加固混凝土結構的一個重要應用形式就是通過纏繞FRP提供的約束來提高鋼筋混凝土柱的受壓承載力和變形能力。為進行FRP加固混凝土柱力學性能分析,并獲得設計計算方法,需先對FRP約束混凝土的軸心受壓性能及其應力一應變關系進行研究。
  FRP約束混凝土在軸向壓力作用下,FRP沿環向受拉,而混凝土處于三軸壓縮狀態。大量的試驗表明,FRP約束混凝土柱的抗壓強度和延性都得到很大的提高,FRP的高抗拉強度也得到了充分的利用。雖然FRP受拉和混凝土單軸壓縮都是脆性的,但是它們組合起來得到的FRP約束混凝土卻有相當好的軸壓延性(圖4.1-1)。

  目前工程中常遇到的FRP約束混凝土主要有以下3種形式:
  (1)FRP布約束混凝土圓柱;
  (2)預制的FRP管約束混凝土圓柱;
  (3)FRP布約束混凝土方柱。
  其中,FRP布約束混凝土圓柱由于施工便捷,約束效果顯著,因此在工程中得到大量應用,目前研究得多的也是這種加固方式。從FRP纏繞方式來分,又可以分為FRP連續纏繞包裹、FRP間斷纏繞包裹和FRP完全包裹三類(圖4.1-2)。

  在工廠里預先通過纏繞或其他工藝,生產出定型的FRP管,并將其用于新建結構,同時起到約束混凝土和永久模板的作用,是FRP約束混凝土的另一個重要發展方向。由于工廠定型生產的FRP管質量較均勻,含纖量較高,因此可以達到更好的約束效果。但是,在工程應用中,與FRP布約束僅承受混凝土的側向膨脹所不同,FRP管往往需要和混凝土一起承擔軸力,即FRP管處于雙向應力狀態,它會影響FRP管終的承載力。
  對于實際工程中大量存在的方形截面混凝土柱,纏繞FRP布約束對提高軸向承載力的效果比較有限。FRP約束的效果更多的是表現在方柱在軸壓下破壞延性的改善上。為了提高約束效果并避免局部FRP過度彎曲而提前破壞,一般需要將方柱的角部打磨出倒角。