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针对现今单一纤维复合材料(FRP)加固混凝土结构加固效率低的问题,以及已有混杂纤维复合材料(HFRP)探索性研究存在的缺点,本文首次提出HFRP的合理匹配及其在混凝土结构加固中的应用研究。 鉴于国内外均有人对HFRP的耐久性和刚度提出疑问,笔者以综合分析HFRP各组分性能为基础,借鉴HFFP在各行业成功运用的实例,讨论HFRP的耐久性和刚度问题,探讨HFRP加固混凝土研究的可行性。据此,决定以用进口碳纤维(CF)和国产高强玻璃纤维(SGF)混杂配制适于混凝土结构加固的HFRP作为第一阶段研究任务。 在此基础上,以加固柱的延性、承载力、加固价格和CF性能发挥效率为指标,设计并进行了HFRP、碳纤维复合材料(CFRP)和高强玻璃纤维复合材料(SGFRP)加固柱的探索性对比实验研究,结果表明HFRP充分发挥了两种纤维各自的性能优势,克服了单一FRP的缺点。在提高相同承载力和刚度的前提下,既能显著提高被加固柱的延性,又能大幅度降低加固成本。 针对FRP试件的尺寸效应影响显著特点,以小试件进行对比实验研究基础上,提出一种新的实用FRP大试件拉伸实验方法。提出了几种HFRP配合比进行较为详细的拉伸对比试验研究,探讨破坏特征、工作机理,结果表明CF体积数V_C=0.198和0.247的HFRP较单一CFRP与其它配比的HFRP强度高,延性好,且价格低,仅刚度略低,匹配相对合理。 注意到当前混凝土梁板加固中FRP与混凝土之间胶缝粘结破坏是加固失效的主要模式之一。对粘结机理和既有加固施工方法进行了分析,指出粘结失效的主要原因是施工中未提供粘结加压(保证粘结强度三要素之一)所致。针对工程实际提出了简便易行的水垫加压施工工艺。开展小试块粘结加压实验研究,结果表明只要施加0.2kg/cm~2左右的接触压就能避免发生纤维与混凝土之间的脱胶破坏,大幅提高加固效率。 在以上研究基础上,将HFRP的合理匹配、水垫加接触压施工方法,用于一项屋面梁抗弯加固工程实践。加固设计发现我国在编标准中FRP设计强度取值法不合理,提出FRP强度设计值参照现行《混凝土结构设计规范》中钢筋强度设计值f_s取法更为合理,并实施了可靠的设计与施工方法。汕头大学硕士学位论文摘要 最后提出了今后HFRP加固混凝土结构的研究设想,主要是:HFRP的耐久性除进行合理的应用实例和理论分析外,还需通过试验研究进一步论证其可行性。应将合理匹配用于梁柱加固试件(作者已制作30个直径/高为1:3的HFRP加固柱试件和15根混凝土梁试件供后续实验研究之用。),检验实际效果,并进行修正。应该在合理匹配研究的基础上,进行HFRP优化匹配研究。