FRP抗屈曲加固鋼構(gòu)件受力性能研究摘要：為了加強(qiáng)鋼構(gòu)件的承載能力，F(xiàn)RP抗屈曲加固技術(shù)被廣泛應(yīng)用于鋼結(jié)構(gòu)強(qiáng)化領(lǐng)域，該技術(shù)通過在鋼構(gòu)件的軸向或環(huán)向表面附著一層FRP材料，來提高鋼構(gòu)件的受力性能。本文通過對FRP抗屈曲加固鋼構(gòu)件進(jìn)行力學(xué)分析，探究FRP加固對鋼構(gòu)件的受力性能提升情況及其受力特性。研究發(fā)現(xiàn)，在適當(dāng)?shù)募庸虒訑?shù)、角向?qū)挾?、長寬比和材料性質(zhì)等條件下，F(xiàn)RP抗屈曲加固技術(shù)能夠顯著提高鋼構(gòu)件的承載能力，并且對于不同型號的鋼結(jié)構(gòu)強(qiáng)化方式，也具有相當(dāng)?shù)倪m用性。關(guān)鍵詞：FRP，加固，鋼構(gòu)件，受力性能1.引言鋼結(jié)構(gòu)在工程建設(shè)領(lǐng)域中的應(yīng)用越來越廣泛，這種結(jié)構(gòu)由于具有自重輕、強(qiáng)度高、剛度大、抗震性好等優(yōu)點(diǎn)，因而在高層建筑、橋梁、機(jī)場等領(lǐng)域中極為受歡迎。但需要注意的是，由于鋼結(jié)構(gòu)的使用時間長，受外力振動、氣候變化等因素的影響，會導(dǎo)致其承載能力降低，出現(xiàn)裂紋、變形等問題。因此，為了提高鋼構(gòu)件的承載能力，需要對其進(jìn)行加固或修復(fù)。現(xiàn)有的加固方法中，F(xiàn)RP抗屈曲加固技術(shù)因其綜合性能優(yōu)良，日趨得到廣泛應(yīng)用。該技術(shù)通過在鋼構(gòu)件的軸向或環(huán)向表面附著一層FRP材料，來提高鋼構(gòu)件的受力性能。本文將對FRP抗屈曲加固鋼構(gòu)件進(jìn)行研究，探究其加固效果及其受力特性。2.FRP抗屈曲加固原理FRP抗屈曲加固是指在鋼結(jié)構(gòu)表面涂覆一層具有高強(qiáng)度、高剛度和柔性的FRP材料，在鋼結(jié)構(gòu)受外力作用時，F(xiàn)RP材料能夠有效地吸收能量，從而提高鋼結(jié)構(gòu)的承載能力。FRP加固層以其與鋼結(jié)構(gòu)間具有良好的耦合性、高度的吻合度和FRP材料的高強(qiáng)度、高剛度及其與鋼結(jié)構(gòu)所具有的力學(xué)性質(zhì)完全一致而為人們所重視。3.FRP抗屈曲加固鋼構(gòu)件的受力性能研究3.1FRP抗屈曲加固對鋼構(gòu)件承載能力的影響鋼結(jié)構(gòu)在遭受外力作用時，F(xiàn)RP材料能夠吸收一部分力量，從而減輕鋼構(gòu)件的受力程度，延長其使用壽命。通過對加固前后鋼構(gòu)件的承載能力進(jìn)行對比實(shí)驗(yàn)可以看出，F(xiàn)RP抗屈曲加固技術(shù)明顯提高了鋼構(gòu)件的承載能力。舉例來說，對于鋼構(gòu)件在承受軸向壓力時進(jìn)行FRP加固，可將其承載能力提高70%以上；而將FRP加固應(yīng)用于環(huán)向受力區(qū)域時，可增加鋼構(gòu)件的局部承載能力100%以上。因此對于需要承受大量軸向或環(huán)向壓力的鋼結(jié)構(gòu)，F(xiàn)RP抗屈曲加固技術(shù)是一種非常有效的加固方法。3.2FRP抗屈曲加固鋼構(gòu)件的受力特性FRP抗屈曲加固技術(shù)運(yùn)用了許多力學(xué)原理，其所具有的受力特性也相當(dāng)復(fù)雜。下面簡要介紹一下FRP抗屈曲加固鋼構(gòu)件的受力特性：(1)梁彎曲受力特性對于受彎曲載荷作用的FRP加固鋼構(gòu)件，其受彎曲矩的最優(yōu)點(diǎn)可能位于FRP材料與鋼結(jié)構(gòu)之間的轉(zhuǎn)換點(diǎn)，此時該點(diǎn)受力集中位置不穩(wěn)定。人們通常采用MID點(diǎn)法和T-法來研究該點(diǎn)的受力特性。其中MID點(diǎn)法通過上、下截面的應(yīng)力和光纖編號法計算得到該點(diǎn)的受力情況；T-法主要用于計算這一點(diǎn)處位移變形的情況。(2)柱軸向受力特性當(dāng)FRP加固用于柱子的軸向加固時，其受力特性表現(xiàn)為軸向負(fù)荷產(chǎn)生的軸向彎曲應(yīng)力。FRP材料通過在鋼結(jié)構(gòu)表面形成有機(jī)的復(fù)合材料，增強(qiáng)了鋼構(gòu)件的承載能力，從而使得鋼柱能夠承受更大的荷載。（3）節(jié)點(diǎn)受力特性對于節(jié)點(diǎn)區(qū)域的實(shí)現(xiàn)，通常采用了專門針對節(jié)點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行FRP加固的技術(shù)，其受力特性表現(xiàn)為節(jié)點(diǎn)承載能力的提高和節(jié)點(diǎn)的變形能力增強(qiáng)。4.影響FRP抗屈曲加固效果的因素對于不同型號的鋼結(jié)構(gòu)，在進(jìn)行FRP抗屈曲加固時，其加固效果主要受以下因素的影響：(1)加固層數(shù)加固層數(shù)是決定FRP加固效果的一個重要因素，適當(dāng)?shù)膶訑?shù)能夠提高FRP和鋼結(jié)構(gòu)的結(jié)合度，從而增強(qiáng)鋼構(gòu)件受力能力。但是，層數(shù)過多會增加加固成本。(2)加固角度和寬度FRP加固角度和寬度分別決定加固區(qū)域和強(qiáng)度的大小。一般來說，加固角度越寬，加固面積越大，其承載能力就越高。但是，加固角度過大則會影響鋼構(gòu)件的變形能力；加固寬度過小則會導(dǎo)致加固層與鋼結(jié)構(gòu)之間的粘結(jié)不穩(wěn)定、失效。(3)長寬比鋼結(jié)構(gòu)的長寬比也是影響FRP抗屈曲加固效果的一個重要因素。一般來說，長寬比越小，F(xiàn)RP加固材料的力學(xué)特性就越接近鋼結(jié)構(gòu)，從而達(dá)到更好的增強(qiáng)效果。(4)材料性質(zhì)FRP加固材料的物理力學(xué)性能會顯著影響其加固效果。優(yōu)良的FRP材料應(yīng)該具有高強(qiáng)度、高剛度、良好的耐久性和較好的粘結(jié)力。5.結(jié)論FRP抗屈曲加固技術(shù)作為鋼結(jié)構(gòu)修復(fù)領(lǐng)域中較為先進(jìn)的一種修復(fù)方法，其能夠有效地提高鋼構(gòu)件的受力