預應力FRP加固混凝土受彎構件試驗及設計理論研究隨著技術和經濟的發(fā)展,世界各國在大規(guī)模建設完成之后對工程結構加固的需求逐年增長,對既有工程結構的維修和加固已成為土木工程領域日益活躍的分支。在不中斷結構使用功能的目標下,探索高效、簡便、經濟實用的結構加固方法,成為加固設計和研究人員至高的目標。在眾多結構加固技術中,預應力方法能夠主動調整原結構內力,有效降低原結構材料的應力水平,縮小變形,減小加固材料的應力滯后現(xiàn)象,高效發(fā)揮加固材料的性能。因此,在對一般結構構件加固方案選擇時,宜優(yōu)先選用預應力方案。FRP作為一種新穎的高強、高性能結構材料在工程結構的加固中具有巨大的應用前景,但是,目前多采用非預應力普通粘貼FRP,它尚具有明顯的缺點:加固用FRP只有在被加固結構二次受荷、發(fā)生進一步變形之后才能逐步參與作用,加固效率較低;不能調整原結構的受力狀況,對結構正常使用狀態(tài)的性能改善極小。然而,迄今國內外對預應力FRP加固技術的研究相對較少,相應的工程應用極少,根本的原因在于對FRP的錨固、張拉等關鍵技術尚未得到較好的解決,從而影響了預應力FRP加固技術的研究及應用。本文結合獨創(chuàng)的預應力FRP錨固張拉夾具,試驗驗證了這一技術的可行性,并結合梁、板等構件的加固試驗,系統(tǒng)研究了預應力FRP抗彎加固的各項性能,建立和完善了相應的設計分析理論,并成功的將預應力FRP加固方法應用于工程實踐,同時,撰寫成了本論文?，F(xiàn)將文中主要內容簡述如下:1.預應力纖維布錨固、張拉夾具的研制開發(fā)根據(jù)“先錨固,后橫向張拉”的思路,設計開發(fā)了高強纖維布新型的預應力張拉、錨固裝置,試驗表明,該裝置可簡便、可靠的對纖維布實施預應力張拉,成功的將CFRP張拉至1600MPa以上。結合這種新型的預應力張拉、錨固裝置,提出了通過扭矩扳手的讀數(shù)對FRP張拉應力進行控制的思路,建立了FRP張拉應力、張拉夾片相對位置及張緊螺栓扭矩三者之間的函數(shù)關系,在此基礎上,設計制作了可供現(xiàn)場使用的FRP張拉應力控制樣表,為FRP張拉應力的現(xiàn)場控制提供了非常便捷的方法。2.纖維布材料性能及其試驗研究設計了適合于纖維布材料力學性能指標測試的試驗裝置,對加固用CFRP、GFRP進行了各種力學性能指標測試,結合特定的裝置,開展了一定數(shù)量的FRP應力松弛試驗,試驗驗證了這些裝置的可行性和可靠性,試驗指出GFRP存在有較為明顯的應力松弛現(xiàn)象,而CFRP未能觀測到明顯的應力松弛現(xiàn)象。3.預應力CFRP加固混凝土梁抗彎試驗研究開展了8根混凝土梁的正截面抗彎加固試驗,對CFRP張拉預應力,最大初始張拉應力達1070MPa,驗證了錨固或張拉夾具的可靠性。試驗結果表明,預應力CFRP加固受彎構件,可使被加固構件產生反拱,有利于被加固構件恢復變形,推遲構件開裂,增加剛度;與非預應力加固相比,可大幅提高極限狀態(tài)下CFRP應力水平,從而增加被加固構件的正截面承載力;足夠大的初始張拉應力及良好的結構膠是CFRP高效受力的保障;在被加固結構的承載力出現(xiàn)較大提高的同時,變形能力不減反增;軟粘結作用在改善CFRP工作條件、提高CFRP加固效率、保障預應力CFRP與被加固結構共同工作等方面具有重要作用;對試驗用CFRP,提出了初始預張應力及設計強度的建議值,在保證良好的加固效率和結構性能的同時,加固后的構件將具有足夠的可靠性。4.預應力GFRP加固混凝土板試驗研究進行了6塊混凝土板的加載試驗,與普通粘