专题综述／ ｚ脚 预应力ＦＲＰ加固混凝土结构技术的比较研究 吴昌佩 ，吴刚 ，董志强 （１．盐城市建筑设计研究院有限公司，江苏２．南京东南大学土木工程学院，南京盐城２２４００２； ２１１１８９） 摘要：纤维增强复合材料（ＦＲＰ）具有轻质、高强和耐腐蚀的特点，常用于混凝土结构加固中。但 ＦＲＰ弹性模量较低，作为加固材料使用时，对结构刚度的提升有限。为此，可通过对ＦＲＰ施加预应力的 方式来一定程度地避免上述问题。本文对近年来研发的预应力ＦＲＰ加固混凝土结构技术的最新研究进展 进行了比较分析，对涉及的关键锚固技术进行了介绍，并展望了预应力ＦＲＰ加固技术未来的发展方向。 本文有助于工程技术人员对该项新技术的理解和把握，有助于该项技术的推广应用。 关键词：预应力；纤维增强复合材料；加固混凝土结构；锚固技术；组合加固 中图分类号：ＴＵ５２８．５８ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００７—９８１５（２０１８）０４—００１２—０９ Ｃｏｍｐａｒａｔｉｖｅ Ｓｔｕｄｙ ｏｎ Ｃｏｎｃｒｅｔｅ Ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ Ｗｉｔｈ Ｐｒｅｓｔｒｅｓｓｅｄ ＦＲＰ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ＷＵ Ｃｈａｎｇｐｅｉ ，ＷＵ Ｇａｎｇ ，ＤＯＮＧ Ｚｈｉｑｉａｎｇ （１．Ｙａｎｃｈｅｎｇ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒａｌ Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｊｉａｎｇｓｕ Ｙａｎｃｈｅｎｇ ２２４００２； ２．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｃｉｖｉｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｓｏｕｔｈｅａｓｔ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ ２ １ １ １ ８９） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｆｉｂｅｒ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ ｐｏｌｙｍｅｒｓ（ＦＲＰ）ｈａｖｅ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｌｉｋｅ ｌｉｇｈｔ ｗｅｉｇｈｔ，ｈｉｇｈ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ａｎｄ ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ ｒｅ— ｓｉｓｔａｎｔ，ａｎｄ ａｒｅ ｏｆｔｅｎ ｕｓｅｄ ａｓ ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｉｎｇ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｆｏｒ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ ｃｏｎｃｒｅｔｅ（ＲＣ）ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｔｈｅ ＦＲＰ ｈａｓ ｌｏｗ ｅｌａｓｔｉｃ ｍｏｄｕｌｕｓ ａｎｄ，ａｓ ａ ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｉｎｇ ｍａｔｅｒｉａｌ，ｈａｓ ａ ｌｉｍｉｔｅｄ ｅｆｆｅｃｔ ｏｎ ｔｈｅ ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ．Ｎｅｖｅｒｔｈｅｌｅｓｓ，ｔｈｅ ａｂｏｖｅ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｃａｎ ｂｅ ａｖｏｉｄｅｄ ｔｏ ｓｏｍｅ ｅｘｔｅｎｔ ｂｙ ｐｒｅｓｔｒｅｓｓｉｎｇ ｔｈｅ ＦＲＰ ｍａｔｅｒｉａｌｓ．Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ｔｈｅ ｌａｔｅｓｔ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ｗｉｔｈ ｐｒｅｓｔｒｅｓｓｅｄ ＦＲＰ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ａｒｅ ｃｏｍｐａｒ－ ａｔｉｖｅｌｙ ａｎａｌｙｚｅｄ，ａｎｄ ｔｈｅｉｒ ｃｒｉｔｉｃａｌ ａｎｃｈｏｒｉｎｇ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ ａｎｄ ｆｕｔｕｒｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓ ａｒｅ ａｌｓｏ ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ．Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｉｓ ｈｅｌｐｆｕｌ ｔｏ ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ ｔｏ ｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｉｎｇ ｔｈｉｓ ｎｅｗ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ａｎｄ ｉｔ ｗｉｌｌ ａｌｓｏ ｃｏｎｔｉｂｕｔｒｅ ｔｏ ｔｈｅ ｐｏｐｕｌａｒｉｚａｔｉｏｎ ａｎｄ ａｐｐｌｉ— ｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｐｒｅｓｔｒｅｓｓ；ｆｉｂｅｒ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ ｐｏｌｙｍｅｒ；ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｉｎｇ；ａｎｃｈｏｒｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ； ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ 作者简介：吴昌佩（１９７４一），男， 【程师，主要从事预应力结构研究和设计。电子信箱：２７８８２５２２５＠ｑｑ．ｃｏｎ。 １２高科技纤维与应用 ／ｊ胁一 蹦ｅｒ。 伽ｚ—ｎ Ｓｐｅｃｉａｌ ｒｏｐｉ￣ 专题综述 纤维增强复合材料（Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｏｌｙ— 以缓解碳纤维布的应力滞后问题，限制钢筋应力 的增长；可以有效延迟构件的开裂，限制裂缝的 形成和发展，减少裂缝的宽度和挠度变形，明显 ｍｅｌ＂，ＦＲＰ）具有轻质、高强、耐腐蚀的特点，被 广泛应用于混凝土结构加固领域。然而，大量研 究表明，采用ＦＲＰ加固虽能有效提升混凝土结构 改善结构的工作性能。 本文对现有预应力ＦＲＰ加固混凝土结构技术 的最新研究进展进行了综述比较，探讨了对ＦＲＰ 材料施加预应力后对加固梁的影响，并重点对预 应力ＦＲＰ锚固技术进行了介绍。在此基础上，对 该项技术未来的发展方向进行了展望。 的极限承载性能，但在正常使用阶段时，ＦＲＰ的 强度利用率普遍较低，对ＦＲＰ材料施加预应力是 解决该问题的有效途径之一ｌ】卫。。 然而，由于ＦＲＰ材料的抗压、抗剪强度较 低，传统的适用于钢材的预应力张拉技术不可直 接应用于ＦＲＰ材料。此外，针对不同的应用对 象，ＦＲＰ可以有多种产品形式，包括ＦＲＰ片材、 １ 现有预应力ＦＲＰ加固技术 ＦＲＰ板材、ＦＲＰ筋材、ＦＲＰ网格材等。为此，针 对ＦＲＰ材料的力学特性及其多样的产品形式，需 要对其预应力施加技术进行专项研究。 １．１ 外贴预应力ＦＲＰ加固 （１）外贴预应力ＦＲＰ片材加固：当采用预应 力ＦＲＰ片材外贴加固混凝土梁时，存在着ＦＲＰ片 材张拉困难、与混凝土黏结效果不佳等缺点。直 接张拉无树脂含浸的纤维布可避免以上问题，但 预应力加固法主要足利用预应力纤维布、预 应力纤维板和预应力纤维筋来进行设计加固的一 种方法。由于非预应力加固技术对构件的刚度提 高不大，无法有效地抑制构件的挠度变形和裂缝 的扩展。为了充分发挥纤维复合材料的高强度优 势，借鉴预应力混凝土结构技术的基本原理，才 提出了预应力加固的技术。目前研究比较成熟的 技术足预应力碳纤维布加固混凝土结构技术，有 系统的设计、施工方法，在工程应用中已经得到 却存在张拉控制应力低下的缺陷。为此，吴钢 等 研发了碳一玄武岩纤维布层间混杂并且间隔 浸渍树脂的方式，以提升纤维布的拉伸性能，完 成了预应力间隔浸渍碳一玄武岩混杂纤维布外贴 大尺寸ＲＣ梁的加固试验（图１），试验中采用真 空辅助树脂传递模塑（ＶＡＲＴＭ）工艺提升纤维布 的粘贴质量（图２），开发了高效的预应力张拉技 术和可靠的锚固措施，试验结果表明采用预应力 碳一玄武岩纤维混杂布外贴加固能够显著提升ＲＣ 实践，另外预应力碳纤维板加固也已经展开 应用。 预应力加固能够充分发挥纤维增强材料高强 度的优势。以预应力碳纤维布加固为例，预应力 碳纤维布加固技术与普通碳纤维布加固方法相比 较的优势有：可以充分利用碳纤维布轻质高强的 特点，能够提高构件的开裂荷载、屈服荷载；可 梁正常使用阶段的抗弯性能（图３），与传统ＦＲＰ 加固技术相比优势明显，值得推广应用。 ／ 。 ／…”” ， 一 一 ／ … ／ ｆ一 ＼机—＿械锚刚 ｌ ２（Ｍ）ｎ ＼¨｛ｌ Ｉ— 一） ２ＬＩ－！ ．ｉ ｆ ：Ⅲｍ 图１ 预应力ＦＲＰ片材外贴加同Ｒｃ梁试验 Ｈｉ 一 Ｆｉｂｅｒ Ａ。 ｐｐｌｉｃａｔ ／ 第３晶高科技纤维与应用０１ 蔷高科技纤维与应用 １ ３— 。，ｌｄ 楚专题综述 Ｓｐｅｃｉａｌ ±粱 ≮ 。 ＝—＿－ 一 ／ ＿ 南 Ｊ。 ／＼ 真卒泵 ＼真率管 管 真 Ｊ表— ’· 卜＿ 牵管 —ｒｆ， 垃桶 （收集树脂）● 图２采用ＶＡＲＴＭ工艺粘贴ＦＲＰ片材。 一攀 － ， 一： 一、 般为工厂成型，其质量控制较为严格。但是，由 于ＦＲＰ板材厚度较大，张拉力一般较大，外贴 预应力ＦＲＰ板材加固也存在锚具锚固力不足， 锚固端构造复杂、锚固端部应力集中容易造成端 部滑脱或提前破坏等问题。为此，如图４所示， 一 吴刚等 研发了一套新型简便高效的ＦＲＰ预应 力混合张拉锚固体系，完成了新型预应力钢丝一 玄武岩纤维复合板加固混凝土梁的抗弯实验。 试验结果如图５所示，结果表明用钢丝一玄武 岩纤维复合板加固钢筋混凝土梁后的承载力有 图３预应力ＦＲＰ外贴加固ＲＣ梁的 明显提高，特别是加固后对梁的刚度有一定的 提高，加固后的梁二次刚度明显，对裂缝的发 展有较明显的约束作用。此外，研究表明，对 钢丝一玄武岩纤维复合板施加预应力可以有效 提升加固后试验梁在正常使用状态下的经济 性能。 试验荷载一挠度曲线 （２）外贴预应力ＦＲＰ板材加固：外贴预应力 ＦＲＰ板材不仅能提高构件的承载力，抑制构件的 变形和裂缝发展，而且可以更有效地利用ＦＲＰ材 料的高强特性。相比传统ＦＲＰ片材，ＦＲＰ板材一 图４预应力ＦＲＰ板加固ＲＣ梁试验 （３）外贴预应力ＦＲＰ网格加固：ＦＲＰ网格拥 效改善结构力学性能，充分发挥ＦＲＰ网格强度高 的特点，进一步抑制结构变形和裂缝扩展。如图 ６中所示，吴刚等 开发了拥有自主知识产权的 预应力ＦＲＰ网格波纹型夹片式锚具以及配套的张 拉工法。并对预应力ＦＲＰ网格加固空心楼板进行 有双向纤维筋，刚度较低，强度较高，是一种线 弹性材料。相比于传统的ＦＲＰ片材、ＦＲＰ板材， ＦＲＰ网格的抗剥离性能和耐火性能更好。相比于 无预应力网格，预应力ＦＲＰ网格加固技术可以有 ０１８Ｊ４ 高科技纤维与应用２期 第３～ Ｆｉｂｅｒ ａ 卸ｆ ｎ０ｎ Ｓｐｅｃｉａｌ脚 ’专题综述 一二一鼹挺 ６ ４ ２ ０ ８ ６ ４ ２３５Ｏ 提高板的承载能力，而且可以提升试验板的刚度 和开裂荷载。 ３００ ２５０ １．２嵌入式预应力ＦＲＰ加固 嵌入式预应力ＦＲＰ加固技术一般通过在被加 固混凝土结构表面开槽，将ＦＲＰ筋或板条填入其 —２００ Ｚ 錾１５ｏ １ｏｏ 中，利用黏结剂使ＦＲＰ与混凝土紧密结合，从而 达到抗弯、抗剪加固的目的。吴刚等 通过对嵌 入的ＦＲＰ筋施加预应力，开发了嵌入式预应力 ２０ ４０ ６０ ８０ ｌ００ １２０ １４０ １６０ ５０ Ｏ Ｏ 位移（ｍｍ１ ＦＲＰ加固技术。通过如图８中所示的嵌入式预应力 ＦＲＰ筋加固ＲＣ梁试验，对加固后的性能进行了测 图５预应力ＦＲＰ板加同ＲＣ梁的试验荷载一挠度曲线 试。试验结果如图９所示，研究表明，嵌入式预应 力ＦＲＰ筋对提高加固梁的屈服荷载和刚度十分有 了力学性能试验。试验结果如图７中所示，表明 所研发的预应力ＦＲＰ网格加固技术不但能够显著 效，并日－ＦＲＰ筋的利用率会得到大大提升。 铺 一伯钢连接件（Ｍｓ尚强螺杆螺ｆＩ上ｌ ¨｛Ｐ网卡符锚具 角钢 图６预应力ＦＲＰ网格加固混凝土空心板试验。¨ 体外的ＦＲＰ筋通过锚具和转向块对结构施加预 应力的加固技术。由于预应力ＦＲＰ筋布置在截 面之外，可有效减小截面尺寸，并可以充分发 挥ＦＲＰ筋的耐腐蚀性能，且体外筋仅在锚固端 和转向块处与结构连接，可减少预应力摩擦损 失。汪昕等 ０开展了体外预应力ＢＦＲＰ筋加固 ＲＣ梁的静力性能试验研究，如图１０所示。研 究表明，体外预应力ＦＲＰ筋加固后的ＲＣ梁的 ０ ５ ｌ０ １５ ２０ ２５ ３０ ３５ ４０ ４－５ ５０ ５５ ６０ ６５ 开裂荷载、屈服荷载和极限荷载得到显著提 高，并且由于存在内部钢筋，加固后的ＲＣ梁 的延性较好，如图１ １所示。并且，在一定范围 跨ｑＪ挠度（ｍｎＵ 图７预应力ＦＲＰ网格加崮空心板的 试验荷载一挠度曲线 ］ 内，预应力ＦＲＰ筋的张拉控制应力取较高值时 有助于改善结构整体性能并提升ＦＲＰ筋的强度 １．３体外预应力ＦＲＰ加固 体外预应力ＦＲＰ筋加固是利用布置在结构 利用率。 胁一 硒 。 Ａｐｐｌｉｃａｔ ／ ２第第３期高科技纤维与应用０１３８期￣高科技纤维与应用 １ ５胁一７ 硒 。 ｍｎ专题综述 ｇ Ｓｐｅｃ／ａ／７ 图８嵌入式预应力ＦＲＰ筋加固ＲＣ梁试验 固端 铺 避 （ａ】直线型体外预应力ＦＲＰ￣ｎ固梁 ：…Ｉ ｜ Ｉｊ 二Ｉ ｊ ——＿＿—■露橱端 一 ■ ～ 一 （ｂ）弯折型体外预应力ＦＲＰ筋加固梁 图９嵌入式预应力ＦＲＰ筋加固梁的 试验荷载一挠度曲线 图１０体外预应力ＦＲＰ筋加固混凝土梁试验 ２５Ｏ 理论计算值进行了比较。之后，借助如图１２（ｂ） 所示的试验装置，对不同转向半径和转角下的 ２ｏｏ ＦＲＰ索的力学性能进行了实验研究。从提升材料 利用率的角度出发，开展了混杂ＦＲＰ索在转向区 域的力学性能研究。此外，基于降低摩擦损失、 ＢＣ 三１５０ 筵１００ ５０ 避免转向块对ＦＲＰ筋表面造成损伤的目的，如图 １２（ｃ）所示，试验设计 滚动型转向装置，并对 采用该装置的有效性进行了对比试验研究。试验 ＢＤ＿０－３８ ＢＤ一０．５０ ＢＳ一０．５Ｏ ０ ０ ５Ｏ １００ １５Ｏ 跨中挠度（ｍｉｌ１） 结果表明：纯弯曲时，拉伸应变值普遍大于压缩 图ｌ１体外预应力ＦＲＰ筋加固ＲＣ梁的 试验荷载一挠度曲线… 应变值，说明筋材的应变中和轴实际位于截面中 心偏于受压一侧；ＦＲＰ索与转向块间的相互摩擦、 挤压作用对ＦＲＰ筋的力学性能产生较大的影响； 此外，对图１０（ｂ）中所示的弯折型体外预 混杂ＦＲＰ筋在弯曲后具有相对较高的强度保留 率，具有明显的优势；采用滚动型转向装置，能 应力ＦＲＰ筋在转向弯曲后的力学性能进行了试验 研究 。 先，如图１２（ａ）所示，对筋材因弯 够有效降低摩擦损失，提升转向弯曲后筋材的力 学性能。 曲带来的拉伸、压缩应变进行了试验研究，并与 ｏ１８１６ 高科技纤维与应用２期 第３Ｈｉ－Ｔｅｃｈ ｅｒ。ｎｄＡｐｐｌｉｃａｔ ｎ ｃｉｎ ｒｏｆ， ‘专题综述 ２高效锚固技术 众所周知，预应力的施加和锚固是决定预应 力加固成功与否的关键技术点。下文对现阶段最 新研发和采用的各类预应力锚固技术作简要介绍。 弯折 体外预碰 ＪＦ… 筋弯折段示意图 ２．１ 预应力ＦＲＰ片材的锚固技术 ／ｑ定端 端 转向块 研发的预应力ＦＲＰ片材锚固技术如图１３（ａ） 所示，主要步骤包括：对纤维布间隔浸渍，混凝 土梁表面打磨清理并涂刷底涂胶；采用结构胶和 弯折 怵外 Ｉ 筋试验装 示意图 化学锚栓将固定端锚板与混凝土锚固，如图Ｉ３ （ｂ），采用螺栓将纤维布与张拉端锚板固定，锚 板下方预留槽道，以便张拉过程中带螺栓锚板的 滑动，如图１３（ｃ），在锚板和混凝土之间涂抹结 构胶；张拉纤维布至指定荷载，焊接张拉端锚具， 如图１３（ｃ），之后放张预应力，其中张拉端梁侧 ㈤滚动刈转向装 的钢板倾斜布置是为了更好地承受预应力放张后 传递来的水平力；采用ＶＡＲＴＭ工艺浸渍粘贴纤 图ｌ２弯折ＦＲＰ筋的力学性能测试［ 维布，如图２所示，并进行高温养护处理，最后 布置跨中锚具，如图ｌ３（ｄ）。 ｔａ）施加预应 Ｊ袈 图 ，）阎定端锚具 ｆｒ－）张托端锚具 （ｄ）跨ｒＩ·锚 【ｕ｛． 图１３ 纤维布预应力施加及锚固装置 Ｈｉ— Ｈｉ 一 ６ 。ｎｄ￣９ｌｉｃａｔｉｏ 。 Ａｐｐ ／ 第３０１： 高科技纤维与应用晶高科技纤维与应用 １ ７熊／ ２专题综述 Ｓｐｅｃｉａｌ Ｔｏｐｉｃ ２．２预应力ＦＲＰ板材的锚固技术 研发的预应力ＦＲＰ板机械树脂粘贴复合锚固 系统如图１４所示。锚固系统主要分为三个部分。 第一部分为固定锚，如图１４（ａ）所示，采用两 块钢板，中间夹住ＦＲＰ板材，用化学锚栓固定在 梁上并夹紧。在离梁底较远的钢板上加焊垂直耳 板，最终耳板焊接于预埋于梁上部的预埋件上。 锚栓和耳板对钢板与中间加固材料机械锚固，并 在两块钢板间形成一定预紧力。加上加固材料固 定在梁上及锚固钢板中时加涂结构胶粘贴，在锚 图１４预应力ＦＲＰ板材锚崮技术 ａ）阎定锚 ｃ：）跨中一铺 Ｊ 连矗器 ｛ 跨 Ｉ铺 疋铺 ≈ｊ舨 固端就形成了化学粘贴、机械、摩擦等多重机理 共同锚固情况。同时，锚栓、耳板在固定端形成 双重固定和预紧，有效避免由于加载过程中混凝 土开裂引起的锚栓松动导致固定端预应力减小情 ２．３预应力ＦＲＰ网格的锚固技术 为了对ＦＲＰ网格施加预应力，借鉴了ＦＲＰ板／ 布波形锚，有研究团队设计研发了具有自主知识产 权的新型ＦＲＰ网格波纹型锚具 。锚具设计参数 况。第二部分为张拉锚，如图１４（ｂ）所示，使 用与固定端相『亓】尺寸的钢板，利用螺丝加紧加固 材料，置于预先开没的张拉槽道中，在离梁底较 近的钢板上加焊４５。斜向耳板，在张拉后用结构胶 如图１５（ａ）所示，利用波纹型形状对ＦＲＰ网格进 行锚同。如图１５（ｂ）所示，预应力ＦＲＰ网格的锚 固主要步骤包括：使用波纹型锚具对ＦＲＰ网格进行 端部锚固，需要注意的是，锚具安装尽可能角度平 粘贴在混凝土梁上，并将耳板焊接在梁端预埋件 上，以保证锚固，减少放张后的预应力损失。其 锚固原理和固定端基本相同，除了为了方便张拉 行于纵向网格，以防止产生偏心对网格造成损伤； 在ＲＣ板上进行植筋，然后利用植筋固定锚崮角钢， 如图６所示，角钢需具有足够的刚度，如果刚度不 端在张拉过程中移动，螺丝仅用于施加预紧力， 而最终钢板只依靠斜向耳板（斜向是为了张拉端 张拉移动后耳板相对于预埋件位移水平位移乘以 ｓｉｎ４５。，不致过大超过预埋件范围）与预埋件焊 接固定。中间部分为跨中锚［如图１４（ｃ）所 示］，位于拟定的加载点处，采用钢板锚固，并在 中部用槽钢加强刚度，下焊接耳板。在张拉后压 紧用结构胶粘贴在加固材料和混凝土梁上，并将 够，可适当增焊加劲肋，角钢上提前开好了孔，以 便连接ＦＲＰ网格；用短螺杆和配套螺母连接波纹型 锚具和锚固角钢，这样，就将ＦＲＰ整片网格固定在 了ＲＣ板上。 ２．４嵌入式预应力ＦＲＰ筋的锚固技术 由于嵌入式预应力ＦＲＰ筋放张后，在端部过 大的应力易导致粘结破坏，从而降低材料利用率 和加固效果。为了高效利用该项技术，有研究团 队研发了如图１６中所示的Ｕ型钢板箍机械锚固措 施 。具体步骤如图１６（ｂ）中所示，按图中所 示的方式在ＣＦＲＰ筋的两端分别压挤上两个铝套 管，并套上方形钢套管，预应力施加后，在两端 套上Ｕ型钢板箍并用植筋锚固好。结果表明，所 提出的Ｕ型钢板锚固措施可以有效避免预应力 ＦＲＰ筋在端部的黏结滑移破坏。 耳板焊接在梁端预埋件上，减缓加固材料的剥离。 预应力施加装置如图１４（ｄ）所示，实际张拉 时混凝土梁为底面朝上。对混凝土梁打磨，梁侧面 和底面钻孔后，预埋化学锚栓，固定固定端锚具， 张拉端锚具就位。安装就位工具锚，反力装置，千 斤顶（张拉端和地锚将梁端锚固）后，梁底涂抹结 构胶并进行张拉，完成后张拉端锚具焊接固定，养 护一周后待黏结剂完全固化可开始试验。 ０１１８ 高科技纤维与应用２２０１８年 也Ｉ 。＾一第３ 胁一 Ｆ曲 ｎｄ Ａｐｐｌｉｃａ ｎ ｃｉａｌ Ｔｏｐｉｃ 专题综述 铺其ｌ’半部分俯视罔 锚具视罔与线切￣ｌＪｉＪ 意图 （ａ ｌｉＰ网抒｝波纹恻铺具 锚嘲嗍格 （２）安装锚扳 ㈣ＦＲＰ嗍格锚 过 （３）安装蹦格 图ｌ５ 预应力ＦＲＰ网格端部锚崮技术 Ｉ Ｊ… ¨ ” Ｌ… （ｉｌ＂ｌｌＩ 筋 ３预应力ＦＲＰ加固技术未来的研究方向 在实际工程中，单一的加固手段往往无法足 够有效地提升混凝土结构的性能。为此，学者们 ａ１梁底端部Ｉ】 钢板箍铺阎 虑『制 研发了内一表一外组合加固技术 ｌ。组合加固基 本流程如图１７所示，将ＣＦＲＰ材料与钢丝绳同时 运用于加固混凝土构件中，以充分发挥各种材料 的优势，扬长避短。研究先进行了ＣＦＲＰ布和 ＣＦＲＰ筋、ＣＦＲＰ布和预应力钢丝绳以及ＣＦＲＰ筋 一 — ＩＩ¨Ｉ一 钢板箍储田过 和预应力钢丝绳两两结合的组合加固，并与未加 固梁的抗弯性能进行对比。之后进行了ＣＦＲＰ布、 ＣＦＲＰ筋和预应力钢丝绳同时使用的超强加固方 法。实验结果表明，与未加固梁相比，组合加固 后的梁的承载力均有大幅度提高。其中，ＦＲＰ布 与钢丝绳组合加固的梁，在ＦＲＰ布发生剥离破坏 图１６嵌入式预应力ＦＲＰ筋端部锚固技术 后，钢丝绳仍然能够继续承担荷载，梁没有因丧 胁一 胁一 Ｆｉｂｅｒ ａｎｄ Ａ￣ｌｉｃａｔ ｎ Ａｐｐ ‘ ／ ｓ￣高科技纤维与应用 第３期高科技纤维与应用 ３期ｓ１９专题综述 Ｓｐｅｃｉａｌ＂ｒｏｐ￣ 失承载力而破坏，从而实现了组合加固粱的两道 防线。ＦＲＰ筋与钢丝绳组合加固的梁有同样的效 载以及屈服前刚度等性能。 （２）针对预应力ＦＲＰ加固混凝土结构，已经开 发了系统的适用于外贴加固、内嵌加固、体￣ｔｑＪ￣固 的ＦＲＰ张拉锚固技术，值得在工程中推广应用。 （３）开发预应力ＦＲＰ内一表一外的组合加固 技术，能够解决单一加固方式提升效果有限的缺 陷，是该项技术未来值得深人研究的方向。 果。有预应力钢丝绳参与组合的抗弯加固能够明 显提高混凝土梁的刚度，减少挠度，提高开裂荷 载，变ＦＲＰ布／ＦＲＰ筋的被动加固为主动加固。 参考文献 ｎ）内嵌Ｉ：Ｒｐ￣ｊ （ｈ】外贴¨｛Ｉｌ角 ［１］尚守平，彭晖，奄桦，等．顶应 碳纤维布材加固混凝土 受弯构件的抗弯性能研究［Ｊ］．建筑结构学报，２００３，２４ （５）：２４—３０． “．安装铺网钢丝绳 ｆｄ）张拉钢丝绳 ［２］ＷＵ，Ｚ．Ｓ．，ＩＷＡＳＨＩＴＡ，Ｋ．，ＨＡＹＡＳＨＩ，Ｋ．，ｅｔ ａ１． Ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｉｎｇ Ｐｒｅｓｔｒｅｓｓｅｄ—·ｃｏｎｃｒｅｔｅ Ｇｉｒｄｅｒｓ ｗｉｔｈ Ｅｘｔｅｒ－－ ｎａｌｌｙ Ｐｒｅｓｔｒｅｓｓｅｄ ＰＢＯ Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｓｈｅｅｔｓ ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ ａｎｄ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ，２００３， ２２（１４）：１２６９—１２８５． ［３］ｗｕ Ｇ．，ＳＨＩ Ｊ．Ｗ．，ＪＩＮＧ Ｗ．Ｊ．，ｅｔ ａ１．Ｆｌｅｘｕｒａｌ ｂｅｈａｖｉｏｒ ｏｆ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｂｅａｍｓ ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｅｄ ｗｉｔｈ ｎｅｗ ｐｒｅｓｔｒｅｓｓｅｄ ｃａｒｂｏｎ— ㈩Ｉｑ一 一外纠合加Ｉ习后的粱 ｂａｓｌａｔ ｈｙｂｒｉｄ ｆｉｅｒｂ ｓｈｅｅｔｓ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ ｆｏｒ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ，２０１３，１８（４）：０４０１３０５３． 图ｌ７组合加固丁艺流程 。 ［４］ＷＵ Ｇ．，ＺＨＡＯ Ｘ．，ＺＨＯＵ Ｊ．，ｅｔ ａ１．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ Ｓｔｕｄｙ ｏｆ 需要指出的是，现有组合加固采用的ＦＲＰ材 料均没有施加预应力，体外加固采用的是预应力 钢丝绳。研究发现没有施加预应力的ＦＲＰ材料还 ＲＣ Ｂｅａｍｓ Ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｅｄ ｗｉｔｈ Ｐｒｅｓｔｒｅｓｓｅｄ Ｓｔｅｅｌ—Ｗｉｒｅ ＢＦＲＰ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ Ｐｌａｔｅ Ｕｓｉｎｇ ａ Ｈｙｂｒｉｄ Ａｎｃｈｏｒａｇｅ Ｓｙｓｔｅｍ ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ ｆｏｒ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ，２０１４，１９（２）： ４０１４０３９．０ 是发生了端部剥离破坏而不是ＦＲＰ片材拉断，且 对于使用阶段的性能改善作用较小。因此，建议 在后续研究中可考虑研发预应力嵌入式ＦＲＰ一预 ［５］王升．预应力ＦＲＰ网格抗弯加固混凝土结构的性能研 究［Ｄ］．南京：东南大学土木工程学院，２０１７． ［６］ＷＵ Ｇ．，ＤＯＮＧ Ｚ．Ｑ．，ｗｕ Ｚ．Ｓ．，ｅｔ ａ１．Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ａｎｄ ｐａｒａｍｅｔｒｉｃ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｆｌｅｘｕｒａｌ ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｉｎｇ ｆｏｒ ＲＣ ｂｅａｍｓ 应力外贴ＦＲＰ一体外预应力ＦＲＰ的“内一表一 外”组合预应力加固技术。 ｗｉｔｈ ＮＳＭ—ＣＦＲＰ ｂａｓ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｒｎａｌ ｏｆ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ ｏｆｒ Ｃｏｎ— ｓｔｒｕｃｔｉｏｎ，２０１３，１８（４）：０４０１３０５１． ４结论 本文对现有预应力ＦＲＰ加固混凝土结构的最 ［７］ＷＡＮＧ Ｘ．，ＳＨＩ Ｊ．ｚ．，ｗＵ Ｇ．，ｅｔ ａ１．Ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓ ｏｆ ｂａ－ ｓａｌｔ ＦＲＰ ｔｅｎｄｏｎｓ ｆｏｒ ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｉｎｇ ｏｆ ＲＣ ｂｅａｍｓ ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｅｘｔｅｒｎａｌ ｐｒｅｓｔｒｅｓｓｉｎｇ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ［Ｊ］．Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｓｔｒｕｃ— ｔｕｒｅｓ，２０１５，１０１（３４—４４）． 近研究进展进行了比较分析，重点对适用于不同 ＦＲＰ制品形式的预应力ＦＲＰ锚固技术进行了介 绍，并对预应力ＦＲＰ技术未来的研究方向进行了 展卑，得出如下主要结论： （１）相比于无预应力加固，对ＦＲＰ材料施加 预应力可以明显提升加固结构开裂荷载、屈服荷 ２０ 高科技纤维与应用２０１８￣＃ ［８］ＺＨＵ Ｈ．，ＤＯＮＧ Ｚ．Ｑ．，ｗｕ Ｇ．，ｅｔ ａ１．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ Ｅｖａｌｕ· ａｔｉｏｎ ｏｆ Ｂｅｎｔ ＦＲＰ Ｔｅｎｄｏｎｓ ｆｏｒ Ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｉｎｇ ｂｙ Ｅｘｔｅｒｎａｌ Ｐｒｅｓｔｒｅｓｓｉｎｇ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ ｆｏｒ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ， ２０１７，２１（５）：０４０１７０３２． ［９］卞任远．多种方法组合加吲钢筋混凝土梁抗弯性能研究 ［Ｄ］．南京：东南大学土木工程学院，２０１６． 第３期胁一 Ｆｉｂｅｒ ａ，ｌｄ铆ｚ 如ｎ