基于表層嵌入混合FRP筋的連續梁彎曲性能與影響因素

(武漢鐵路橋梁職業學院，湖北 武漢 430052)

1 研究目的

在橋梁的建設過程中和后續運營中，由于使用條件、環境因素等對橋梁的影響，使得實踐中有可能發生承載力不夠的情況在混凝土橋梁上，為此，需要有關人員在建設初期就要對其進行綜合性的考慮，而在建設過程中，也要以技術提升混凝土的穩定結構，并且進行適當的維護，從而達到延長橋梁運營時間的目的[1]。

為了上述目的，通常會采取加固橋梁的方法，其中包括橋梁截面增大的加固方法，對橋梁的受力體系進行改變的方法，利用粘鋼對橋梁進行加固的方法等傳統加固方法。而在技術不斷發展的今天，更是有多種材料和技術可以實現加固的目的，其中以簡稱“FRP”的Fiber Reinforced Plastic/Polymer(纖維增強聚合物)最為廣泛。

Fiber Reinforced Plastic/Polymer(纖維增強聚合物)-后文統稱“FRP”-的材料，因其強度高、質量輕的特點，被廣泛用于橋梁加固，且在抗腐蝕，耐疲勞的特性上遠勝于鋼板，現在在加固結構中，外貼FRP布/板的加固方法極大的普及開來。

本文正是基于此項目的，通過靜載試驗，在編號為LX的連續梁試件中，通過在表層內嵌入不同的FRP筋，進行非線性分析試驗全過程，進而研究影響試驗梁加固效果的因素。

2 研究方法

使用FRP外貼加固的方法，由于自身的缺陷，使得在外力撞擊、惡劣環境以及運營磨損的情況下，極易剝離FRP，特別是在連續梁負彎矩區，這種剝離問題更加明顯。由此，結構表層嵌入加固方法發展起來。該方法是一種加固的新型方法，具體是指在開好的槽中將FRP筋/板條嵌入結構物表層，并注入化學粘結到里面，通過粘結劑作用，使結構物與FRP筋/板條成為一個共同受力的整體，借此達到提高結構承載能力與安全性的目的。

為了找出影響試驗梁承載力的的各種變化因素的規律，文章采用了具有較好吻合試驗值的有限元軟件，進行建模分析，為此，以試驗梁I為原型，進行建模，并通過對該模型的分析，從而得到以下運算結果，具體見表1。

表1 模擬梁屈服荷載和極限荷載計算結果

續表

影響因素模擬梁編號屈服荷載/kN屈服荷載提高幅值/%極限荷載/kN極限荷載提高幅值/%混凝土強度LX(C30)218/252/LX(C40)223202614LX(C50)1994023920FRP筋類型LX(B)269/320/LX(C)2411227713LX(C-B)199102694

模擬梁LX}O>>LX}O.4N19)和LXCO.7M9)的初始荷載分別為0.5My, 0.6M的荷載月堯度曲線見圖1。

圖1 不同初始荷載時模擬梁荷載-撓度曲線

3 研究結論

通過上述試驗，并對其結果進行分析，結果顯示具備良好的粘結效果；在造價上，單一使用FRP筋相比較FRP筋材混合嵌粘，造價較高，因此使用表層內嵌FRP筋能夠節約成本的同時，依然具備較高的安全承載力。