预加荷载及间歇性剥离的FRP加固结构延性增强试验研究
刘 慎， 秦韬睿， 谢 政， 高奔浩， 王佐才 (合肥工业大学 土木与水利工程学院，安徽合肥 230009)
【摘 要】针对FRP加固结构普遍存在脆性强、延性差的问题，提出预加荷载的方法以及间歇性剥离技术来改善FRP加固结构的延性。为了验证上述两种方法协同作用对于结构延性的增强效果，分别对钢试件和钢筋混凝土结构进行了试验，结果表明，与直接张贴法加固的结构相比，采用预加荷载方法及间歇性剥离技术的FRP加固结构，延性增强了20%～30%。 【期刊名称】工程与建设 【年(卷),期】2017(031)003 【总页数】4
【关键词】纤维增强复合材料(FRP)；加固；预加荷载法；间歇性剥离技术；延性
纤维增强复合材料(FRP)轻质高强、施工方便、隔热耐蚀、经济可靠，广泛地被应用于混凝土结构的加固和修复领域[1]。
FRP加固结构虽已形成了一套较完善的规范方法[2]，但其延性性能却限制了其发展[3]。WendelM.Sebastian[4]指出，FRP片材在加固混凝土梁时易产生没有明显征兆的脆性破坏，带来了较大安全隐患。前人的研究主要围绕FRP加固结构的延性评定指标[5-7]和改变FRP加固结构延性的因素展开[8-10]，但较少涉及增强FRP加固结构延性的方法探索。
本文针对FRP加固结构延性不足的问题，提出了一种外部预加荷载的方法以及间歇性剥离技术来协同增强组合结构的延性，通过钢片轴向受拉和钢筋混凝土
梁正截面受弯的试验方法，记录结构物在采用不同方法进行加固时的荷载、位移(挠度)以及应力应变随时间变化的数据，检验两种技术方法有效性，为FRP加固结构延性的改善提供参考。
1 试件制备
1.1 钢试件
选用工程钢结构中比较常见的Q235钢做成的片状钢试件为基本实验材料，其性能参数：屈服强度为235 MPa，弹性模量为207 GPa，密度为7 800 kg/m3。试件的尺寸：长460 mm，宽50 mm，厚1.5 mm。钢试件尺寸如图1所示。
1.2 钢筋混凝土梁试件
实验试件采用的钢筋混凝土梁的基本参数见表1，在梁的受弯侧粘贴应变片。
2 试验方案及步骤
2.1 加载及量测方法
(1) 钢试件采用50 t万能试验机进行轴向拉伸试验，实验时采用夹具固定钢试件，两头进行加载，加载速率为3 mm/min。通过与加载装置相连的计算机读取加载过程的荷载、位移数据。
为了控制破坏点的位置以便于准确测量实验时的应变，且防止应力过于集中影响实验结果，在钢试件结构的竖向中轴线为中心，切出直径为30 mm的对称的两个半圆弧。并且，在前期预实验现象中发现，钢试件圆弧中心由于尺寸较细，应力较大，易发生较大变形以致破坏，导致测量应变时由于钢试件被拉坏无法成功测量应变数据，故在钢试件正面圆弧距中心的两侧处各15 mm贴应变片，并在同一钢试件反面圆弧中心处贴应变片，以防止实验时由于钢片被拉
断而导致无法正常测量应变，如图2所示。钢试件上间歇性剥离区域的布置如图2(c)图所示。
采用东华应变采集仪对试件上的应变数据进行电脑采集。
(2) 通过两点加载法对混凝土梁进行加载。加载仪器采用配有反力架、液压千斤顶的静力试验台座，梁架在支座以及支墩上。
应变数据的采集仍通过东华应变采集仪，钢筋混凝土梁上应变片的布置如图3、图4所示，同时记录下液压千斤顶对几组混凝土梁施加的荷载值。 2.2 试验步骤
(1) 准备16个钢试件，分成4组，每组试件均采用同样的方法进行实验，具体设置如表2：
(2) 准备四组混凝土梁进行试验，设置如表3：
需要指出的是，预加载是在设计荷载范围内预先对加固结构物施加指定荷载并张贴FRP条，待两者完全固结后，再卸去外部荷载，使加固结构物能够协同作用的结构加固方法。
间歇性剥离是指采用特定的方法使FRP条与待加固结构物间形成多个不连续拱状脱离区域的结构加固技术。即在FRP条粘贴之前，置入一定数量的细棒材于粘贴剂和FRP条之间，使FRP条形成拱状隆起，在粘贴剂呈半干且失去流动性时，取出细棒材，使FRP条保持拱状隆起用于模拟间歇性剥离。如图5所示。
3 试验结果及其分析
3.1 钢试件荷载-位移曲线
四组钢试件试验，通过万能试验机配套的计算机处理系统，可以读出四组荷载——位移曲线，对每组数据取其平均值，得到图6：
预加荷载及间歇性剥离的FRP加固结构延性增强试验研究
