1、隨著技術(shù)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，世界各國在大規(guī)模建設(shè)完成之后對工程結(jié)構(gòu)加固的需求逐年增長，對既有工程結(jié)構(gòu)的維修和加固已成為土木工程領(lǐng)域日益活躍的分支。在不中斷結(jié)構(gòu)使用功能的目標(biāo)下，探索高效、簡便、經(jīng)濟(jì)實(shí)用的結(jié)構(gòu)加固方法，成為加固設(shè)計(jì)和研究人員至高的目標(biāo)。在眾多結(jié)構(gòu)加固技術(shù)中，預(yù)應(yīng)力方法能夠主動調(diào)整原結(jié)構(gòu)內(nèi)力，有效降低原結(jié)構(gòu)材料的應(yīng)力水平，縮小變形，減小加固材料的應(yīng)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(jié)構(gòu)構(gòu)件加固方案選擇時(shí)，宜優(yōu)先選用

2、預(yù)應(yīng)力方案。 FRP作為一種新穎的高強(qiáng)、高性能結(jié)構(gòu)材料在工程結(jié)構(gòu)的加固中具有巨大的應(yīng)用前景，但是，目前多采用非預(yù)應(yīng)力普通粘貼FRP，它尚具有明顯的缺點(diǎn)：加固用FRP只有在被加固結(jié)構(gòu)二次受荷、發(fā)生進(jìn)一步變形之后才能逐步參與作用，加固效率較低；不能調(diào)整原結(jié)構(gòu)的受力狀況，對結(jié)構(gòu)正常使用狀態(tài)的性能改善極小。然而，迄今國內(nèi)外對預(yù)應(yīng)力FRP加固技術(shù)的研究相對較少，相應(yīng)的工程應(yīng)用極少，根本的原因在于對FRP的錨固、張拉等關(guān)鍵技術(shù)尚未得到較好的

3、解決，從而影響了預(yù)應(yīng)力FRP加固技術(shù)的研究及應(yīng)用。本文結(jié)合獨(dú)創(chuàng)的預(yù)應(yīng)力FRP錨固張拉夾具，試驗(yàn)驗(yàn)證了這一技術(shù)的可行性，并結(jié)合梁、板等構(gòu)件的加固試驗(yàn)，系統(tǒng)研究了預(yù)應(yīng)力FRP抗彎加固的各項(xiàng)性能，建立和完善了相應(yīng)的設(shè)計(jì)分析理論，并成功的將預(yù)應(yīng)力FRP加固方法應(yīng)用于工程實(shí)踐，同時(shí)，撰寫成了本論文?，F(xiàn)將文中主要內(nèi)容簡述如下： 1．預(yù)應(yīng)力纖維布錨固、張拉夾具的研制開發(fā)根據(jù)“先錨吲，后橫向張拉”的思路，設(shè)計(jì)開發(fā)了高強(qiáng)纖維布新型的預(yù)應(yīng)力張拉、錨

4、同裝置，試驗(yàn)表明，該裝置可簡便、可靠的對纖維布實(shí)施預(yù)應(yīng)力張拉，成功的將CFRP張拉至1600MPa以上。結(jié)合這種新型的預(yù)應(yīng)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(yīng)力進(jìn)行控制的思路，建立了FRP張拉應(yīng)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(guān)系，在此基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)制作了可供現(xiàn)場使用的FRP張拉應(yīng)力控制樣表，為FRP張拉應(yīng)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(yàn)研究設(shè)計(jì)了適合于纖維布材料力

5、學(xué)性能指標(biāo)測試的試驗(yàn)裝置，對加固用CFRP、GFRP進(jìn)行了各種力學(xué)性能指標(biāo)測試，結(jié)合特定的裝置，開展了一定數(shù)量的FRP應(yīng)力松弛試驗(yàn)，試驗(yàn)驗(yàn)證了這些裝置的可行性和可靠性，試驗(yàn)指出GFRP存在有較為明顯的應(yīng)力松弛現(xiàn)象，而CFRP未能觀測到明顯的應(yīng)力松弛現(xiàn)象。 3．預(yù)應(yīng)力CFRP加固混凝土梁抗彎試驗(yàn)研究開展了8根混凝土梁的正截面抗彎加固試驗(yàn)，對CFRP張拉預(yù)應(yīng)力，最大初始張拉應(yīng)力達(dá)1070 MPa，驗(yàn)證了錨固或張拉夾具的可靠性。試驗(yàn)結(jié)

6、果表明，預(yù)應(yīng)力CFRP加固受彎構(gòu)件，可使被加固構(gòu)件產(chǎn)生反拱，有利于被加固構(gòu)件恢復(fù)變形，推遲構(gòu)件開裂，增加剛度；與非預(yù)應(yīng)力加同相比，可大幅提高極限狀態(tài)下CFRP應(yīng)力水平，從而增加被加固構(gòu)件的正截面承載力；足夠大的初始張拉應(yīng)力及良好的結(jié)構(gòu)膠是CFRP高效受力的保障；在被加固結(jié)構(gòu)的承載力出現(xiàn)較大提高的同時(shí)，變形能力不減反增；軟粘結(jié)作用在改善CFRP工作條件、提高CFRP加同效率、保障預(yù)應(yīng)力CFRP與被加固結(jié)構(gòu)共同工作等方面具有重要作用；對試驗(yàn)

7、用CFRP，提出了初始預(yù)張應(yīng)力及設(shè)計(jì)強(qiáng)度的建議值，在保證良好的加固效率和結(jié)構(gòu)性能的同時(shí)，加同后的構(gòu)件將具有足夠的可靠性。 4．預(yù)應(yīng)力GFRP加固混凝土板試驗(yàn)研究進(jìn)行了6塊混凝土板的加載試驗(yàn)，與普通粘貼GFRP的加同方式相比，采用預(yù)應(yīng)力GFRP加固具有以下特點(diǎn)：構(gòu)件破壞時(shí)GFRP的應(yīng)力水平明顯提高，被加固構(gòu)件的極限承載力增量更大；可較人改善被加固構(gòu)件正常使用性能，提高構(gòu)件剛度，延遲開裂，降低裂縫寬度；二次受力的試驗(yàn)提供了持荷狀態(tài)下

8、結(jié)構(gòu)構(gòu)件加固、變形恢復(fù)、裂縫閉合的有效措施，預(yù)應(yīng)力GFRP加固可恢復(fù)或部分恢復(fù)被加固構(gòu)件的變形，閉合或部分閉合既有裂縫：在一次受力開裂后，加固效果有所降低，主要原因是既有裂縫的重開裂影響GFRP應(yīng)力的充分發(fā)展和發(fā)揮；用于GFRP粘貼的結(jié)構(gòu)膠的塑性特征有利于GFRP應(yīng)力的充分發(fā)展和發(fā)揮：試驗(yàn)過程未發(fā)生錨固與張拉的裝置的失效。 5．預(yù)應(yīng)力FRP加固鋼筋混凝土受彎構(gòu)件的設(shè)計(jì)理論研究對預(yù)應(yīng)力FRP加固受彎構(gòu)件正截面按可能的破壞形態(tài)進(jìn)行了歸納分類

9、，建立了超筋破壞、部分超筋破壞、適筋破壞的承載力計(jì)算及其判斷方法，提出了按正常使用狀態(tài)和承載力極限狀態(tài)對FRP主要設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行控制、選擇的方法：提出了撓度變形計(jì)算建議，并對預(yù)應(yīng)力FRP加固受彎構(gòu)件的延性特征建立了函數(shù)關(guān)系。分析結(jié)論表明：預(yù)應(yīng)力FRP能使被加固構(gòu)件恢復(fù)變形、閉合裂縫，可根據(jù)使川階段撓度恢復(fù)的目標(biāo)對FRP主要參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)；預(yù)應(yīng)力FRP加固構(gòu)件破壞形態(tài)不僅與FRP面積有關(guān)還與FRP的預(yù)應(yīng)力度有關(guān)。預(yù)應(yīng)力FRP加固構(gòu)件的適筋破壞

10、是較為常見的破壞形態(tài)，其承載力計(jì)算按本文提出的方法，計(jì)算精度更高；將FRP的材料強(qiáng)度分項(xiàng)系數(shù)取定在與混凝土相近(γ<,f>=1.4)時(shí)被加固構(gòu)件將具有不低于現(xiàn)行規(guī)范的可靠度：合理的FRP預(yù)應(yīng)力、良好的軟粘結(jié)界面不僅可以加大被加固構(gòu)件極限撓度、對其延性系數(shù)的改善也能發(fā)揮較大作用。 6．預(yù)應(yīng)力FRP加固受彎構(gòu)件的數(shù)值分析編制了預(yù)應(yīng)力FRP加固受彎構(gòu)件正截面承載力的全過程分析程序，并對相關(guān)影響參數(shù)進(jìn)行了針對性分析。全過程分析程序與試驗(yàn)

11、實(shí)測的結(jié)果吻合良好； FRP面積、FRP初始預(yù)拉應(yīng)變、FRP極限拉應(yīng)變是影響預(yù)應(yīng)力FRP加固受彎構(gòu)件正截面承載力的三個(gè)重要因素；FRP初始預(yù)拉應(yīng)變對被加固構(gòu)件的極限承載力及其破壞形態(tài)均有影響，當(dāng)FRP初始預(yù)拉應(yīng)變生小而大變化時(shí)，構(gòu)件破壞形態(tài)將可能在超筋破壞、部分超筋破壞、適筋破壞之間變化，構(gòu)件正截面極限承載力將在(超筋與部分超筋)界限破壞時(shí)最大；變化FRP面積，破壞形態(tài)也將發(fā)生相應(yīng)變化， (超筋與部分超筋)界限破壞時(shí)截面的極限曲率最大。

12、 7．軟粘結(jié)機(jī)理及其它問題的分析探討分析表明，合適的軟(弱)粘結(jié)可對裂縫截面結(jié)構(gòu)材料(鋼筋、FRP)進(jìn)行較為有利的應(yīng)力重分布，能有效改善裂縫出現(xiàn)后加同用FRP的受力環(huán)境，粘滯的軟粘結(jié)模型還將改善結(jié)構(gòu)的動力特性和抗震性能；通過數(shù)值分析程序，驗(yàn)證了分析結(jié)論。采用預(yù)應(yīng)力FRP與非預(yù)應(yīng)力FRP混雜加固受彎構(gòu)件是一種經(jīng)濟(jì)與結(jié)構(gòu)性能俱佳的加固方案，數(shù)值模型表明，混雜加固的措施對被加固構(gòu)件的極限承載力有小幅降低，但能大幅提高被加固構(gòu)件的極限變

13、形?！盁o錨”預(yù)應(yīng)力FRP加固技術(shù)具有諸多的優(yōu)勢，對放張后FRP在端部粘結(jié)界面的應(yīng)力狀態(tài)建立了函數(shù)關(guān)系，分析表明，采用延性指標(biāo)較好的結(jié)構(gòu)膠，配合必要的輔助錨固措施，可保障粘結(jié)界面足夠的可靠性，指出了“無錨”預(yù)應(yīng)力FRP加固技術(shù)具有理論上的可行性和可能性。 8．預(yù)應(yīng)力CFRP加固混凝土梁的工程實(shí)踐通過采用預(yù)應(yīng)力CFRP加固受彎構(gòu)件的工程實(shí)踐，表明本文的預(yù)應(yīng)力CFRP加固技術(shù)在工程實(shí)際中應(yīng)用具有良好的可行性，加固施工方便、快捷，加固后