非粘贴多点锚固预应力FRP片材加固混凝土梁的受力性能研究

一种非粘贴的预应力FRP片材快速加固技术，即用多个波形锚将FRP片材锚固在被加固的结构上，同时由于锚固先后的不同，将在FRP片材中产生预拉力。在最初的试验研究中，已经发现体外多点锚固的FRP片材无需粘贴，也能够取得可靠、良好的加固效果，并且进一步分析发现，虽然这种非粘贴的预应力FRP片材只与被加固的混凝土梁在几个锚固点发生联系，其实质为多点锚固的体外无粘结预应力体系，但这种多点锚固预应力体系与传统的两端锚固的体外预应力体系有着本质的区别，特别是加载期间跨中段的应力增量远远大于两端锚固的无粘结预应力筋。本项目将以非粘贴多点锚固碳纤维片材加固钢筋混凝土梁的试验研究为突破点，对多点锚固FRP片材预应力体系的受力机理进行试验研究和仿真分析，重点研究不同锚固点数量、间距以及不同FRP片材厚度分配等对加固后钢筋混凝土梁的受力性能的影响，从而建立较准确的简化分析模型和计算理论，解决该技术的核心理论问题。

针对桥梁加固的迫切需要，研究快速加固技术。以非粘贴多点锚固碳纤维片材加固钢筋混凝土梁试验为突破点，对多点锚固FRP片材预应力加固体系进行试验研究和理论分析，取得了以下主要成果：.1、完成了在万能试验机上进行的16个试件的波形齿锚具锚固性能试验，证明波形齿锚具能够可靠地锚固CFRP带直至CFRP带拉断而无滑移，测试了波形锚的粘结效应、摩擦效应以及弯曲效应；提出了锚具配套螺杆的设计方法。.2、利用钢梁台座对6条碳纤维片材进行了横向预应力张拉试验，验证了利用波形齿锚具对CFRP带进行预应力张拉的可行性，提出在利用波形齿夹具对CFRP带进行横向张拉时的设计阶段，应对CFRP带的理论伸长值进行修正。.3、进行了5根多点锚固CFRP带加固钢筋混凝土梁受力全过程的试验研究，探讨了不同锚固点间距、不同碳纤维片材层数与预应力度、以及分段不同层数等不同加固方案对加固梁受力性能的影响，得到如下结论：.A、波形齿横向张拉CFRP带加固方法技术简单、实用，且与逐层粘贴并张拉CFRP布的方法相比施工周期大大缩短，满足快速施工的要求。.B、波形齿横向张拉CFRP带体外预应力加固的方法与普通粘贴CFRP带相比，无论是开裂、屈服、极限荷载均有较大幅度的提高，且在变形性能方面也有较大的改善。.C、根据构件的内力分布改变各段加固量，从而实现各段不同加固量的加固方法，能充分发挥加固构件各段CFRP带的高强性能，从而实现加固后构件更好的受力和变形性能。.D、波形齿能实现多点锚固，并使端部波形齿处混凝土的压力减小，从而避免了端部锚固处混凝土的局压破坏。.4、根据本项目的试验数据，借鉴体外预应力结构的计算理论，提出了适用于非粘贴多点锚固预应力FRP片材快速加固技术的简化计算方法。.5、完成了3根钢筋混凝土梁的预应力碳纤维板加固对比试验。试验结果表明：非粘贴预应力碳纤维板加固技术能有效地发挥碳纤维板的抗拉强度，采用的张拉工艺有很强的适用性，可用于实际工程加固。.6、启动了加固梁疲劳性能的相关研究工作。