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鋼結(jié)構(gòu) FRP 快速抗屈曲加固技術(shù)

1 成果簡介屈曲失穩(wěn)破壞是鋼結(jié)構(gòu)破壞的主要形式之一，通常出現(xiàn)的比較突然，會造成較嚴(yán)重的損失。在各國的工程史上因壓桿失穩(wěn)破壞而造成的事故屢見不鮮，例如， 1907 年加拿大魁北克大橋的倒塌和 1978 年美國哈特福特城體育館網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的倒塌等。近年來，鋼結(jié)構(gòu)因其設(shè)計簡單，施工方便，建設(shè)周期短等優(yōu)點，已經(jīng)成為國內(nèi)一種重要的結(jié)構(gòu)形式，但結(jié)構(gòu)失穩(wěn)事故也時有發(fā)生，如 2008 年初的我國南方冰雪災(zāi)害和汶川地震中輸電鋼塔和發(fā)射塔的大量倒塌，主要是由于經(jīng)驗不足和發(fā)展速度過快，出現(xiàn)了許多穩(wěn)定承載力安全儲備不足的現(xiàn)象，甚至有一些發(fā)生了失穩(wěn)破壞，還有一些因使用荷載過高、腐蝕、施工失誤等因素而造成了結(jié)構(gòu)破壞。 FRP 抗屈曲加固與其他加固方法相比，具有以下優(yōu)勢：（ 1）施工方便快捷，無明火，可不用起重設(shè)備，無需支模，對生產(chǎn)使用影響小；（ 2）附加質(zhì)量輕，對原結(jié)構(gòu)影響小；（ 3）加固后構(gòu)件的抗腐蝕性能大大提高；（ 4）加固方式靈活，可套管也可外包，適用于各種截面形式；（ 5）承載力提高顯著，破壞過程趨于延性；（ 6）可與其他的 FRP 加固鋼結(jié)構(gòu)，如抗疲勞加固、抗彎加固、抗剪加固以及節(jié)點加固等結(jié)合進行；（ 7）可利用我國豐富的竹材資源，有利于可持續(xù)發(fā)展。2 應(yīng)用說明FRP 抗屈曲加固鋼構(gòu)件是采用 FRP 管拉擠型材或縱向纖維布組成套管，再局部外纏環(huán)向纖維布增強， FRP 套管與鋼構(gòu)件間填入砂漿或竹篾等填充材料，從而提高構(gòu)件的承載力，實現(xiàn)對塔架桿、柱、桁架桿、網(wǎng)架桿、支撐等穩(wěn)定承載力控制的鋼桿件的加固。 FRP 抗屈曲加固鋼構(gòu)件的構(gòu)造如圖 2 所示。圖 1 各種截面形式的 FRP 抗屈曲加固鋼構(gòu)件1 為被加固鋼構(gòu)件，適合于各種不同截面類型的構(gòu)件； 2 為填充物； 3 為 FRP 型材或 FRP 布外纏增強層； 4 為 FRP 布局部增強。圖 2 FRP 抗屈曲加固鋼構(gòu)件示意圖3 應(yīng)用說明該技術(shù)可廣泛應(yīng)用于鋼結(jié)構(gòu)輸電塔、發(fā)射塔、橋梁以及建筑加固工程中，特別是在道路壓力大的城市路段，交通不便的偏遠(yuǎn)地區(qū)，有高耐腐蝕需求的海岸工程和有特殊施工要求（如不能明火等）的地區(qū)等有著極好的投資回報。4 效益分析在同體積情況下， FRP 纖維增強復(fù)合材料的造價比鋼材約貴 10~20%。但由于 FRP 這種復(fù)合材料的比重只有鋼材的四分之一，便于運輸，因此既可以縮短工期，又可節(jié)約大量施工成本，從而都達到節(jié)能減排的效果。特別適用于交通不便的偏遠(yuǎn)地區(qū)。5 合作方式技術(shù)服務(wù)和技術(shù)轉(zhuǎn)讓。

清華大學(xué) 2021-04-13

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