FRP加固钢筋混凝土柱抗震性能研究综述

摘要：开展钢筋混凝土柱抗震加固技术研究，对保证结构抗震安全具有重要意义。本文介绍了国内外采用FRP材料的钢筋混凝土柱抗震加固技术研究进展，包括FRP加固配箍不足钢筋混凝土柱、FRP加固钢筋混凝土短柱、FRP加固高强混凝土柱等；可供相关方面的设计和科研工作者参考。

关键词：钢筋混凝土柱；抗震加固；FRP；

中图分类号：TU375文献标识码： A 文章编号：

0 引言

5.12汶川大地震中，大量钢筋混凝土框架柱（桥墩）遭到严重破坏并引起巨大的经济损失和人员伤亡[1-2]。充分表明我国现存的钢筋混凝土柱（桥墩），存在较大的地震风险，专门针对既有钢筋混凝土柱抗震能力不足而进行的抗震加固技术研究成为结构工程的热点话题，国内外学者对此开展了一系列的研究并已成功应用于工程实际之中。

随着土木工程新材料和施工新技术的发展，新的抗震加固方法不断出现，与以往加固技术相比，新技术具有施工速度快、效率高、加固效果好，以及节能、环保等优点，正逐步受到工程界的重视。纤维增强复合材料（FRP）以其高强、轻质、耐腐蚀、易于施工，特别是不改变结构原有刚度等优点，在土木工程中得到了广泛应用[3-4]。对钢筋混凝土柱进行抗震性能加固，最常见的是采用横向包裹方式，可对核心混凝土提供有效约束，提高柱的抗剪强度和延性，此时，截面形状对FRP加固柱的增强效果有很大影响，以约束圆柱的增强效果最优，进行倒角处理的矩形柱次之，未处理矩形柱的增强效果最差；而沿柱纵向的纤维布可提高其抗弯能力。

本文总结了国内外对采用FRP材料加固钢筋混凝土柱的若干研究成果，希望能够对我国混凝土结构抗震加固技术的研究和应用起到参考作用。

1 FRP加固配箍不足的钢筋混凝土柱

按旧的抗震规范设计的钢筋混凝土框架柱或桥墩，因配箍不足而影响了柱的抗剪承载力和延性，Iacobucci和Memon等[5-6]分别利用CFRP和GFRP布对塑性铰区配箍不足的矩形截面柱进行了抗震加固研究，试验结果表明，CFRP和GFRP布能有效提高矩形截面柱的延性和耗能能力，提高试件的抗弯和抗剪承载力，减缓反复荷载下试件刚度和强度的退化。Sause等人[7]也采用CFRP材料对延性不足的方形截面柱进行了加固研究，结果证实，在柱塑性铰区缠绕CFRP材料，在不增加柱子抗弯承载力和刚度的情况下，可大大增加其延性，同时，CFRP缠绕的层数越多，延性能力增长越大。考虑到实际地震动的特性，赵颖华和王东[8]通过拟静力试验对多维地震动下CFRP加固方形截面钢筋混凝土柱的抗震性能进行了研究，结果证明，CFRP材料能有效提高试件的延性和承载能力，对于多维地震动下的结构是一种理想的加固方法。

2 FRP加固钢筋混凝土短柱

钢筋混凝土短柱因易于发生脆性剪切破坏而在抗震设计及研究中倍受关注，赵彤等[9]利用CFRP布对剪跨比为1.0的极短柱进行了抗震加固试验，试验结果表明，横向包裹CFRP布可显著提高钢筋混凝土极短柱的变形能力，提高短柱的抗剪承载力。Galal等[10]通过7个剪跨比为1.5的方形截面短柱的加固试验，证明FRP材料可有效增加短柱的抗剪承载力，并通过FRP约束使柱由脆性剪切破坏转变为延性弯曲破坏。董旭华等[11]利用CFRP和GFRP分别对3个剪跨比为1.5的圆形截面柱进行了抗震加固和修复试验，得出结论：FRP材料加固与修复的钢筋混凝土短柱具有稳定的滞回性能，良好的延性及耗能能力，有效的改善了短柱的抗震性能。Elsanadedy等[12]对短柱桥墩的抗剪承载力进行了广泛对比研究，提出了基于FRP材料的短柱桥墩抗震加固设计建议。蔡新江等[13]通过拟静力试验和网格拟动力试验方式，对FRP加固钢筋混凝土短柱的抗震性能进行了研究，结果表明，FRP加固钢筋混凝土短柱能够在基本不改变结构动力特性的基础上，有效增加试件延性，改善抗震性能。试验结果同时表明，试件在网格拟动力试验中的耗能能力小于拟静力试验中的耗能能力。研究成果可为加固RC架构的抗震分析和工程设计提供参考。

3 FRP加固高强混凝土柱

针对混凝土材料高强化的发展趋势，王苏岩和王吉忠等[14-15]进行了CFRP加固高强混凝土柱的抗震性能研究，混凝土立方体抗压强度在75.1-83.5MPa之间，试验结果证实，采用CFRP横向缠绕高强混凝土柱可显著提高柱的延性，改善柱的抗震性能。后来，他们又发展了针对高强混凝土方柱的组合加固技术，通过拟静力试验证实了采用横向包裹CFRP和植螺栓杆对提高高强混凝土方柱抗震能力的有效性。赵彤和谢剑等[16-17]进行的试验结果也证实，在斜向受力情况下，CFRP仍可以有效增加高强混凝土柱的抗震性能。

4 结束语

我国现存的钢筋混凝土柱，存在较大的地震危险性，在我国开展钢筋混凝土柱抗震加固技术研究，具有重要意义。本文总结了国内外学者进行的FRP加固钢筋混凝土柱抗震性能若干研究成果，希望能够进一步推进我国结构抗震加固研究水平的提高以及在工程中的广泛应用。

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