关于FRP混凝土加固的一点认识

最近阅读了几篇关于FRP的论文，从半个月前与Dr.方的交谈中得知，FRP做混凝土加固方向热了这么多年，貌似还没有降温的意思。是有试验支持就方便发SCI呢，还是通过做试验就容易得到不一样的新结论？我只是在本科的时候做过几次试验，先是在《混凝土结构设计原理》这门课上，关于适筋梁、超筋梁和少筋梁的认识，我们是自己从头到尾做的试验梁并压碎。再就是大四的时候给师兄当助手，在MTS上做组合结构的结构试验——话说那位师兄真是一个传奇人物，去美国这么多年依然时常被老师提起，而除我之外，其他人就只闻其名不见其人了。

下面首先总结一下文献阅读的成果：

混凝土结构常用的加固方法

加大截面法

采用同种材料，增大原构件截面积，从而增强承载力。适用于混凝土梁、柱、板、墙等构件。优点是工艺简单，适用性广，加固效果明显。缺点是施工作业面大，加大截面后，对结构本身受力性能产生怎样的影响还需要另加评估，尤其对于房屋建筑，墙体加厚直接导致房屋面积减小。

外包钢板

在混凝土构件四周包上钢板，目的是限制混凝土构件变形，提高其承载能力。适用于不方便增大截面尺寸，却对承载力提高有较高要求的情况。优点是施工快捷方便，工期短，加固效果明显。缺点是加固时需要开孔，梁柱节点处理比较麻烦。根据钢板与混凝土表面是否有摩擦，分为湿外包和干外包。其中干外包施工方便，湿外包对承载力贡献大。

 粘钢加固

在结构表面刷上结构胶，用粘贴钢板的方式代替外包钢板的打孔工艺。适用于承受静力拉弯构件，优点是施工简便，对结构的使用造成的影响小，缺点是增加结构自重，节点处不好处理，对环境的要求较高。

预应力加固法

主要为体外预应力加固，适用于大跨度结构。优点是将“加固、卸荷、改变结构内力”三位一体，缺点是必须对体外预应力系统进行必要的维护和防火保护，增加了成本投入。

改变结构传力路径

某一个构件需要加固，说明该构件承载能力有所下降。此时要么提高它的承载能力，要么通过其他技术手段，比如用添加杆件的方式改变力的传导路径，减轻该构件所分担的荷载大小，从而达到提高结构整体工作性能的目的。这种方法的缺点在于实施起来需要精确分析计算，相当于对结构本身进行重新的改造更新设计。

喷射混凝土加固

这种方式主要应用于加固边坡和隐蔽工程(比如现浇梁出现露筋的情况)，用高标号的混凝土喷射到被加固构件表面，凝结硬化与原结构融合。优点是具有较高强度和较好的耐久性，与混凝土构件有很好的粘结强度，缺点是需要特殊设备，施工环境受限。

FRP加固

即纤维材料加固，目前用于结构加固的常见材料为碳纤维增强复合材料CFRP、玻璃纤维增强复合材料GFRP和芳纶纤维增强复合材料AFRP。当然，其中使用最广泛、技术最成熟的还是碳纤维复合材料。

FRP加固钢筋混凝土结构的优势

• 碳纤维材料物理性能优越，强度高、弹性模量高，更给混凝土构件提供承载力和刚度改善；
• 不与酸碱发生反应，耐腐蚀性好，化学稳定性强；
• 适用范围广。FRP为柔软材料，且质地轻盈，占用空间小；
• 便于施工，施工质量容易保证；
• 不增加结构自重和体积，对原有构件的使用不影响。

通过以上内容，可以了解到，FRP的确是个好东西。那么，近年来，许多科研队伍对FRP加固混凝土的效果进行研究。研究主要分为抗弯加固和抗剪加固两个方面。研究方式，大多需要制作混凝土试验梁若干，采用不同的粘贴方式，对其进行加固操作。通过加载试验，得到不同片材粘贴方式对承载力、刚度影响程度。此外，影响加固效果的，还可能有混凝土配筋率、加固片材数量、初始荷载、损伤情况，以及片材与加固构件粘贴情况等。需要分析的指标，主要有混凝土、钢筋以及片材的应力，裂缝宽度，构件挠度，屈服强度等。

通过已阅读的这若干篇文献看来，发现研究存在以下几点问题：

试验梁多采用矩形截面简支梁，与工程实际有出入。在做结构承载力试验的时候，可以用缩尺模型，如果在FRP加固试验中也做缩尺模型呢？这样就可以研究箱梁在FRP加固后，在真实结构环境中的承载力提高状态。构件总是要在结构中发挥作用的，如果对单独的一段简支梁加固效果达到一定程度，那么把这段梁体放到整体结构中(非简支梁体系)，效果肯定不一样，但不一样到什么程度，貌似还没有定论。

对于FRP的有限元分析也存在问题，一般硕士论文都假定片材与混凝土构件表面粘接紧密，不发生相对位移。但实际情况是，FRP片材与混凝土的剥离是其破坏的主要方式之一，这样的计算结果(挠度)偏小，仅限于初步研究中。但若想深入研究，问题也是一大堆，混凝土非线性分析本来就非常令人头疼，而且世界上没有两块一样的混凝土加上离散型同样很高的结构胶，计算参数取值更麻烦了。如果说是建立在统计学规律上把，每个人做的试验梁看起来缺乏延续性，更像是重复劳动。而且在论文中体现出，更多的篇幅放在对试验过程的描述上，每个人的试验梁不同、粘贴方式不完全一直，粘贴工艺的手法更是千差万别，现象与别人有差别是很正常的一件事，一味重复做同类试验，实在是资源浪费。

现在是什么年代了，网络中充斥着“云计算”、“云存储”，如果有一个公认的规程，各地学者沿着某几个特定方向，做有延续性的科研工作，会不会比现在强许多？学生一味的做实验-整理数据-发表论文，师兄弟之间甚至可能还要做重复工作，是不是会让FRP的发展裹足不前呢。