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鋼結構 FRP 快速抗屈曲加固技術

1 成果簡介屈曲失穩破壞是鋼結構破壞的主要形式之一，通常出現的比較突然，會造成較嚴重的損失。在各國的工程史上因壓桿失穩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架結構的倒塌等。近年來，鋼結構因其設計簡單，施工方便，建設周期短等優點，已經成為國內一種重要的結構形式，但結構失穩事故也時有發生，如 2008 年初的我國南方冰雪災害和汶川地震中輸電鋼塔和發射塔的大量倒塌，主要是由于經驗不足和發展速度過快，出現了許多穩定承載力安全儲備不足的現象，甚至有一些發生了失穩破壞，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構破壞。 FRP 抗屈曲加固與其他加固方法相比，具有以下優勢：（ 1）施工方便快捷，無明火，可不用起重設備，無需支模，對生產使用影響小；（ 2）附加質量輕，對原結構影響小；（ 3）加固后構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 加固鋼結構，如抗疲勞加固、抗彎加固、抗剪加固以及節點加固等結合進行；（ 7）可利用我國豐富的竹材資源，有利于可持續發展。2 應用說明FRP 抗屈曲加固鋼構件是采用 FRP 管拉擠型材或縱向纖維布組成套管，再局部外纏環向纖維布增強， FRP 套管與鋼構件間填入砂漿或竹篾等填充材料，從而提高構件的承載力，實現對塔架桿、柱、桁架桿、網架桿、支撐等穩定承載力控制的鋼桿件的加固。 FRP 抗屈曲加固鋼構件的構造如圖 2 所示。圖 1 各種截面形式的 FRP 抗屈曲加固鋼構件1 為被加固鋼構件，適合于各種不同截面類型的構件； 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 抗屈曲加固鋼構件示意圖3 應用說明該技術可廣泛應用于鋼結構輸電塔、發射塔、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，交通不便的偏遠地區，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 纖維增強復合材料的造價比鋼材約貴 10~20%。但由于 FRP 這種復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，又可節約大量施工成本，從而都達到節能減排的效果。特別適用于交通不便的偏遠地區。5 合作方式技術服務和技術轉讓。

清華大學 2021-04-13

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