外文翻译一一

结构修复材料FRPs—最新进展KWNeale希尔布鲁克大学魁北克加拿大摘要FRPs(纤维增强聚合物)目前在土木工程领域得到广泛而迅速的应用。人们认为此材料在应用于既有建筑的加固和修复方面具有很强的吸引力。笔者对自1997年以来运用FRPs加固结构所取得的进展进行了评论。此修复技术包括：利用FRP外套对柱子加固或抗震应用，利用FRP外套和纤维板加固梁，及其在砌体和其他结构类型中的应用。关于FRPs修复技术中的耐久性因素得于讨论。关于此技术在领域内取得的进展得于评价。最后对制定FRPs技术的设计规范和实用指导进行了初步探讨。1.引言近年来FRPs在土木工程领域的介入与推广非常迅速。FRPs优越的材料性能使其具有巨大的吸引力，并在土木工程结构领域得于广泛应用。关于FRPs加固结构的最初观点及实例见相关文章[1]。运用FRP加固或修复的实例与前景在会议论文集、主题讲座及期刊的文章中均可参阅[2-6]。以上提及的参考信息为这一技术阐述了详细的背景而且也为技术的研究发展运用提供展示平台。此技术领域的知识体系正不断庞大，科研活动水平不断提高，证实FRPs正广泛为土木工程业内人士所接受。工程结构的修复是大量的；全球范围内的桥梁或由于恶化和腐蚀导致结构缺陷，或由于使用荷载和交通容量已超出先前的设计指标而导致功能陈旧；同样诸如停车场和城市工程结构方面的问题。尽管FRPs比常规的建材贵，但以FRP修补方法代替传统修复方法在经济上仍然是可行的，因为可以节约劳动力的花费。确实，FRPs是未来建材的选择之一，特别是用于震后桥梁和建筑的修复。本文阐述了运用FRPs加固和修复结构；及所取得的进展；FRPs修复技术中的长期耐久性问题；及其设计指导和规范的创建。大量的著者和兴趣浓厚的读者对当今和未来的FRPs修复技术谈及了更多相关细节。人们建议在FRP技术领域成立研究团体而1997年便得于实现，速度之快实是超乎媒体的眼界。笔者详述了在这一技术领域的国际活动中具有代表性的观点及目前运用FRP修复结构的技术方法。2.柱的加固和抗震应用用FRP外套加固修复钢筋混凝土柱子，受到研究者与施工者的好评。利用FRP纤维布顺一个方向包裹在柱子外围可使柱身得到加强和外部约束。原型尺寸试验表明：FRP外套可使柱轴向承载力得于可靠加强，并明显增加延性。最近的进展中，经FRP封套后承受单冲与周期荷载的预测型模型制作得相当准确。大量的此类模型在试验中得于应用。这些测试虽然是实施于小样本模型，但推测到大尺寸柱子时测试结果的准确性仍然可以得到证实。以FRP外套修整钢筋混凝土柱以加强其抗震性能是一个令人重视的话题。最近一研究中，先观察在地震型荷载下柱子最初破坏时的特征，然后以FRP外套修复，结果柱子仍能继续承受地震型荷载[16-18]。诸如此类的研究为大尺寸样本提供有价值的试验数据并且证实了此种修复技术的有效性。在重叠拼接处的抗弯剪能力的加强也得于证实。试验表明：设计得当的外套用于柱子加固，可以阻止在铰接处的拼接破坏，加强弯曲延性，并且在脆性剪切破坏转向无弹性弯曲变形的范围内提供足够的抗剪强度。3.以FRP外套和纤维板加固梁利用FRP纤维板提高钢筋混凝土梁的抗弯能力，这一研究的先头工作最初在15年前由瑞士的联邦材料测试研究中心（EMPA）的Meier小组进行[10]。EMPA对钢板加固梁的研究显示，尽管钢板加固是成功的。但它还有一些不足。其中很大的困难就是将沉重的钢板安装到所需部位的过程，以及粘结接触面钢板被腐蚀的可能性，以及钢板拼接接缝的问题。这些困难促使EMPA小组去研究以轻质碳纤维材料代替钢板。之后人们对此产生浓厚兴趣并进行了大量研究。详述如下。3.1抗弯加固及分析用FRP外套和纤维板粘结于钢筋混凝土梁能获得预期的加固效果。然而就最终破坏时弯曲变形有一定程度的减少而言,这一般也会伴随着一部分延性的损失。多种的破坏形式如：粘结板的受拉破坏，受压区的混凝土破坏，以及突发或持续的纤维板剥离破坏[1]。最近在FRP纤维板加固梁的研究中，集中研究了多种破坏形式和预测结构最终破坏的分析模型。目前利用一些准确的模型可以捕获诸如材料的非线性特征、混凝土开裂后的性能、混凝土与钢筋之间的相互影响、及FRP的增强效果这些重要信息[20-23]。有效的梁腹锚固可以防止剥离破坏[24,25]。另一重要研究成果就是将此加固技术用于有初期裂缝的梁[26,27]。偿3.2著粘结与荷载传叙递躲FR痒P射梁加固令人重凯视的另一方面鲁就是混凝土拐与只FR垮P硬加固层接触面忙之间的粘结性杜能和荷载传递辣。为了加强对照应力分布的理玩解和对破坏的雨预见，研究者折进行了大量的害分析和试验。灾最终成果是建四立惑了回FR洞P盘加强体系以避葛免出现过早的评纤维板破坏。绍3.2戒预应力刑FRP森纤维布敲意刮最新研究的又肃一成果是利辈用猫FR码P娃纤维布和纤维萌板预应力加固鲁梁图[33,34小]省。这项研究发借展集了洲FR谁P佳加固中锚固和仰预应力施加的浴一个全新体系栗。人们通过实鸡验室观察和建耽立模型，来研言究预应力加固凶钢筋混凝土梁单或预应力梁的锅方法。浪琴嘱预应悄力干FR工P庭加固可以有效读地减少裂缝宽驼度和延缓开裂迫时间。因此，授当对纤维布或缠纤维板施加预航应力后梁的适秤用性得于改进北。与非预应们力浪FR艰P镇加固梁相比，阀预应脸力则FR情P巾加固梁会让梁棉的强度得于轻宜度提高，而且甘预应力使舱得派FR畜P途得于更有效的诉利用，因为预午应力可使梁的社整体变形减小筝[33]塌。而且，预应蓬力可以降低中置和轴的位置使被更多的截面处刮于受压状态，瓶使混凝土更有臂效地参与工作迁。择3.4崭疲劳性能正写督对处于周期荷抚载下员的秧FR过P展加固梁的性能红的研究也在进葬行。最大成果博就是运用预应志力加固在钢筋医混凝土梁的受泥拉面粘贴碳纤老维布，然后对位它进行疲劳性寸能的观察研究羊。结果表明利像用格FR与P衔加固后的梁的宁抗疲劳性能得剩于加强撇[35,36示]首。赛对矩形盛或筝T蔑形截面梁进行防单冲和周期荷仁载作用下的破荒坏试验，通过穗一定方法分析守疲劳性能并与贯试验结果相比替较套[36]府，在周期荷载券作用下运用预艰应力加固的梁寻的应变能力得遇于估计，并建抵立一设计模型倍，用于研究腥以融FR辛P淡薄材阻止疲劳图破坏。对于用细碳纤维加固常那规钢筋混凝土已梁或预应力梁俩后的疲劳寿命藏的预测，这一勿分析模型给出耳了良好而偏于宝安全的结果。浸3.5灌抗剪加固刺今眉除抗弯加固，亮用爆FR篮P反纤维布或纤维嚷板提高钢筋混献凝土梁和预应萄力梁的抗剪强涝度的研究也在映进行崇[37-41战]棒。各种修复方订法正在被检验堡。比如利用板锈条或平板材料风粘于梁侧或采环用销U钢形虹FR睬P辩封套粘于梁侧膜和梁底。通过邮大量建模研究胆，确立了新型防的抗剪加固体愉系柿[40]唇。免厚妈研究证明采雕用超FR慢P充修复技术可明沟显提高抗剪强盼度。破坏的形磁式和抗剪强度绩提高的程度，外主要取决于粘备结与锚固方式翼。目前正研究夹采闭用堂FR蝴P痰纤维布综合提秩高抗弯和抗剪背强度。如舌果蝇FR瓣P镇加固方法设计酬得当，可使梁巨的脆性破坏转杨化为延性的弯嘴曲破坏。细4拖．厘砌体及其他结瘦构方面的应用连革薯尽巴管肯FR贺P迷修复用于钢筋捉混凝土结构的回研究最广泛，济但在其他结构辞中也值得运栏用暑,澡有关砌体方面匆的早期研究见白相关文章六[1]接。最近更深层督次的研究正在芝开展紫[42-44话]啊，包括同时采蹈用嫌FR傅P优材料的束条和康纤维板，相关婚的各种锚固体楚系，预应力的助施加，温度影环响和各种荷载幕条件，试验表允明墓FPR凳s马无可争议地可目以提高砌体结湖构的强度与延曲性。志仍让人们驰对紧FRP慎s泊在结构修复中份的一些特殊运示用展开研究。截采廊用站FRP铲s功薄材加固墙间他的钢筋混凝土交柱便是一个实丢例（墙间柱以己常规钢筋混凝登土为材料但宽耍厚比达到五唤-进六）污[45]崇。此项研究开蛇创了一种新的组轴向加固体系刻，可使墙柱体希系的强度提蜂高疏40膜%厅。曲FR言P阿加固技术运用烂于砌体结构斤[46]取，木结构的拼汪接接点的抗弯怠加固肢[47]街，混凝土和钢瓦结构的梁柱节决点的加固抽[49]介，和钢构件的休裂缝的修补以[51]聋。啊5仇．比FRP级修复技术的耐应久性问题牌FRP伶s势材料在粗糙和霜腐蚀环境下的劣性能目前备受罢关注。的确在俊过去两年多的渴会议中多次论顺及蓬FR符P森材料的耐久性也问题良[2-5]叙。目前美国对泰此进行了大量两研究毒[52]感。最近争对肝FR患P颗修复体系的研贡究表明：如果馋材料的树脂成瓣分没有足够的缺吸湿性能，那松么它的化学成脸分将不可避免宾地分解还原织[53]帖。那河互在严寒地区采尾用童FR为P盲修复技术也受末重视。在严寒寺气候中的已省经仔FR吴P失加固的混凝土伞结构的性能正猎被研究。经受蕉自然条件和实业验室加速条件骆下的碳纤维包氧封的试块的研魔究表明：在抗津拉强度与粘结帖性能方面材料眨具备足够的抗叙风雨性能，而阿且在冻融条件使下表现出良好插的延性客[54]市。兆在妈FR莲P粪封套的混凝土惹试块的研究中公，尽管试块在舱冻融条件下的社延性与强度都新比室温下要降宵低且脆性有所解提高窝[55,56摸]大，然而由于在湾冻融条件新下自捐F兼R释P艺包裹的试块比着同条件下的混袭凝土试块有明笼显提高，因此穗在冻融条件下钱加时FR车P择外套可以使试访块强度恢复到钢室温下的水平播。最近对在冻歼融条件下梁榨受地FR阻P霞加固的影响程沾度进行了分析宴，证实冻融循集环并没有导致陡粘结性能的恶器化。堡处间此外，还对在裙干湿条件下青的部FR岩P服加固梁的性能献加于研究妈[58,59遣]床。初步证明此锻条件起下促FR夺P乓梁并无明显的尊破坏。眯爸傻另一方面是针良对利草用艺FR胆P玉套修复因钢筋显腐蚀而损坏的窗梁这种情况下跃的延性性能的杀研究正[60]显。这项工作中寸，改进了混凝袄土柱腐蚀的实笛验室模拟技术吐。在加速腐蚀见条件下大尺寸仓构件的试验研馆究中，在柱腐钟蚀过程中哥的著FR蜂P煎的影响得于估轰计。撒配沟大量的与延性起相关的研究直躬到目前才展开棵。现在仍有很纪多问题和争论幅有待解决。诸桃如人为促成条指件和真实条件拆下的相互的关纳系，从小尺寸冈样本试验推断程原型尺寸的结亏果的准确性。铃而且，每一个星研究中实验室社的模拟环境差榴异很大，因此勤很难对已有数涨据进行综合分价析。所以对特存殊环境下傻的闻FR提P烛技术体系的研盐究目前不能得贞到确切结果。抹而时效加速的独实验室条件的培建立无疑会有哪助于我们猪对煮FR盈P惧加固技术中的虾延性特征有基必本了解。确6疤．牌应用与评价粗蹈凑在过去的几年仇里徐，粗FR朽P枪修复技术很显窜著地在全世界折范围内得到大袄量实际应用。鸭最典型的是在醉钢筋混凝土、吓砌体及木结构碎中的应用购[1,6,8画-10,12痒-49,61巧-66]岭。最多近械FR箱P怒修复工程的项师目面极广，如寸梁柱加固、震策后修复、腐蚀殖损坏的梁的修叛复、及应用于杆各种结构构件厌，如桥面、基拢桩、预制预应夹力壳、烟囱、霞灯塔、屋面、社预应力水池等猾。而且这些修肠复工程是在相蚕当宽泛的环境肆条件下进行的贺。魔判暗几年来，刚开腔始很多实例用蝶来孙被陷“掉演佣示兄”烦，其主要目的傲是以其价值收生益来说服人们坟使用这种较新查的愧FR除P园修复技术。由竿于兆FR个P扶修复技术以往今的成功，此项池技术以令人惊族讶的速度被推林广使用。日本秒自产199津3昆年来用于修复粉所需宋的翅FR犬P装材料量每年牌以剑3吩倍的速度在增睁长蹦，袋199杏6狱年估计胡要肤12柜5睛吨培[6,61]揭。同时在南亚序对漏FR次P魂材料的需求估暴计价值将达默到鲁12务0径亿美元右。宴Meier兴[10]狐说模自搁199恰1瓦年来世界范围回内已有一千多镇个结构运辟用芽FR幼P矩纤维板进行预承应力加固。另态一个能表明市执场需求快速增鞠长的实例：如少在美国一个停曲车场的上坡道盏就用剩了瓣1850描0捎平方米茫的芝FR关P抱材料。令给旁另一重要方面斯是对各种加固蜜技术进行现场贼评价。其中包固括原位荷载试冤验爽[67,68栏]顺，利用纤维传既感器长期监视扭结构的行为改[64]泊。积极的观测阴结果眠使浓FR设P栗修复技术得到渠广泛的支持，桐而且也以它的派可靠度、耐久绕性及经济效益购说服人们利用撞此种新技术。质7社．胆制定设计规范摇的进展粉简培在伐FRP满s叮运用于日常的愈结构修复加固缸之前，应当制蹄定可利用的规歌范指导。近来础，研究者们推小出了很多实用饱指导和设计程箩式，以及基于巡商业经济收益地的设计参考。保可行性规范的盛公式化正处于扫初步探讨之中柿[6,11,稿69-76]绣，并且人们期巷望在不久的将攻来规范能够进陡一步具体化。不很明显，在制雹定丛FR额P崭加固修复工程歉的设计规范时铸，保持规范在幻国际范围内的坏一致性和通用绵性是全球研究奉者值得努力的慕目标。8．参考文献底*Spec页ialin愁terest设e垒seeco鱼mments恭inma看inbod逝yofp猫aperI惭ntrodu骆ction淘andba任ckgrou仗nd驰*品[1]Tr旋iantaf刃illou找TC.认Streng惩thenin慌gofs礼tructu裂reswi错thadv柴anced受FRPs.狼Progre庙ssin惧Struct成uralE彼nginee君ringa鉴ndMat屯erials珠1998:洒1狗:126权d确134.冷[2]Me改ierU聋&Bett秒iR(e果ds仗)鸽Recent瓦advan借cesin筋bridg帮e脆engine不ering灌e革advanc堂edreh刮abilit吩ation,及durab窃lemat洞erials汇,nond肠estruc鹅tivee葡valuat煤ion饲andma臣nageme柱nt.Sw寸itzerl外and;E皂MPA.1搏997.善[3]Ja付panCo梨ncrete扬Insti烘tute.补Non-me衣tallic城(FRP)与reinf郑orceme趴ntfor着concre顿testr嫂ucture那s.199晃7:壳1硬,衰2出.岁[4]Sa谣adatma检neshH京&Ehs们aniMR辰(eds乐)上Second倒Inter购nation康alCon位ferenc曲e福onCom诸posite胶sinI遍nfrast饱ructur像e,ICC健I秩’浸98,Tu扫cson,岭AZ.吵(虏vol.朗1役,沿2忌).199待8.京[5]Be押nmokra中neB&沸Rahma奸nH各(腊eds)D唐urabil课ityof批fibre男reinf备orced概polyme伟r称(馆FRP)c混omposi吉tesfo钻rcons开tructi侨on.De轰partme竿ntof洪Civil枝Engine筋ering,罚Unive协rsite篇H霜de妹Sherbr铁ooke.我1998.板*仗[6]Ma瞒ruyama勿K.刘JCIac遍tiviti途eson剪contin付uousf秀iberr隐einfor糕cedco恨ncrete矩.塑Non-Me误tallic钱(FRP)却Reinf卫orceme亮ntfor窄Concr侄eteSt取ructur傅es昌(你Vol1)管.Japa座nConc抛rete铅Instit黑ute.1撕997:3给d仔12.龟*遮[7]Fu隶jisaki词T,Ho抹sotani萌M,Oh患noS&布Mutsu府yoshi跨H.红JCIst与ate-of摇-the-a粪rt猫onret迅rofitt咬ingby巨CFRM剪e厚Resear嗓ches矛e犯.Non-辉Metall滤ic(FR些P)Rei销nforce训mentf粱or奇Concre授teStr俯ucture清s稿(朋Vol1)盘.Japa狸nConc败reteI胆nstitu咱te.19帆97:61宁3倾d惧620.衡*银[8]Ta独nKH.夕State-从of-the违-artr沃eport雁onret瓶rofitt柜ingan证dstre毙ngthen抛ingby贵contin津uousf斑ibers:草South犹eastA讽sianp袭erspec察tive糖e罩status聚,pros属pects厘andre穿search沿needs.厘Non-M嫩etalli昼c(FRP吃)Rein旋forcem曲entfo里rConc活reteS驼tructu虹res风(漏Vol1)膛.Japa田n作Concre丘teIns肥titute喷.1997薄:13夹d队23.礼*旷[9]Ne级aleKW纸&Lab训ossie埋`谢reP.抵State-不of-the拳-artr渠eport凉onret榆rofitt分ingan客d而streng有thenin宋gbyc虹ontinu手ousfi取brein塔Canad让a.Non规-Metal灵lic(F拴RP)Re疗inforc瓦ement篇for意Concre脾teStr折ucture微s萌(惰Vol1)汤.Japa触nConc录reteI脾nstitu服te.19帆97:25慰d品39.弃*珍[10]M缩eierU雅.撕Posts奖trengt滴hening冰byco震ntinuo伙usfib体erlam胶inates挡inEu热rope.孙Non-Me斯tallic贡(FRP)鲁Reinf斧orceme赚ntfor墨Concr恩eteSt帜ructur守es韵(具Vol1)役.Japa唤nConc洗rete字Instit拒ute.1科997:4电1怒d翅56.杨*流[11]T牺aerwe霞L.罩FRPac党tiviti纪esin故Europe突:surv嘱eyof决resear芝chand抛appli泊cation像s.昏Non-Me僚tallic清(FRP)炒Reinf商orceme或ntfor遣Concr跃eteSt炭ructur蹄es浇(浆Vol1)抵.Japa派nConc弦rete尽Instit粉ute.1仔997:5扭9巷d累74.王*似[12]T僵homas动J.贿FRPst慨rength追ening拦e密experi屿mental舒orma杠instre甜amtec花hnolog凶y?首Concre喂teInt怒ernati指onal雁(卖ACI)1辆998:炕20攻(掩6):57蓄d颈58.欣Column升stren川gtheni庭ngand维seism参icapp腥licati傅ons朝[13]D闲emers再M&Ne鬼aleKW凭.斧Confin凑ement猴ofrei崇nforce炕dconc造retec鸡olumns漫withf射ibrer丰einfor预cedco含mposit持eshee眯ts复e吴anexp路erimen窃talst础udy.C横anadia刮nJour绳nalof栋Civil吗Engine梨ering1确999:赚26民(失2):22占6右}春241.蜜[14]S按amaan越M,Mir王miran角A&Sh环ahawy沃M.潮Model坦ofcon弱crete备confin薯edby杂fiber币compos承ites.张Journa撞lofS最tructu观ralEn菌gineer脱ing枣(输ASCE陪)扁1998:趁124部:1025均d割1031.肉[15]H商armon壮TG,Go盐uldPL炭,Wang捆E&R页amakri喂shnan浪S.蹄Behavi蒜orof锐confin屡edcon边crete往under奇cyclic挤loadi墓ng.In杨:Saad竿atmane矩shH&摊Ehsan霸iMR(炎eds)S瞎econd刮Intern孙ationa伍lConf益erence眼onCo毕mposit辉esin赏Infras自tructu饥re,IC免CI槐被’例98.Tu嗓cson,字AZ冷(猎Vol妻1菜)拘1998:朋398做d漫410.菠*评[16]S灾aadatm法anesh警H,Ehs税aniMR蓄&Jin蚁L.阔Repair桌ofea顽rthqua功ke-dam茶agedR阻C吸column没swith坏FRPw剃raps.味ACISt爽ructur刊alJou游rnal19阿97:掀94忧:206节d黑215.控[17]L删avergn通eS&识Laboss晒ie颗`哲reP.谦Experi配mental河study详ofco亚ncrete庄colum个ns闲confin摊edby乡acomp眯osite姐jacket碌under素combi律nedax赖ialan尚dflex层urall同oads.澡Procee辣dings矮CSCEA式nnual茧Confer眼ence,蠢Sherbr损ooke,授Quebec掉点(堵Vol6纱)味.1997恢:11匆d贿20.纵*挑[18]B瓶enzoni弦G,Pr墓iestle苏yMJN&S进eibleF袋.臣Seismi屿cperf巨ormanc乞eofa攀full盼scale性bridge烟colum尾n都e词asbui吧ltand抓asre殊paired制.In:嫩Meier允U&Be猾ttiR懂(给eds麻)肿Recent第Advan雪ces扎inBri冈dgeEn签gineer贷ing鸡e愈Advanc微edReh网abilit跃ation,燥Durab梯leMat经erials庙,Nond推estruc肤tive竞Evalua勾tiona波ndMan巴agemen回t,Swi腹tzerla融nd:EM秩PA.19勤97:75鞠d使82.蔑[19]H维aroun伸MA,Fe及ngMQ,违Bhati馒aH,S浆ultan,详Hoshi罩jimaT膏&Kob型atake做Y.玩Testin罪gbrid设gecol绑umnse咱nhance指dbyf密iberc熄omposi目tejac泡kets.木In:Me剂ierU乡&Bett役i位R联(盟eds沟)欣Recent我Advan战cesin条Bridg联eEngi险neerin火g斧e藏Advanc舰edReh更abilit阀ation,绣Durab掘le盖Materi罪als,N件ondest铃ructiv悔eEval巩uation本andM响anagem播ent.S赤witzer慌land:偿EMPA.查1997:酷136写d三143.糊Beams愁trengt裹hening死with艺FRPwr卸apsan浊dlami助nates佩Flexur捷alstr秤engthe匠ninga吩ndana屡lysis幸[20]V泉araste自hpour片H&Ha馆melin尝P.锡Streng毙thenin录gofc馒oncret椒ebeam缺susin乓g湾fiber-首reinfo场rcedp惨lastic肤s.Mat敢erials匠andS枪tructu岩res199条7:见30陷:160韵d斯166.恭[21]G毯angaRa句oHVS&除Vijay带PV.闲Bendin赵gbeha柿vioro轰fconc桶reteb使eamsw鉴rapped卷withc坚arbon奔fabric吩.Jour想nalof批Struc肌tural厉Engine永ering罢(座ASCE献)挪1998:喘124裁:3午d狱10.势[22]A斤rduini孔M,Di野Tomass梢oA&中Nanni冬A.勺Brittl骑efail粮urein铺FRPp比latea块nd蜘sheet拜bonded腹beams漫.ACI影Struct帜uralJ尾ournal魂1997:梅94苍:363壶d雨370.大[23]N末iterek择aC&氏Neale币KW.外Analys违isof罚reinfo咳rcedc她oncret跌ebeam欲s霞streng较thened馆infl逼exure给withc壶omposi乔telam谋inates趁Can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