内嵌纤维增强复合材料加固砌体结构研究进展

砖石作为建筑材料在世界范围内广泛使用,由砖石和砂浆组成的砌体结构抗拉、抗剪强度较低,抗震性能不足,地震作用下容易破坏甚至倒塌,需进行补强加固,以改善砌体结构的力学性能。由于抗拉强度高、重量轻、安装方便和耐腐蚀等优势,纤维增强复合材料(Fiber Reinforced Polymer,简称FRP)在砌体结构加固领域具有广阔的应用前景;由于对结构的重量和外观影响很小,在历史砌体建筑加固中,内嵌FRP(Near-Surface Mounted FRP,简称NSM-FRP)加固法更有优势。总结学者们对NSM-FRP加固砌体结构的相关研究进展,并对其未来发展进行展望。

ECC嵌缝加固砖砌体的剪切性能试验研究

采用工程水泥基复合材料(Engineered Cementitious Composite,ECC)沿水平灰缝对砖砌墙体进行嵌缝加固,几乎不改变其外观,符合文物建筑修旧如旧原则.为研究ECC水平嵌缝加固砖砌体的剪切性能,以聚乙烯纤维(PE)、聚乙烯醇纤维(PVA)和混杂纤维(PVA与PE)等不同纤维类型、PE纤维掺量、嵌缝间距和单双面加固为变量,开展砖砌体在剪压作用下的对角剪切试验.对比分析ECC加固砖砌体墙的破坏模式、荷载-位移曲线、剪切强度和延性,探究ECC与砖砌体的协同工作性能.试验结果表明:ECC水平嵌缝加固减缓了砖砌体内部裂缝的开展,提升了试件的抗剪承载力和破坏时的整体性,加固试件的抗剪强度最大提升了44.5%,加固面的最大抗剪刚度约为未加固面的5倍.

碳纤维板嵌缝加固砖墙抗震性能试验研究

粘贴碳纤维片材加固砌体结构可以有效提高其抗震性能,但并不适用于建筑立面有要求的古建砌体结构。为此,采用碳纤维板嵌缝加固砌体墙,即在墙体表面剔除既有水平灰缝内的部分砂浆,通过结构胶将碳纤维板嵌入砌体墙内,使墙体、结构胶、碳纤维板黏结成为整体。该方法既不改变墙体的外观现状,又可以有效提高砌体墙的抗震性能。为研究这种方法对砌体结构的加固效果,通过3片墙体的低周往复荷载试验,对比研究了单面和双面碳纤维板材嵌缝加固砌体砖墙的抗震性能。试验结果表明:碳纤维板材嵌缝加固可以改变墙体的破坏模式,使墙体的破坏模式由脆性的剪切破坏转为延性较好的弯剪破坏或者弯曲破坏,显著提高墙体的承载能力、变形能力、延性和耗能能力;与未加固墙体相比,单面加固和双面加固墙体的位移延性系数分别提高了3.94%和25.81%,双面加固墙体的延性提高幅度更大;与单面加固墙体相比,双面加固墙体的滞回曲线更加饱满,耗能能力更强。