国内外研究的热点和难点探究

(1)纤维增强加固、修复技术。世界各国现均有大量各类建筑物需要评估、加固和修复、改造。如何进行改造与翻新,做到最大程度地利用现有的资源,符合可持续发展的要求,是维修、加固、改造新技术研究的热点和难点。

例如:在受弯结构加固过程中,想得到预期的刚度和强度,一般需要一定量以上的FRP加固量,而过量的粘贴加固,如弯曲或剪切裂缝处的应力集中,往往会造成FRP片材的界面粘结剥离破坏,存在一个FRP加固量的上限。还有另一方面由于FRP片材的高强性能,也会造成不能充分发挥其抗拉强度的问题,用于加固RC梁往往会出现混凝土先压坏的现象,使FRP不能充分发挥作用。因此其研究的热点、难点有下列几方面:即钢结构的加固应用范围;(例钢结构失稳、疲劳);FRP张拉加固等;FRP再复合化加固材料及结构自诊断材料的开发;隧道、涵洞、砖墙结构加固技术的完善等。

我国目前在FRP加固土木结构方面的研究还是刚刚起步。目前主要研究单位数量与内容列于表11-2。

表11-2　国内主要单位试验研究情况(www.xing528.com)

从以上不难看出,国内在FRP加固结构方面的研究存在以下问题:①基本性的、验证性的试验研究较多,如对简支梁的抗弯加固试验研究,国内较多单位均是从该项研究开始的,而真正的深入研究项目较少;②重复性试验研究较多,仍以对简支混凝土梁的加固试验研究为例,从事该项研究的达6个以上;③结合试验研究对结构加固受力机理,长期受力性能等关键技术深入性研究较少。

(2)建筑物损伤理论。损伤力学(damage mechanics)这个新名词于1977年由Janson和Hnlt正式提出,1981年9月在法国卡尚(CACHAN)举行的第147次欧洲力学学术讨论会上正式命名,这也是世界上第1次关于损伤力学的国际学术会议。由于损伤力学理论难度大,相应的实验手段少,目前损伤力学尚处于兴起与发展阶段,国际上公认的损伤力学体系尚未形成。迄今损伤力学所取得的一些理论成果及试验技术在材料层次上获得了一定应用,但仍未应用到构件或结构破坏与安全度分析。尽管如此,由于工程技术人员已开始认识到结构竣工时已经存在损伤,随着结构使用年限的增长,材料老化及应力水平的提高,这种损伤在不断发展,发展到高应力水平或接近结构失效时,损伤的严重程度及损伤的性态,对结构或构件的破坏荷载值或破坏性质(如脆性破坏或延性破坏、高应力破坏或低应力破坏,高周疲劳破坏或低周疲劳破坏等)有着密切关系。于是,他们甚至希望通过对损伤发展的监测来预报结构剩余寿命或失效破坏,以减少人员伤亡及财产损失。为此,一些科技工作者从工程实用的角度出发,在计算或评估带损伤已建结构安全度或剩余寿命时,开始引进损伤指标D的概念。但这种计算分析方法与损伤力学理论系统有较大的差别,目前也难以沟通。估计今后相当长的一段时间由2种研究思维方法及技术路线同时进行,两者相互促进,发展到一定阶段,结构损伤理论会统一起来,使材料强度理论、结构破坏的难题及设计加固技术发生根本变化。