土建结构的力学特征及加固技术的应用分析

鲍慧茹

摘 要：考虑到复合材料在土建工程中应用，可以提升结构的牢固性，并使结构的整体重量缩减，所以在土建工程中复合材料得到较广泛的应用。但为保证复合材料应用的有效性，必须保证复合材料加固技术的应用与土建结构自身的力学特征相符合，在此背景下，文章针对土建结构的力学特征以及加固技术展开研究，为土建结构更加合理的应用复合材料提升稳固性和韧性提供借鉴。

关键词：土建结构；力学特征；加固技术

前言

随着建筑规模的不断扩大和建筑结构复杂性的不断提升，建筑材料得到不断的优化，具有质量轻、外形美观、耐腐蚀性强等特征的FRP材料就是为满足建筑需要人们研发的新型材料，利用其建设的土建结构不仅基础承载力和结构重量均明显的缩减，而且整体的结构使用寿命明显的增加，为对采用FRP材料的土建结构产生更全面的认识，作者针对其力学特征和加固技术展开研究。

1 土建结构的力学特征分析

土建结构按照设计使用年限是5年、25年、50年和100年划分成不同类型的结构件，并按照安全等级和破坏后果将建筑物划分成三种类型，在一、二、三安全等级下延性破坏的结构构件承载能力极限状态可靠指标分别为3.7、3.2和2.7；在一、二、三安全等级下脆性破坏的结构构件承载能力极限状态可靠指标分别为4.2、3.7和3.2，可见要保证土建结构的安全性和稳定性等，必须保证其整体的力学特征中，结构构建的承载能力极限可以满足实际需要，这就需要对土建结构的力学特征进行分析[1]。

考虑到土建结构的加固构件的总体抗剪能力可以利用素混凝土的抗剪能力、钢筋的抗剪能力和FRP材料的抗剪能力的和计算获取，而FRP材料的抗剪强度要通过计算获取，其中k代表加固有效系数；Af代表总截面的面积；ffud代表设计抗拉强度；Sf代表平均间隔；af代表材料和构建轴向夹角；rb代表混凝土材料系数[2]。结合FRP材料的相关特性可以发现，以其为主要材质形成的面板用于土建结构可以极大的提升土建结构的横向承载力，而且面板的破坏性和荷载力之间可以表现出较显著的正相关性。另外，FRP材料中荷载和扰度的关系曲线在荷载增加的过程中会逐渐由线弹性转变为非线性，这在一定程度上说明，在土建工程中应用FRP材料替代传统的钢筋结构，对提升器耐腐蚀性具有积极的作用。

另外，建筑结构在使用的过程中会产生弯曲疲劳或剪切疲劳，而且在常幅载荷和变幅载荷的作用下均可能出现，甚至在环境的作用下会出现腐蚀疲劳或温度疲劳，这对建筑结构整体的稳定性和安全性会产生严重的影响，所以掌握加固构建的疲劳性能至关重要。在大量研究的过程中，人们逐渐发现，预应力FRP在加固RC构件会使其疲劳寿命和疲劳极限明显的提升，但并不能满足实际提升可靠性的需要，要进一步提升建筑结构的抗疲劳性，需要针对具体的建筑结构特征进行针对性的优化[3]。这就需要在实际判断结构力学特征的过程中，先确定符合实际情况的载荷谱，并结合具体的载荷谱数据进行进一步的优化。

除上述需要考虑的力学特征外，界面的力学性能、加固构件的耐久性等也是需要考虑的方面，文章不进行进一步的分析。

2 土建结构的加固技術分析

土建结构在使用的过程中，受人为或自然等因素的影响，结构变形的可能性较大，使其安全性和稳固性等方面受到较严重的影响，例如，桥梁土建结构在桥梁吨位提升的同时，会因荷载力的增加而发生变形，所以在土建结构使用的过程中，要结合实际需要对其进行有效的加固处理。在过去较长一段时间内人们对土建结构进行加固，主要以钢材料作为加固的主要材质，而选择的加固技术主要以置换法、绕丝法等为主，但随着FRP材料的出现，人们在发现其相比钢材料存在的优势后，逐渐用其取代钢材料进行土建结构的加固处理。表1反应了FRP材料与钢结构材料的性能差异[4]。在应用FRP材料对土建结构进行加固的过程中，主要通过两种粘贴技术实现，一种是被动加固技术，即在土建结构需要加固补强结构的外表面直接以粘贴的方式固定FRP材料，在此种加固技术应用的过程中，如果土建结构的加固构件的载荷并未增加，则FRP材料并不受力。另一种加固方法是主动加固法，此方法也被成为预应力加固技术，就是通过直接或间接的方式将FRP材料粘贴在需要解雇的土建结构的适当位置，但要保证土建结构加固构建在荷载增加前，加固的FRP材料就先帮助加固构件承受一定的力。在后种加固技术应用的过程中，对纤维材料所具有的高强度优势进行了较好的应用，可以有效的降低混凝土结构出现裂缝或断裂等质量问题的概率，而且对优化加固件自身的耐久性和疲劳性也具有积极的作用。需要注意的是，在应用FRP材料加固技术的过程中，如果加固条件是一定的，被加固构建的极限承载能力也可以被视为固定不变的，此时要结合FRP材料所具有的力学特征，完成具体的加固操作。例如，在加固构件的表面已经出现了界面裂缝的前提下，加固构件的抗弯强度通常会缩减，缩减系数要在0.9左右，此时利用FRP材料加固技术就需要先计算出FRP材料在此时具体的抗弯强度。

3 结束语

通过上述分析可以发现，现阶段人们已经认识到，FRP材料在建筑结构中应用，对提升建筑结构的稳固性以及整体的耐久性等方面的重要作用，并在实践中有意识的通过对土建结构力学特征和加固技术进行探究，不断优化FRP材料的应用措施，这是现代建筑水平不断优化提升的体现，应针对性的不断完善和推广。

参考文献

[1]邢万宝.复合材料-土建结构的力学特性与加固技术探究[J].中国新技术新产品，2012，16：81.

[2]马玉峰.关于复合材料-土建结构的力学特性与加固技术探究[J].硅谷，2013，04：71+16.

[3]黄培彦，张术宽，郑顺潮，等.FRP片材在土建修复加固工程中应用的力学问题[J].固体力学学报，2010，05：440-450.

[4]王诗语.土建结构的力学特征及加固技术研究[J].门窗，2016，09：220.