[发明专利]FRP片材加固带裂缝老旧混凝土重力坝的方法

说明书

技术领域

本发明是涉及结构工程和水利水电工程技术领域的一种FRP片材加固带裂缝工作的旧混凝土重力坝坝体设计方法。 

背景技术

由于旧混凝土重力坝坝体承受温度荷载、坝体运行环境水位的周期性变化、坝体混凝土干缩作用、冻融循环效应等多因素的影响，极易引起坝体出现大量张性或剪切裂缝，给大坝正常使用与安全运行造成巨大隐患。FRP片材因具有轻质高强、耐腐蚀等优点，通过环氧树脂将其粘结至带裂缝工作的旧混凝土重力坝坝体表面，能够有效地抑制混凝土裂缝的扩展，达到修复和加固老旧混凝土重力坝的基本目的。过去，更多的研究是关注于FRP片材加固混凝土梁、柱等小构件，以及片材的宽度和间距设置条件。然而，FRP片材加固大体积混凝土构筑物的研究尚不多见，FRP片材加固带裂缝工作的旧混凝土重力坝坝体的设计理论与计算方法更是未见报道。 

发明内容

本发明的目的是提供一种FRP片材加固带裂缝工作的旧混凝土重力坝坝体的设计方法，它提供一种采用FRP片材修复和加固带裂缝工作的旧混凝土重力坝的有效技术手段，用于FRP片材加固带裂缝工作的旧混凝土重力坝的设计依据。 

通过对FRP片材受力分析建立其静力平衡方程，结合FRP片材应力-应变关系，求解得到混凝土坝体裂缝处最大剪应力τ_max；考虑FRP片材与混凝土之间滑移变形破坏的影响，由FRP片材与混凝土之间粘结-滑移(δ-τ)本构模型，获得修正后裂缝处混凝土的最大剪应力τ_max和剥离承载力P_u；根据裂缝处FRP片材的受力平衡条件，推算出粘结FRP片材的合理宽度b_f和间距d_f。 

本发明方法包括三方面内容，如下： 

(1)带裂缝工作的旧混凝土重力坝坝体产生裂缝时剪应力计算方法 

加固前，外荷载作用下旧混凝土重力坝坝体已产生有裂缝。采用FRP片材加固带裂缝工作的旧混凝土重力坝后，其并不能够立即分担荷载，而是在新增荷载作用下FRP片材才开始受力。FRP片材中应变始终滞后于混凝土坝体的累积应变。计算时假设了FRP片材拉应力σ_f与拉应变ε_f满足关系σ_f=E_fε_f，并且FRP片材与混凝土基层间无滑移，FRP片材变形为线弹性的。 

由附图1，FRP片材的受力分析可知，其剪应力表述为：τ(x)＝t_p·df_p(x)／dx，其中f_p(x)为拉力，t_p为FRP片材厚度。经计算得到在不考虑滑移条件下FRP片材承受的剪应力表达式，如下： 

τ(x)=tp[b3Acosh(Ax)-b3Asinh(Ax)+2b1x+b2]]]>