钢结构 FRP 快速抗屈曲加固技术

1 成果简介

屈曲失稳破坏是钢结构破坏的主要形式之一，通常出现的比较突然，会造成较严重的损失。 在各国的工程史上因压杆失稳破坏而造成的事故屡见不鲜，例如， 1907 年加拿大魁北克大桥的倒塌和 1978 年美国哈特福特城体育馆网架结构的倒塌等。 近年来，钢结构因其设计简单，施工方便，建设周期短等优点，已经成为国内一种重要的结构形式，但结构失稳事故也时有发生， 如 2008 年初的我国南方冰雪灾害和汶川地震中输电钢塔和发射塔的大量倒塌， 主要是由于经验不足和发展速度过快，出现了许多稳定承载力安全储备不足的现象，甚至有一些发生了失稳破坏，还有一些因使用荷载过高、腐蚀、施工失误等因素而造成了结构破坏。 FRP 抗屈曲加固与其他加固方法相比，具有以下优势： （ 1） 施工方便快捷，无明火，可不用起重设备，无需支模，对生产使用影响小； （ 2） 附加质量轻，对原结构影响小； （ 3） 加固后构件的抗腐蚀性能大大提高； （ 4） 加固方式灵活，可套管也可外包，适用于各种截面形式； （ 5） 承载力提高显著，破坏过程趋于延性； （ 6） 可与其他的 FRP 加固钢结构，如抗疲劳加固、抗弯加固、抗剪加固以及节点加固等结合进行； （ 7） 可利用我国丰富的竹材资源，有利于可持续发展。

2 应用说明

FRP 抗屈曲加固钢构件是采用 FRP 管拉挤型材或纵向纤维布组成套管，再局部外缠环向纤维布增强， FRP 套管与钢构件间填入砂浆或竹篾等填充材料，从而提高构件的承载力，实现对塔架杆、柱、桁架杆、网架杆、支撑等稳定承载力控制的钢杆件的加固。 FRP 抗屈曲加固钢构件的构造如图 2 所示。

图 1 各种截面形式的 FRP 抗屈曲加固钢构件

1 为被加固钢构件，适合于各种不同截面类型的构件； 2 为填充物； 3 为 FRP 型材或 FRP 布外缠增强层； 4 为 FRP 布局部增强。 图 2 FRP 抗屈曲加固钢构件示意图

3 应用说明

该技术可广泛应用于钢结构输电塔、发射塔、桥梁以及建筑加固工程中，特别是在道路压力大的城市路段，交通不便的偏远地区，有高耐腐蚀需求的海岸工程和有特殊施工要求（如不能明火等）的地区等有着极好的投资回报。

4 效益分析

在同体积情况下， FRP 纤维增强复合材料的造价比钢材约贵 10~20%。但由于 FRP 这种复合材料的比重只有钢材的四分之一，便于运输，因此既可以缩短工期，又可节约大量施工成本，从而都达到节能减排的效果。特别适用于交通不便的偏远地区。

5 合作方式

技术服务和技术转让。