FRP加固盾構隧道縱縫接頭試驗研究

柳獻，張晨光，張宸，蔣子捷

(同濟大學 地下建筑與工程系，上海 200092)

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FRP加固盾構隧道縱縫接頭試驗研究

柳獻，張晨光，張宸，蔣子捷

(同濟大學 地下建筑與工程系，上海 200092)

摘要:以FRP加固盾構隧道縱縫接頭為試驗對象，采用足尺試驗方法對加固及未加固的縱縫接頭的受力性能及其破壞形態分別進行比較，得到FRP加固接頭的破壞機理，并對其加固效果進行總體評價。試驗結果表明：在FRP材料黏結良好的情況下，加固接頭的轉角剛度能夠得到提升。

關鍵詞：盾構隧道；縱縫接頭；FRP材料；加固效果

盾構隧道在運營過程中出現的隧道病害主要包括滲漏水、開裂損傷和縱橫向變形等[1]，對于相關病害必須采取及時的加固措施，以保證隧道正常使用。目前，采用纖維增強加固材料(FRP)加固是針對隧道病害常用的一種加固工藝，其具有高強高效，施工方便，抗疲勞、耐腐蝕性能好的優點，得到廣泛開發應用[2]。針對FRP材料加固混凝土結構，國內外學者已經做了相關方面的研究，對FRP加固混凝土梁的破壞機理進行了深入的探討。姚諫等[3]采用單剪試驗方法對FRP與混凝土的黏結強度進行了深入研究，研究表明黏結破壞有FRP剝離破壞和混凝土拉剪破壞兩種形式。譚壯等[4]通過FRP加固混凝土梁受剪試驗，研究了U型FRP布受剪加固的剝離破壞性能和承載力。陸新征等[5]根據提出細觀單元有限元研究的結果，建議了一組新的界面本構模型以及界面剝離強度計算公式。而關于FRP加固材料在加固盾構隧道中的受力性能和加固效果，目前的研究則較少[6]，相應的加固材料與接頭共同變形共同受力的力學機理尚不清楚。本文基于對類似盾構隧道的接頭受力分析和接頭試驗[7]，展開了對FRP加固材料加固盾構隧道縱縫接頭極限承載力的試驗研究，對FRP材料加固盾構隧道縱縫接頭的受力性能進行分析，結合試驗數據和破壞現象，總結FRP材料加固盾構隧道接頭的破壞機理并對其加固效果進行了總體評價，本文的研究成果可為該加固工藝的工程運用提供優化建議。

1FRP材料及其加固方法

1.1FRP材料

本次接頭試驗的加固FRP材料選用的是芳綸纖維布和碳纖維布，采用配套樹指將FRP材料黏貼于結構或構件表面，形成復合材料體，達到對結構構件進行加固、補強的目的。其中，芳綸纖維布材料厚度為0.286 mm，抗拉強度≥2 000 MPa，彈性模量約為110 GPa，碳纖維布厚度為0.167 mm，抗拉強度≥3 400 MPa，彈性模量約為240 GPa。配套樹脂的黏結強度≥2.74 MPa，張拉剪切強度≥10 MPa。其中，配套樹脂包括底層樹脂、找平樹脂及黏結樹脂，前兩者的作用是為了提高碳纖維的黏結質量，而后者的作用則是使FRP材料與混凝土能夠形成一個復合性整體。

1.2加固方法

FRP材料加固盾構隧道縱縫接頭的結構示意圖如圖1所示，加固總寬度為700 mm，加固總長度為弧長2 m，接頭兩側弧長各1 m，加固材料分3條布置在管片的受拉側，加固區域分別為2塊150 mm×2 000 mm，1塊400 mm×2 000 mm，總面積為1.4 m2。

圖1　FRP材料布置圖Fig.1 FRP material

FRP材料加固流程為，先用角磨機打磨混凝土表面，露出混凝土新的結構層，將底層樹脂均勻地涂抹于混凝土結構表面，裁剪芳綸布(或碳纖維布)，配制浸漬樹脂并均勻涂抹于所要粘貼構件，將芳綸布(或碳纖維布)的表面均勻涂抹浸漬樹脂，使浸漬樹脂完全浸透，完成黏貼加固。

2試驗方案

本次試驗對象為采用FRP材料加固的隧道襯砌接頭，通過試驗確認FRP材料加固管片接頭在抗彎承載能力試驗中與未加固管片接頭的區別，確定FRP加固對管片接頭剛度的影響，探究不同FRP材料的加固效果。

實際運營地鐵盾構隧道中接縫均有一定的張開量，在張開到一定程度后采取加固措施。由于接縫初始張開量的存在，粘貼纖維布時會產生加固質量問題，纖維布與接縫未能完全貼合，影響加固效果。

因此，試驗分為未加固管片接頭試驗、芳綸布與接縫貼合試驗、芳綸布與接縫未貼合試驗、碳纖維布與接縫貼合試驗、碳纖維布與接縫未貼合試驗，模擬常見覆土深度(15 m)下的接頭受力情況及隨后頂部堆載至破壞工況，模擬工況見表1。

表1　試驗工況

2.1試件介紹

試驗所研究的隧道尺寸為外徑6.2 m，內徑5.5 m，管片厚度0.35 m，環寬1.2 m，接頭試驗試件取用標準塊2個端部切割拼接而成，試件示意圖如圖3。管片采用C55高強混凝土，接縫處連接螺栓為5.8級M30螺栓。根據受力的不同，縱縫接頭可分為正彎矩接縫、負彎矩接縫，其中正彎矩接縫位于整環結構中為8°和352°，由于負彎矩接縫內側受壓，因此試驗僅研究FRP材料對正彎矩接縫的加固效果。

圖2　縱縫接頭試驗試件Fig.2 Specimen of longitudinal joint

(a) 未加固管片接頭；(b) FRP加固管片接頭圖3　接頭試驗試件Fig.3 Specimen of test joint

2.2加載系統與測量系統

2.2.1加載系統

試驗采用盾構管片接頭試驗加載系統進行加載，加載系統由主加載框架、垂向及水平向加載作動器、加載支座及控制器組成，可以實現對隧道管片襯砌結構的雙向加載。在各試驗工況中，豎向力Fy由垂向加載制動器施加，然后通過多點等值鋼梁作用在試件上，水平力N由水平向加載制動器施加，通過端部支座作用在試件上，見圖4。

圖4　接頭試驗加載系統Fig.4 Loading system

2.2.2加載工況

試驗采用單調加載方式，中間過程無卸載。正彎矩接頭試驗加載，水平力N以每級25 kN增加，同時加載相應的豎向力Fy，直至接頭破壞。未加固接頭破壞準則為受壓區混凝土壓碎或螺栓拉斷，接頭喪失承載能力，加固接頭破壞準則為FRP黏結失效，加載示意圖如圖5。

圖5　加載示意圖Fig.5 Loading curves

試驗針對芳綸布布、碳纖維布加固盾構隧道接頭進行研究。

2.2.3測點布置

測試內容包括接縫跨中撓度、接縫處張開量、環向螺栓應變和FRP應變。各測點數量統計如表2所示。

表2　試驗測量內容

3試驗結果

3.1FRP材料與接縫貼合

3.1.1接頭破壞現象及形態

未加固接頭在彎矩0～180 kN·m階段，撓度呈線性發展，之后撓度快速增加，在彎矩202.5～232.5 kN·m，撓度增加速度減緩，在彎矩為240 kN·m時，撓度發生突變，增加10 mm，在彎矩為249 kN·m時撓度迅速增加，此時螺栓屈服并拉斷。

芳綸布加固接頭在彎矩0～45 kN·m階段，撓度發展較快，在彎矩為45 kN·m之后，撓度基本呈線性發展，撓度增加速度相對變慢，在彎矩達到120 kN·m時，芳綸布開始脫落。在彎矩為220.5 kN·m時，芳綸布完全脫落，外緣混凝土壓碎，螺栓拉斷，芳綸布脫落表現為黏結破壞，混凝土表面呈魚鱗狀。

碳纖維布加固接頭在彎矩0～60 kN·m階段，撓度基本呈線性發展，之后撓度增加速度相對變慢，在彎矩達到105 kN·m時，碳纖維布開始脫落。在彎矩為202.5 kN·m時，碳纖維布完全脫落，外緣混凝土壓碎，螺栓拉斷，碳纖維布脫落表現為在靠近接縫處破壞面表現為淺層混凝土剝離，遠離接縫處破壞面表現為碳布與膠水接觸面黏結破壞。

具體破壞接頭情況如圖6所示。

(a)未加固接頭;(b)FRP加固接頭圖6　接頭破壞情況Fig.6 Damage of positive moment joint

3.1.2測試結果

未加固接頭及加固接頭主要的試驗現象包括管片接縫跨中撓度、接縫張開量、螺栓應力、FRP材料應變、FRP材料與接頭管片的黏結、剝離情況等，其破壞過程及形態討論如下。

1)管片接縫撓度

圖7　接頭荷載—跨中撓度曲線Fig.7 Load-deflection curve

未加固接頭在彎矩0～180 kN·m階段，撓度呈線性發展，在彎矩為180～202.5 kN·m，撓度快速增加，之后在彎矩202.5～232.5 kN·m，撓度增加速度減緩，在彎矩為240 kN·m時，撓度發生突變，增加10 mm，在彎矩為247.5 kN·m時，接頭剛度相對提升，在彎矩為249 kN·m時撓度迅速增加，此時螺栓屈服并拉斷。

芳綸布加固接頭在彎矩0～45 kN·m階段，撓度發展較快，在彎矩為45 kN·m之后，撓度基本呈線性發展，撓度增加速度相對變慢，在彎矩為100 kN·m時，撓度增加速度變快，在彎矩為150 kN·m時，撓度增加速度繼續變快，在彎矩為180 kN·m時，撓度突變，增加約3 mm，之后剛度有所提升，撓度增速放緩，在彎矩為220.5 kN·m時，芳綸布脫落，外緣混凝土壓碎，螺栓拉斷。

碳纖維布加固接頭在彎矩0～60 kN·m階段，撓度基本呈線性發展，之后撓度增長速度相對減緩，在彎矩為120 kN·m時撓度增長速度加快，在彎矩為165 kN·m時撓度突變，外緣混凝土接觸，之后撓度增長速度減緩，在彎矩為202.5 kN·m時，撓度突變，碳纖維布脫落，外緣混凝土壓碎，加載結束。

2)管片接縫張開

圖8　接頭荷載—張開曲線Fig.8 Load-opening curves

未加固接頭彎矩在0～175 kN·m張開呈線性發展，之后張開增速加快，在彎矩為185 kN·m時張開變緩，當彎矩達到230 kN·m時，接縫張開急劇增加，在彎矩達250 kN·m時，管片外側混凝土壓碎，螺栓屈服并拉斷，加載結束時管片張開為30 mm。

芳綸布加固接頭彎矩在0～155 kN·m張開呈線性發展，之后張開增速加快，在彎矩為175 kN·m時張開變緩，在彎矩達到210 kN·m時，接縫張開急劇增加，螺栓屈服并拉斷，加載結束時管片張開為50 mm。

碳纖維布加固接頭彎矩在0至155 kN·m張開呈線性發展，之后張開增速加快，在彎矩為170 kN·m時張開變緩，在彎矩達到190 kN·m時，接縫張開急劇增加，螺栓屈服并拉斷，加載結束時管片張開為30 mm。

3)螺栓應力

圖9　接頭荷載—螺栓應力曲線Fig.9 Load-bolt stress curves

未加固接頭在彎矩為0～60 kN·m螺栓應力幾乎無發展，之后螺栓應力快速發展，彎矩達到150 kN·m時應力增速增加，之后繼續呈線性發展，在彎矩為249 kN·m時應變數據溢出，此時螺栓拉斷，加載結束。

芳綸布加固接頭在彎矩0～100 kN·m螺栓應力幾乎無發展，在彎矩為100 kN·m之后，應變呈線性增加，在彎矩為180 kN·m時，應變突變，之后剛度有所提升，應變增速放緩，在彎矩為220.5 kN·m時，芳綸布脫落，外弧面壓碎，螺栓拉斷，加載結束。

碳纖維布加固接頭在彎矩0～60 kN·m螺栓應力幾乎無發展，之后至165 kN·m階段，應變基本呈線性發展，在彎矩為165 kN·m時應力突變，外緣混凝土接觸，之后應變增長速度減緩，在彎矩為195 kN·m時，應變突變，在彎矩為202.5 kN·m時外緣混凝土壓碎，碳纖維布脫落，加載結束。

4)FRP應變

圖10　芳綸布應變分布曲線Fig.10 Distribution of strain of composite cavity

圖10為芳綸布應變在管片弧面方向上的分布規律，橫坐標為芳綸布測點至管片接縫的距離，縱坐標為芳綸布應變，所取應變狀態分布為接頭彎矩為45，90，135和180 kN·m。

從圖中可以看出在彎矩達到135 kN·m之前，芳綸布的應變隨彎矩的增大而增大。應變集中在距離接縫500 mm范圍內，并且相對于接縫中心基本呈對稱分布，越靠近接縫處芳綸布的應變越大。在彎矩達到135 kN·m時，接縫處芳綸布應變開始減小，考慮此時發生粘結破壞，芳綸布應變最大為3 200 με，應力約為352 MPa。隨著加載的繼續，芳綸布逐塊脫落，脫落區的芳綸布應變較小，未脫落芳綸布應變較大，應變發展呈非對稱分布。

圖11　碳纖維布應變分布曲線Fig.11 Distribution of strain of composite cavity

圖11為碳纖維布應變在管片弧面方向上的分布規律，橫坐標為碳纖維布測點至管片接縫的距離，縱坐標為碳纖維布應變，所取應變狀態分布接頭彎矩為45,90，135，150和180 kN·m。

從圖中可以看出碳纖維應變分布大致呈對稱分布，在彎矩達到135 kN·m之前，碳纖維布的應變隨彎矩的增大而增大，越靠近接縫處碳纖維布的應變越大。在彎矩達到135 kN·m時，接縫處碳纖維布應變開始減小，考慮此時發生黏結破壞，碳纖維布應變最大為3 300 με，應力約為792 MPa。隨著加載的繼續，碳纖維布逐塊從接縫中心向兩邊脫落，接縫處應變減小，兩側應變增加，直至全部脫落。

3.2FRP材料與接縫未貼合

3.2.1接頭破壞現象及形態

芳綸布加固接頭在彎矩0～187.5 kN·m階段，撓度基本呈線性發展，撓度增加速度相對變慢，在彎矩為195 kN·m時，撓度突變，螺栓拉斷，外緣混凝土壓碎，芳綸布拉斷，加載結束。芳綸布表現為脆性破壞，在接縫處拉斷。

碳纖維布加固接頭在彎矩0～90 kN·m階段，撓度基本呈線性發展，撓度增加速度相對變慢，之后增加速度加快，在彎矩為172.5 kN·m時，撓度突變，螺栓滑絲，外緣混凝土壓碎，碳纖維布拉斷，加載結束。碳纖維布表現為脆性破壞，在接縫處拉斷。破壞現象如圖12所示。

(a)芳綸布加固接頭;(b)碳纖維布加固接頭圖12　接頭破壞情況Fig.12 Damage of positive moment joint

3.2.2測試結果

未加固接頭及加固接頭主要的試驗現象包括管片接縫跨中撓度、接縫張開量、螺栓應力、FRP材料應變、FRP材料與接頭管片的黏結、剝離情況等，其破壞過程及形態討論如下。

1)管片接縫撓度

圖13　接頭荷載—跨中撓度曲線Fig.13 Load-deflection curves

圖13為接縫跨中撓度隨彎矩的變化曲線，可以看出，芳綸布加固接頭在彎矩0～187.5 kN·m階段，撓度基本呈線性發展，撓度增加速度相對變慢，在彎矩為195 kN·m時，撓度突變，螺栓拉斷，外緣混凝土壓碎，芳綸布拉斷，加載結束。

碳纖維布加固接頭在彎矩0～90 kN·m階段，撓度基本呈線性發展，撓度增加速度相對變慢，之后增加速度加快，在彎矩為172.5 kN·m時，撓度突變，螺栓滑絲，外緣混凝土壓碎，碳纖維布拉斷，加載結束。

2)管片接縫張開

圖14　接頭荷載—張開曲線Fig.14 Load-opening curves

圖14為接縫轉角隨彎矩的變化曲線，可以看出，芳綸布加固接頭在彎矩0～187.5 kN·m階段，張角基本呈線性發展，張角增加速度相對變慢，在彎矩為195 kN·m時，張角突變，螺栓拉斷，外緣混凝土壓碎，芳綸布拉斷，加載結束。

碳纖維布加固接頭在彎矩0～90 kN·m階段，撓度基本呈線性發展，張角增加速度相對變慢，之后增加速度加快，在彎矩為172.5 kN·m時，張角突變，螺栓滑絲，外緣混凝土壓碎，碳纖維布拉斷，加載結束。

3)螺栓應力

圖15　接頭荷載—螺栓應力曲線Fig.15 Load-bolt stress curves

圖15為螺栓應力隨彎矩的變化曲線，可以看出，芳綸布加固接頭在在彎矩0～50 kN·m階段，螺栓應力變化不明顯，之后到彎矩187.5 kN·m應變呈線性發展，在彎矩為195 kN·m時，螺栓拉斷，外緣混凝土壓碎，芳綸布拉斷，加載結束。

碳纖維布加固接頭在彎矩0～50 kN·m階段，應力增加不明顯，之后應力呈線性增加，在彎矩為172.5 kN·m時，應力突變，考慮為螺栓滑絲。

4)FRP應變

圖16為芳綸布應變在管片弧面方向上的分布規律，橫坐標為芳綸布測點至管片接縫的距離，縱坐標為芳綸布應變，所取應變狀態分布為接頭彎矩為45，90，135和180 kN·m。

從圖中可以看出芳綸布應變分布大致呈對稱分布，加載過程中芳綸布應變數值較小，最大為178 με，應力約為20 MPa。應變最大處不在接縫處，而位于距接縫150 mm處。加載過程中芳綸布受力不明顯，但開始受力后立即拉斷，變現為脆性破壞。

圖16　芳綸布應變分布曲線Fig.16 Distribution of strain of composite cavity

圖17　碳纖維布應變分布曲線Fig.17 Distribution of strain of composite cavity

圖17為碳纖維布應變在管片弧面方向上的分布規律，橫坐標為碳纖維布測點至管片接縫的距離，縱坐標為碳纖維布應變，所取應變狀態分布接頭彎矩為45，90，135和172.5 kN·m。

從圖中可以看出碳纖維布應變分布大致呈對稱分布，加載過程中碳纖維布應變數值較小，最大為152 με，應力約為36 MPa。碳纖維布受力不明顯，但開始受力后立即拉斷，變現為脆性破壞。

4結果分析與討論

4.1FRP加固接頭破壞模式

圖18為不同加固模式下的接縫受力全過程曲線，可以看出，未加固管片在荷載作用下，分別經歷線彈性工作階段、弱非線性工作階段及彈塑性工作階段。接頭初始呈線彈性發展，在螺栓開始受力后接縫剛度有所下降，之后螺栓屈服，外側混凝土接觸壓緊，剛度有所提升，最后外側混凝土壓碎，接縫破壞，表現為大偏心受壓破壞。

圖18　接縫受力全過程曲線Fig.18 Whole process curve of Joint under load

在芳綸布加固接頭中，加載初期芳綸布與管片共同受力變形，當加載至彎矩為135 kN·m時，芳綸布靠近接縫處開始脫開，接縫轉角剛度有所下降，當加載至彎矩為220.5 kN·m時，芳綸布完全脫落，接縫外緣混凝土壓碎，外弧面出現大面積壓碎剝離現象，黏結破壞表面混凝土呈魚鱗狀。

在碳纖維布加固接頭中，加載初期碳纖維布與管片共同受力變形，當加載至彎矩為135 kN·m時，碳纖維布靠近接縫處開始脫開，接縫轉角剛度有所下降，當加載至彎矩為202.5 kN·m時，碳纖維布完全脫落，接縫外緣混凝土壓碎，外弧面出現大面積壓碎剝離現象，碳纖維布脫落在靠近接縫處破壞面表現為淺層混凝土剝離，遠離接縫處破壞面表現為碳布與膠水接觸面黏結破壞。破壞現象如圖19所示。

(a)芳綸布接縫破壞圖；(b)碳纖維布加固接縫破壞圖圖19　FRP加固接縫破壞圖Fig.19 Damage of reinforced joint

綜合分析試驗結果，在FRP材料加固管片中，芳綸布(或碳纖維布)與管片間通過結構膠進行黏結，整體為一個疊合結構，在黏結失效之前，芳綸布(或碳纖維布)與管片共同受力變形，提高了接縫整體剛度。

本次接頭加固試驗是一次脆性破壞的過程，芳綸布(或碳纖維布)剝離的主要模式為混凝土—樹脂黏結界面破壞，并且破壞由接縫處逐漸擴展至整個黏結面。疊合結構的粘結面是整個結構的薄弱點，黏結失效發生后結構整體剛度迅速下降，受壓區混凝土壓碎，結構破壞。

圖20　接縫受力全過程曲線Fig.20 Whole process curve of Joint under load

圖20為FRP材料留有褶皺與完全貼合的接縫受力全過程曲線比較，可以看出，由于FRP材料在接縫處留有褶皺，加載初期FRP材料受力較小，接縫受力一直處于線彈性階段，當加載至彎矩為約180 kN·m時，螺栓屈服，接縫轉角剛度有所下降，接縫快速張開，此時FRP材料開始受力，并發生脆性拉斷破壞，拉斷截面位于接縫處。

與FRP材料與接縫貼合的試驗結果不同，在留有褶皺的加固方式中，FRP材料未能充分發揮作用，開始受力后瞬時發生脆性破壞，對接縫受力未起到加固效果。因此，FRP材料在加固施工中應嚴格控制施工質量，使FRP材料充分貼合，與結構共同受力變形。

4.2FRP加固效果

試驗得到了未加固管片接頭及FRP材料加固后管片接頭受力特性及破壞模式，可從螺栓屈服或FRP材料黏結失效、承載力、接縫轉角剛度等幾個方面對加固效果進行評價。由于FRP材料初始有褶皺工況中，加固材料發生脆性拉斷破壞，未起到加固效果，因此，只對FRP材料與接縫貼合的加固方式進行討論。

其中，未加固接頭的極限狀態定義為接縫混凝土壓碎，接頭無法繼續承載，加固接頭的極限狀態定義為FRP材料黏結失效，接縫轉角剛度取為加載時接縫的初始轉角剛度。

未加固接頭在彎矩約為180 kN·m螺栓屈服，在彎矩約為247.5 kN·m外緣混凝土壓碎，達到極限狀態，初始接縫轉角剛度為10 388 kN·m/rad。

芳綸布加固接頭在彎矩約為120 kN·m時黏結開始失效，極限承載彎矩約為220.5 kN·m，接縫初始轉角剛度為21 844 kN·m/rad。相比于未加固接頭，加固后接頭極限承載力降低了10%，接頭轉角剛度提高約110%。

碳纖維布加固接頭在彎矩約為105 kN·m時黏結開始失效，極限承載彎矩約為202.5 kN·m，接縫初始轉角剛度為20 352 kN·m/rad。相比于未加固接頭，加固后接頭極限承載力降低了18%，接頭轉角剛度提高約96%。

表3　FRP材料加固效果

從表3可以看出，相對于未加固接頭，FRP材料加固盾構隧道縱縫接頭的初始轉角剛度有較大提高，提升約110%，而極限承載力降低了約10%，芳綸布與碳纖維布的加固效果近似。由于芳綸布厚度為0.286 mm，彈性模量約為110 GPa，碳纖維布厚度為0.167 mm，彈性模量約為240 GPa，試驗采用的芳綸布截面抗彎剛度EI略大于碳纖維布，因此對接頭的剛度提高更大。

在FRP材料黏結良好的情況下，加固接頭轉角剛度有很大提升，然而與預期不一致，由于FRP材料黏結失效過早發生，使得接縫處應力重分布，縱縫接頭破壞模式發生改變，原有螺栓的作用未能充分發揮，混凝土過早壓碎，屬于脆性破壞。因此，FRP加固材料能夠提高接頭轉角剛度，可用于縱縫接頭臨時性的加固以限制接縫變形，不適用于作為永久加固方法。

FRP材料的黏結面是整個結構的薄弱點，黏結失效的過早發生使FRP材料的抗拉強度未能充分發揮，結構膠的黏結強度、抗剪切強度決定了其加固效果。因此，提高結構膠的黏結強度、抗剪切強度，改善FRP材料的黏結工藝，可有效提高FRP材料的加固效果。

6結論

1)在FRP材料黏結良好的情況下，加固接頭轉角剛度提升約110%，芳綸布與碳纖維布的加固效果近似。然而，其加固效果未達到預期，由于FRP材料黏結失效過早發生，接頭受力重分布，FRP材料未能起到提高接頭承載力的效果。

2)FRP材料的黏結面是整個結構的薄弱點，結構膠的黏結強度、抗剪切強度決定了其加固效果，提高結構膠的黏結強度、抗剪切強度，改善FRP材料的黏結工藝，可有效提高FRP材料的加固效果。

3)FRP加固材料可用于縱縫接頭臨時性的加固以限制接縫變形，不適用于作為永久加固方法。

4)FRP材料在加固施工中應嚴格控制施工質量，使FRP材料充分貼合，與結構共同受力變形。

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(編輯陽麗霞)

Experimental study on the longitudinal joint in shield tunnel reinforced with FRP material

LIU Xian, ZHANG Chenguang, ZHANG Chen, JIANG Zijie

(Department of Geotechnical Engineering， Tongji University， Shanghai 200092， China)

Abstract:A full-scale test was carried out to study the ultimate bearing capacity of the reinforced longitudinal joint and the unreinforced one. The failure mechanism of reinforced joint with composite cavity was obtained and the overall effect of the reinforcement was evaluated. The test results show that on the condition of well bonding, the angle stiffness of joint reinforced with FRP can be improved.

Key words:shield tunnel; longitudinal joint; composite cavity; ultimate bearing capacity

中圖分類號：U451

文獻標志碼：A

文章編號：1672-7029(2016)02-0316-09

通訊作者：柳獻(1977-)，男，湖北武漢人，副教授，博士，從事隧道及地下結構服役行為、相關機理與性態控制方面的研究；E-mail:xian.liu@tongji.edu.cn

基金項目：上海市科學技術委員會社發重點領域科技項目(13231200400)

收稿日期：2015-06-16