纤维增强复合材料FRP(Fiber Reinforced Plastic)是一类性能优良的工程结构加固材料,具有质量轻,强度高,耐侵蚀性强等优点。国内外众多研究表明:尽管FRP加固构件的承载能力及刚度明显提高,但是其延性存在明显降低,特别对预应力FRP加固构件而言,试件延性降低明显,结构的破坏形式发生改变,破坏前无征兆、破坏过程迅速,导致FRP加固结构在推广应用上受限制。本文创新地提出基于构件保险丝理论的加固设计方法,通过保险丝的预警功能来解决纤维加固构件脆性破坏前无征兆的问题,并通过对构件保险丝的设计保证加固构件的安全储备处在合理范围内,对于纤维加固结构的推广具有重要意义。本文采取理论推导与有限元分析相结合的研究方法,进行了以下三方面的研究,并取得了相应成果:1.基于构件保险丝理论的加固设计方法研究本文所提出的基于构件保险丝理论的加固设计方法是在构件初始设计参数、材料参数与加固方法确定的情况下,通过加固构件在预警状态应具有的承载能力基本安全储备及承载力极限状态时具有的附加安全储备,确定构件保险丝部分与承载部分的纤维用量和预应力施加情况,并推导得出了构件承载力计算公式和计算参数。2.加固构件的模拟过程及承载性能分析通过有限元模型模拟附加构件保险丝加固的构件,结果表明在预警荷载作用下,保险丝部分能够依照设计达到其极限强度并发生破坏,能够实现其预警效果。通过对模拟结果中构件荷载-挠度曲线的分析,得出保险丝部分的破坏失效对构件整体的承载性能影响很小,构件的刚度未发现明显变化,证明采取构件保险丝加固方法能够保证构件正常承载和使用,同时在预警荷载下具备明显的破坏征兆,理论结果与模拟结果吻合较好。3.加固构件的内力重分布分析及安全储备指标分析通过对模拟结果中钢筋的荷载-应力曲线及碳纤维板的荷载-应力曲线的分析,得出保险丝部分的破坏失效对构件整体的承载性能影响很小,加固构件钢筋与碳纤维板的协同工作性能良好;通过对模拟结果中构件预警状态、屈服状态和极限状态的承载力和挠度进行比较,并对比不同配筋率构件的承载能力储备指标、变形能力储备指标和等效安全储备指标,得出基于构件保险丝理论的加固设计方法受到原始构件的配筋率影响较小。在保证构件安全储备指标的情况下,当构件配筋率较大时,加固构件的设计承载力提高程度降低。