本文摘要：概要:纤维强化材料(FRP)从20世纪40年代问世以来，在航空、航天、船舶、汽车、化工、医学和机械等领域获得了普遍的应用于。

概要:纤维强化材料(FRP)从20世纪40年代问世以来，在航空、航天、船舶、汽车、化工、医学和机械等领域获得了普遍的应用于。从70年代开始，FRP材料开始在土木结构工程中获得应用于，如英国、美国和以色列等国最先将玻璃纤维强化材料(GFRP)作为建筑物或桥梁中的结梅材料。70年代后期，我国也开始对GFRP展开研究。

从80年代开始，为了解决粘钢修整中的一些缺点，基于粘钢修整土木工程结构的思想，经常出现了以FRP替代钢板作为土木工程结构修补修整的新思路。尤其是自日本阪神大地震以后，为了修缮地震起到下遭到毁坏的建筑物和构筑物、修整现役老化结构设施以提升其性能或缩短其寿命，FRP修整作为一种有效地的解决问题方法受到了世界各国特别是在是发达国家的普遍推崇。

关键字:碳纤维,FRP,土木工程一、FRP材料特点(1)有很高的比强度，即一般来说所说的轻质高强，因此使用FRP材料可减轻结构可调。在桥梁工程中，用于FRP结构或FRP人组结构作为上部结构可使桥梁的无限大跨度大大增加。理论上，用传统结构材料桥梁的无限大跨度在5000m以内，而上部结构用于FRP结构平均8000m以上[7]，有学者早已对主跨长达5000m的FRP悬索桥展开了方案设计和结构分析[8]。

在建筑工程中，使用FRP材料的大横跨空间结构体系的理论无限大跨度要比传统材料结构大2～3倍，因此，FRP结构和FRP人组结构是取得超大跨度的重要途径。本书作者明确提出的“FRP编织网大横跨结构体系”就是一种利用其轻质高强性能的新型结构形式[9]。在抗震结构中，FRP材料的应用于可以减低结构可调，增大地震起到。另外，FRP材料的应用于也能使结构的耐热疲惫性能明显提升。

(2)有较好耐腐蚀性，FRP可以在酸、碱、氯盐和干燥的环境中长期用于，这是传统结构材料无法相提并论的。在美国每年因钢材生锈导致的工程结构损失高达700亿美元，近1／6的桥梁因钢筋破损而相当严重损毁；加拿大用作修缮因老化损毁的工程结构的费用约490亿加元；我国目前因钢材破损而导致的损失也在大幅减少。而在化工建筑、盐渍地区的地下工程、海洋工程和水下工程中，FRP材料耐腐蚀的优点早已获得实际工程的证明。一些发达国家早已开始在严寒地区和近海地区的桥梁、建筑中较大规模地使用FRP结构或FRP配筋混凝土结构以抵抗滑行盐和空气中盐分的生锈，很大地减少了结构的维护费用，缩短了结构的使用寿命。

(3)具备很好的可设计性。FRP归属于人工材料，可以通过用于有所不同的纤维材料、纤维含量和描摹方向设计出有各种强度指标、弹性模量以及类似性能拒绝的FRP产品。而且FRP产品成型便利，形状可灵活性设计。(4)具备很好的弹性性能，形变突发事件曲线相似线弹性，在再次发生较小变形后还能恢复原状，塑性变形小，不利于结构无意间失灵后的变形完全恢复。

(5)FRP产品适合于在工厂生产、载运到工地、现场加装的工业化施工过程，不利于确保工程质量、提升劳动效率和建筑工业化。(6)其他优势，还包括浮电磁波、绝缘、防水、热胀系数小等，使得FRP在一些类似场合需要充分发挥无法代替的起到，如雷达设施、地磁观测站、医疗核磁共振设备结构。2、FRP在土木工程施工中的应用于2.1FRP在工程结构修整修补中的应用于将FRP片材粘贴在构件表面不受纳，可以强化构件的受力性能。

早在20世纪80年代，这项技术在我国的工程实践中就曾尝试过：云南海孟公路巍山河桥的修整中使用了外贴GFRP内垫高强钢丝的方法，此后湖南溆浦大江口桥、上海宝山飞云桥、广东官汕线郭屋楼桥、韶关地区风村桥以及南京长江大桥主桥等，都使用环氧树脂粘贴玻璃布展开了修整，近年我国还积极开展了FRP片材修整砌体结构和钢结构的研究和应用于，但仍以修整混凝土结构的研究和应用于最多。关于FRP片材修整混凝土结构，应用于中不应留意的关键问题：(1)FRP布卷曲修整混凝土柱，通过约束混凝土提升混凝土强度和变形能力，并可提升柱的抗剪能力。这是FRP布修整混凝土最有效地的修整形式，其修整效果已获得国内外大量试验的检验，而且各种FRP片材皆有效地。但研究指出，FRP对混凝土柱的约束效果与横截面形状有相当大关系，对于矩形横截面柱一般不能提升变形能力和抗剪能力，而对挤压承载力的提升受限，长时间修整量下一般不多达25O[25。

但如果将横截面形状必要处置成有一定弧度，则可明显提升挤压承载力。在我国的工程应用于中，往往十分关心修整后柱的轴压比限值能否提升，这与约束混凝土柱的挤压承载力和变形能力的提升有相当大关系，从目前的研究来看，FRP包覆卷曲圆形混凝土可以大大提高其延性，可必要放开轴压比容许[26|。

另一个值得注意的是，虽然CFRP布的强度是各种FRP中最低的，但其延伸率较小，其约束混凝土最后展现出为忽然的脆性毁坏。近年来有数使用混合FRP约束混凝土的研究[27|，还有一些低延伸率纤维材料的应用于，可使脆性毁坏获得提高；且能提高约束效果。(2)在梁、板不受拉面粘贴FRP片材，能提升构件受弯承载力，并可使裂缝获得有效地掌控。

这种修整形式在国内应用于较多，但从修整效果来看不存在以下一些问题：①FRP片材的不受纳起到只是在不受纳钢筋屈服以后才能获得有效地充分发挥，而此时梁和板的挠度变形一般已相当大，因此FRP片材用作受弯修整一般来说不能作为一种安全性储备；②修整后受弯承载力提升程度与修整前梁板的原先配上筋量有相当大关系，且FRP的强度一般无法获得充分利用比副；③FRP片材用作受弯修整时易产生挤压毁坏，不应充份留意采行外用挤压的结构措施。为了提升受弯修整效果，使用预应力方法可以取得较好的效果，我国已顺利研发出有预应力CFRP布张拉设备和修整技术‘29|。

FRP修整可有效地掌控裂缝的积极开展，特别是在在梁的侧面粘贴FRP条带，可掌控梁腹配筋严重不足造成裂缝过大的情况。相对于受弯承载力修整，这应当沦为FRP在梁板修整中的主要应用于方式，但目前关于修整后的裂缝计算出来问题仍未有深入研究。(3)对梁、柱构件使用FRP片材包覆或U形箍包覆，以提升其不受剪成承载力。

这种修整形式也更为有效地，不过某种程度需注意其提升程度与原构件配箍率有关，且FRP片材强度的充分发挥一般只有20％～40％。此外，对于U形或侧面粘贴修整，挤压毁坏仍是主要毁坏形式，因此，FRP与混凝土界面间的挤压是十分有一点深入研究的问题[30|。除以上三种主要修整形式外，FRP布也可用作不受叉和剪力墙的修整。对于柱的受弯修整梁柱节点因FRP的锚固问题难以解决，而很难获得实际应用于。

2.2FRP筋和预应力FRP筋混凝土结构FRP筋中纤维体积含量可超过60％，具备轻质高强的优点，重量大约为普通钢筋的1／5，强度为普通钢筋的6倍，且具备抗腐蚀、较低肿胀、非磁性、抗疲劳等优点。目前用FRP筋替换钢筋可利用其较好的耐腐蚀性，防止破损对结构所带给的伤害，增加结构维护费用；还较多地应用于若无铁磁性拒绝的类似工程中；在桥梁工程中，FRP索还可用于悬索桥的吊索及斜拉桥的斜拉索，以及预应力混凝土桥中的预应力筋。作为混凝土构件中配筋的FRP筋要通过表面砂化、压痕、滚花或编织等工艺以强化其与混凝土间的粘结力；用于预应力FRP索一般较坚硬，具备一定的韧性。

FRP筋及预应力FRP筋的另外一个应用于对象是岩土工程，它已用作加筋土中。GFRP因其具备价格低廉、便利加装和耐久性强劲等特点，已被普遍应用于潮汐变化寒带交错的挡土墙、地基锚杆及喷气混凝土筋等工程。FRP筋直到拉断皆展现出为线弹性，没普通钢筋那样的屈服平台，构件的毁坏具有一定的脆性，因此FRP筋无法非常简单地当作钢筋展开计算出来，必需针对其性能使用合理的设计方法。此外，FRP筋无法现场成形，因此像筒筋等形状更为简单的配筋，须要事前设计好后由工厂加工。

2.3FRP结构及FRP人组结构FRP结构是会用FRP做成各种基本受力构件所构成的结构；FRP人组结构则是所指将FRP与传统结构材料，主要是混凝土和钢材，通过受力形式上的人组，联合工作来忍受荷载的结构形式。FRP与混凝土通过合理的人组方式使FRP型材与混凝土联合受力，充分发挥各自的优势，超过提升受力性能、减少耗资、强化耐久性、便于施工的目的。

FRP与钢材人组，可充分发挥出有钢材的高弹性模量和FRP耐腐蚀、耐疲惫性能好的优势，超过有序的效果。可在拉挤FRP型材时，必要将钢筋和钢丝金字人型材中成型；也可在钢结构外部使用FRP型材堵塞，一方面避免钢结构破损，另一方面可与钢结构联合受力。

还能用钢结构骨架与FRP织物蒙皮融合构成蒙皮结构FRP拉挤型材结，FRP拉挤型材单向受力性能好，可以制成工形、槽形、箱形等型材，构成FRP框架或桁架结构。但FRP构件之间主要使用螺栓相连和粘接，有时因应榫接。另外，还可以必要将纳挤迫FRP空心板或带上肋板作为楼板用于。

研究指出，FRP空心板需要忍受较小的荷载，并且可调仅有为混凝土楼板的10％～20％，具备显著的优势。桥梁工程中的FRP结构与FRP人组结构因为FRP的比强度和比模量低，所以桥梁工程师们指出FRP是取得超大跨度桥梁的结构材料。从20世纪70年代开始，就在桥梁工程中尝试应用于FRP材料，并陆续竣工了一批FRP桥梁，主要以人行桥居多，目的是检验FRP材料用作桥梁结构的可能性和有效性。

用FRP型材包含堵塞的外壳，将桥面以下原本曝露的结构围护一起，同时作为确保检查的地下通道，还可以起着以下三个方面的效果：(1)转变桥梁断面的形状，增加风荷载提高桥梁的气动J生能；(2)FRP外壳耐腐蚀且封护系统的密封性好，制止了外界环境对大桥主体结构的生锈；(3)FRP外壳把结构包护在内部，桥体下部拱顶腹光滑简洁，并且有多种颜色可选，使整座桥外观简练、美观。目前虽然FRP片材修整混凝土结构已获得广泛应用，但仍有许多问题有一点深入研究，主要有：界面粘结性能和挤压、疲惫性能、二次受力、屏蔽问题、耐久性以及环境影响等。对于隧道、涵洞、烟囱、壳体结构等特种结构的修整，粘贴FRP片材有相当大优势，研究工作在我国有数积极开展，但还较较少。

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