一、FRP 復合材料的概述和特點
科技的發展和新材料的使用為土木工程這一學科的發展奠定了基礎。性能好的新材料在土木工程結構加固領域有著巨大的應用前景。這是由其優良性能決定的，FRP 復合材料有以下特點。
（1）和傳統的鋼筋材料相比，FRP 復合材料抗拉強度高。無論是有碳纖維（CFRP）、芳綸纖維（AFR）還是玻璃纖維（GFRP），這三者的抗拉強度都具有明顯的優勢，而且可以和高強鋼絲媲美。塑性變形這一情況基本上不會產生，即使 FRP 復合材料達到了抗拉強度。
（2）適用于腐蝕性較大的環境。鋼材和 FRP 復合材料相比，抗腐蝕性和使用時間的長久就會遜一籌。使用復合材料可以使結構的使用時間延長，壽命拉大，即使是在腐蝕性很強的環境下。
（3）自重小，因此為施工提供方便和快捷。鋼材的密度是 FRP 復合材料的 4 倍，因此自重小，便于在建筑結構中采用?？梢苑奖闶┕?，節省人力成本。被用于老舊結構的維修加固時，優越性更為明顯，效果更佳。
（4）熱膨脹系數低。FRP 的熱膨脹系數基本上和混凝土差不多。因此，在工程環境中的溫度發生變化時，FRP 和混凝土會互相合作，共同應對這一變化，較大程度的溫度應力也不會產生。
（5）彈性模量較小。普通鋼筋的彈性模量一般為 FRP的 3~4 倍。因此，裂縫展開較寬以及混凝土結構的撓度較大這兩種現象將會不可避免的產生。
（6）在對抗剪裁方面的能力弱，即抗剪強度差。數據顯示，FRP 一般情況下不會超過自身抗拉強度的 12%左右。因此，在將 FRP 用于預應力筋時要考慮這一點，因此需要研制匹配的錨以及夾子，同樣進行 FRP 的材性試驗時也要考慮到這一點。
（7）價格比較高。FRP 的生產需要一系列的工藝，因此制作工序比較復雜，因此需要相應的長線擠壓臺座的配合才能完成制作。FRP 的強度比較高，因此對擠壓成型造成了一定的阻力。FRB 筋的 80%~90%的部分由纖維組成，因此纖維含量高。例如，直徑為 9mm 的 FRB 筋中，大約含有12 萬根的連續纖維。
總之，FRB 的材料不僅質量好，而且外觀精美，為施工提供許多快捷。FPR 復合材料正符合了這一要求，而且承載力具有明顯的優勢。FRP（fiber reinforced plastics）復合材料具有優異的物理性能，同時輕質高強，能夠抵抗疲憊，耐腐蝕，使用時間長，熱膨脹系數低。FRP 的維護成本低，這一優良性能彌補了工廠早期投資大的缺點。FRP 復合材料可以很容易的剪裁，因此方便使用和施工?？傊?，FRP 復合材料在 FRP 在土木工程結構加固應用中有著巨大的潛力。
二、FRP 復合材料的分類和應用
FRP 復合材料上面已經提到價格成本高，這方面的實踐經驗少之又少，因此，最初的應用受到了一定程度的限制。隨著生產的擴大以及生產技術的提高，FRP 有了一定程度的下滑。施工經驗的增多，這種材料得到廣泛的應用，特別是在土木工程中。FRP 復合材料主要分為 3 類，即碳纖維（CFRP）、高強玻璃纖維（GFRP）復合材料以及芳綸纖維（AFRP）。在土木工程結構的加固過程中，FRP 的主要功能體現在修復和新結構的形成。應用方面如下：（1）隧道和地鐵。由于地鐵和隧道是地下作業的方式，因此它們的受力狀況和地面截然不同。土壓力的作用存在于洞的頂部以及洞的側面。
同時，對凈空也要較高的要求。因此，加固和修補裂縫的方法要慎重選擇，顯然，傳統的加固方法不符合這一要求。芳綸纖維布卻明顯的符合這一要求，因為它具有優良的抗剪能力。同時，能夠適應地鐵和隧道在拱頂和側壁的裂縫，這些側壁和裂縫大多是多向和不規則的。（2）煙囪和水塔。煙囪和水塔的加固和維修有一定的難度，這和其自身向高處發展的結構密不可分。擴大截面法、粘鋼法等這些傳統的方法以及不能滿足這樣高難度的加固和修護，因此需要輕質高強、耐腐蝕能力好、用的時間長的復合材料，比如：芳綸纖維。
三、FRP 復合材料的研究現狀
1．抗彎加固性能
將 FRP 復合材料貼在一些結構中的受拉區，比如混凝土結構。這樣結構的承載限度將會被擴大，裂縫的擴展也會得到一定程度上的。和普通的混凝土結構，以及用黏鋼加固過后的結構相對比，用 FRP 復合材料加固后的混凝土結構和前兩者有明顯的不同，同時，承載能力的算法也不一樣。近些年，無論是國內的研究者還是國外的研究者都將目光聚焦在FRP 復合材料加固混凝土梁的研究上，比如：抗彎能力、破壞力度、承載里的估計、影響因數。同時，復合材料加固后的混凝土梁也在研究范圍內，比如：截面變形、裂縫展開等問題。最近幾年，受力性能試驗研究和理論分析漸漸進入研究者的視野范圍內，學者對抗彎能力計算方法和滯后應變跨中撓度的計算公式也投入大量的精力。
2．抗剪加固性能
上面提到過，將 FRP 復合材料貼在混凝土梁的受剪區域可以增強這一區域的抗剪性能。建筑工地的加固方法通常分為 3 類，即側面粘貼、U 型粘貼以及包裹粘貼三種方式，其中最經濟又實用的要數包裹粘貼。梁的配箍率、混凝土強度、FRP 配筋率以及梁的剪跨比都是影響 FRP 抗剪加固性能的主要因素，同時，、FRP 的粘貼方式與錨固性能、FRP 及黏結膠本身的材料性能等因素也不可忽視。破壞機制和承載力的計算是目前國內外學者研究的重點。承載力的估算的建立基礎是混凝鋼筋土構件桁架理論模型。
3．抗震加固性能
要想增大混凝土的極限壓應變，增高構件的延性，實現建筑結構的抗震目的，就需要借助外包 FRP 約束塑性鉸區。
國內外研究學者已經在以下方面做出了努力：外包 FRP 加固混凝土柱、梁柱節點以及結構的抗震性能試驗研究、理論分析和工程應用。在這些研究成果之上，提出了約束混凝土應力一應變關系的估算模型。FRP 約束混凝土結構延性特征和滯回耗能性能主要受兩個性能的影響，即側向約束模量和側向約束強度。同時，約束鋼管混凝土的概念也被提出，在新型的鋼管混凝土柱里面加入 FRP 橫向附加約束，可以提高結構的抗震能力。
在抗震加固方面，使用 FRP 外包混凝土柱是一種既經濟又效果好的加固方法。這種方法已經在世界各地得到廣泛的應用，有關的 FRP 加固混凝土柱力學性能方面的研究分析成果也不斷的涌現。用 FRP 加固房屋結構柱與橋柱的例子已屢見不鮮，而且有著很高的成功率。目前，FRP 自動纏繞系統已經被研發，而且得到大量的實踐應用，為施工提供了很多方便，如圖 1 所示。
4．抗疲勞加固性能
彎曲疲勞和剪切疲勞是 FRP 復合材料加固構件的組成部分。以荷載形式作為劃分標準，將其又可以劃分為常副荷載和變幅荷載。FRP 片材加固構件的疲勞程度主要和以下方面有關系：（1）原有的混凝土結構的抗疲勞程度。（2）FRP加固部分的疲勞斷裂程度。（3）FRP 材料與混凝土界面的抗疲勞破壞能力。
四、FRP 復合材料加固技術展望
FRP 復合材料的發展空間是巨大的，同時前景也不錯。在研究和應用時需要注意以下幾個方面：首先，在應用單一品種的 FRP 復合材料的基礎上，要更加重視不同性能的 FRP復合材料的混合?；旌虾蟮奶匦院鸵约案淖冃阅艿臓顩r都要留意。要努力克服 FRP 復合材料的弱點，發揮其長處，這樣才能更好的適應現代工程的加固要求，滿足社會的需要。其次，高強高性能是 FRP 復合材料的一大優點，因此，要將有力的措施應用于結構的加固中。采取預應力，讓 FRP 在施工方面的研究更加深入，結構設計更加靈活。這樣才能滿足更高標準的加固補強要求。最后，要解決有關 FRP 復合材料的開發和研制工作，比如：筋、索、棒材這些設備的開發。
五、結束語
總之，FRP 復合材料和傳統的材料相比，有著良好的性能，在工程的結構加工中有著廣泛的應用前景。在一些方面雖然存在一些問題需要突破，但是只要解決了這些問題，FRP的前途就會更加光明。
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