FRP材料及其在工程材料中的应用

2、FRP复合材料在结构加固工程中应用领域

2.1民用建筑、桥梁及工业厂房

FRP复合材料因其优异的力学性能，在民用建筑及工业厂房的加固中应用很多，主要有：①梁加固。加固的作用包括抗弯和抗剪。在进行抗弯加固时，FRP复合材料的纤维方向与梁的轴向一致，一般贴在梁的受拉侧，已提高梁的承载能力。据有关试验得出，只要该梁不是超筋梁，贴一层AK-60可以提高承载力30%左右，贴两层可以提高40%左右；在进行抗剪加固时，FRP复合材料的纤维方向与梁的轴向垂直；②板加固。一般对于板的加固净空要求比较高，而且加固后不影响其外观，所以用厚度很薄且柔软的FRP复合材料进行加固是一种理想的选择；③柱加固。芳纶纤维布、玻璃纤维布是比较理想的柱加固材料。因为它们的弹模小，相对于碳纤维（弹模235Gpa），其延性较好；并且，在进行棱角打磨时一般只需要10mm左右，一般不需打磨，而碳纤维则需要30mm左右，若采用芳纶纤维就可以节约很多工时。

2.2地铁、隧道

因地铁和隧道是一种在地下工作的结构，所以它的受力与地面结构是不一样的。在洞顶和洞侧，它都有土压力的作用，而且也有净空的要求，所以进行裂缝修补时，传统的加固方法不可行，而用芳纶纤维布（不导电）进行加固维修就可以满足它的各方面要求，因为在地铁或隧道的拱顶或侧壁的裂缝一般是多向且不规则的，这就要求修复材料必须具有良好的抗剪性能，而且还是一种不导电的材料，所以芳纶布在隧道地铁工程中是一种最佳的选择。

2.3烟囱、水塔

由于烟囱水塔这样向高空发展的结构，加固维修特别困难，传统加固方法（如扩大截面法、粘钢法）基本上很难解决这样的问题，而采用轻质高强、耐腐蚀、耐久性能都很好的复合材料（尤其是芳纶纤维）进行加固，就是一种很好的方法。

3、几种加固方法的比较 3.1扩大截面法

这种加固方法是通过增大受力面积来提高结构的承载力，一般用在一些较小且对净空没要求不高的结构中。这种方法虽然具有成本较低的优点，但是增加了原结构的自重，同时减小了净空，工期长，有很大的局限性。目前，在较大的工程中很少用。

浅议FRP复合材料在土木工程中的应用

摘 要 frp复合材料因具有高强、轻质、抗腐蚀和耐劳、高温作用下性能稳定特点，所以在某些特定的条件下可替代木结构、钢结构和钢筋材料，因而在土木工程界广泛应用。本文主要介绍了frp复合材料在土木工程中的应用情况进行了概述，最后本文还就对frp复合材料的发展前景进行了展望。

关键词 fpr复合材料 土木工程 应用

一、引言

现代工程结构向高耸、重载、大跨、高强和轻质发展而epr复合材料都能适应工程的需要，之所以能够适应工程的需要是因为frp复合材料有很多不可替代的优点和性能。

（一）fpr复合材料的主要特点

1.抗拉强度高、抗腐蚀和耐久性好。实验表明玻璃纤维、碳纤维和阿拉米德纤维的抗拉强度均明显超过了钢筋，能灵活地应用于抗弯和封闭箍[1]。

2.fpr复合材料抗腐蚀和耐久性好。fpr复合材料抗腐蚀和耐久性都比钢材好，在腐蚀性较大的环境可提高结构的使用寿命。由于frp自重轻也可以减轻结构的自重在施工中非常方便。frp复合材料的热膨胀系数与混凝土相近，所以不必担心因为环境温度发生变化时，两种材料不能协同工作，两者之间不会因为温度的变化产生较大的温度应力。

（二）fpr复合材料在土木工程中的应用；

根据frp复合材料自身的特点，frp复合材料主要应用于替换钢筋或钢管用于新建结构中和修复和加固旧有结构[2]。

1.梁板的修复与加固

对受损混凝土梁或板，应选择frp进行修复加固是非常有效的途径之一。frp复合材料一般用在梁板的拉应力部位，对受损梁板修复加固时的关键问题之一就是保证frp复合材料与混凝土共同工作，而保证两种材料共同工作的前提是frp纤维方向与拉应力方向平行。而柱的修复与加固既要保证frp和混凝土有效的粘结，也要因frp的约束使混凝土性能改变进行合理的估算。正是由于frp复合材料的这些特点，美国加利亚大桥墩、湖北工学院体育馆地下室立柱，美国bergstroms机场的hijton饭店的柱结构等都选择了frp复合材料进行加固。

纤维增强复合材料（FRP）在工程结构加固中的应用

肖萍

（福建信息职业技术学院 福州，350019）

摘 要：介绍FRP这种新型高性能复合材料的种类、性能特点及对钢筋混凝土构件的加固方式，并介绍了FRP复合材料在土木工程不同领域的应用发展，展望了FRP复合材料在今后土木工程领域的广阔发展前景。

关键词： FRP 复合材料；材料性能 ；钢筋混凝土构 ；修复加固

随着社会科学技术的进步，土木工程结构学科的发展，在很大程度上得益于性质优异的新材料、新技术的应用和发展，而纤维增强复合材料（fiber reinforced polymer 简称FRP）以其优异的力学性能及适应现代工程结构向大跨、高耸、重载、轻质发展的需求，正被越来越广泛地应用于桥梁工程、各类民用建筑、海洋工程、地下工程中，受到结构工程界广泛关注。

1 FRP复合材料的种类

FRP复合材料是由纤维材料与基体材料按一定地比例混合，经过特别的模具挤压、拉拔而形成的高性能型材料。目前工程结构中常用的FRP主材主要有碳纤维（CGRP）、玻璃纤维（GFRP）、及芳纶纤维（AFRP），这些材料性能如表1所示，其材料形式主要有片材（纤维布和板）、棒材（筋材和索材）及型材（格栅型、工字型、蜂窝型等）。

1.1 在FRP片材中，纤维布是目前应用最为广泛的形式，它由连续的长纤维编织而成，通常是单向纤维布，使用前布浸润树脂，在采用FRP布加固时布的形状可以根据被加固结构的外形随意调整，加上它本身没有刚度，运输方便，较适用于梁与柱的抗剪、抗弯加固，柱与节点的抗震加固。但由于FRP布的厚度较薄，需多层粘贴才能满足要求，所以施工工艺较繁杂，操作较为困难。而FRP板则可以承受纤维方向上的拉和压，所以FRP板较适用于梁板柱的抗弯加固和抗剪加固。

1.2 在FRP棒材中，FRP筋是采用单向成型工艺，将单向长纤维与树脂混合为棒材；而FRP索是将连续的长纤维单向编织，再用少量树脂浸润固化或不用树脂固化而制成的索状FRP制品。FRP筋和FRP索可以在钢筋混凝土代替钢筋和预应力筋，特别是FRP筋用作预应力筋时，它的高强度、低弹性模量和抗腐蚀性对结构都十分有力。同时它们还可用于大跨度支撑结构、张拉结构和悬挑结构，且一般可节约劳动力和大量后期的维护费用。但工程造价一般高于采用钢筋的方案。

纤维增强复合材料,土木工程,应用,特点

纤维增强复合材料（Fiber Reinforced Polymer，简称FRP）是一种由纤维和树脂组成的复合材料，具有轻质、高强度、耐腐蚀、耐疲劳、易加工等特点。在土木工程中，FRP被广泛应用于加固和修复混凝土结构、加固钢结构、制作桥梁、隧道、管道等结构。FRP的特点主要有以下几点：1.轻质高强：FRP的密度比钢轻，但强度却比钢高，因此可以减轻结构自重，提高结构承载能力。2.耐腐蚀：FRP不会被水、酸、碱等化学物质腐蚀，可以在恶劣环境下长期使用。3.耐疲劳：FRP的疲劳寿命比钢长，可以在反复荷载下长期使用。4.易加工：FRP可以通过手工、机械、模压等方式加工成各种形状，适应不同的结构需求。在土木工程中，FRP主要应用于以下方面：1.混凝土结构加固和修复：FRP可以用于加固和修复桥梁、隧道、建筑等混凝土结构，提高其承载能力和耐久性。2.钢结构加固：FRP可以用于加固钢结构，提高其承载能力和抗震性能。3.制作桥梁、隧道、管道等结构：FRP可以制作轻质、高强度的桥梁、隧道、管道等结构，减轻结构自重，提高结构承载能力。总之，FRP作为一种新型的材料，在土木工程中具有广泛的应用前景，可以提高结构的承载能力、耐久性和抗震性能，为工程建设提供更加可靠、安全的保障。