复合材料土木工程发展应用

一、工程结构加固补强

复合材料在各方面的应用主要是利用各种方法将FRP附着在构件表面受力，这样就可以让原有构件的受力性能得到有效增强。在上个世纪八十年代的时候，我国就曾尝试在工程实践中运用混凝土结构外贴玻璃纤维增强复合材料内夹高强钢丝的加固方法，但是主要目的就是为了起到防腐作用，同时将钢丝和混凝土结合在一起，所以这种尝试并没有加以广泛推广。而在九十年代初，利用碳纤维增强复合材料对瑞士的多跨连续箱形梁桥进行了加固并获得成功后，使得纤维增强复合材料的加固结构修复技术得到大范围的研究，并也得到了快速发展，并大量应用于实际的工程中，同时也是不断地实践中验证了FRP加固技术在修复加固已被损坏的工程结构中所具有的优越性。在我国，第一项CFRP加固工程的成功完成是在1998年，开辟了我国FRP的发展道路，随之该技术也在一些重大工程中得到了应用，尤其是在汶川大地震后，FRP加固技术更是为建筑重建以及加固修复震损结构提供了大力支持。目前，FRP已经在各类型结构加固中得到了成功运用，例如钢结构、混凝土结构等方面，并且其涉及领域不仅包括桥梁和建筑结构，还包括水工结构、地下结构以及隧道等。其主要加固形式包括FRP布缠绕加固混凝土柱、将FRP片材粘贴在梁、板手拉面以及利用FRP片材包裹或者U形箍包裹梁、柱构件。当前FRP在混凝土结构加固方面应用较多，同时在钢结构、木结构以及砌体结构加固方面也有较多的应用与研究，其中FRP在钢结构加固方面的运用正在成为FRP研究的重点。

二、FRP筋索和预应力FRP筋混凝土结构

纤维在FRP筋中占有60~65%的含量，FRP筋的重量较轻，通常只是普通钢筋的五分之一，其强度也很强劲，通常是普通钢筋的6倍。它所具有的耐腐蚀性，是其代替钢筋的主要原因之一，以此来避免钢筋锈蚀而损害结构，同时也为了降低结构的维护费用和时间。除此之外，它具有的非磁性，也能满足一些特殊工程的无铁磁性要求。FRP索在桥梁工程中也有较多的应用，例如作为缆索应用于斜拉桥或者悬索桥中，或者作为预应力筋用于预应力混凝土桥中。在二十世纪六十年代初期，美国就开始研究FRP配筋在混凝土梁中的应用，其研究的主要内容就是希望通过GFRP来消除寒冷地区或者近海范围内的一些钢筋混凝土结构的盐蚀危害。当前，日本已经研发出FRP筋和FRP绞线及其配套锚夹具。此外，它还用于岩土工程的加筋土中，在发达国家，因为GFRP的价格低廉，安装简便并且耐久性强，所以在很多工程中都得到了广泛应用。在我国对这方面的研究也比较早，目前已经能够进行多种FRP筋、索产品及其配套锚夹具的生产，而且随着研究的深入，我国在一些实际实践中，也得到了一定的研究成果。而在FRP筋混凝土的研究中，其重点主要涉及两个方面，第一个方面是混凝土与FRP筋之间的界面粘结性能问题，因为这两者之间的粘结性能较差，表面处理的形式和筋材形式的不同，会得到不同的粘结性能；另外一方面则是特殊力学性能，这是因为FRP筋属于弹脆性材料，所以应用FRP筋的混凝土构件的受力性能不同于传统钢筋混凝土构件，因此各自的特点及其设计计算问题都是学者们重点关注的研究课题。

三、结语

总而言之，在土木工程正在快速发展的时期，虽然现代混凝土和钢材的大规模应用已经有一百多年了，其应用仍不全面充分，更何况应用年限更为年轻的复合材料，但是FRP复合材料多样化的应用形式，使其具有更加广阔的发展前景。

作者：沙政辉 单位：安徽新华学院