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。

2.砌体结构

古建筑大多采用的是砌体结构，好多古建筑由于建的时间太久，需要对旧有结构进行修复维修，由于考虑结构的自重所以对加固材料的选择非常重要，而FRP复合材料的特点正好可以满足所以不多古建筑都采用FRP复合材料进行加固维修[3]。

3.可用FRP复合材料替换钢筋或钢管直接用于新建结构中

虽然FRP复合材料造价一般高于采用钢筋方案，但由于FRP复合材料的特点，在实际应用中也是很广泛的如表二采用FRP复合材料的部分工程实例。

（三）FRP复合材料的应用领域；

1.桥梁结构

从九十年代开始，FRP复合材料已经开始大量的使用，表二为采用FRP筋的部分工程实例，从上表可以看得出大量的旧有桥梁在维修加固时都采用了FRP复合材料，虽然FRP复合材料的成本一般比同结构的钢筋材料贵，但考虑到采用FRP复合材料维修起来方便和维修费用小，自重小、可节约劳动力，最后都会选择FRP复合材料进行维修加固。而且FRP筋也逐渐的应用于建筑结构中，美国在1986年和1988年建成的Texas University Building 和 Hospital Building都采用了FRP。

2.海洋结构和近海结构

由于海水有严重的腐蚀作用，而海洋结构和近海结构的建筑材料如果都选择FRP复合材料腐蚀问题就会迎刃而解，例如日本 Niihama 市Sumitomo化工有限公司兴建的一座海港码头，采用FRP的混凝土梁在建成后进行试验完全满足正常的使用要求。

二、结语

如上所述，FRP复合材料的优点，在土木工程中应用必将会有广泛地发展前景，而寻求合理的FRP复合材料在实践中才能更好的发挥其优点，为了更好的应用FRP复合材料，笔者认为应进行如下几个方面的工作：

复合材料的耐火极限的研究。目前国内外都没有一套完整的关于FRP复合材料FRP的耐火极限的研究和防火设计方法。正因如此制约了FRP复合材料的发展及推广应用，因此制定一套完整的耐火极限和防火设计方案有重大的意义和实用意义。

FRP复合材料的施工验收标准。保证FRP复合材料的质量的有效途径之一，就是有一套完整的施工验收合格规范。

参考文献：

[1]MUFTI A A，ERKI M A，JAEGER L G.Advanced Composite Materials，in Bridges and Structures in Japan.1992

[2]SOUDKI K A.FRP reinforcement for prestressed concrete structures.Progress in Structural Engineering and Mate rials . 1998

[3]曹新明，熊岚，郭献忠.约束高强混凝土轴心受压柱的延性[J]. 贵州工业大学学报（自然科学版）.2002（06）

作者简介：

许艺严，（1990.09.05）男，汉，籍贯：甘肃省，工作单位：黑龙江八一农垦大学，学历：本科，专业：土木工程。