摘要：纖維增強復合材料（Fiber Reinforced Polymer，F(xiàn)RP）是我國土木工程中一類新型結構材料，同時也是土木工程傳統(tǒng)材料中的重要補充。本文就土木工程中新型復合材料的應用進行深入的研究，從而促進復合材料在土木工程中快速的發(fā)展。

關鍵詞：復合材料;土木工程;發(fā)展應用

1引言

纖維增強復合材料（Fiber Reinforced Polymer，F(xiàn)RP）是近20年來在土木工程中發(fā)展起來的一類新型結構材料，由碳纖維、玻璃纖維、芳綸。玄武巖纖維等高性能纖維與樹脂基體混合，經過一定的加工工藝復合而成，并由此形成了一系列的新型結構技術。FRP具有輕質。高強。施工成型方便。耐腐蝕等優(yōu)點，使其逐漸在土木工程中成為混凝土。鋼材等傳統(tǒng)結構材料的重要補充，合理地將FRP應用于各類結構物中己經成為土木工程發(fā)展的一個重要方向。

2 FRP復合材料的發(fā)展與應用

目前常見的纖維種類有玻璃纖維。硼纖維。碳纖維。芳綸纖維。陶瓷纖維（包括碳化硅纖維和氧化鋁纖維）。聚烯烴纖維。PB0（一種高分子有機材料）纖維以及金屬纖維等;常見的基體有樹脂。金屬。陶瓷和碳素。目前土木工程結構中常用的FRP材料主要是樹脂基體的碳纖維[carbon fiber）。玻璃纖維（（Mass fiber）和芳綸纖維（aramid fiber），分別簡稱為G FRP，CFRP和A FRP，G FRP即通常所說的玻璃鋼。

1942年，美國軍方用GFRP制成雷達天線罩，這是FRP第一次充當結構材料。20世紀六七十年代，F(xiàn)RP開始應用于民用結構。1968年，為防止空氣中氯鹽的侵蝕，英國的土木工程師在利比亞港口城市班加西的一個貨倉中，試驗性的采用GFRP板和鋁質骨架組合的墻板作為圍護結構。1970年，在英國利物浦又建成了一座GFRP連續(xù)梁人行天橋，跨徑為10m。

1958年，我國因鋼材短缺，曾探索過用GFRP筋代替鋼筋的研究。20世紀七八十年代，F(xiàn)RP在結構工程中的應用與研究逐漸增多。1972年在云南建造了一座直徑為44m的球形CFRP雷達天線罩。1982年在北京密云建成了跨徑20.7mGFRP簡支蜂窩箱梁公路橋，設計荷載等級為汽-15。掛-80，并進行了現(xiàn)場荷載試驗，這是國際上第一座GFRP公路橋。此后，F(xiàn)RP材料，尤其是價格比較便宜的GFRP，在工結構程中應用的范圍越來越廣。但是這些應用大多數都是附屬性。臨時性的構件，F(xiàn)RP材料的優(yōu)越性能沒有得到充分發(fā)揮，即使用FRP作為結構材料也都是嘗試性的，沒有形成規(guī)模。同時，多數的土木結構工程師不了解FRP材料性能和設計方法，大大限制了它在土木工程結構中的應用和推廣。

3 FRP復合材料在土木工程中的實踐效果

3.1用于結構加固

我國對FRP加固技術的研究始于1997年，中冶建筑研究總院有限公司（國家工業(yè)建筑診斷與改造工程技術研究中心）于 1997年10月進行了國內首批外貼碳纖維布加固梁試驗。隨后在短短幾年中，外貼FRP片材加固技術已成為全國土木建筑行業(yè)研究和應用的熱點，很快為市場所接受，而市場的擴大使材料的成本大幅下降，這為FRP材料在建筑中的應用發(fā)展提供了更大的可能，在我國已迅速發(fā)展成為建筑結構補強加固的主要技術。至2012年，國內從事FRP試驗研究及技術開發(fā)的科研單位幾十所，用于土木建筑行業(yè)中的碳纖維制品生產銷售的廠家?guī)资畟€，從事于碳纖維加固補強的專業(yè)公司上百個，已經形成了相當大的研發(fā)。生產。設計。應用的社會群體。

目前FRP材料在土木建筑中的應用以加固鋼筋混凝土結構為主，加固的形式又以外貼FRP片材為主，但FRP技術在砌體結構。鋼結構。木結構中的應用，以及采用FRP筋材。網格材。預應力FRP片材加固技術的應用已有很多，新的應用形式。新的產品。新的規(guī)范規(guī)程的研究正在世界各地廣泛開展。

3.2FRP筋在新建結構中代替鋼筋

傳統(tǒng)鋼筋混凝土結構中配置非預應力和預應力鋼筋，在處于惡劣環(huán)境條件時，如干濕交替。化學介質等作用下，極易引起鋼筋的腐蝕，嚴重影響結構的耐久性和適用性，甚至導致結構承載能力的降低。相比之下，防腐性能好。粘結性能與鋼筋相差不多目抗拉強度高的FRP筋成為代替鋼筋的一個較好選擇。

20世紀80年代初開始，F(xiàn)RP筋逐漸大量應用于有特殊性能要求的結構物中代替鋼筋，如有磁共振醫(yī)療設備的建筑及海堤。工業(yè)廠房屋面板等受嚴重化學侵蝕的結構物中。1985年，美國San Antonio。醫(yī)院大樓的MRI設備的樁。柱和梁中均采用了GFRP筋。1986年，San Antonio。的大學建筑中的邊墻和鋼筋混凝土梁中配置了GFRP筋。FRP筋的另一個應用對象是巖土工程，目前已用于因潮汐變化等干濕交替的擋土墻。地基錨桿及地鐵沉井等工程中。

3.3 FRP結構及組合結構

由于FRP材料具有高強。輕質。耐腐蝕等優(yōu)點，F(xiàn)RP結構和FRP組合結構的應用也日益受到工程界的重視。

（1）早期試驗性的FRP結構

20世紀60年代，英國已開始生產GFRP復合材料的屋蓋結構，運往中東和北非建造使用，1968年一個采用GFRP夾心板與鋁質骨架的圓頂結構建于利比亞Bengazhi;1972年阿聯(lián)酋的Dubai國際機場，采用GFRP傘狀屋頂。20世紀70年代及80年代初期，英國的一些建筑采用了GFRP作為除梁柱以外的承重或半承重構件。1974年，第一個全復合材料建筑在英國Lancashire落成，外形為棱錐體組成的空間結構。早期的FRP結構，大多帶有一定的試驗性質，尚未在土木工程中形成規(guī)模。

（2）橋梁工程中的FRP結構構件

隨著FRP生產技術和產品形式的迅速發(fā)展，F(xiàn)RP結構在橋梁工程中得到迅速發(fā)展。英國。瑞土丹麥。日本。美國及中國等國家，均成功建造了一系列全FRP結構的人行天橋。同時，F(xiàn)RP結構也被應用于承受較大反復動載的公路橋梁中。此后不到十年的時間里，采用FRP橋面板的中小型橋梁在美國已有數十座。FRP橋面板還被用于替換老化的混凝土橋面板。此外，F(xiàn)RP索還可替代鋼索用于斜拉橋和懸索橋。

4 FRP復合材料在土木工程中的實踐展望

眾所周知，F(xiàn)RP作為一種新型的結構材料，已經廣泛的應用于土木工程中，其所具備的多種優(yōu)良的特性，也使其成為了應用前景較為廣闊的。有待于我么進一步探索與研究的材料。由于FRP復合材料在我國土木工程具體實踐中應用的十年還較短，因此，我們在很多方面還沒有積累出較成熟的經驗，包括理論和實踐。在未來一段時間內，不斷的提高FRP材料的性能以及降低其成本造價，是亟待行業(yè)內諸多人共同探索的一個重要課題，以便利于FRP材料在土木工程中得到越來越多的推廣與應用。

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