連續(xù)玄武巖纖維是以火山巖為原料，經(jīng)1500攝氏度高溫熔融后快速拉制而成的連續(xù)纖維，是一種對生態(tài)和環(huán)境無毒無害，可再生循環(huán)的環(huán)境友好型綠色材料。

玄武巖纖維概述

連續(xù)玄武巖纖維（Continuous Basalt Fiber，簡稱CBF）是以火山巖為原料，經(jīng)1500攝氏度高溫熔融后快速拉制而成的連續(xù)纖維，屬于非金屬的無機(jī)纖維。其生產(chǎn)過程幾乎無毒害氣體排放，能耗低，是無污染的綠色工業(yè)原材料。

玄武巖纖維密度約為2.6g/cm3。單絲拉伸強(qiáng)度為3000MPa～4500MPa，拉伸彈性模量為85GPa～110GPa，可在-260攝氏度～850攝氏度范圍內(nèi)工作，具有高抗拉強(qiáng)度、耐高溫、耐腐蝕、絕熱、絕緣隔音等優(yōu)異性能，與碳纖維、芳綸纖維、超高分子量聚乙烯纖維并稱“四大高技術(shù)纖維”。

玄武巖纖維生產(chǎn)過程

玄武巖纖維可根據(jù)強(qiáng)度、彈性模量分為通用型、高強(qiáng)型、高模型纖維，又可根據(jù)其在鹽堿侵蝕環(huán)境或高溫環(huán)境中表現(xiàn)出的不同特征而分為耐鹽堿型、耐高溫型纖維。利用玄武巖纖維原絲可以制備短切紗、纖維氈、（單向和雙向）纖維布及混雜纖維布等纖維制品，滿足建筑和路橋工程需求。

如表1所示，與E-玻璃纖維、碳纖維、芳綸纖維這些常用纖維相比，玄武巖纖維的性價比高。優(yōu)質(zhì)玄武巖纖維各項力學(xué)指標(biāo)都超過玻璃纖維30%左右，抗蠕變性能尤為突出；在多方面可代替普通碳纖維（性能可達(dá)到碳纖維的70%左右，價格僅為碳纖維的1/7），玄武巖纖維的耐高溫性能甚至可與碳纖維媲美；此外，玄武巖纖維的強(qiáng)度、剛度及各項耐久性能也達(dá)到或超過了芳綸纖維。綜合評價，玄武巖纖維依靠其高性能和高性價比，可填補(bǔ)碳纖維與玻璃纖維之間的應(yīng)用空白。

表1 玄武巖纖維與其他纖維性能對比

玄武巖纖維復(fù)合材料性能特點(diǎn)

玄武巖纖維和樹脂通過特定工藝制備形成玄武巖纖維增強(qiáng)復(fù)合材料（Basalt Fiber Reinforced Polymer，簡稱BFRP）。根據(jù)制備工藝和用途的不同，玄武巖纖維復(fù)合材料可以分為筋、索、網(wǎng)格、型材四大類。相比于傳統(tǒng)建筑材料（鋼材、混凝土、木材、鋁合金等），BFRP具有優(yōu)越的力學(xué)、物理化學(xué)性能和其他功能特點(diǎn)，具體特點(diǎn)如下：

◆輕質(zhì)：玄武巖纖維復(fù)合材料的密度為2g/cm3，是鋼材的1/4。

◆高強(qiáng)：BFRP 筋拉伸強(qiáng)度為800 MP a～1600 MP a，型材拉伸強(qiáng)度為800MPa～1200MPa，是普通鋼材的3倍～5倍。

◆耐腐蝕性能優(yōu)越：對酸堿鹽等各類腐蝕環(huán)境具有較強(qiáng)的抵抗力，在鹽腐蝕環(huán)境（模擬海洋環(huán)境）下，預(yù)測100年強(qiáng)度退化15%；在紫外線作用下，抗拉強(qiáng)度和彈性模量的變化幅度在10%以內(nèi)。

◆耐疲勞性能良好：疲勞強(qiáng)度為60%fu～85%fu，遠(yuǎn)高于鋼材；長期蠕變斷裂應(yīng)力≥0.54fu，蠕變率小于3%（0.5fu），遠(yuǎn)大于玻璃纖維復(fù)合材料（0.3fu）。

◆耐高低溫性能好：500℃下仍能保持50%的抗拉強(qiáng)度，特種玄武巖纖維復(fù)合材料可以達(dá)到900攝氏度～1200攝氏度；在-200攝氏度下，不同樹脂體系均可保持高抗拉強(qiáng)度。同時，BFRP抗凍融循環(huán)性能優(yōu)異，200次凍融循環(huán)作用下，抗拉強(qiáng)度無明顯降低。

◆多功能性：導(dǎo)熱系數(shù)0 .04 W/mk～0.4W/mk，僅為鋼材的1/1200，可作為保溫隔熱材料；熱膨脹系數(shù)為8×10-6/攝氏度，與混凝土相近；體積電阻率1.5×1013Ω·m，磁導(dǎo)率4π×10-8SI（1×10-8CGSM）；介電常數(shù)2.61，介電損耗0.0068?？扇〈痛配?、銅筋等應(yīng)用于消磁設(shè)施、雷達(dá)站等有特殊要求的基礎(chǔ)設(shè)施結(jié)構(gòu)中。

玄武巖纖維復(fù)合材料制品類型和性能

BFRP筋

玄武巖纖維復(fù)合筋（BFRP筋）是以玄武巖纖維為增強(qiáng)材料，樹脂、填料等為基體，經(jīng)過拉擠工藝制備而成的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料制品，可分為光桿筋、螺紋筋、噴砂復(fù)合筋等種類。已制定國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T26745-2021《土木工程結(jié)構(gòu)用玄武巖纖維復(fù)合材料》。

玄武巖纖維復(fù)合筋

鋼筋-連續(xù)玄武巖纖維復(fù)合筋是由內(nèi)心鋼筋和外包縱向BFRP復(fù)合而成的，具有鋼筋高延性和BFRP筋材高強(qiáng)度互補(bǔ)的優(yōu)點(diǎn)。玄武巖纖維智能筋是在玄武巖纖維筋的生產(chǎn)過程中埋入分布式傳感光纖，集受力與傳感特性于一體的自傳感智能材料。

玄武巖纖維鋼筋-連續(xù)復(fù)合筋

玄武巖纖維智能筋

BFRP索

玄武巖纖維復(fù)合材料索（BFRP索）是連續(xù)玄武巖纖維和基體材料通過拉擠工藝制備的連續(xù)材料。根據(jù)組成纖維可分為由不同種類纖維單索組成的混合索及混雜不同纖維單索組成的混雜索；根據(jù)單索扭轉(zhuǎn)程度可以分為絞索和平行索。BFRP索可替代鋼拉索，作為斜拉橋和懸索橋的索承部分。已制定國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T35156-2017《結(jié)構(gòu)用纖維增強(qiáng)復(fù)合材料拉索》。

BFRP索

BFRP網(wǎng)格和玄武巖纖維格柵

玄武巖纖維復(fù)合材料網(wǎng)格（BFRP網(wǎng)格）是連續(xù)玄武巖纖維和基體材料（環(huán)氧樹脂等）按一定工藝（如模壓成型或真空輔助成型）一體化連續(xù)生產(chǎn)的網(wǎng)格狀復(fù)合材料制品。BFRP網(wǎng)格具有節(jié)點(diǎn)強(qiáng)度高，雙向拉伸力學(xué)性能優(yōu)異，耐腐蝕，耐疲勞蠕變等優(yōu)異特性，可廣泛用于新結(jié)構(gòu)增強(qiáng)與老舊結(jié)構(gòu)加固，提升結(jié)構(gòu)抗裂性能、耐久性能、抗震性能和力學(xué)性能。

玄武巖纖維土工格柵是用高強(qiáng)的玄武巖纖維通過先進(jìn)經(jīng)編工藝制成的網(wǎng)格狀基材，是經(jīng)過表面涂覆處理制成的半剛性制品。

目前，網(wǎng)格可用于結(jié)構(gòu)加固或增強(qiáng)，格柵僅用于抗裂和地基處理，已制定國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 36262-2018《結(jié)構(gòu)工程用纖維增強(qiáng)復(fù)合材料網(wǎng)格》。

網(wǎng)格和格柵

將碳纖維或光纖光柵作為傳感單元，分布嵌入在BFRP網(wǎng)格中，可形成自傳感的智能BFRP網(wǎng)格，將其用于混凝土結(jié)構(gòu)中，不僅可以提高結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能，還可實時監(jiān)測結(jié)構(gòu)的狀態(tài)（變形、裂縫、應(yīng)力分布和動態(tài)響應(yīng)等指標(biāo)）。

智能BFRP網(wǎng)格圖

BFRP型材

玄武巖纖維型材（BFRP型材）是以玄武巖纖維為增強(qiáng)材料，與樹脂、填料等基體結(jié)合后經(jīng)拉擠工藝形成的制品。拉擠工藝可以生產(chǎn)出截面形狀復(fù)雜的連續(xù)型材，包括工字梁、棒材、圓管、方管、板、角材、異型材等。型材中纖維體積含量可以達(dá)到50%～60%，且纖維主要沿軸向，因此型材具有優(yōu)異的軸向性能，如表2所示。

BFRP拉擠型材具有相對于普通鋼材更輕的質(zhì)量和更高的抗拉強(qiáng)度，但彈性模量相對鋼材較低?？箟簭?qiáng)度方面，BFRP型材的抗壓性能受縱向纖維的局部屈曲控制，如縱向纖維有很好的橫向纖維約束，其抗壓性能也能夠接近抗拉性能，但一般情況下只能達(dá)到抗拉強(qiáng)度的50%～70%；抗剪強(qiáng)度方面，縱向纖維能對縱向抗剪性能起到一定貢獻(xiàn)。

BFRP型材

表2.BFRP型材力學(xué)性能

結(jié)構(gòu)型短切玄武巖纖維

結(jié)構(gòu)型短切玄武巖纖維是通過拉擠成型工藝將連續(xù)玄武巖纖維與樹脂基體浸漬固化形成細(xì)棒，然后切短成一定長度。最終產(chǎn)品的直徑一般在0.40毫米～1.00毫米之間，纖維長度根據(jù)使用的混凝土混合物確定。

與鋼纖維相比，結(jié)構(gòu)型短切玄武巖纖維具有耐腐蝕、比重較小、熱膨脹系數(shù)與混凝土接近等優(yōu)點(diǎn)。與常用非金屬纖維（PP、PVA）相比，玄武巖纖維具有更高的抗拉強(qiáng)度及彈性模量，且生產(chǎn)工藝綠色環(huán)保，更具有環(huán)境友好性，如表3所示。玄武巖纖維密度與混凝土接近，攪拌時在混凝土基體中隨機(jī)定向、均勻分布，并形成均勻的三維網(wǎng)架，可在混凝土裂縫的斷裂面處起到橋接作用，能有效提升混凝土開裂后的性能。

結(jié)構(gòu)型短切玄武巖纖維

表3 結(jié)構(gòu)型短切玄武巖纖維材料特性

路橋壽命及綜合性能增強(qiáng)技術(shù)

應(yīng)用最新BFRP增強(qiáng)設(shè)計理念，形成了路橋連續(xù)配BFRP筋/網(wǎng)格增強(qiáng)技術(shù)、輕量化BFRP型材桁架橋技術(shù)、BFRP拉索長壽命斜拉橋技術(shù)、結(jié)構(gòu)型玄武巖纖維增強(qiáng)水泥基及瀝青路面技術(shù)。

路橋連續(xù)配BFRP筋/網(wǎng)格增強(qiáng)技術(shù)

BFRP筋海水海砂混凝土結(jié)構(gòu)

近年來，我國基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)發(fā)展迅速，城市化規(guī)模不斷擴(kuò)大，一些沿海城市和島嶼地區(qū)由于淡水和河砂資源日益枯竭，建筑用河砂供不應(yīng)求，從內(nèi)陸運(yùn)輸?shù)秃由?，又會造成建設(shè)成本增加。為解決這一問題，同時也出于我國加速發(fā)展海洋產(chǎn)業(yè)和鞏固海洋主權(quán)的迫切需求，開發(fā)海水海砂替代淡水河砂作為混凝土建筑結(jié)構(gòu)原材料具有良好而廣闊的應(yīng)用前景。然而，海水與海砂中含有豐富的氯離子會破壞鋼筋表面鈍化膜，腐蝕原電池并造成鋼筋的腐蝕，從而導(dǎo)致混凝土保護(hù)層的開裂、剝落和鋼筋裸露等一系列耐久性問題，嚴(yán)重降低鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能和服役年限。為解決海水海砂混凝土中的鋼筋銹蝕問題，可采用不發(fā)生銹脹的BFRP筋縱筋和箍筋全部替代鋼筋，以提高混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性。

BFRP筋海水海砂混凝土構(gòu)件

BFRP筋/網(wǎng)格-鋼筋混合配筋混凝土結(jié)構(gòu)

針對傳統(tǒng)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性不足、可恢復(fù)性差，以及FRP筋混凝土結(jié)構(gòu)延性差、缺乏經(jīng)濟(jì)性的問題，可將耐久性優(yōu)異的BFRP筋/網(wǎng)格替換鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中離混凝土表面較近的鋼筋，形成混合配筋結(jié)構(gòu)。BFRP筋配置在外側(cè)，可減小裂縫寬度，試驗表明，混合配筋梁的裂縫寬度相比于鋼筋混凝土梁減少約40%。不發(fā)生銹脹的BFRP筋在鋼筋外側(cè)阻止腐蝕介質(zhì)侵入，提高結(jié)構(gòu)耐久性。線彈性的BFRP筋可在鋼筋屈服后提供二次剛度，采用BFRP箍筋替換柱腳處的鋼箍筋可避免縱向鋼筋的屈曲，起到減小殘余變形、提高結(jié)構(gòu)延性和抗震性能的作用。橋梁的橋墩等構(gòu)件因體積較大，會面臨大體積混凝土開裂的棘手問題。在結(jié)構(gòu)保護(hù)層中增配鋼筋網(wǎng)片是有效的抗裂方法之一，但鋼筋會帶來不可避免的銹脹問題，降低結(jié)構(gòu)的耐久性。因此，可采用耐久性優(yōu)異的BFRP網(wǎng)格或筋替代鋼筋網(wǎng)片，配置在保護(hù)層中，通過與混凝土的黏結(jié)抵抗混凝土表面的拉應(yīng)力，減小該拉應(yīng)力，從而避免裂縫的出現(xiàn)。

BFRP網(wǎng)格用于大體積混凝土抗裂

混合配筋結(jié)構(gòu)

BFRP筋連續(xù)配筋路/橋面

混凝土在溫降和干縮作用下開裂，使傳統(tǒng)鋼筋混凝土路/橋面處于帶裂縫工作狀態(tài)。裂縫加速了雨水和空氣侵入，導(dǎo)致鋼筋銹脹，引起混凝土分層、剝落等問題。此外，鋼筋與混凝土之間熱膨脹系數(shù)差異和車輛疲勞荷載也會加劇耐久性問題，使得傳統(tǒng)路/橋面服役壽命嚴(yán)重不足。耐腐蝕FRP筋可有效解決這一問題，但CFRP筋與混凝土的共同工作性能差、價格昂貴，不適宜在路面大面積使用；GFRP筋在瀝青或混凝土路面的堿性環(huán)境中性能退化嚴(yán)重。采用BFRP筋全部替換鋼筋，可實現(xiàn)長距離連續(xù)配筋。與同期施工的普通混凝土橋面相比，裂縫減少30%；無需和傳統(tǒng)鋼筋一樣進(jìn)行搭接、焊接，工期縮短60%，施工效率提高5倍；材料重量輕，施工方便，勞務(wù)成本降低，總體造價節(jié)約20%以上；同時，解決了北方高速路面除冰鹽對鋼筋的腐蝕問題，提高了耐久性。目前，連續(xù)BFRP筋增強(qiáng)路面已成功應(yīng)用于陽江公路、張石高速公路等工程。

BFRP筋連續(xù)配筋路/橋面鋪裝層

輕量化BFRP型材桁架橋技術(shù)

近年來，隨著BFRP型材性能的提升及生產(chǎn)成本的降低，從最初的應(yīng)用于加固既有結(jié)構(gòu)，到后來逐步在桁架、網(wǎng)架、網(wǎng)殼等新建結(jié)構(gòu)中替代傳統(tǒng)鋼材。相比傳統(tǒng)的鋼結(jié)構(gòu)桁架，玄武巖纖維型材在重量、強(qiáng)度和耐腐蝕性方面均具有優(yōu)勢，可實現(xiàn)輕量化結(jié)構(gòu)，大跨結(jié)構(gòu)、具有良好的耐腐蝕性，在沿江沿海橋梁中具有良好的應(yīng)用前景。

FRP桁架橋

多軸向/鋪層設(shè)計

BFRP型材主要由單向纖維拉擠而成，表現(xiàn)為明顯的各向異性，采用螺栓節(jié)點(diǎn)進(jìn)行連接時，容易出現(xiàn)低承載的脆性剪切破壞，導(dǎo)致BFRP型材的高強(qiáng)度得不到有效發(fā)揮。在微觀層面可利用鋪層方向、纖維種類及比例的可設(shè)計性，改善復(fù)合材料的抗沖擊性能及耐疲勞性能。

在材料可設(shè)計性的基礎(chǔ)上，以改善節(jié)點(diǎn)破壞模式與保證構(gòu)件剛度為目標(biāo)，可以優(yōu)化出桁架結(jié)構(gòu)用型材的鋪層設(shè)計，以實現(xiàn)結(jié)構(gòu)構(gòu)件及節(jié)點(diǎn)的最優(yōu)性能。BFRP桁架結(jié)構(gòu)用BFRP型材的0鋪層比例范圍為70%～80%，多軸向鋪層45°及90°需按等比例確定。

母材鋪層設(shè)計示意圖

連接技術(shù)

對型材展開多軸向鋪層設(shè)計，可以使得螺栓節(jié)點(diǎn)的極限荷載提升100%以上，且使節(jié)點(diǎn)獲得了延性的擠壓破壞，而非傳統(tǒng)節(jié)點(diǎn)的脆性剪切破壞。此外，通過在多軸向型材板中混雜少量碳纖維，可在保證構(gòu)件剛度的同時，提升節(jié)點(diǎn)的承載能力。與傳統(tǒng)螺栓節(jié)點(diǎn)和膠結(jié)節(jié)點(diǎn)相比，膠栓混接節(jié)點(diǎn)中螺栓與膠層共同承擔(dān)荷載并實現(xiàn)了線性疊加的創(chuàng)新。通過組合發(fā)生擠壓破壞模式的螺栓連接與具有極大變形能力的低剛度丙烯酸（ADP）膠層，實現(xiàn)了膠栓混接中螺栓與膠層共同承擔(dān)荷載，且其極限荷載幾乎是兩者承載力的線性疊加。通過加載、卸載、再加載的試驗評估表明，該膠栓混接具有較好的延性。在疲勞性能試驗中，實現(xiàn)了膠栓混接節(jié)點(diǎn)的疲勞壽命大于同荷載水平下螺栓節(jié)點(diǎn)與膠結(jié)節(jié)點(diǎn)疲勞壽命總和（高一個數(shù)量級）的目標(biāo)。

多軸向鋪層節(jié)點(diǎn)連接效果

膠栓混合節(jié)點(diǎn)連接效果

結(jié)構(gòu)設(shè)計

根據(jù)制備工藝區(qū)分，復(fù)合材料桁架可分為分布成型式桁架和整體成型式桁架。其中，分布成型式桁架又可稱為拼裝式桁架；整體成型式桁架又可按成型工藝分為纖維編織、纖維纏繞和模壓成型式桁架。對比單軸向方管，加入多軸向布后，多軸向方管組成的結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)破壞模式從剪切破壞變?yōu)閿D壓破壞，破壞模式轉(zhuǎn)變?yōu)檠有?，結(jié)構(gòu)極限承載力提升了60.4%，結(jié)構(gòu)的材料利用率大幅度提升，在結(jié)構(gòu)層面上實現(xiàn)了延性破壞。在桁架結(jié)構(gòu)設(shè)計上，可以通過將不同材料類型的桿件進(jìn)行混雜設(shè)計，實現(xiàn)桁架結(jié)構(gòu)的性價比最大化。

多軸向方管桁架單元

BFRP拉索長壽命斜拉橋技術(shù)

BFRP拉索具有輕質(zhì)、耐腐、抗拉強(qiáng)度高等優(yōu)異性能，是有效解決傳統(tǒng)鋼拉索自重大、易腐蝕等性能缺陷的重要選擇，也是推動斜拉橋向輕量化、長壽命方向發(fā)展的關(guān)鍵一環(huán)。

BFRP拉索及混雜拉索

基于高性能玄武巖纖維，開發(fā)了BFRP及其與碳纖維、鋼絲混雜的系列混雜FRP拉索，可實現(xiàn)混雜拉索彈模、強(qiáng)度、延性和經(jīng)濟(jì)跨徑的同步提升和設(shè)計。通過混雜BFRP拉索和CFRP（碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料）拉索，可實現(xiàn)混雜拉索的強(qiáng)度、彈模、疲勞性能和蠕變斷裂應(yīng)力的同步提升。

表1.常見FRP拉索分類及基本力學(xué)性能

大噸位BFRP拉索錨固

根據(jù)FRP拉索的受力原理，錨固系統(tǒng)可分為黏結(jié)型、摩擦型和擠壓型（機(jī)械擠壓和黏結(jié)擠壓）。與機(jī)械擠壓型相比，黏結(jié)擠壓型的荷載傳遞介質(zhì)與拉索之間具有額外的黏結(jié)力作用。該錨固方法具有整體性好、可設(shè)計性強(qiáng)、適用于錨固多筋拉索等優(yōu)點(diǎn)，是目前發(fā)展大噸位FRP拉索-錨固系統(tǒng)的理想形式。

大噸位BFRP拉索變剛度設(shè)計理念

基于該錨固形式，通過對錨固荷載傳遞介質(zhì)進(jìn)行變剛度設(shè)計，可實現(xiàn)錨固區(qū)拉索應(yīng)力均勻化，從而有效提升拉索的錨固效率。筆者團(tuán)隊于近期開發(fā)了一種短切微纖維改性樹脂變剛度荷載傳遞介質(zhì)，通過試驗驗證，該錨固系統(tǒng)對Φ7-37 BFRP拉索具有95%的平均錨固效率，平均極限索力為1919千牛，失效模式如下圖所示。

大噸位BFRP拉索失效模式

BFRP拉索靜/動力性能

靜力性能BFRP拉索靜力性能主要通過索體強(qiáng)度和端部錨固效率來表征。具體而言，BFRP拉索的強(qiáng)度可通過單筋強(qiáng)度、BFRP筋根數(shù)和錨固效率系數(shù)的乘積進(jìn)行計算。錨固效率一般是指拉索實測極限荷載與公稱極限抗拉力的比值，其中現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定預(yù)應(yīng)力BFRP筋的錨固效率≥95%。

疲勞性能與傳統(tǒng)鋼材相比，BFRP具有優(yōu)異的疲勞性能。相關(guān)研究表明，BFRP淺肋筋在應(yīng)力上限為0.54fu和應(yīng)力幅為0.04fu下的疲勞循環(huán)次數(shù)超過200萬次。鹽腐蝕后的BFRP筋在北緯20°、40°和60°的年均溫度下設(shè)計使用期為100年的疲勞強(qiáng)度分別為0.41fu、0.43fu和0.45fu，為海洋環(huán)境下的預(yù)應(yīng)力BFRP筋疲勞設(shè)計提供指導(dǎo)和依據(jù)。BFRP光圓拉索（Φ4-37）在應(yīng)力上限為0.5fu和應(yīng)力幅為0.05fu下的疲勞循環(huán)次數(shù)大于200萬次，且拉索疲勞后的本體強(qiáng)度沒有發(fā)生降低，為BFRP拉索的工程應(yīng)用提供了理論支撐。目前國內(nèi)外大量研究表明，BFRP材料的疲勞性能遠(yuǎn)好于鋼材。

動力特性在橋梁結(jié)構(gòu)振動分析中，頻率、模態(tài)和阻尼特性是三個最基本的動力特性參數(shù)。結(jié)構(gòu)的動力響應(yīng)和振動衰減由阻尼主導(dǎo)，阻尼的大小直接關(guān)系到橋梁在動荷載作用下的強(qiáng)弱。

若按等強(qiáng)度替換鋼拉索，CFR P拉索與BFRP拉索的面內(nèi)振動各階模態(tài)阻尼比均大于鋼索。由于斜拉索的面內(nèi)振動是斜拉橋拉索振動的主要形式，采用復(fù)合材料能夠更有效地耗散抑制斜拉索的振動能量，確保拉索的使用性能，延長拉索的使用壽命。

若按等強(qiáng)度替換鋼拉索，CFR P拉索與BFRP拉索面外振動的各階阻尼比大部分小于鋼索，而且BFRP拉索面外振動的各階模態(tài)阻尼比大多大于CFRP拉索面外振動的各階模態(tài)阻尼比。主要原因在于拉索的面外振動方向與拉索的重力方向正交，重力對拉索面外振動的阻尼耗能影響較小，其面外振動模態(tài)阻尼比主要受各階模態(tài)自振頻率的影響。

結(jié)構(gòu)型玄武巖纖維增強(qiáng)水泥基路面技術(shù)

纖維根據(jù)其幾何尺寸可分為非結(jié)構(gòu)型纖維與結(jié)構(gòu)型纖維兩種。其中，非結(jié)構(gòu)型纖維主要改善混凝土裂前性能；結(jié)構(gòu)型纖維主要作用于抵抗與限制構(gòu)件中出現(xiàn)的宏觀裂縫，起到增強(qiáng)混凝土延性、韌性和裂后承載能力的作用。

結(jié)構(gòu)型玄武巖纖維對宏觀裂縫的橋連作用

結(jié)構(gòu)型纖維與混凝土基體界面黏結(jié)性能

纖維與基體的界面性能在纖維增強(qiáng)混凝土的整體效果中起著至關(guān)重要的作用。結(jié)構(gòu)型纖維與基體之間黏結(jié)性能的優(yōu)劣，直接影響著基體受力、變形、開裂及破壞等一系列過程?，F(xiàn)有的結(jié)構(gòu)型玄武巖纖維通常分為肋紋型和平直型。肋紋型玄武巖纖維主要在拉出過程中增加機(jī)械錨固作用。由下圖可知，無論是對峰值荷載還是對曲線積分面積即耗能能力而言，肋紋型玄武巖纖維與基體黏結(jié)性能相較于平直型均有明顯提高。采用肋紋型玄武巖纖維能夠?qū)w維混凝土的宏觀力學(xué)產(chǎn)生更好的改善作用。

不同埋置深度平直型纖維拉拔曲線

不同埋置深度肋紋型纖維拉拔曲線

結(jié)構(gòu)型玄武巖纖維增強(qiáng)普通混凝土力學(xué)性能

纖維增強(qiáng)混凝土力學(xué)性能試驗參考國家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土物理力學(xué)性能試驗方法標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 50081-2019）。纖維長度均為35mm，纖維摻量均為1%體積摻量，均采用C30混凝土配合比。

從抗壓及抗彎性能上看，摻入結(jié)構(gòu)型玄武巖纖維，能夠有效提升混凝土力學(xué)性能，近似于鋼纖維增強(qiáng)混凝土的效果。

不同種類纖維增強(qiáng)試件荷載-位移曲線

結(jié)構(gòu)型玄武巖纖維增強(qiáng)UHPC力學(xué)性能

玄武巖纖維具有輕質(zhì)、高強(qiáng)、耐腐蝕等特點(diǎn)，因此采用結(jié)構(gòu)型玄武巖纖維替代鋼纖維增強(qiáng)UHPC（超高性能混凝土），能夠有效提升UHPC力學(xué)性能及耐久性能。下圖為結(jié)構(gòu)型玄武巖纖維增強(qiáng)UHPC抗拉性能試驗，從圖中可以看出，結(jié)構(gòu)型玄武巖纖維能夠略微提升UHPC初裂強(qiáng)度，并大幅度提升極限抗拉強(qiáng)度，同時兼具應(yīng)變硬化效應(yīng)。

結(jié)構(gòu)型玄武巖纖維增強(qiáng)UHPC荷載-位移曲線

短切玄武巖纖維增強(qiáng)瀝青路面技術(shù)

近年來，對瀝青路面進(jìn)行外摻纖維改性以提高其路用性能受到了越來越多行業(yè)學(xué)者的關(guān)注，木質(zhì)纖維雖憑借其優(yōu)異的吸油性在瀝青混合料體系中得到大量應(yīng)用，但更多研究發(fā)現(xiàn)，瀝青路面中的木質(zhì)纖維存在易降解、高溫穩(wěn)定性較差、易吸水等弊端，影響了瀝青混合料的性能。而玄武巖纖維具有良好的力學(xué)性能和高溫穩(wěn)定性，且可循環(huán)再生利用，使得其在瀝青混合料中的應(yīng)用得到越來越多的關(guān)注。

短切玄武巖纖維，是由連續(xù)玄武巖纖維經(jīng)過切割設(shè)備按一定長度尺寸切斷而得到的。短切玄武巖纖維增強(qiáng)瀝青，其作用原理包括加筋增強(qiáng)作用、增韌作用和阻裂作用，可提高瀝青混合料的自愈合能力，顯著降低了路面裂縫和車轍病害，提高了路面使用品質(zhì)，大大延長了路面使用壽命和養(yǎng)護(hù)周期，明顯節(jié)省了后期養(yǎng)護(hù)費(fèi)用。

纖維增強(qiáng)瀝青路面技術(shù)

橋梁長壽命加固技術(shù)

針對傳統(tǒng)加固及纖維布方法在耐久性、自重、脆性等方面問題，開發(fā)了BFRP網(wǎng)格、筋、板等結(jié)構(gòu)及預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)，有效提升了結(jié)構(gòu)的抗裂性能、抗疲勞性能、抗震性能和耐腐蝕性能。

橋梁BFRP網(wǎng)格長壽命綜合加固技術(shù)

BFRP網(wǎng)格是將玄武巖連續(xù)纖維浸漬于樹脂，經(jīng)固化形成的二維網(wǎng)格狀FRP制品，一般為正交雙向形式，具有輕質(zhì)、高強(qiáng)、耐腐蝕、耐疲勞等優(yōu)點(diǎn)。BFRP網(wǎng)格長壽命綜合加固技術(shù)的原理是在混凝土構(gòu)件表面鋪設(shè)BFRP網(wǎng)格，并用聚合物砂漿作為保護(hù)和黏結(jié)材料，使網(wǎng)格與原構(gòu)件一體化，共同承擔(dān)荷載作用下的彎矩和剪力，從而提高構(gòu)件的使用與承載性能。根據(jù)加固需求，BFRP網(wǎng)格加固技術(shù)可應(yīng)用于主梁、蓋梁、橋墩等部位，使原結(jié)構(gòu)抗彎、抗剪、抗裂、抗震等性能得到綜合提升。

BFRP網(wǎng)格長壽命綜合加固技術(shù)

BFRP網(wǎng)格長壽命綜合加固技術(shù)施工工藝如上圖所示，主要分為以下步驟：

步驟1.表面處理：采用噴砂工藝或手工打磨混凝土表面，利用超高壓水洗或氣壓吸塵去除附著物、油污等污垢及已經(jīng)脆弱的水泥外層，對施工對象結(jié)構(gòu)的表面進(jìn)行清理，直至露出堅實混凝土表面。

步驟2.找平層：刷涂或噴涂底層找平層，找平層厚度為0.5毫米～1毫米。

步驟3.網(wǎng)格臨時固定：通過機(jī)械栓釘進(jìn)行臨時固定。為了在擰緊鉚釘時不損傷纖維網(wǎng)格，應(yīng)采用墊橡膠墊等保護(hù)措施，安裝時應(yīng)盡可能避免BFRP網(wǎng)格與原有混凝土間出現(xiàn)間隙。網(wǎng)格宜連續(xù)通長布置，如網(wǎng)格長度不足需要搭接時，搭接長度至少為3個節(jié)點(diǎn)。

步驟4.涂刷界面劑：用高壓氣泵將構(gòu)件加固面上因作業(yè)帶來的浮塵、浮渣等清理干凈；并提前6小時對被加固構(gòu)件表面進(jìn)行噴水養(yǎng)護(hù)，保持濕潤無明水；基層養(yǎng)護(hù)完成后即可噴涂界面劑，界面劑隨拌隨用，且噴涂過程中應(yīng)確保界面劑均勻分布。

步驟5.PCM封涂：按設(shè)計厚度進(jìn)行施工區(qū)域邊界壓條的定位，并找平工作面；采用機(jī)械噴涂的方式進(jìn)行聚合物砂漿施工，每次噴涂的厚度應(yīng)適合施工操作，厚度控制在10毫米～15毫米，后一次噴涂應(yīng)在施工面指觸不黏手后進(jìn)行，且后續(xù)噴涂時應(yīng)將上層砂漿表面拉毛；當(dāng)噴涂厚度達(dá)到設(shè)計要求后，應(yīng)及時進(jìn)行壓抹收光。

步驟6.養(yǎng)護(hù)：施工現(xiàn)場的環(huán)境溫度以5℃～35℃為宜。冬天、通風(fēng)場所、有陽光直射的施工場地，砂漿表面易干燥，容易產(chǎn)生干縮裂縫，此時應(yīng)采取適當(dāng)?shù)酿B(yǎng)護(hù)和防裂措施。

通過上述施工工藝分別對鋼筋混凝土梁進(jìn)行抗彎和抗剪加固相比于未加固梁，加固后結(jié)構(gòu)的抗彎承載力提升39%。對于抗剪加固后的梁，其破壞模式由脆性剪切破壞轉(zhuǎn)變?yōu)檠有允軓澠茐?，抗剪承載力提升37%。

喻苓芝 攝

橋梁BFRP預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)

預(yù)應(yīng)力FRP板外貼加固技術(shù)

FRP板是一種拉伸性能優(yōu)異的非金屬復(fù)合材料，它是通過拉擠成型等工藝將纖維原絲和基體復(fù)合而成的單向纖維增強(qiáng)復(fù)合材料。利用環(huán)氧樹脂等膠黏劑將FRP板黏貼到待加固混凝土結(jié)構(gòu)受拉側(cè)表面，當(dāng)結(jié)構(gòu)承受荷載時，F(xiàn)RP板與混凝土結(jié)構(gòu)協(xié)同變形而共同受力，可改善結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)，抑制結(jié)構(gòu)裂縫的產(chǎn)生與開展，從而提高混凝土結(jié)構(gòu)的剛度與承載力。在結(jié)構(gòu)承受荷載之前，預(yù)先對其施加壓力，使其在外荷載作用時，預(yù)先施加在受拉區(qū)混凝土的壓應(yīng)力可用來抵消或減小外荷載產(chǎn)生的拉應(yīng)力，使結(jié)構(gòu)在正常使用狀態(tài)下不產(chǎn)生裂縫或延遲裂縫產(chǎn)生，可有效改善結(jié)構(gòu)的正常使用性能。將FRP板與預(yù)應(yīng)力相結(jié)合的預(yù)應(yīng)力FRP板外貼加固法可有效避免普通FRP板外貼加固法存在的正常使用階段的性能改善程度有限、強(qiáng)度利用率低且易發(fā)生剝離破壞等問題，能顯著提高結(jié)構(gòu)性能、充分發(fā)揮混凝土和FRP板的材料性能，具有抗剝離破壞、耐疲勞等優(yōu)點(diǎn)，因此在結(jié)構(gòu)加固方面具有良好的應(yīng)用前景。

預(yù)應(yīng)力FRP板外貼加固施工工藝如下：

步驟1.定位放線及底層處理：用裂縫修補(bǔ)膠灌注結(jié)構(gòu)裂縫；將混凝土表面剝落、疏松、蜂窩、腐蝕等劣化部分清除，并進(jìn)行清洗、打磨，待表面干燥后，用修補(bǔ)材料將混凝土表面凹凸部位修復(fù)平整，需確保混凝土保護(hù)層厚度滿足相關(guān)規(guī)范要求；施工前應(yīng)按設(shè)計圖紙，在橋梁的加固部位放線定位，初步確定錨具位置和FRP板長度。

步驟2.種植錨栓：使用鋼筋探測儀探測鋼筋位置，錯開鋼筋布置孔位并打孔，隨后植入錨栓，若FRP板長度大于5米，則每隔5米布置鋼壓板錨栓孔位，并植筋。

步驟3.制作FRP板-錨具組裝件：根據(jù)設(shè)計圖紙和施工現(xiàn)場情況確定FRP板長度，下料，并準(zhǔn)備FRP板-錨具組裝件，F(xiàn)RP板黏接面需進(jìn)行打磨并用清潔劑擦拭干凈。

步驟4.安裝FRP板錨具：安裝固定端錨具支架和張拉端錨具支架，應(yīng)確保各部件在同一軸線上。將組裝件的固定端錨具推入固定端錨具支架內(nèi)，擰上固定螺栓。將張拉端錨具推入張拉端錨具支架內(nèi)。

步驟5.預(yù)張拉：安裝張拉工裝。使用千斤頂對FRP板進(jìn)行預(yù)張拉，預(yù)張拉荷載20千牛～30千牛，確認(rèn)加固系統(tǒng)工作正常后卸載。

步驟6.涂抹膠黏劑：在FRP板黏貼部位涂刷膠黏劑。

步驟7.正式張拉：逐級張拉，每級張拉完畢，間隔2分鐘～3分鐘后再進(jìn)行下一級張拉。張拉完成后，旋緊張拉端錨具螺母，拆除千斤頂和張拉裝置，在空隙處補(bǔ)膠并清除多余膠黏劑。

步驟8.安裝FRP板壓條。

步驟9.涂刷防護(hù)材料：在FRP板表面涂抹防腐層，并給錨具兩端安裝防護(hù)罩。

與未加固梁相比，預(yù)應(yīng)力BFRP板黏貼加固梁的開裂荷載、屈服荷載和極限荷載分別提升了317%、55%和48.2%。與CFRP板加固梁相比，同規(guī)格的BFRP板加固梁延性更好、裂縫控制效果更好、承載力波動性更小。相同規(guī)格的FRP板，BFRP板加固梁承載力可達(dá)到CFRP板的85%以上，而價格僅為1/3。采用等剛度的BFRP板進(jìn)行加固，BFRP板加固梁承載力與CFRP板相似，而加固成本可降低40%。

橋梁BFRP筋體外預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)

體外預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)示意圖

體外預(yù)應(yīng)力FRP筋加固技術(shù)是將FRP筋布置在混凝土截面之外并進(jìn)行張拉，利用FRP筋的回縮對結(jié)構(gòu)施加預(yù)應(yīng)力，從而達(dá)到限制裂縫、提高承載力的加固目的。體外預(yù)應(yīng)力FRP筋加固技術(shù)的特點(diǎn)主要包括：方便維護(hù)管理人員對預(yù)應(yīng)力FRP筋進(jìn)行質(zhì)量檢查，發(fā)現(xiàn)問題可以及時采取措施；除了錨固端外，預(yù)應(yīng)力筋僅在轉(zhuǎn)向塊處與結(jié)構(gòu)體接觸，可以減少預(yù)應(yīng)力的摩擦損失；預(yù)應(yīng)力筋布置在截面之外，可以有效減小混凝土梁的截面尺寸；避免體外預(yù)應(yīng)力筋的孔道布置、灌漿等工序，施工方便，工期相對較短，對工程經(jīng)濟(jì)效益有積極有效的影響。

體外預(yù)應(yīng)力FRP筋加固混凝土結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵工藝流程如下：

步驟1.在混凝土構(gòu)件兩端安裝FRP筋錨具支座，在混凝土構(gòu)件中部設(shè)計位置處布置轉(zhuǎn)向塊。

步驟2.按設(shè)計長度對FRP筋進(jìn)行裁剪下料，并對其兩端采用工具錨進(jìn)行錨固，制作FRP筋-工具錨組裝件。

步驟3.安裝FRP筋-工具錨組裝件。

步驟4.安裝張拉工裝，使用千斤頂對FRP筋進(jìn)行預(yù)張拉，預(yù)張拉荷載20千牛～30千牛，確認(rèn)加固系統(tǒng)工作正常后卸載。

步驟5.逐級張拉，每級張拉的時間間隔為2分鐘～3分鐘。正式張拉完成后，安裝FRP筋永久錨具，拆除千斤頂和張拉裝置，完成加固。體外預(yù)應(yīng)力BFRP筋加固技術(shù)實現(xiàn)了被加固梁開裂荷載、屈服荷載和極限荷載分別提升450%、110%和140%的效果，并與體外預(yù)應(yīng)力鋼絞線加固梁相比，具有相近的延性和更小的殘余變形（降低1.3倍），同時滿足了疲勞作用-腐蝕環(huán)境耦合等嚴(yán)苛條件下的50-100年長壽命加固需求。

BFRP網(wǎng)格預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)分段張拉工藝

橋梁BFRP網(wǎng)格預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)

在施加預(yù)應(yīng)力前，預(yù)應(yīng)力BFRP網(wǎng)格加固施工工藝與BFRP網(wǎng)格非預(yù)應(yīng)力加固步驟1～4相同，此處不再贅述。BFRP網(wǎng)格預(yù)應(yīng)力加固混凝土結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵工藝流程如下：

步驟1.安裝FRP網(wǎng)格錨具：在待加固混凝土結(jié)構(gòu)的表面安裝用于FRP網(wǎng)格張拉的預(yù)應(yīng)力錨具，將FRP網(wǎng)格的兩端分別緊固在安裝好的預(yù)應(yīng)力錨具中。

步驟2.預(yù)張拉：使用千斤頂對FRP網(wǎng)格進(jìn)行預(yù)張拉，預(yù)張拉荷載2.5千?！?千牛，確認(rèn)加固系統(tǒng)工作正常后卸載。

步驟3.涂抹第一層聚合物砂漿：采用機(jī)械噴涂的方式進(jìn)行聚合物砂漿施工，涂抹一層5毫米厚的聚合物砂漿，并及時進(jìn)行壓抹收光。

步驟4.第一次張拉：張拉預(yù)應(yīng)力錨具，對FRP網(wǎng)格施加預(yù)應(yīng)力，將位于中部的全長1/2段梁繼續(xù)覆蓋15毫米聚合物砂漿。

步驟5.第二次張拉：養(yǎng)護(hù)1周后，F(xiàn)RP網(wǎng)格張拉端釋放1/2荷載，并用聚合物砂漿覆蓋剩余端部網(wǎng)格，砂漿厚度為15毫米。

步驟6.第三次張拉：繼續(xù)養(yǎng)護(hù)1周后，釋放網(wǎng)格張拉端剩余荷載。

通過上述施工工藝對鋼筋混凝土梁進(jìn)行預(yù)應(yīng)力加固。相比于非預(yù)應(yīng)力加固方式，分段張拉工藝能充分發(fā)揮FRP網(wǎng)格的抗拉能力，將FRP網(wǎng)格的應(yīng)變利用率提升30%以上。

橋梁BFRP嵌入式加固技術(shù)

嵌入式加固（Near surface mounted，NSM）技術(shù)是FRP材料加固混凝土結(jié)構(gòu)領(lǐng)域一種新的加固技術(shù)。該技術(shù)利用具有高黏結(jié)強(qiáng)度的環(huán)氧樹脂或者砂漿將拉擠成型的FRP筋或板條（矩形截面，亦稱筋條）放入結(jié)構(gòu)表面預(yù)先開好的槽中,并向槽中注入黏結(jié)材料使之形成整體，以此來改善結(jié)構(gòu)性能?；炷帘Ｗo(hù)層的存在使得FRP材料受到很好的保護(hù)，從而極大地減少了環(huán)境對其產(chǎn)生的不利影響，提高了FRP材料的耐久性。尤其是在火災(zāi)環(huán)境下，F(xiàn)RP筋處于混凝土保護(hù)層內(nèi)部，埋于槽道黏結(jié)劑中，未直接暴露在火災(zāi)環(huán)境中。因此，嵌入式加固混凝土結(jié)構(gòu)的抗火性能優(yōu)于外貼式加固結(jié)構(gòu)。當(dāng)采用無預(yù)應(yīng)力的FRP材料進(jìn)行嵌入式加固后，雖然可以顯著提高加固構(gòu)件的極限承載力，但對加固構(gòu)件早期裂縫的出現(xiàn)及限制作用不大，而且在破壞階段，嵌入式FRP的材料利用率也不高。在既有非預(yù)應(yīng)力FRP筋嵌入式加固技術(shù)的基礎(chǔ)之上，通過對內(nèi)嵌的FRP筋施加預(yù)應(yīng)力的新型嵌入式預(yù)應(yīng)力FRP筋加固技術(shù)則可以很好地解決該問題。嵌入式預(yù)應(yīng)力FRP筋加固混凝土結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵工藝流程如下：

步驟1.在混凝土構(gòu)件表面按預(yù)定位置開出槽道，用打磨機(jī)將槽道附近混凝土表面的浮漿打磨掉，然后用清水將槽道清洗干凈并晾干。

步驟2.將FRP筋的兩端用內(nèi)灌黏結(jié)膠的螺紋套管錨固，用酒精將FRP筋材的表面擦拭干凈后，將FRP筋放入槽道，對FRP筋施加指定水平的預(yù)應(yīng)力。

步驟3.FRP筋張拉完成后，在槽道外表面緊密黏貼一層薄膜塑料，在槽道內(nèi)采用壓力注膠，注膠完畢后將兩端用玻璃膠封閉。

步驟4.待槽道內(nèi)的膠達(dá)到規(guī)定強(qiáng)度后，揭去薄膜塑料，在槽道外表面涂抹一定厚度的聚合物砂漿保護(hù)層，并將端部錨固裝置覆蓋；用聚合物砂漿將端部張拉時對混凝土保護(hù)層的剔除部分修補(bǔ)平整。

步驟5.待樹脂和環(huán)氧砂漿保護(hù)層達(dá)到規(guī)定強(qiáng)度后，放張F(tuán)RP筋的預(yù)應(yīng)力，完成加固。

嵌入式預(yù)應(yīng)力FRP筋加固混凝土結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵工藝流程

相關(guān)試驗結(jié)果表明，嵌入式預(yù)應(yīng)力BFRP筋加固技術(shù)實現(xiàn)了被加固梁開裂荷載、屈服荷載和極限荷載分別提升50%、36%和68%的效果。

BFRP預(yù)應(yīng)力錨桿邊坡支護(hù)技術(shù)

巖土中的結(jié)構(gòu)支撐體系處于地層酸堿潮濕環(huán)境、地下水侵蝕、地層雜散電流作用、高應(yīng)力水平應(yīng)力腐蝕等惡劣條件下，金屬支撐體系腐蝕嚴(yán)重，影響了巖土中結(jié)構(gòu)的使用壽命。而BFRP錨桿自重輕、抗拉強(qiáng)度高，施工便捷安全，加固支護(hù)效果更為顯著，耐久性和使用壽命均有所提升，是一種適用于長期邊坡支護(hù)的材料。BFRP錨桿的桿體為BFRP筋，并且和專用的錨頭與錨尾等部件匹配形成錨桿結(jié)構(gòu)。

預(yù)應(yīng)力BFRP錨桿充分發(fā)揮了材料的力學(xué)性能，有效提高承載力、剛度和抗裂性能，具有主動加固、降低成本、安全可靠的特點(diǎn)。預(yù)應(yīng)力BFRP錨桿可主動限制前期變形，取得更有效的支護(hù)作用，且能夠提高BFRP錨桿的螺紋承載力，使得錨桿的端部錨固可靠。預(yù)應(yīng)力BFRP錨桿一般包括外錨段、錨桿桿體和錨固段三部分。錨固段可有效地增大與穩(wěn)定巖土體間的咬合力；桿體材料采用直徑較大、抗拉強(qiáng)度高的BFRP筋；而外錨段包括錨固墩、墊板和配套錨具，錨固墩和墊板具有足夠的強(qiáng)度，能夠充分發(fā)揮預(yù)應(yīng)力的作用。

預(yù)應(yīng)力BFRP錨桿能對被支護(hù)的構(gòu)筑物提供足夠承載力，有效地控制圍巖向不利的方向變形，調(diào)整錨桿周圍巖土體的應(yīng)力分布。支擋結(jié)構(gòu)物表層巖土體處于主動受壓狀態(tài)，提高了支擋結(jié)構(gòu)物巖土體的整體穩(wěn)定性。此外，預(yù)應(yīng)力BFRP錨桿的適用范圍廣泛，能夠有效將極限承載力均勻地分散在被錨固的結(jié)構(gòu)上，不受錨固對象及其地質(zhì)條件的影響。

預(yù)應(yīng)力BFRP錨桿構(gòu)造示意圖

預(yù)應(yīng)力錨桿支護(hù)原理

錨桿一端被緊緊地固定在孔底深處的穩(wěn)定巖土體中，待桿體的張拉端張拉至預(yù)定值后，被固定于構(gòu)筑物或支擋結(jié)構(gòu)的表面。此過程通過利用預(yù)應(yīng)力BFRP桿體的回縮力，加固構(gòu)筑物表層不穩(wěn)定的巖土體，提高主動滑動體的抗剪強(qiáng)度，達(dá)到增強(qiáng)被錨固結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的效果。

預(yù)應(yīng)力BFRP錨桿在巖土體中不僅承受抗拉作用，在邊坡滑坡、巖土體錯動等情況下，沿著巖土體破裂帶的節(jié)理面，桿體還會受到剪切作用，對圍巖提供抗剪作用力。預(yù)應(yīng)力BFRP錨桿的節(jié)理面抗剪屬于主動抗剪支護(hù)，預(yù)壓應(yīng)力提高了節(jié)理面的摩擦力，對節(jié)理面進(jìn)行加固，可有效提高圍巖的穩(wěn)定性。