浅谈纤维增强复合材料在建筑工程结构加固中的应用

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1、浅谈纤维增强复合材料在建筑工程结构加固中的应用【】纤维增强复合材料（FRP）在建筑工程中的研究与应用可以追溯到上世纪70年代末。随着世界各国对FRP在基本建设方面的深入研究，发现FRP具有显著的加固修复效果且施工效率较高。从以下几方面进行了论述：FRP的发展背景、材料特性以及它在混凝土结构、钢结构等工程结构加固修复中的应用。　　【关键字】纤维增强复合材料（FRP）；材料特性；发展前景；混凝土结构加固；钢结构加固　　　　1发展背景及应用领域　　早在1981年，瑞典联邦实验室最早采用粘贴碳纤维复合材料（CFRP）加固了Ebach桥，被认为是FRP在建筑工

2、程中应用的开始。而后在对美国旧金山地震、洛杉矶地震、日本阪神地震中被损坏建筑结构修复加固中验证了FRP加固技术的优越性。尤其是在1995年日本阪神地震后，使用CFRP布对受损高速路桥墩柱进行了快速加固，取得良好效果，引起了工程界的广泛关注。1999年日本土木学会成立FRP加固委员会，并完成了使用FRP片材的混凝土维修、加固技术草案，编制了世界上首个FRP加筋混凝土和预应力混凝土结构设计指南。到目前为止，全球已有许多FRP应用于结构工程加固和建设的有关标准规范，FRP加固技术被美国、日本、瑞士、法国、德国等国家认可和推广。　　目前，FRP在建筑工程领域

3、中的应用有以下几个方面：在工业与民用建筑中，FRP主要作为结构的加固修复材料，用于结构增强，提高建筑物的承载力或耐久性，此项技术已经比较成熟。在桥梁、隧道建设中，FRP筋、X片，可以代替普通钢筋或钢筋X片，解决钢筋、钢丝X片的腐蚀问题；采用FRP预应力加固桥梁上、下部结构，增强结构耐久性和抗震性。基础设施建设规模的不断发展和壮大给予FRP材料更大的发展空间，如玻璃纤维增强材料制品已用于许多基础设施建设工程，包括水利枢纽和港口工程等领域。由于FRP自身具有很好的耐腐蚀性等特点，可以适应长期的恶劣环境，因此可用于近海和寒冷地区的钢筋混凝土结构以解决盐蚀危

4、害。　　2FRP材料特性　　目前建筑工程所采用的FRP主要有玻璃纤维增强复合材料（GFRP）、芳纶纤维增强复合材料（AFRP）以及碳纤维增强复合材料（CFRP）。　　与钢材、混凝土等传统建筑材料相比，FRP虽然还属于较年轻的建筑结构材料，但具有不可忽视的优点。其特性主要有一下几点：　　2.1轻质高强　　FRP最突出的优势在于它有很高的比强度，相对密度在1.5—2.0之间，只有碳钢的1/4—1/5，但是其拉伸强度却与碳素钢接近甚至超过，比强度更是可以与高级合金钢相比。　　2.2耐腐蚀性好　　FRP是良好的耐腐材料，对大气、水和一般浓度的酸、碱、盐以及多

5、种油类和溶剂均有较好的抵抗能力。与传统建筑结构材料相比，它能够抵抗不同环境下的化学腐蚀，目前在化工建筑、地下工程和水下特殊工程中，FRP的耐腐蚀优点已经得到实际工程证明。在近海地区的工程建设中采用FRP结构来替代传统结构可以有效抵抗空气中盐分的腐蚀，减少结构的维护费用。　　2.3其他　　FRP有可设计性，产品成型方便。适合在工厂生产、运送到工地、现场安装的工业化施工过程。绝缘、隔热、透电磁波。与传统材料结构不同的是，FRP一般表现为各向异性，纤维方向的强度和弹性模量较高，但垂直纤维方向的强度和弹性模量很低，由于这个特性的存在，在应用FRP的过程中要加

6、以注意并解决。　　3FRP在混凝土结构加固中的应用　　3.1概述　　使用纤维增强复合材料加固混凝土结构是目前应用最广泛的一种新型结构加固技术。混凝土结构存在于各种建筑工程中，例如工业与民用建筑、铁路与公路桥梁、隧道、涵洞、各种构筑物等其他土木工程。随着外界环境的不断变化以及长久使用等因素，很多混凝土结构存在不同程度的老化、劣化现象，为了保证其承载力在安全使用范围内，因此需要对结构进行加固或修复。先进工程中已经得到应用的结构加固方法有：植筋法、加大截面法、喷射混凝土法等。纤维增强复合材料加固混凝土技术是通过树脂胶结材料将纤维增强复合材料粘贴于混凝土表面

7、，通过两者共同作用以达到加固补强、改善受力性能的一种结构外部加固技术。　　3.2常用加固方法　　目前常用的FRP加固混凝土结构的方法主要有：外贴纤维增强复合材料片材加固、预应力碳纤维布加固、加固及嵌入式加固。　　3.2.1外贴纤维增强复合材料片材加固技术　　与传统的加固技术相比，外贴纤维增强复合材料加固混凝土技术施工快捷，具有很高的效率，且因为很少进行湿作业，基本无需大型施工机具，施工占用场地少，因此施工速度很快且方便。据资料统计，同为外部粘贴加固，普通粘贴纤维增强复合材料加固时粘贴钢板加固施工工效的4—8倍。但是常规的粘贴纤维布加固技术也有一些不足

8、之处，比如不能调整原结构的受力状况，对原结构刚度、挠度变形、裂缝宽度、强度等的改善效果较小。加固效果对结构胶