frp在工程中的应用与发展

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1、第六章FRP在土木工程中的应用一、FRP材料及制品(FiberReinforcedPolymer)由高性能纤维与基体材料复合构成◆常用纤维种类碳纤维（组成CFRP）玻璃纤维（组成GFRP）芳纶纤维（组成AFRP）◆基体材料树脂基体、金属基体、陶瓷基体和碳素基体FRP材料的优越性能轻质高强耐腐蚀性好抗疲劳弹性好抗冲击透电磁波绝缘导电热胀系数小适合工业化常用纤维的主要力学性能与钢材对比常用树脂的性能◆FRP制品片材（布和薄板）棒材（筋和索）型材夹层板和蜂窝板FRP片材全称：聚对苯撑苯并双口恶唑纤维,是含有杂环芳香

2、族的聚酰胺家族中最有发展前途的一个成员，被誉为21世纪超级纤维FRP棒材和索FRP筋方形CFRP螺旋箍圆形CFRP螺旋箍井式CFRP复合箍FRP型材FRP夹层板和蜂窝板二、FRP在工程结构中的应用FRP片材加固补强FRP筋混凝土结构及预应力混凝土结构FRP结构及FRP组合结构桥梁中的FRP结构和FRP构件FRP大跨结构体系结构健康监测1、工程结构加固补强柱：抗压承载力加固和抗震加固梁、柱：抗剪加固梁、板：抗弯加固节点及受扭加固剪力墙和薄壁柱加固特种结构加固（隧道、输水洞、烟囱等）腐蚀环境下构件：耐久性修补加固

3、FRP片材包裹混凝土柱，约束混凝土，提高承载力FRP片材包裹混凝土柱，约束混凝土，提高延性U形箍包裹，提高其抗剪承载力。厂房框架梁、板加固FRP粘贴混凝土梁、板表面，承受拉力，提高抗弯承载力FRP粘贴混凝土梁表面，承受拉力，提高抗扭承载力FRP片材粘贴钢筋混凝土框架梁柱节点附近，承受拉力，提高节点的承载力FRP片材配合锚固系统粘贴在墙体和薄壁柱的表面，提高抗剪、抗压以及平面外抗弯承载力FRP片材加固特种结构FRP片材耐久性加固FRP加固的主要破坏形式•纤维断裂——材料的极限强度•界面剥离——界面的极限强度•混

4、凝土的脆性破坏——超筋和剪切破坏设计中应注意的问题：•合理的加固方式•合理的加固量•必需的构造措施纤维破坏纤维剥离FRP加固相关设计规范•《纤维复合材料加固修复混凝土结构技术规程》（上海市地方标准，已实行）•《碳纤维片材加固修复混凝土结构技术规程》（行业标准，已实行）•《钢筋混凝土结构加固技术规程》（行业标准，已实行）•《土木工程用高性能纤维复合材料应用技术规范》（国家规范，编制中）•应用FRP筋代替钢筋•应用FRP筋或FRP索代替预应力钢丝、钢绞线2、FRP筋混凝土结构及预应力混凝土结构底板配FRP筋的混凝

5、土基础预应力FRP筋混凝土轨枕（1）FRP筋的类别FRP筋基材为聚酯、环氧等。FRP筋中纤维占60%～65%。基材对FRP筋的抗拉强度没有贡献。通过不同的加工方法，FRP筋可加工成不同的种类，主要有以下几种：①表面进行砂化处理的GFRP筋；②与钢绞线相似并在7股之间用环氧粘结的CFRP预应力筋；③为加强与混凝土的粘结表面进行刻痕处理的FRP筋；④为加强粘结表面进行处理并把截面制成矩形的FRP筋等。方形CFRP螺旋箍圆形CFRP螺旋箍井式CFRP复合箍（2）FRP筋的性能FRP筋具有轻质高强、抗腐蚀、低松弛、非

6、磁性、抗疲劳等优点。由于FRP筋具有较好的抗腐蚀能力，可用于遭受腐蚀性介质侵袭的结构中；FRP筋具有非磁性，可用于有特殊要求的结构如雷达站中；FRP预应力筋低松弛且弹性模量较小，可以降低由于混凝土徐变和收缩和普通预应力筋松弛引起的预应力损失。在混凝土结构中使用FRP筋也存在一些缺点。FRP筋为线弹性脆性材料，没有明显的屈服平台，延性较差。目前FRP筋的应用尚处于初级阶段，因而费用较高。与混凝土相似，FRP筋存在高应力下的徐变脆断的问题。（3）FRP筋的设计由于FRP筋的材性与钢筋有显著的区别，因而在用FRP筋

7、进行结构设计时，应注意以下几点：由于FRP筋为脆性材料，因而构件可能没有相应的塑性转动能力，同时也不可能进行弯矩重分布；应考虑到FRP筋可能断裂对构件强度的不利影响；由于FRP筋为弹性模量较小的脆性材料，用于计算构件承载力的公式必须经过修改方可使用；如果FRP筋受到损伤，其强度会有较大的降低；FRP筋的变形能力比普通钢筋明显偏小，因而在设计使用时应使结构的变形要求小于FRP筋的变形能力；应注意到使用FRP筋构件的侧向抗力较差。（4）FRP筋的应用混凝土桥梁大梁和板中的配筋或外部加固筋（轻质高强及抗腐蚀性好）用

8、做斜拉桥的拉索用做预应力筋由于FRP筋的非磁性，可用于雷达站结构中可用做水泥路面的传力杆，因为普通钢筋传力杆的腐蚀会引起混凝土路面的剥落，降低路面的使用性和耐久性3、FRP结构及FRP组合结构应用FRP型材作为基本构件，组成结构应用FRP型材充当模板与钢材、混凝土组合受力形成基本构件。FRP-混凝土组合结构是将FRP产品与混凝土，通过受力形式上的组合，充分发挥各自力学特性共同工作来承担荷载的结构形式