FRP在土木工程中的应用

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1、第二十届全国玻璃钢/复合材料学术交流会2014年9月19-21日武汉复合材料在土木工程中的发展与应用复合材料在土木工程中的发展与应用冯鹏清华大学滕锦光香港理工大学20142014年年99月月2929日日纤维增强纤维增强复合材料复合材料--FRPFRP由高性能纤维由高性能纤维(fiber)(fiber)与基体材料与基体材料(matrix)(matrix)复合构成，复合构成，主要为主要为碳纤维（碳纤维（CFRPCFRP））、、玻璃纤维（玻璃纤维（GFRPGFRP））、芳、芳纶纶纤维（纤维（AFRPAFRP））、玄武岩纤维、以及混杂纤维等增强、玄武岩纤维、以及混杂纤维等增强的树脂基体。

2、的树脂基体。Polymer织物板(Resin)FiberReinforcement筋、索型材主要内容主要内容1.1.发展历史发展历史2.2.主要应用形式主要应用形式3.3.代表性工程代表性工程4.4.标准规范发展标准规范发展5.5.研究现状及趋势研究现状及趋势6.6.展望展望1.1.发展历史发展历史••上世纪五十年代，因缺少钢材曾尝试用连续上世纪五十年代，因缺少钢材曾尝试用连续玻璃纤维代替钢筋玻璃纤维代替钢筋••第一阶段：七十年代第一阶段：七十年代--八十年代八十年代超大跨度桥梁超大跨度桥梁--设想与尝试设想与尝试第一座FRP公路桥1983••第二阶段：八十年代末第二阶段：八十年

3、代末--九十年代九十年代FRPFRP应用应用--探索研究与初步应用探索研究与初步应用FRP加固技术的成功应用••第三阶段：本世纪初第三阶段：本世纪初--现在现在广泛研究与推广应用广泛研究与推广应用加固补强的巨大经济效益和多种FRP应用形式1.1.发展历史发展历史世界上第一座FRP结构公路桥•1982年，北京密云，公路桥，跨度20.7m，宽9.2m•GFRP蜂窝板箱梁，交通部公路院设计，常州造船厂生产•2005年，道路改造而拆除1.1.发展历史发展历史Ibachbridge19911991年，CFRP首次用于结构加固only6workinghours!only6working

4、hours!1.1.发展历史发展历史CFRP表面粘接技术在国内的早期应用巨龙电子办公楼1998年京沈高速匝道桥1999年(RCslab,serviceloadupgrade)(Correctingaconstructiondefect)1.1.发展历史发展历史织物板筋、索型材管材大型结构加固桥梁大跨空间结构基础设施海洋工程1.1.发展历史发展历史我国2013年土木工程结构中复合材料用量（保守估算）Carbonfibers:Carbonfibers:1,2001,200--1,5001,500吨吨Glassfibers:Glassfibers:800800吨吨Basaltf

5、ibers:Basaltfibers:8080--100100吨吨1.1.发展历史发展历史国内近年在此方面取得了丰富的研究成果““纤维增强复合材料的高性能及结构性能提升关键技纤维增强复合材料的高性能及结构性能提升关键技术与应用术与应用””————20122012年国家科技进步二等奖年国家科技进步二等奖““土木工程用高性能纤维复合材料制备及应用关键技土木工程用高性能纤维复合材料制备及应用关键技术术””————20132013年国家科技进步二等奖年国家科技进步二等奖““高性能纤维增强复合材料加固混凝土结构的力学性高性能纤维增强复合材料加固混凝土结构的力学性能及设计理论能及设计理

6、论””————20132013年国家自然科学二等奖年国家自然科学二等奖主要内容主要内容1.1.发展历史发展历史2.2.主要应用形式主要应用形式3.3.代表性工程代表性工程4.4.标准规范发展标准规范发展5.5.研究现状及趋势研究现状及趋势6.6.展望展望2.2.主要应用形式主要应用形式混凝土结构砌体结构FRP加固既有结构钢结构木结构普通筋材FRP筋混凝土结构网格材预应力筋拉挤型材结构大型夹层结构FRP结构索结构功能性结构件FRP-混凝土组合管、梁FRP-钢-混凝土组合FRP组合结构FRP-铝合金组合构件FRP-木组合构件2.2.主要应用形式主要应用形式混凝土结构砌体结构

7、FRP加固既有结构钢结构木结构2.2.主要应用形式主要应用形式普通筋材FRP筋混凝土结构网格材预应力筋桥面结构地下结构2.2.主要应用形式主要应用形式拉挤型材结构——桥梁、工业平台大型夹层结构——新型建筑、景观、防撞FRP结构索结构——桥索、地锚功能性结构件——电塔、隔热2.2.主要应用形式主要应用形式拉挤型材结构——桥梁、工业平台大型夹层结构——新型建筑、景观、防撞FRP结构索结构——桥索、地锚功能性结构件——电塔、隔热2.2.主要应用形式主要应用形式FRP-混凝土组合管