FRP筋混凝土在港口工程中的应用与展望.pdf

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1、孙钦军等：FRP筋混凝土在港口工程中的应用与展望49FRP筋混凝土在港口工程中的应用与展望孙钦军，阚泽宝(1．天津大学建筑工程学院。天津300072；2．海军工程大学勤务学院．天津300450)【摘要】介绍了FRP筋混凝土结构在港口工程中的应用现状，对FRP筋混凝土结构的抗弯性能、耐腐蚀性能以及粘结性能进行了分析介绍，并对FRP筋在港口工程中的未来发展进行了展望和提出了几点建议。【关键词】纤维塑料筋；腐蚀；FRP筋混凝土；粘结性能；抗弯性能【中图分类号】TU528．58【文献标识码】B【文章编号】1001—6864(2013)1

2、2—0049—03新型纤维塑料筋(即FRP筋)是指将连续纤维和合成树由于FRP筋与一些冷拉处理的钢筋类似，不存在明显脂按照一定的比例胶合，并经特制的模具积压和拉拔成型的屈服点，其应力应变为线性关系，因此，与采用钢筋的混的一种纤维增强塑料筋。目前研究较多的主要有玻璃纤维凝土梁相比，当裂缝发生之后，钢筋混凝土梁的荷载一挠度筋(GFRP)、玄武岩纤维筋(BFRP)、碳纤维筋(CFRP)和芳曲线存在屈服阶段，即其破坏表现出延性的特征，而FRP筋纶纤维筋(AFRP)，其物理力学性能与普通钢筋的对比如下混凝土梁的破坏则是脆性破坏，其荷载一挠

3、度曲线一直呈表1所示。线性变化。但是，尽管FRP筋混凝土梁的抗裂荷载略为解决土木工程中钢筋混凝土结构的锈蚀问题，采用低于普通钢筋混凝土梁，但其最终的抗弯承载力却明显大新型纤维塑料筋代替钢筋的方法逐渐走人人们的视野。于普通钢筋混凝土，这便是FRP筋混凝土的应用优势之一。FRP筋与传统的钢筋相比，具有高抗拉强度、耐腐蚀、抗疲由于FRP筋的弹性模量较小(约为钢筋的20％～劳、绝缘以及轻质等优点，因此非常适用于大型桥梁工程、65％)，裂缝出现之后，FRP筋混凝土梁的挠度比钢筋混凝海港工程建设，可以较为彻底的解决混凝土结构中的腐蚀土梁的大

4、得多，且裂缝的发展更为迅速数量更多、延伸度更问题。深。因此，在实际的工程设计中，常常将FRP筋混凝土梁的在上世纪中期，国外便开始了对FRP筋混凝土结构的允许挠度作为主要的控制参数。目前，对FRP筋混凝土构试验研究和工程应用，日本早在1993年便出版了关于FRP件挠度的计算中，主要采用有效惯性矩法进行设计。材料的混凝土建筑结构设计指南。目前，FRP筋混凝土结1．2优良的耐腐蚀性能构已较多的应用于国外的桥梁工程和海港工程建设中，如传统的钢筋混凝土结构的腐蚀主要是由于酸性、盐溶日本爱知县的飞翔桥是世界上第一座采用CFRP筋作为张液(特

5、别是氯离子)深入结构物中，破坏了钢筋表面的钝化拉材料的预应力混凝土桥梁，1991年德国在路德希港建造膜使得钢筋不断的进行电解反应被氧化而造成的。目前所了一座跨度为80m的采用CFRP筋的混凝土桥梁。目前国采用的高效阻锈剂和高性能混凝土虽然在一定程度上缓解内虽有一定的研究，但尚无应用的案例。了这一问题，但仍不能从根本上解决。相比之下，FRP筋由连续纤维和合成树脂按照一定的比例胶合而成，是一种高表1常用FRP筋对比普通钢筋的物理力学性能科技复合材料，对酸性以及盐性物质具有天然的抵抗力，大量的试验研究表明，FRP筋在常温下普遍具有很好

6、的耐久茎／g黻．m一性能一。／GPa／GPa／％轴向横向1．3粘结性能粘结性能是影响混凝土结构受力性能、破坏形态、承载力等的主要因素，也是决定FRP筋能否代替传统钢筋的关键因素。与钢筋混凝土类似，FRP筋与混凝土之间的粘结力亦由化学胶结力、摩阻力以及机械咬合力组成，然而与钢筋不同的是，FRP筋与水泥浆体的粘结力较低，且其表面的螺纹、凸肋等比钢筋浅，导致了FRP筋与混凝土之间的粘结1FRP筋混凝土结构主要性能特点强度较低。试验研究发现，当直径、埋长相同时，纤维聚合将FRP筋混凝土结构应用于港口工程中，主要考虑其物筋混凝土的平均粘结

7、强度约为钢筋混凝土平均粘结强度混凝土结构的力学性能、耐腐蚀性能以及FRP筋与混凝土的73％～90％。。之间的粘结性能。由于FRP筋特殊的性能特点，FRP筋混因此，FRP筋与混凝土界面粘结性能较弱是阻碍FRP凝土也表现出与钢筋混凝土不同的工程特性。筋发展的主要瓶颈之一。目前，研究认为，其粘结性能主要1．1良好的抗弯性能与混凝土的强度、FRP筋的直径、埋置长度以及表面形式有50低温建筑技术2013年第12期(总第186期)关。受交变荷载的作用。尤其是当钢筋混凝土结构处于浪花飞(1)混凝土的强度。美国ACI440和日本JSCE规范溅区

8、时，混凝土表面由于受到海水的周期润湿，经常处于干认为，FRP筋与混凝土的粘结强度与混凝土抗压强度的平湿交替状态，氧供应充分，盐分不断浓缩，加上温度差异以方根成线性关系。然而众多学者认为，这一结论并不成及风和海水的同时作用时引起的波浪冲击等因素，腐蚀情立。因此，混