FRP在工程结构加固的应用

时冬冬

摘 要：FRP凭借其良好性能，近年来已经成为应用于工程结构中的重用材料。FRP不仅被当作补强材料普遍应用于结构加固中，更是作为一种新型建筑材料越来越广泛地被应用于各种新建工程结构中。目前，FRP的应用已经成为工程界高度重视的研究话题。本文就FRP在工程结构加固的应用进行分析，旨在提高FRP的应用价值提高可靠借鉴。

关键词：FRP 工程应用 结构加固

中图分类号：TU378 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）06（b）-0066-01

FRP是一种材料的统称，其具体指的是纤维增强复合材料。增强体和基体共同构成复合材料。按照增强体的相应几何形态可将复合材料分为4种，分别为叠层增强复合材料、薄片增强复合材料、颗粒增强复合材料、纤维增强复合材料[1]。存在于FRP中的基体种分别有金属基体、树脂基体、碳素基体、陶瓷基体等。存在于FRP中的纤维种类分别有碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维、聚烯烃纤维、金属纤维、玄武岩纤维等。FRP所具有的性能因其组分差别具有较大的差异性。现阶段，在工程结构加固中应用较为普遍的FRP材料为树脂基体的碳纤维（CFRP）、玻璃纤维（GFRP）等。这些材料在力学性能参数中均具有较大的变化范围，因此，在实际应用过程中具有较好的灵活性和可塑性。

1 FRP材料在工程结构加固中的应用优势分析

FRP在工程结构加固中的应用优势主要体现在以下几点：（1）FRP的抗腐蚀性能较强，可正常应用于碱、酸、潮湿的环境中。所以，在部分特殊工程中，其具有很好的应用价值。（2）FRP具有很好的弹性性能。FRP具有接近线性的应力-应变曲线，当形状出现较大变化时可很好地恢复原状，塑性发生较小的形变，适用于动载承受力及冲击荷载较大的工程结构。（3）FRP具有良好的设计性。FRP可通过各种纤维种类，对纤维含量、铺衬方向、成型工艺等各种方法，设计出具有不同弹性及强度的FRP，更好地满足各种类型工程结构加固需求。（4）FRP具有隔热、绝缘、不导磁、抗电磁波等诸多特点。

2 FRP在工程结构加固中的应用分析

2.1 抗弯加固性能

应用FRP复合材料贴在混凝土结构的相应受拉区，将工程结构的承载力扩大，结构中的裂缝也会得到一定程度的扩大。贴覆FRP复合材料后的混凝土结构与经过粘钢加固处理过后的结构、普通混凝土结构等相比较，具有明显的差异性。贴覆FRP复合材料后的混凝土结构具有更加突出的牢固性。近年来，FRP复合材料加固混凝土梁已经成为国内外众多研究者关注的热门话题[2]。其研究的内容主要集中在破坏力度、抗弯能力、承载能力等。FRP复合材料加固后的混凝土梁中存在的裂缝展开、截面变形等问题也成为研究内容。目前，多数研究者还将研究的重点放在抗弯能力计算方法、滞后应变跨中挠度计算公式中。

2.2 抗剪加固性能

在工程结构中，应用FRP复合材料贴在混凝土梁上的受剪区后，该区域的抗剪性能会得到一定程度的增强。工程施工建设中，主要应用的结构加固方法主要有3种，分别为U型粘贴、侧面粘贴、包裹粘贴。在这3种方法中，包裹粘贴最为实用和经济。FRP抗剪加固性能主要受混凝土强度、梁的配箍率、梁的剪跨比、FRP配筋率等多种因素的影响。此外，FRP应用过程中的具体粘贴方式与锚固性能、FRP及黏结胶自身材料的具体性能有着密切的联系。目前，国内外工程建设研究者的研究内容重点放在承载力、破坏机制的计算上。

2.3 抗震加固性能

在工程建设中，想要增强工程结构的抗震能力，必须要增强混凝土极限压应变，提高构件延性，这就需要依靠外包FRP约束塑性铰区。FRP对混凝土结构的滞回耗能性能、延性特征产生的约束力主要是通过其侧向约束强度及模量两个性能产生作用。将FRP横向附加约束加入到新型钢管混凝土柱中，可有效将工程结构的抗震能力提高。使用FRP外包混凝土柱来实现工程结构抗震加固性能的提高是一种效果好且经济实用的方法。

2.4 抗疲劳加固性能

在FRP复合材料加固构件中，剪切及弯曲疲劳时其重要组成部分。根据荷载的形式对其进行标准划分，可将其具体分为常副、变幅荷载两种。FRP片材加固构件的疲劳程度主要受3个因素影响，具体为FRP加固部分的疲劳断裂程度、原有混凝土结构的抗疲劳程度、混凝土界面与FRP材料的抗疲劳破坏能力。

2.5 钢结构、木结构等加固及复杂环境中下部结构加固

对钢结构进行加固的最佳方法为外粘FRP板或者布，通过FRP外粘的方式来实现钢结构抗疲劳性能的提高，可有效防止在加固的操作过程中出现多余的应力[3]。同时，FRP也可有效应用于木结构、砌体结构等的加固。在各种工程建设过程中，工程底部结构极易受各种环境影响，其结构性能及抗力均出现不同程度的劣化或者衰减。应用FRP凭借其各种性能及诸多优势，可有效解决复杂环境下工程结构的加固问题。工程应用实践已经证明，FRP可成功应用于水下基础结构的加固。此外，FRP还可应用于管道、隧道、塔桅结构、桥梁、烟囱结构等的加固，其在工程建设中的应用范围极为广泛，且均具有较好的应用效果。

3 FRP复合材料加固技术发展分析

在工程建设中，FRP复合材料具有巨大的发展和应用空间。在对FRP复合材料进行研究和应用的过程中个，需高度重视以下两个方面内容：（1）在使用品种较为单一的FRP复合材料前提下，应加强对具有不同性能的FRP复合材料进行研究和开发，并将其混合应用于工程结构加固中。在混合材料的应用过程中，需严密观察期性能及特性的变化情况。通过深入研究，推动FRP复合材料的优势得到充分发挥，并应用相应的措施对其缺陷进行克服或弥补。只有这样，才能使该种材料的应用更加符合现代工程建设的结构加固要求，满足社会经济发展需求。（2）FRP复合材料的最突出优点为高强高性能。所以，要在工程结构的加固中充分应用有力措施。通过预应力对FRP在工程施工过程中的实际应用研究更为深入，应用结构设计具有更大的灵活性，促进其更好地满足工程结构加固补强要求。

4 结语

FRP在工程建设中的应用可有效促进现代土木工程建设技术发展和工程质量的提高。因此，现阶段FRP的研发及在工程结构中的应用已经成为国内外土木工程界及复合材料界进行深入研究和开发的热点。FRP具有越来越广阔的发展和应用空间。在我国，FRP加固混凝土结构起步较晚，但发展速度较快。为了促进我国工程建设中加固技术的发展，必须坚持不懈地加强对FRP的结构加固进行深入研究和开发，推动我国工程建设效率及质量的提高。

参考文献

[1] 马建锋，李波，丛绍运.浅谈FRP在土木工程领域中的研究与应用[J].科技信息（学术研究），2011，3（3）：38-39.

[2] 卢亦焱，黄银燊，张号军，等.FRP加固技术研究新进展[J].中国铁道科学，2013，1（12）：105-106.

[3] 陈超.FRP在土木工程中应用的新进展[J].黑龙江科技信息，2012，11（5）：615-616.endprint