湖南师范大学附属中学 湖南长沙 410006
摘要：FRP复合材料有着高强度、轻质、耐腐蚀等显著的优势，在结构加固方面有着突出的性能，FRP技术在工业厂房、工民建、地铁隧道、桥梁等结构的加固方面也有着显著的优势。本文主要针对FRP复合材料的类型、特点及其应用进行分析。
关键词：FRP复合材料；类型；特点；应用
FRP复合材料在土木工程中有着广泛的应用，在世界范围内，存在大量的钢结构桥梁需要加固与修复，由于缺乏科学的维护方式，大量桥梁出现了损伤。FRP复合材料有着理想的抗腐蚀、抗疲劳以及力学性能，是加固钢结构桥梁的最佳材料。国内外已经针对FRP复合材料进行了深入的研究，但是研究重点主要集中在FRP加固钢结构的性能方面，研究范围有限。
1 FRP复合材料的类型与特点
根据类型来看，FRP复合材料可以分为颗粒增强复合材料、纤维增强复合材料、叠层增强复合材料、薄片增强复合材料几种类型。在基体种类方面，有金属基体、碳素基体、陶瓷基体、树脂集体等。常见的纤维类型有硼纤维、芳纶纤维、碳纤维、陶瓷纤维、玻璃纤维、PBO纤维等。组成不同，其性能会出现较大的差异，目前施工中常用的有碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维，其力学性能参数变化范围较大，应用起来非常灵活。FRP复合材料性能突出，强度可以达到传统钢材的20~50倍，比模量可以达到传统钢材的2~3倍，具有理想的抗腐蚀性能，可以满足酸、碱、潮湿环境下的施工需求，且FRP复合材料有着良好的弹性性能，即便出现较大的变形，还是可以在短时间内恢复原形，塑性变形非常小，具有不导磁、抗电磁波、隔热、绝缘、热膨胀系数小的特点，是传统钢材难以比拟的。
2 FRP加固钢结构的应用分析
国内外在近年来已经针对FRP加固钢结构的应用展开了深入的分析，形成了成熟的理论基础，研究主要集中在板抗弯加固、梁抗弯抗剪加固、柱的抗震加固几个方面，在钢结构与加固砌体结构上的研究较少。
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2.1 FRP加固混凝土结构的应用
2.1 预应力FRP加固技术
应用FRP片材对板结构与混凝土梁进行加固可以有效提升其抗剪承载力与抗弯承载力，降低裂缝的发生率，有效改善混凝土柱的性能。工程实践显示，采用普通抗弯加固方式，对于FRP的性能并无显著的改善作用，且FPR在低应力水平下很容易出现剥离，无法发挥出该种材料的高强度优势。预应力FRP加固技术则是利用预应力钢筋混凝土原理，使用粘结材料将FRP材料粘贴在受拉面，提升混凝土结构的受力性能。研究显示，该种方式可以利用FRP的优势，有效提升极限荷载、屈服荷载以及开裂荷载。目前 ，FRP加固法已经成为目前FRP加固钢结构最为常用的方式。
2.2 外包钢加固技术
利用外包钢FRP加固技术可以有效提升钢结构的抗震性能，采用复合加固技术可以发挥出该种材料的优势，让材料具备更好的延性与应变性能，还具备良好的耗能能力，试件刚度衰减情况理想。
2.3 嵌入式加固技术
FRP嵌入式加固技术就是将FRP设置在已经预开好的槽之中，并注入粘结材料，提升材料结构的性能，与传统的加固方式相比，该种技术可以有效改善材料的粘结性能，避免火灾因素对结构产生破坏，利用了FRP材料的优势，有效提升了结构的承载力。目前，该种技术已经在国外有了广泛的应用，但是在我国的应用还很少，是下一阶段应该重点研究的技术。
2.4 FRP加固砌体技术
FRP加固砌体技术属于一种新型技术，能够避免传统技术的缺陷，目前针对这一技术的研究主要集中在抗震性能、抗剪性能、弯曲性能方面。欧洲等国家已经将此类技术应用在古建筑的修复上，取得了良好的效果。对由于地震等原因导致破坏的砌体，当砌体未出现砖被压碎等严重破坏现象时，用CFRP或GFRP加固的效果非常显著，可以恢复原有的最大承载力，提高极限位移，改善砌体的抗震性能。当出现砖被压碎等破坏时，用CFRP加固可以提高延性，但抗震承载力提高程度不明显，需要同时采取其他提高抗震承载力的措施。就目前来看，FRP加固砌体结构的破坏机理以及抗剪承载力计算公式等还未形成共识，还有待进一步研究和实践。
3 结语
FRP复合材料有着高强度、轻质、耐腐蚀等显著的优势，在结构加固方面有着突出的性能，FRP技术在工业厂房、工民建、地铁隧道、桥梁等结构的加固方面也有着显著的优势。然而 FRP 加固钢结构也存在缺点，如 FRP 加固钢结构用粘结剂的性能在影响加固的耐久性的同时也制约着 FRP 加固钢结构技术的发展。国内现役的钢结构中，存在大量由于年代久远、设计或施工缺陷、使用功能改变而亟待进行加固的，因此展开 FRP 加固钢结构的研究具有巨大的现实意义。
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论文作者:郑文轩
论文发表刊物:《科技中国》2016年12期
论文发表时间:2017/3/16
标签：复合材料论文; 性能论文; 钢结构论文; 承载力论文; 技术论文; 预应力论文; 结构论文; 《科技中国》2016年12期论文;