2014年第9期
玻璃钢/复合材料
复合材料在土木工程中的发展与应用
冯鹏
（清华大学土木工程系，北京100084）
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摘要：纤维增强复合材料(FiberReinforcedPolymer，FRP）作为土木工程中类新型结构材料，以其优异的力学及物理、化学特性，逐渐成为土木工程中传统材料的重要补充。本文介绍了土木工程中FRP加围结构、FRP筋索和预应力FRP筋混凝土结构、FRP组合结构以及全FRP结构的应用与发展，并介绍了我国土木工程应用FRP的标准规范体系的建立情况，以期促进FRP复合材料在土水工程中快速、有承的深入发展。
关键调：纤维增强复合材料；结构加固；组合结构；全FRP结构；标准规范
中图分类号：TB332 1引言
文献标识码：A
文章编号：1003-0999(2014)09-0099-06
美国北岭地震和日本阪神地震后的加固修复中显示
纤维增强复合材料（FiberReinforcedPolymer，
FRP)是近20年来在土木工程中发展起来的--类新型结构材料，由碳纤维、玻璃纤维、芳纶、玄武岩纤维等高性能纤维与树脂基体混合，经过一定的加工工艺复合而成，并由此形成了一系列的新型结构技术。 FRP具有轻质、高强、施工成型方便、耐腐蚀等优点，便其遂渐在土术工程中成为混凝土、钢材等传统结构材料的重要补充，合理地将FRP应用于各类结构物中已经成为土木工程发展的一个重要方向(1-4)。
上世纪五、六十年代FRP就被尝试用于民用建筑中。1961年，英国Smethwick的一座教堂的尖顶采用了GFRP[5]；1970年，英国Liverpool建成了一座 CFRP连续梁的人行天桥，跨径10m，宽1.5ml°）。它们分别为文献记载中较早将FRP应用于建筑和桥梁结构中的实例，这些结构都是手糊工艺制成。我国1958年就开始探索在混凝土构件中用玻璃纤维束代替钢筋[6}，到七、八十年代FRP在结构工程中的应用与研究逐渐增多：1972年在云南建造了-个直径为44m的球形CFRP雷达天线罩[7]；1982年在北京密云建成一座跨径20.7m的CFRP蜂窝箱梁公路桥，设计荷载等级为汽-15、挂-80，该桥为世界上第一座FRP公路桥。FRP大规模应用与土木工程中始于结构加固：1991年，瑞士联邦实验室的 Meier教授对FRP板加固混凝土结构技术进行了系统研究，并在Ibach桥上进行了应用(")；这项技术在
出突出的优势[1]，从而被工程界认可，开始广泛应用于各类土木与建筑结构工程中。到本世纪初，世界各国都编制了FRP土木工程应用的技术规范(9~16)，从而使其成为一类新的土术工程材料。据估算，近年我国土木工程用复合材料的纤维用量超过2000 吨/年，其中碳纤维约为1500吨/年，玻璃纤维约为 800吨/年，这一数字还在不断增长中。
本文将介绍当前我国的复合材料在土木工程中发展与应用情况，并对未来的发展趋势进行展望。 2应用与研究现状
目前FRP在土木工程中的应用，按照形式可分
为四大类：应用FRP进行工程结构加固补强、应用 FRP筋和紧替代钢筋和钢索、应用FRP与传统材料
组合和直接应用全FRP结构建造工程结构。 2.1工程结构加固补强
将FRP通过各种方式附着在构件表面受力，可以增强原有构件的受力性能。在20世纪80年代，我国的工程实践中就曾尝试过混凝土结构外贴 GFRP内夹高强钢丝加固方法，但主要是用于防腐并使钢丝与混凝土共同工作，并没有得到广泛推广。而Meier等人对CFRP板代替钢板加固混凝土结构的技术进行了系统的研究，并在1991年用CFRP板成功地加固了瑞士的Ibach桥"’。此后，FRP加固结构修复技术的研究在欧洲、日本、美国和加掌大等
收稿日期：2014-09-02
基金项目：973计划资助项目（2012CB026200）；清华大学基础研究基金资助项目（2011Z02141）；863计划资助项目（2012AA03A204）；国家自然科学基金资助项目（50238030，50978149
作者简介：冯耦（1977-），博士，教授，主要从事土木工程新型结构及新材料结构技术与理论研究。
注：本文特为中国玻璃钢/复合材料学术发展回顾与展望活动交流摆写，部分内容曾在《土木工程学报》上发表。
FRP/CM2014.No.9