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摘要：纤维增强复合材料（Fiber Reinforced Polymer，FRP）是我国土木工程中一类新型结构材料，同时也是土木工程传统材料中的重要补充。本文就土木工程中新型复合材料的应用进行深入的研究，从而促进复合材料在土木工程中快速的发展。
关键词：复合材料;土木工程;发展应用
1引言
纤维增强复合材料（Fiber Reinforced Polymer，FRP）是近20年来在土木工程中发展起来的一类新型结构材料，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，使其逐渐在土木工程中成为混凝土。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己经成为土木工程发展的一个重要方向。
2 FRP复合材料的发展与应用
目前常见的纤维种类有玻璃纤维。硼纤维。碳纤维。芳纶纤维。陶瓷纤维（包括碳化硅纤维和氧化铝纤维）。聚烯烃纤维。PB0（一种高分子有机材料）纤维以及金属纤维等;常见的基体有树脂。金属。陶瓷和碳素。目前土木工程结构中常用的FRP材料主要是树脂基体的碳纤维[carbon fiber）。玻璃纤维（（Mass fiber）和芳纶纤维（aramid fiber），分别简称为G FRP，CFRP和A FRP，G FRP即通常所说的玻璃钢。
1942年，美国军方用GFRP制成雷达天线罩，这是FRP第一次充当结构材料。20世纪六七十年代，FRP开始应用于民用结构。1968年，为防止空气中氯盐的侵蚀，英国的土木工程师在利比亚港口城市班加西的一个货仓中，试验性的采用GFRP板和铝质骨架组合的墙板作为围护结构。1970年，在英国利物浦又建成了一座GFRP连续梁人行天桥，跨径为10m。
1958年，我国因钢材短缺，曾探索过用GFRP筋代替钢筋的研究。20世纪七八十年代，FRP在结构工程中的应用与研究逐渐增多。1972年在云南建造了一座直径为44m的球形CFRP雷达天线罩。1982年在北京密云建成了跨径20.7mGFRP简支蜂窝箱梁公路桥，设计荷载等级为汽-15。挂-80，并进行了现场荷载试验，这是国际上第一座GFRP公路桥。此后，FRP材料，尤其是价格比较便宜的GFRP，在工结构程中应用的范围越来越广。但是这些应用大多数都是附属性。临时性的构件，FRP材料的优越性能没有得到充分发挥，即使用FRP作为结构材料也都是尝试性的，没有形成规模。同时，多数的土木结构工程师不了解FRP材料性能和设计方法，大大限制了它在土木工程结构中的应用和推广。
3 FRP复合材料在土木工程中的实践效果
3.1用于结构加固
我国对FRP加固技术的研究始于1997年，中冶建筑研究总院有限公司（国家工业建筑诊断与改造工程技术研究中心）于 1997年10月进行了国内首批外贴碳纤维布加固梁试验。随后在短短几年中，外贴FRP片材加固技术已成为全国土木建筑行业研究和应用的热点，很快为市场所接受，而市场的扩大使材料的成本大幅下降，这为FRP材料在建筑中的应用发展提供了更大的可能，在我国已迅速发展成为建筑结构补强加固的主要技术。至2012年，国内从事FRP试验研究及技术开发的科研单位几十所，用于土木建筑行业中的碳纤维制品生产销售的厂家几十个，从事于碳纤维加固补强的专业公司上百个，已经形成了相当大的研发。生产。设计。应用的社会群体。
目前FRP材料在土木建筑中的应用以加固钢筋混凝土结构为主，加固的形式又以外贴FRP片材为主，但FRP技术在砌体结构。钢结构。木结构中的应用，以及采用FRP筋材。网格材。预应力FRP片材加固技术的应用已有很多，新的应用形式。新的产品。新的规范规程的研究正在世界各地广泛开展。
3.2FRP筋在新建结构中代替钢筋
传统钢筋混凝土结构中配置非预应力和预应力钢筋，在处于恶劣环境条件时，如干湿交替。化学介质等作用下，极易引起钢筋的腐蚀，严重影响结构的耐久性和适用性，甚至导致结构承载能力的降低。相比之下，防腐性能好。粘结性能与钢筋相差不多目抗拉强度高的FRP筋成为代替钢筋的一个较好选择。
20世纪80年代初开始，FRP筋逐渐大量应用于有特殊性能要求的结构物中代替钢筋，如有磁共振医疗设备的建筑及海堤。工业厂房屋面板等受严重化学侵蚀的结构物中。1985年，美国San Antonio。医院大楼的MRI设备的桩。柱和梁中均采用了GFRP筋。1986年，San Antonio。的大学建筑中的边墙和钢筋混凝土梁中配置了GFRP筋。FRP筋的另一个应用对象是岩土工程，目前已用于因潮汐变化等干湿交替的挡土墙。地基锚杆及地铁沉井等工程中。
3.3 FRP结构及组合结构
由于FRP材料具有高强。轻质。耐腐蚀等优点，FRP结构和FRP组合结构的应用也日益受到工程界的重视。
（1）早期试验性的FRP结构
20世纪60年代，英国已开始生产GFRP复合材料的屋盖结构，运往中东和北非建造使用，1968年一个采用GFRP夹心板与铝质骨架的圆顶结构建于利比亚Bengazhi;1972年阿联酋的Dubai国际机场，采用GFRP伞状屋顶。20世纪70年代及80年代初期，英国的一些建筑采用了GFRP作为除梁柱以外的承重或半承重构件。1974年，第一个全复合材料建筑在英国Lancashire落成，外形为棱锥体组成的空间结构。早期的FRP结构，大多带有一定的试验性质，尚未在土木工程中形成规模。
（2）桥梁工程中的FRP结构构件
随着FRP生产技术和产品形式的迅速发展，FRP结构在桥梁工程中得到迅速发展。英国。瑞土丹麦。日本。美国及中国等国家，均成功建造了一系列全FRP结构的人行天桥。同时，FRP结构也被应用于承受较大反复动载的公路桥梁中。此后不到十年的时间里，采用FRP桥面板的中小型桥梁在美国已有数十座。FRP桥面板还被用于替换老化的混凝土桥面板。此外，FRP索还可替代钢索用于斜拉桥和悬索桥。
4 FRP复合材料在土木工程中的实践展望
众所周知，FRP作为一种新型的结构材料，已经广泛的应用于土木工程中，其所具备的多种优良的特性，也使其成为了应用前景较为广阔的。有待于我么进一步探索与研究的材料。由于FRP复合材料在我国土木工程具体实践中应用的十年还较短，因此，我们在很多方面还没有积累出较成熟的经验，包括理论和实践。在未来一段时间内，不断的提高FRP材料的性能以及降低其成本造价，是亟待行业内诸多人共同探索的一个重要课题，以便利于FRP材料在土木工程中得到越来越多的推广与应用。
参考文献：
[1] 季园园，韩庆华，芦燕，刘锡良. CFRP在土木工程中的应用研究[J].结构工程师，2014，10：210-219.
[2] 郭凯. 基于智能材料在土木工程中应用的探讨[J]. 黑龙江科技信息，2014，06：247.
[3] 冯鹏. 复合材料在土木工程中的发展与应用[J]. 玻璃钢/复合材料，2014，09：99-104.
[4] 周剑霞，刘冬梅. 智能材料在土木工程中的应用浅析[J]. 科技与企业，2014，09：216
关键词：复合材料;土木工程;发展应用
1引言
纤维增强复合材料（Fiber Reinforced Polymer，FRP）是近20年来在土木工程中发展起来的一类新型结构材料，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，使其逐渐在土木工程中成为混凝土。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己经成为土木工程发展的一个重要方向。
2 FRP复合材料的发展与应用
目前常见的纤维种类有玻璃纤维。硼纤维。碳纤维。芳纶纤维。陶瓷纤维（包括碳化硅纤维和氧化铝纤维）。聚烯烃纤维。PB0（一种高分子有机材料）纤维以及金属纤维等;常见的基体有树脂。金属。陶瓷和碳素。目前土木工程结构中常用的FRP材料主要是树脂基体的碳纤维[carbon fiber）。玻璃纤维（（Mass fiber）和芳纶纤维（aramid fiber），分别简称为G FRP，CFRP和A FRP，G FRP即通常所说的玻璃钢。
1942年，美国军方用GFRP制成雷达天线罩，这是FRP第一次充当结构材料。20世纪六七十年代，FRP开始应用于民用结构。1968年，为防止空气中氯盐的侵蚀，英国的土木工程师在利比亚港口城市班加西的一个货仓中，试验性的采用GFRP板和铝质骨架组合的墙板作为围护结构。1970年，在英国利物浦又建成了一座GFRP连续梁人行天桥，跨径为10m。
1958年，我国因钢材短缺，曾探索过用GFRP筋代替钢筋的研究。20世纪七八十年代，FRP在结构工程中的应用与研究逐渐增多。1972年在云南建造了一座直径为44m的球形CFRP雷达天线罩。1982年在北京密云建成了跨径20.7mGFRP简支蜂窝箱梁公路桥，设计荷载等级为汽-15。挂-80，并进行了现场荷载试验，这是国际上第一座GFRP公路桥。此后，FRP材料，尤其是价格比较便宜的GFRP，在工结构程中应用的范围越来越广。但是这些应用大多数都是附属性。临时性的构件，FRP材料的优越性能没有得到充分发挥，即使用FRP作为结构材料也都是尝试性的，没有形成规模。同时，多数的土木结构工程师不了解FRP材料性能和设计方法，大大限制了它在土木工程结构中的应用和推广。
3 FRP复合材料在土木工程中的实践效果
3.1用于结构加固
我国对FRP加固技术的研究始于1997年，中冶建筑研究总院有限公司（国家工业建筑诊断与改造工程技术研究中心）于 1997年10月进行了国内首批外贴碳纤维布加固梁试验。随后在短短几年中，外贴FRP片材加固技术已成为全国土木建筑行业研究和应用的热点，很快为市场所接受，而市场的扩大使材料的成本大幅下降，这为FRP材料在建筑中的应用发展提供了更大的可能，在我国已迅速发展成为建筑结构补强加固的主要技术。至2012年，国内从事FRP试验研究及技术开发的科研单位几十所，用于土木建筑行业中的碳纤维制品生产销售的厂家几十个，从事于碳纤维加固补强的专业公司上百个，已经形成了相当大的研发。生产。设计。应用的社会群体。
目前FRP材料在土木建筑中的应用以加固钢筋混凝土结构为主，加固的形式又以外贴FRP片材为主，但FRP技术在砌体结构。钢结构。木结构中的应用，以及采用FRP筋材。网格材。预应力FRP片材加固技术的应用已有很多，新的应用形式。新的产品。新的规范规程的研究正在世界各地广泛开展。
3.2FRP筋在新建结构中代替钢筋
传统钢筋混凝土结构中配置非预应力和预应力钢筋，在处于恶劣环境条件时，如干湿交替。化学介质等作用下，极易引起钢筋的腐蚀，严重影响结构的耐久性和适用性，甚至导致结构承载能力的降低。相比之下，防腐性能好。粘结性能与钢筋相差不多目抗拉强度高的FRP筋成为代替钢筋的一个较好选择。
20世纪80年代初开始，FRP筋逐渐大量应用于有特殊性能要求的结构物中代替钢筋，如有磁共振医疗设备的建筑及海堤。工业厂房屋面板等受严重化学侵蚀的结构物中。1985年，美国San Antonio。医院大楼的MRI设备的桩。柱和梁中均采用了GFRP筋。1986年，San Antonio。的大学建筑中的边墙和钢筋混凝土梁中配置了GFRP筋。FRP筋的另一个应用对象是岩土工程，目前已用于因潮汐变化等干湿交替的挡土墙。地基锚杆及地铁沉井等工程中。
3.3 FRP结构及组合结构
由于FRP材料具有高强。轻质。耐腐蚀等优点，FRP结构和FRP组合结构的应用也日益受到工程界的重视。
（1）早期试验性的FRP结构
20世纪60年代，英国已开始生产GFRP复合材料的屋盖结构，运往中东和北非建造使用，1968年一个采用GFRP夹心板与铝质骨架的圆顶结构建于利比亚Bengazhi;1972年阿联酋的Dubai国际机场，采用GFRP伞状屋顶。20世纪70年代及80年代初期，英国的一些建筑采用了GFRP作为除梁柱以外的承重或半承重构件。1974年，第一个全复合材料建筑在英国Lancashire落成，外形为棱锥体组成的空间结构。早期的FRP结构，大多带有一定的试验性质，尚未在土木工程中形成规模。
（2）桥梁工程中的FRP结构构件
随着FRP生产技术和产品形式的迅速发展，FRP结构在桥梁工程中得到迅速发展。英国。瑞土丹麦。日本。美国及中国等国家，均成功建造了一系列全FRP结构的人行天桥。同时，FRP结构也被应用于承受较大反复动载的公路桥梁中。此后不到十年的时间里，采用FRP桥面板的中小型桥梁在美国已有数十座。FRP桥面板还被用于替换老化的混凝土桥面板。此外，FRP索还可替代钢索用于斜拉桥和悬索桥。
4 FRP复合材料在土木工程中的实践展望
众所周知，FRP作为一种新型的结构材料，已经广泛的应用于土木工程中，其所具备的多种优良的特性，也使其成为了应用前景较为广阔的。有待于我么进一步探索与研究的材料。由于FRP复合材料在我国土木工程具体实践中应用的十年还较短，因此，我们在很多方面还没有积累出较成熟的经验，包括理论和实践。在未来一段时间内，不断的提高FRP材料的性能以及降低其成本造价，是亟待行业内诸多人共同探索的一个重要课题，以便利于FRP材料在土木工程中得到越来越多的推广与应用。
参考文献：
[1] 季园园，韩庆华，芦燕，刘锡良. CFRP在土木工程中的应用研究[J].结构工程师，2014，10：210-219.
[2] 郭凯. 基于智能材料在土木工程中应用的探讨[J]. 黑龙江科技信息，2014，06：247.
[3] 冯鹏. 复合材料在土木工程中的发展与应用[J]. 玻璃钢/复合材料，2014，09：99-104.
[4] 周剑霞，刘冬梅. 智能材料在土木工程中的应用浅析[J]. 科技与企业，2014，09：216