FRP复合材料用于土木工程论文.doc

FRP复合材料用于土木工程论文 1FRP复合材料的发展与应用 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GFRP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 2FRP复合材料在土木工程中的实践效果 2.1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 2.2FRP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且抗拉强度高的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SanAntonio医院大楼的MRI设备的桩、柱和梁中均采用了GFRP筋1986年SanAntonio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 2.3FRP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落成外形为三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、瑞士、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1982年我国在北京密云建成了一座跨径为20.7m的GFRP蜂窝箱梁公路桥1994年英国建造的BondMill桥采用GFRP拉挤型材组合而成是一座可通过40t卡车的活动桥1996年美国堪萨斯州Russell架起了第一座采用FRP桥面板的公路桥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 3FRP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