型复合材料FRP在土木工程中的应用课件

1、新型复合材料新型复合材料FRPFRP在土木工程中的应用在土木工程中的应用 新型复合材料纤维增强塑料新型复合材料纤维增强塑料FRPFRP 在土木工程中的应用在土木工程中的应用 长沙理工大学长沙理工大学 20102010年年10 10月月 汇报人姓名汇报人姓名 田仲初田仲初 新型复合材料新型复合材料FRPFRP在土木工程中的应用在土木工程中的应用 纤维增强复合材料纤维增强复合材料FRPFRP（Fiber Reinforced Polymer/Plastics）在土在土 木工程中的研究与应用始于木工程中的研究与应用始于上个世纪上个世纪6060年代的美国年代的美国，但在当时及随后，但在当时及随后 的的

2、2020多年里，由于多年里，由于FRPFRP材料材料价格居高不下价格居高不下以及以及试验结果不理想试验结果不理想，使得其，使得其 在土木工程中的应用研究趋于停滞，但其在在土木工程中的应用研究趋于停滞，但其在航天航空业、造船业、汽航天航空业、造船业、汽 车工业和运动器材制造业车工业和运动器材制造业等方面的成功应用却越来越多。直至上个世等方面的成功应用却越来越多。直至上个世 纪纪8080年代后期年代后期，FRPFRP材料在土木工程上的应用研究才又趋于活跃。但目材料在土木工程上的应用研究才又趋于活跃。但目 前相关的主要研究大都集中在前相关的主要研究大都集中在北美的加拿大和美国、亚洲的日本、大北美的加

3、拿大和美国、亚洲的日本、大 洋洲的澳大利亚和西欧的一些发达国家洋洲的澳大利亚和西欧的一些发达国家等，其它国家和地区的相应研等，其它国家和地区的相应研 究要少得多。究要少得多。我国我国从从2020世纪世纪8080年代后期开始对年代后期开始对FRPFRP修复加固土木建筑结修复加固土木建筑结 构技术构技术进行研究并应用于工程实践，目前已经形成了科研院所、高等进行研究并应用于工程实践，目前已经形成了科研院所、高等 院校、生产单位、商业公司共同努力，技术迅速发展的势头。院校、生产单位、商业公司共同努力，技术迅速发展的势头。 u 前言前言 新型复合材料新型复合材料FRPFRP在土木工程中的应用在土木工程中

4、的应用 u FRPFRP材料的种类材料的种类 碳纤维增强塑料碳纤维增强塑料CFRP (Carbon Fiber Reinforced Polymer)； 玻璃纤维增强塑料玻璃纤维增强塑料GFRP (Glass Fiber Reinforced Polymer)； 芳纶纤维增强塑料芳纶纤维增强塑料AFRP (Aramid Fiber Reinforced Polymer)。 u FRPFRP材料的优点材料的优点 抗拉强度高抗拉强度高、重量轻重量轻、免锈蚀免锈蚀、热膨胀系数低、无磁性以及抗疲劳性能、热膨胀系数低、无磁性以及抗疲劳性能 如如CFRP的抗拉强度有的可达到的抗拉强度有的可达到3000MP

5、a，而重量却仅为钢材的，而重量却仅为钢材的1/5， 强度与质量密度的强度与质量密度的比值高比值高（比钢材高（比钢材高1015倍）倍） 新型复合材料新型复合材料FRPFRP在土木工程中的应用在土木工程中的应用 u FRPFRP材料的不足之处材料的不足之处 1、材料各向异性材料各向异性，造成受力上有许多不同于传统材料的现象；，造成受力上有许多不同于传统材料的现象； 2、材料整体的抗剪强度及层间、材料整体的抗剪强度及层间剪切强度低剪切强度低，因而造成连接件设计上的困难；，因而造成连接件设计上的困难； 3、材料直到拉断还表现出、材料直到拉断还表现出线弹性线弹性的力学特征，其的力学特征，其断裂应变小断裂

6、应变小，破坏呈脆性，破坏呈脆性， 防火性能差防火性能差。 FRP材料的材料的连接连接和和锚固锚固以及组成以及组成结构的延性结构的延性是这种材料应用到土是这种材料应用到土 木工程中必须注重的木工程中必须注重的关键问题关键问题。 新型复合材料新型复合材料FRPFRP在土木工程中的应用在土木工程中的应用 u FRPFRP几种常用的产品型式几种常用的产品型式 片材片材 筋材筋材 格构型材格构型材 新型复合材料新型复合材料FRPFRP在土木工程中的应用在土木工程中的应用 FRPFRP在现有结构加固中的应用在现有结构加固中的应用 FRPFRP布加固主梁以提高布加固主梁以提高 抗弯性能抗弯性能 FRPFRP

7、布加固桥墩以提高布加固桥墩以提高 强度和延性强度和延性 新型复合材料新型复合材料FRPFRP在土木工程中的应用在土木工程中的应用 FRPFRP在新建结构中的应用在新建结构中的应用 1992年英国建成的全年英国建成的全FRP人人 行斜拉桥行斜拉桥Aberfeldy桥桥 GFRPGFRP AFRP 新型复合材料新型复合材料FRPFRP在土木工程中的应用在土木工程中的应用 19961996年瑞士建成了第一座年瑞士建成了第一座CFRPCFRP拉索公路拉索公路 桥桥Stork Bridge Stork Bridge 2415mm 新型复合材料新型复合材料FRPFRP在土木工程中的应用在土木工程中的应用

8、国内首座国内首座CFRPCFRP拉索斜拉桥江苏大学西山人行天桥拉索斜拉桥江苏大学西山人行天桥 新型复合材料新型复合材料FRPFRP在土木工程中的应用在土木工程中的应用 FRPFRP智能特性在工程中的应用智能特性在工程中的应用 FRP FRP的智能特性是指在的智能特性是指在FRPFRP材料生产过程中将光纤传感器置于纤维材料生产过程中将光纤传感器置于纤维 和树脂之中，利用光纤传感器进行实时检测。和树脂之中，利用光纤传感器进行实时检测。 加拿大的加拿大的Confederation 桥及其内的智能传感器桥及其内的智能传感器 新型复合材料新型复合材料FRPFRP在土木工程中的应用在土木工程中的应用 FR

9、PFRP结构相关规程的编制结构相关规程的编制 日本：日本： FRPFRP的设计与施工指南；的设计与施工指南； 美国：美国：FRPFRP配筋混凝土结构的设计与施工指南；配筋混凝土结构的设计与施工指南； 欧洲：欧洲：FRPFRP加筋混凝土、预应力混凝土和混凝土加固设计指南；加筋混凝土、预应力混凝土和混凝土加固设计指南； 中国：碳纤维布加固修复混凝土结构技术规程。中国：碳纤维布加固修复混凝土结构技术规程。 有待进一步研究的领域有待进一步研究的领域 (1)(1)自主开发性能稳定的自主开发性能稳定的FRPFRP产品；产品； (2)FRP(2)FRP材料、构件及整体结构的力学性能、设计理论和设计方材料、构

10、件及整体结构的力学性能、设计理论和设计方 法的研究，建立适用于不同法的研究，建立适用于不同FRPFRP材料的统一计算模型；材料的统一计算模型； (3)FRP(3)FRP材料的连接和锚固及其它与结构设计和工程施工有关的材料的连接和锚固及其它与结构设计和工程施工有关的 构造措施及施工制作技术；构造措施及施工制作技术； (4)(4)相关设计与施工规程的编制。相关设计与施工规程的编制。 新型复合材料新型复合材料FRPFRP在土木工程中的应用在土木工程中的应用 相关的研究成果相关的研究成果 碳纤维（碳纤维（CFRPCFRP）配筋预）配筋预 应力混凝土薄腹应力混凝土薄腹T T梁受力梁受力 性能试验研究性能

11、试验研究 体外配置碳纤维（体外配置碳纤维（CFRPCFRP） 预应力筋混凝土箱梁长期预应力筋混凝土箱梁长期 性能试验研究性能试验研究 新型复合材料新型复合材料FRPFRP在土木工程中的应用在土木工程中的应用 相关的研究成果相关的研究成果 静载试验装置静载试验装置 疲劳试验装置疲劳试验装置 夹片预紧试验装置夹片预紧试验装置 筋材预张试验装置筋材预张试验装置 粘结式锚具粘结式锚具 复合式锚具复合式锚具 夹片式锚具夹片式锚具 锚固系统锚固系统 研究研究 新型复合材料新型复合材料FRPFRP在土木工程中的应用在土木工程中的应用 相关的研究成果相关的研究成果 CFRPCFRP拉索超高性能混凝土斜拉桥模型拉索超高性能混凝土斜拉桥模型 试验研究试验研究 热水养护箱热水养护箱桥墩钢筋桥墩钢筋 拆模拆模 叉车吊装叉车吊装 主梁钢筋主梁钢筋 新型复合材料新型复合材料FRPFRP在土木工程中的应用在土木工程中的应用 相关的研究成果相关的研究