【摘要】本文主要研究對象是的是FRP復合材料，首先分析了當前FRP 在土木工程中的應用現狀，然后介紹了FRP在土木工程應用的幾個特殊領域以及一些關鍵技術，詳盡的介紹了FRP復合材料的一些優良特性，從而使得FRP能夠被更廣泛地應用，文章發表在《機械設計》上，是省級土木論文發表范文，供土木工程師職稱評審參考。

　　【關鍵詞】FRP復合材料;土木工程;工程技術

　　[ Abstract ] this article mainly according to their years of related working experience, discuss the application of composite materials in the civil engineering. This article main research object is the FRP composite material, firstly analyzes the current FRP application in civil engineering condition, and then introduced the FRP in civil engineering application in several special fields and some key technology, introduced in detail the FRP composite material of some excellent characteristics, so that the FRP can be applied more widely.

　　[ Key words ] FRP composite materials; civil engineering; engineering technology

　　1.前言

　　在過去，高級復合材料具有較好的工程性質，比如具有高比強度系數、高比剛度系數、高耐疲勞度、高阻尼、低密度、抗腐蝕、沿著纖維方向具有低熱膨脹率等特征。正是由于該材料的這些優良特征，使得這種材料在航空、汽車工業、海洋造船業等領域得到了廣泛的應用。最近，土木工程師和建筑工業研究者在研究基礎設施退化問題時，認識到復合材料在這方面有很大的發展潛力。近幾十年，FRP符合材料在建筑領域的應用越來越廣泛，并且，由于它的成本也在不斷地降低，FRP被認為是鋼筋混凝土中鋼材料的取代品。

　　2.FRP在土木工程中的應用技術現狀

　　FRP復合材料在土木工程中的應用比其在其他領域中的應用晚，造成這種現象的主要原因有兩個：首先是建筑物造價方面受到一定的限制，造價不能夠過高;另一個就是在這方面缺少經驗。工程師會經常遇到一些實踐性問題，就是關于FRP在加強結構方面的預期效果的設計。他們在混凝土結構或鋼結構方面具有一系列的規程和標準以及很豐富的設計經理論，然而在FRP加固結構方面卻缺乏相關的規程和設計經驗和理論。不過，自上個世紀九十年代起，FRP在土木工程的一些特殊領域得到了十足的發展。另外，自上世紀九十年代起，國際上已經開始使用FRP，用纖維增強復合材料代替鋼材，將其使用于土建結構的修補和加固。碳纖維材料具有優越的物理力學性能，還具有高彈模、重量輕、耐腐蝕、易施工、高強度等優點，整體性能高于鋼筋材料。

　　因此，到1998年為止，在國際上至少已經有2000多個大型土木工程中使用到了FRP材料作為修補加固材料，僅僅是在日本，每年就要生產好幾百萬平方米的CFRP片做結構加固之用。據統計，我國現有的橋梁和一些大型土木建筑多是在上世紀80年代以前所建，由于當今承載要求的不斷提高，裂縫的不斷產生，因此，加固修補工作顯得越來越重要。

　　3.FRP在土木工程中應用的幾個特殊領域

　　3.1FRP—混凝土組合結構

　　現如今，鋼和混凝土成功組合，形成了一種新型的結構，正是受到它們組合成功的啟發，在考慮到經濟因素的前提下，一個混凝土和FRP組合的新概念變成了一個具有很大潛力的可行性解決方案。當前，在這個領域的研究主要集中在將FRP外包混凝土上，這樣的形式類似于鋼管混凝土。有學者研究了這個體系，使用GFRP的外殼填充混凝土替換橋的主梁，支撐由FRP組合而成的橋面板。這種FRP—混凝土組合結構使得FRP和混凝土的性能得到了最佳的發揮。這種結構具有強度高、重量輕、剛度高、成本低等優良特性。正是它的這些特性將使得這種結構在建筑行業得到廣泛推廣。

　　3.2純FRP復合材料的大型結構

　　FRP復合材料具有多功能和可制造的特點，正是該材料的這些特性，在一些功能要求抗腐蝕或者磁電屏蔽的特殊建筑中給工程師們提供了一個去開發使用這種材料的機會。例如一些電磁試驗操作的建筑結構，或者是一些感光電路金屬板房間?，F在已完成的純GFRP建筑是美國蘋果計算機公司的電磁干涉試驗室。

　　3.3FRP在負載環境下部結構中的應用

　　近些年來，環境的變化給我們帶來了很多的影響，比如水邊碼頭的地下基礎部分的結構性能開始出現提前劣化及抵抗力下降的現象，這些現象得到了各界人士的廣泛關注。仔細的研究這種現象發現，造成這種情況產生的原因是比較復雜的，因此，土木工程師們越來越意識到FRP復合材料作為一種解決復雜環境下部結構存在一些問題可行性的優勢。比如，增加FRP復合材料的層數可以加強現有結構的強度，或者使用GFRP材料代替原有的鋼筋，這些措施都可以大大提高原始結構的結構性能。

　　3.4FRP橋面板的優勢

　　橋梁的結構的性能會劣化，它的抵抗力也會衰減，造成這種現象的一個重要原因就是侵蝕作用。在原來的設計中，冬季使用防凍劑會使結構中的鋼筋劣化。FRP具有良好的抗腐蝕能力，因此它便成為了解決這個問題的一個可行的辦法。很多結構性能已經劣化，抵抗能力已經衰減的橋梁都處在重要的交通路線中，因此，迅速地替換那些橋梁，減少交通中斷的時間是很重要的。由于FRP橋面板可以在工廠中批量化生產，并且它的現場安裝時間也很短，所以用它去代替那些結構性能劣化以及抗力衰減的橋面是一個很適用的辦法。另外，適用FRP橋面板將會大大減少地震的損壞，因為，這種橋面板的重量比較輕，在地震過程中會減少慣性力的作用，從而減弱了地震對橋面板的破壞程度。正是由于FRP橋面板相比傳統橋面板有太多的優勢，所以近些年，人們都致力于研究和開發這種有FRP制成的高性能、輕質、經濟的橋面板系統。

　　4.FRP在土木工程中關鍵技術的應用

　　4.1高性能FRP復合材料設備與關鍵配套材料的研究開發

　　在土木工程中使用FRP復合材料的形式是多種多樣的，所以它的應用環境和應用方法也是多種多樣的。所以，我們如果僅僅是解決復合材料的的改進技術、生產出適用于土木工程特點的材料是遠遠不夠的，還必須要解決其配套設備技術和配套的生產問題。在這方面的開發研究主要包括兩個方面的內容：第一個是高性能FRP復合材料筋/索錨具及預應力張拉設備研制，第二個是特種粘貼樹脂基體結構設計及材料合成技術。

　　4.2在新結構中關鍵技術的應用

　　高性能FRP復合材料應用于新結構之中是當前現代土木工程中應用最為廣闊的一個領域?；谠搹秃喜牧系膬灹继匦裕鼘楝F代土木工程的建設帶來革命性的變化。使用FRP材料代替原先的混凝土鋼材的話，設計理論與設計方法也要隨之改變。因此，針對FRP復合材料的混凝土設計和理論成為了當前該材料得到推廣的技術關鍵。在該材料在土木工程的應用中，關鍵點是該材料的連接錨固性能與構造要求。

　　4.3結構加固補強的關鍵技術

　　FRP復合材料，尤其是CFRP復合材料，是當前土木工程中應用最為廣泛的。它在基礎設施的結構加固補強方面最為突出。盡管該項工作已經取得了不錯的進展，并且得到了廣泛的應用，但是仍然有很多課題有待解決，這些課題也是制約其更為廣泛地發展的“絆腳石”。具體主要包括兩個方面：一是在預應力加固補強技術研究;另一個是界面受力性能研究。

　　5.結語

　　復合材料在土木工程中的應用于材料的研究開發已經成為材料界和土木界一個研究熱點。該項研究的成果將會極大的推動現代土木工程技術的發展，它還會給現代復合材料產業創造一個更大的市場。

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　　論文發表期刊簡介：《機械設計》雜志是中國機械工程學會機械設計分會會刊，國內外公開發行，以實用性、指導性、學術性和知識性為特色。主要以機電產品開發和技術深度研究、報道為主。