FRP复合材料在基础工程设施的增强和加固方面使用的现状

       一、FRP加固技术简介及发展概况

　　为了增强部件承载力，把FRP用胶粘贴在外部，以对结构进行加固。它具有无可比拟的优势；方便、高效、耐腐蚀、占用空间少、高强、操作性强、抗疲劳等，是难得的优良材料。

　　日本在20世纪80年代率先发起对于 FRP加固的研究。紧接着，在欧美部分国家和地区，高等院校、科研单位、相关厂家等进行了纤维用于加固的类似研究。尤其是FRP在钢筋混凝土方面进行加固已经成为日本、美国等发达国家的先进成熟技术。

　　我国对FRP加固技术的研究始于八十年代末期，尤其是华南李国光大学教授黄培彦在1997年主持的纤维与混凝土之间关系的加固方法研究。奠定了重要基础。2000年召开的首届FRP混凝土结构学术经验交流会，起到了良好的理论指导作用。随后我国各大学、科研机构等也进行大量研究，取得了重大成果，并得到应用。总的说来，我国在FRP加固技术的研究及其运用成为了工程界方兴未艾的重要课题，但在其制度规范的制定方面还比较落后。

　　二、混杂纤维材料加固技术

　　HFRP始于20世纪70年代，是一种新型复合材料。它广泛应用于汽车、船舶和飞机等制造工业。近些来，才有关于它用于混凝土加固方面的技术研究报道。它具有独特的优势：综合性能强，抗冲击强度高，价格低廉，自由度大，弹性强等。

　　CFRP与普通玻璃纤维这样的混杂纤维材料在加固混凝土梁柱的试验中取得了重大进步。凶光镜等人率先提出CFRP和GFRP混合对钢筋混凝土的梁柱进行加固方法。蒋小青等提出了无纬单向CFRP和L型有纬单向GFRP粘贴梁底梁侧的加固方案。近年来，又提出了对柱的加固，采用预制FRP原形套筒加固的新方法。

　　高强玻璃和碳纤维混杂材料加固技术的实验研究也迈出了重大步伐。熊光晶和蒋小青等加强了对高强玻璃和CFRP层次之间混杂加固的混凝土梁的试验研究。并提出了将高强玻璃和CFRP纤维混杂，预制成套筒，并对混凝土方柱改圆截面进行加固的新方法。

　　FRP加固砌体结构研究应用

　　这是一项新技术，主要有利用率高、方便快捷、效果显著、耐久性、体积占用少等。对砌体结构加固进行研究应用是近些年来的重要趋势。国外此技术在建筑上的应用已取得了良好效果。而国内在这方面处于起步阶段。只有少数大学或单位在进行类似研究，而且理论和应用都不够成熟。

　　近十多年来，对FRP加固砌体结构进行抗剪性研究在不停地展开。比如1997年的Ehsani等系统性抗剪性试验。2002年Corradi等对地震中损伤的石砌体进行的抗剪性加固试验。后来的蔡志鸿和黄奕辉等人对芳纶纤维布砖砌墙体和砖砌体双剪试件加固进行了理论和试验研究。

　　同样在抗震性研究中，赵彤等人在低周重复荷载下对其进行了受力性能试验。王欣等人也在同样的条件下对破坏墙体进行了试验。Schwegler首次对混凝土砌块墙体进行了抗震性研究。彭少明和卢会芳等对低强度有无构造柱下带窗或带侧门洞墙片进行抗震性试验。

　　Ehsani等对砖砌体平面进行了外抗弯性能的研究试验。2001年Michael等用CFRP和GFRP分别对砌块墙体进行了平面外抗弯试验。他根据加固试验结果，提出了抗弯承载力公式计算。

　　预制CFRP加固技术

　　尽管对结构表面直接粘贴CFRP材料对结构最大载荷有明显的提高作用。但由于其应变的滞后，对开裂或屈服荷载并没有较大提高，甚至还限制了它的发挥。因此，预应力加固方法显得尤为实际与及时。

　　尚守平、叶列平等对预应力与非预应力加固梁进行了试验研究。结果其各方面的荷载幅度提高很大。并可以极大改善裂缝。Y.Piyong等对混凝土板进行加固，结构抗弯性大幅度提高，其混凝土工作性能也大大改善。同时也对梁进行了疲劳性研究，结果也取得了积极成效。

　　CFRP加固混凝土梁中的比较

　　在对预应力FRP加固混凝土结构的研究下，又仔细地对预应力控制值、端部的锚固问题及其预应力损失进行了研究。比如1991年Triatafillou和Deskovic提出的最大预应力水平分析模型，可以帮组预测其最大水平，保证预应力在端部锚固处释放时不会破坏。结果试验与分析相符。Merier发现，如果没有端部锚固，其FRP布在一定抗拉强度时，早就发生了破坏。

　　产生预应力损失因素与设备变形、层间摩擦、压缩变形及徐变、松弛及蠕变、预应力释放引起的损失有关。

　　CFRP与钢板复合加固混凝土结构技术

　　用CFRP提高对钢筋混凝土柱的约束，其承载力是很限的。但可以扩大其延展性，约束其横向变形。但用这加固混凝土的方式，可以有效发挥两者的材料优势，弥补单一方法不足，形成一种性能更加强大的组合，从而达到提高承载力，有提升延展性，满足特殊工程需要。

　　用粘贴CFRP和外部包围角钢来提升承载力。就可以提高利用效率，柱的复合加固，先在表部粘贴，后在角部贴角钢，连接横向缀板。分别进行复合加固中短柱轴压加固试验，可以有效提高承载力。充分发挥约束作用。实现强度充分应用。

　　也在对斜截面受力性能和抗震性能进行大量试验，对复合加固试件的抗剪性和对复合加固混凝土柱的抗震性试验，可以有效地提高其承载力，提升其延展性。积极发挥预测作用，提升抵抗能力具有显著效用。

　　结束语

　　本文对FRP这一高性能材料材料的特点及其在砌体结构、混凝土结构、HRRP等方面的研究发展情况进行了比较系统的总结，应用情况初步研究。总所周知，发达国家在工程领域对该材料的研究、开发与应用已经到了新阶段。近年来，我国对该领域的研究和应用工作发展也比较迅速，结构加固占据着重要地位，但其它方面相对落后，因此，增加对这方面的认识，提高对这方面的研究及其应用，积极奠定这方面的人才基础与队伍建设，从而提升我国基础工程设施与建设的水平。