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一、工程結構加固補強
復合材料在各方面的應用主要是利用各種方法將FRP附著在構件表面受力,這樣就可以讓原有構件的受力性能得到有效增強。在上個世紀八十年代的時候,我國就曾嘗試在工程實踐中運用混凝土結構外貼玻璃纖維增強復合材料內夾高強鋼絲的加固方法,但是主要目的就是為了起到防腐作用,同時將鋼絲和混凝土結合在一起,所以這種嘗試并沒有加以廣泛推廣。而在九十年代初,利用碳纖維增強復合材料對瑞士的多跨連續(xù)箱形梁橋進行了加固并獲得成功后,使得纖維增強復合材料的加固結構修復技術得到大范圍的研究,并也得到了快速發(fā)展,并大量應用于實際的工程中,同時也是不斷地實踐中驗證了FRP加固技術在修復加固已被損壞的工程結構中所具有的優(yōu)越性。在我國,第一項CFRP加固工程的成功完成是在1998年,開辟了我國FRP的發(fā)展道路,隨之該技術也在一些重大工程中得到了應用,尤其是在汶川大地震后,F(xiàn)RP加固技術更是為建筑重建以及加固修復震損結構提供了大力支持。目前,F(xiàn)RP已經在各類型結構加固中得到了成功運用,例如鋼結構、混凝土結構等方面,并且其涉及領域不僅包括橋梁和建筑結構,還包括水工結構、地下結構以及隧道等。其主要加固形式包括FRP布纏繞加固混凝土柱、將FRP片材粘貼在梁、板手拉面以及利用FRP片材包裹或者U形箍包裹梁、柱構件。當前FRP在混凝土結構加固方面應用較多,同時在鋼結構、木結構以及砌體結構加固方面也有較多的應用與研究,其中FRP在鋼結構加固方面的運用正在成為FRP研究的重點。
二、FRP筋索和預應力FRP筋混凝土結構
纖維在FRP筋中占有60~65%的含量,F(xiàn)RP筋的重量較輕,通常只是普通鋼筋的五分之一,其強度也很強勁,通常是普通鋼筋的6倍。它所具有的耐腐蝕性,是其代替鋼筋的主要原因之一,以此來避免鋼筋銹蝕而損害結構,同時也為了降低結構的維護費用和時間。除此之外,它具有的非磁性,也能滿足一些特殊工程的無鐵磁性要求。FRP索在橋梁工程中也有較多的應用,例如作為纜索應用于斜拉橋或者懸索橋中,或者作為預應力筋用于預應力混凝土橋中。在二十世紀六十年代初期,美國就開始研究FRP配筋在混凝土梁中的應用,其研究的主要內容就是希望通過GFRP來消除寒冷地區(qū)或者近海范圍內的一些鋼筋混凝土結構的鹽蝕危害。當前,日本已經研發(fā)出FRP筋和FRP絞線及其配套錨夾具。此外,它還用于巖土工程的加筋土中,在發(fā)達國家,因為GFRP的價格低廉,安裝簡便并且耐久性強,所以在很多工程中都得到了廣泛應用。在我國對這方面的研究也比較早,目前已經能夠進行多種FRP筋、索產品及其配套錨夾具的生產,而且隨著研究的深入,我國在一些實際實踐中,也得到了一定的研究成果。而在FRP筋混凝土的研究中,其重點主要涉及兩個方面,第一個方面是混凝土與FRP筋之間的界面粘結性能問題,因為這兩者之間的粘結性能較差,表面處理的形式和筋材形式的不同,會得到不同的粘結性能;另外一方面則是特殊力學性能,這是因為FRP筋屬于彈脆性材料,所以應用FRP筋的混凝土構件的受力性能不同于傳統(tǒng)鋼筋混凝土構件,因此各自的特點及其設計計算問題都是學者們重點關注的研究課題。
三、結語
總而言之,在土木工程正在快速發(fā)展的時期,雖然現(xiàn)代混凝土和鋼材的大規(guī)模應用已經有一百多年了,其應用仍不全面充分,更何況應用年限更為年輕的復合材料,但是FRP復合材料多樣化的應用形式,使其具有更加廣闊的發(fā)展前景。
作者:沙政輝 單位:安徽新華學院