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摘 要：当前我国的建设正从大规模新建为主转入新建与已有建筑物的加固改造并重的阶段，对建筑物的补强加固技术进行开发研究具有重要的社会效益和巨大的经济效益。FRP复合材料以其轻质、高强、抗腐蚀及耐久性好，施工方便等优点被越来越广泛的用于建筑物的加固改造。本文就FRP复合材料的加固技术特点和方式进行简单的介绍。
关键词：FRP、加固特点、加固方式
随着人们环保意识的加强，可持续发展战略已在全世界范围内形成共识。对建筑物进行维修与改造，尽可能地延长其使用寿命符合可持续发展战略。近20年来，随着纤维复合材料的发展，纤维增强复合材料（Fiber Reinforced Polymer，简称FRP）对土木工程结构修复加固在国际上深受重视。
1 FRP复合材料
1.1 FRP复合材料的种类
FRP复合材料是由纤维材料与基体材料按一定的比例混合，经过特别的模具挤压、拉拔而形成的高性能型材料。目前工程结构中常用的FRP主材主要有碳纤维（CFRP） 、玻璃（GFRP） 、及芳纶纤维（AFRP） ，这些材料性能优越，其材料形式主要有片材（纤维布和板）、棒材（筋材和索材）及型材（格栅型、工字型、蜂窝型等）。
1.1.1 FRP片材
在FRP片材中，纤维布是目前应用最为广泛的形式，它由连续的长纤维编织而成，通常是单向纤维布，使用前布浸润树脂，在采用FRP布加固时布的形状可以根据被加固结构的外形随意调整，加上它本身没有刚度，运输方便，较适用于梁与柱的抗剪、抗弯加固，柱与节点的抗震加固。但由于FRP布的厚度较薄，需多层粘贴才能满足要求，所以施工工艺较繁杂，操作较为困难。而FRP板则可以承受纤维方向上的拉和压，所以FRP板较适用于梁板柱的抗弯加固和抗剪加固。
1.1.2 FRP棒材
在FRP棒材中，FRP筋是采用单向成型工艺，将单向长纤维与树脂混合为棒材；而FRP索是将连续的长纤维单向编织，再用少量树脂浸润固化或不用树脂固化而制成的索状FRP制品。FRP筋和FRP索可以在钢筋混凝土代替钢筋和预应力筋，特别是FRP筋用作预应力筋时，它的高强度、低弹性模量和抗腐蚀性对结构都十分有力。
1.1.3 FRP型材
在FRP型材中， FRP格栅型材可代替钢筋网或钢筋笼，直接用作结构中作为楼面或夹心板等构件，同时FRP其他型材也可用于管道、桩基等尺寸较大或形状复杂的结构构件中。
1.2FRP材料的力学性能决定其有如下主要特点：
（1）抗拉强度高
各类FRP的抗拉强度均明显超过了钢筋，与高强钢丝差不多，且在达到抗拉强度之前，几乎都表现为线弹性。
（2）抗腐蚀性和耐久性好
与钢材相比，FRP均具有很好的抗腐蚀性和耐久性，尤其用于腐蚀性较大的环境效果更为显著，因而可提高结构的使用寿命。
（3）自重轻，施工方便
FRP密度仅为钢材的25%或更低，这样当建筑结构中采用FRP时，工序方便，不用加压和起重，从而可降低施工费用，当用于旧有结构的维修加固时效果更为明显。
（4）抗疲劳性能好
一般金属的疲劳强度为其拉伸强度的40%～50%，而FRP的疲劳强度可达其拉伸强度的70%～80%。
（5）减振性能好
FRP自振频率甚高，可避免早期共振，同时其内阻（内部摩擦）也很大，一旦激起振动，衰减也快。
（6）抗剪切强度低
FRP抗剪切强度很低，通常不超过其抗拉强度的10%左右，在将FRP用作预应力筋或进行FRP复合材料的材性试验时，相应的锚、夹具需专门研制。
2. FRP加固的技术特点
2.1 抗拉强度
抗拉强度高，FRP的抗拉强度均明显高于钢筋，与高强钢丝抗拉强度差不多，一般是钢筋的2倍甚至10倍。但FRP材料在达到抗拉强度前，几乎没有塑性变形产生，受拉时应力-应变呈线弹性上升直至脆断，因此FRP复合材料在与混凝土结构共同作用的过程中，往往不是由于FRP材料被拉断破坏，而是由于FRP约束混凝土界面强度不足导致混凝土结构界面被剥离破坏，所以，FRP约束混凝土界面粘结性能问题成为今后工程应用的一个重点和难点。
2.2 热膨胀系数
FRP复合材料热膨胀系数与混凝土相近，这样当环境温度发生变化时，FRP与混凝土协调工作，两者间不会产生大的温度应力。
2. 3 弹性模量
与钢材相比，大部分FRP 产品弹性模量小，约为普通钢筋的25% ～75%。因此， FRP结构的设计通常由变形控制。
2. 4 抗剪强度
FRP的抗剪强度低，其强度仅为抗拉强度的5%～20%，这使得FRP构件在连接过程中需要研制专门的锚具、夹具，这也使得FRP构件的适度成为研究突出的问题。
2.5 抗腐蚀、抗疲劳性能
FRP材料抗腐蚀、抗疲劳性能好，可以在酸、碱、氯盐和潮湿的环境中长期使用，因而可提高结构的使用寿命，这是结构材料难以比拟的。但同时，与一般混凝土相比较， FRP复合材料的防火性能偏差，这也制约了该类结构产品的推广应用，成为今后要解决的问题之一。
2.6 重量
自重小、施工方便， 其重量一般为钢材的20% ，没有湿作业，不需大型施工机具，无需现场固定设施，施工占用场地少，可降低劳动力费用。
3 FRP复合材料在钢筋混凝土结构构件中的加固方式
3.1 梁的受弯、受剪加固
FRP对混凝土简支梁进行受弯加固时，首先应将梁底粘贴FRP的区域进行处理，去除表面的薄弱层，露出表面的混凝土层，并打磨平整，以保证混凝土与FRP之间的可靠粘结。同时在普通混凝土梁的受剪加固中，FRP对于不同截面形状及角部的广泛适用性，也是其突出的优势。
3.2 FRP可用于板的受弯加固
采用FRP材料对板进行加固是将FRP粘贴于板的受拉面。一般加固单向板时，通常将FRP沿短跨方向粘贴于板底；而双向板，则需要沿两个方向粘贴FRP材料。
3.3 轴压和偏压柱的加固
采用FRP材料加固混凝土柱作为一种新型的加固方法，已经得到越来越广泛的应用，其中FRP加固柱最为常见的形式为外包纤维布和条带。FRP加固柱最常用的方法为现场粘贴纤维布包裹柱，采用单向或双向纤维布由树脂浸润粘贴包裹于柱表面，使纤维方向沿柱环向。柱可由单层或多层纤维布完全包裹，也可用纤维布条带形成连续的螺旋箍或间隔的环箍进行部分包裹。
3.4 柱的抗震加固
在地震作用下采用FRP对桥梁和建筑物的柱进行抗震加固，使柱子在发生破坏前能够有足够的非弹性变形。最常用的FRP抗震加固方法是外包纤维为横向布置的FRP套箍， FRP套箍相当于提供了附加横向配箍而提高了柱的抗剪能力，也可改善柱抵抗地震作用的延性。同时FRP对柱的约束可抑制混凝土的剥落和纵筋的屈曲，使柱具有很大的非弹性弯曲变形能力。
4结语
現代社会经济的飞速发展和人们生活水平的不断提高，特别是进入21世纪后，寻求社会和谐成为当代社会的主流理念。当前我国的建设正从大规模新建为主转入新建与已有建筑物的加固改造并重的阶段，对一些标志性建筑物和纪念性建筑物必须想方设法研究出可行的修复加固方案进行加固保护。大量建筑结构由于地震、战争、老化、设计施工质量低劣，以及不合理使用缺少维护保养和用途改变等原因，都亟需加固和维修。
参考文献
[1] 万墨林， 韩继云. 混凝土结构加固技术[M]. 中国建筑工业出版社， 北京， 2000： 2-4.
[2]陶忠， 于清， 韩林海， 滕锦光， 林力. FRP约束钢筋混凝土圆柱力学性能的实验研究[J]. 建筑学报， 2004， 25（6）： 1-10.
[3] 赵彤， 谢剑. 碳纤维布补强加固混凝土结构新技术[M]. 天津： 天津大学出版社， 2001.
关键词：FRP、加固特点、加固方式
随着人们环保意识的加强，可持续发展战略已在全世界范围内形成共识。对建筑物进行维修与改造，尽可能地延长其使用寿命符合可持续发展战略。近20年来，随着纤维复合材料的发展，纤维增强复合材料（Fiber Reinforced Polymer，简称FRP）对土木工程结构修复加固在国际上深受重视。
1 FRP复合材料
1.1 FRP复合材料的种类
FRP复合材料是由纤维材料与基体材料按一定的比例混合，经过特别的模具挤压、拉拔而形成的高性能型材料。目前工程结构中常用的FRP主材主要有碳纤维（CFRP） 、玻璃（GFRP） 、及芳纶纤维（AFRP） ，这些材料性能优越，其材料形式主要有片材（纤维布和板）、棒材（筋材和索材）及型材（格栅型、工字型、蜂窝型等）。
1.1.1 FRP片材
在FRP片材中，纤维布是目前应用最为广泛的形式，它由连续的长纤维编织而成，通常是单向纤维布，使用前布浸润树脂，在采用FRP布加固时布的形状可以根据被加固结构的外形随意调整，加上它本身没有刚度，运输方便，较适用于梁与柱的抗剪、抗弯加固，柱与节点的抗震加固。但由于FRP布的厚度较薄，需多层粘贴才能满足要求，所以施工工艺较繁杂，操作较为困难。而FRP板则可以承受纤维方向上的拉和压，所以FRP板较适用于梁板柱的抗弯加固和抗剪加固。
1.1.2 FRP棒材
在FRP棒材中，FRP筋是采用单向成型工艺，将单向长纤维与树脂混合为棒材；而FRP索是将连续的长纤维单向编织，再用少量树脂浸润固化或不用树脂固化而制成的索状FRP制品。FRP筋和FRP索可以在钢筋混凝土代替钢筋和预应力筋，特别是FRP筋用作预应力筋时，它的高强度、低弹性模量和抗腐蚀性对结构都十分有力。
1.1.3 FRP型材
在FRP型材中， FRP格栅型材可代替钢筋网或钢筋笼，直接用作结构中作为楼面或夹心板等构件，同时FRP其他型材也可用于管道、桩基等尺寸较大或形状复杂的结构构件中。
1.2FRP材料的力学性能决定其有如下主要特点：
（1）抗拉强度高
各类FRP的抗拉强度均明显超过了钢筋，与高强钢丝差不多，且在达到抗拉强度之前，几乎都表现为线弹性。
（2）抗腐蚀性和耐久性好
与钢材相比，FRP均具有很好的抗腐蚀性和耐久性，尤其用于腐蚀性较大的环境效果更为显著，因而可提高结构的使用寿命。
（3）自重轻，施工方便
FRP密度仅为钢材的25%或更低，这样当建筑结构中采用FRP时，工序方便，不用加压和起重，从而可降低施工费用，当用于旧有结构的维修加固时效果更为明显。
（4）抗疲劳性能好
一般金属的疲劳强度为其拉伸强度的40%～50%，而FRP的疲劳强度可达其拉伸强度的70%～80%。
（5）减振性能好
FRP自振频率甚高，可避免早期共振，同时其内阻（内部摩擦）也很大，一旦激起振动，衰减也快。
（6）抗剪切强度低
FRP抗剪切强度很低，通常不超过其抗拉强度的10%左右，在将FRP用作预应力筋或进行FRP复合材料的材性试验时，相应的锚、夹具需专门研制。
2. FRP加固的技术特点
2.1 抗拉强度
抗拉强度高，FRP的抗拉强度均明显高于钢筋，与高强钢丝抗拉强度差不多，一般是钢筋的2倍甚至10倍。但FRP材料在达到抗拉强度前，几乎没有塑性变形产生，受拉时应力-应变呈线弹性上升直至脆断，因此FRP复合材料在与混凝土结构共同作用的过程中，往往不是由于FRP材料被拉断破坏，而是由于FRP约束混凝土界面强度不足导致混凝土结构界面被剥离破坏，所以，FRP约束混凝土界面粘结性能问题成为今后工程应用的一个重点和难点。
2.2 热膨胀系数
FRP复合材料热膨胀系数与混凝土相近，这样当环境温度发生变化时，FRP与混凝土协调工作，两者间不会产生大的温度应力。
2. 3 弹性模量
与钢材相比，大部分FRP 产品弹性模量小，约为普通钢筋的25% ～75%。因此， FRP结构的设计通常由变形控制。
2. 4 抗剪强度
FRP的抗剪强度低，其强度仅为抗拉强度的5%～20%，这使得FRP构件在连接过程中需要研制专门的锚具、夹具，这也使得FRP构件的适度成为研究突出的问题。
2.5 抗腐蚀、抗疲劳性能
FRP材料抗腐蚀、抗疲劳性能好，可以在酸、碱、氯盐和潮湿的环境中长期使用，因而可提高结构的使用寿命，这是结构材料难以比拟的。但同时，与一般混凝土相比较， FRP复合材料的防火性能偏差，这也制约了该类结构产品的推广应用，成为今后要解决的问题之一。
2.6 重量
自重小、施工方便， 其重量一般为钢材的20% ，没有湿作业，不需大型施工机具，无需现场固定设施，施工占用场地少，可降低劳动力费用。
3 FRP复合材料在钢筋混凝土结构构件中的加固方式
3.1 梁的受弯、受剪加固
FRP对混凝土简支梁进行受弯加固时，首先应将梁底粘贴FRP的区域进行处理，去除表面的薄弱层，露出表面的混凝土层，并打磨平整，以保证混凝土与FRP之间的可靠粘结。同时在普通混凝土梁的受剪加固中，FRP对于不同截面形状及角部的广泛适用性，也是其突出的优势。
3.2 FRP可用于板的受弯加固
采用FRP材料对板进行加固是将FRP粘贴于板的受拉面。一般加固单向板时，通常将FRP沿短跨方向粘贴于板底；而双向板，则需要沿两个方向粘贴FRP材料。
3.3 轴压和偏压柱的加固
采用FRP材料加固混凝土柱作为一种新型的加固方法，已经得到越来越广泛的应用，其中FRP加固柱最为常见的形式为外包纤维布和条带。FRP加固柱最常用的方法为现场粘贴纤维布包裹柱，采用单向或双向纤维布由树脂浸润粘贴包裹于柱表面，使纤维方向沿柱环向。柱可由单层或多层纤维布完全包裹，也可用纤维布条带形成连续的螺旋箍或间隔的环箍进行部分包裹。
3.4 柱的抗震加固
在地震作用下采用FRP对桥梁和建筑物的柱进行抗震加固，使柱子在发生破坏前能够有足够的非弹性变形。最常用的FRP抗震加固方法是外包纤维为横向布置的FRP套箍， FRP套箍相当于提供了附加横向配箍而提高了柱的抗剪能力，也可改善柱抵抗地震作用的延性。同时FRP对柱的约束可抑制混凝土的剥落和纵筋的屈曲，使柱具有很大的非弹性弯曲变形能力。
4结语
現代社会经济的飞速发展和人们生活水平的不断提高，特别是进入21世纪后，寻求社会和谐成为当代社会的主流理念。当前我国的建设正从大规模新建为主转入新建与已有建筑物的加固改造并重的阶段，对一些标志性建筑物和纪念性建筑物必须想方设法研究出可行的修复加固方案进行加固保护。大量建筑结构由于地震、战争、老化、设计施工质量低劣，以及不合理使用缺少维护保养和用途改变等原因，都亟需加固和维修。
参考文献
[1] 万墨林， 韩继云. 混凝土结构加固技术[M]. 中国建筑工业出版社， 北京， 2000： 2-4.
[2]陶忠， 于清， 韩林海， 滕锦光， 林力. FRP约束钢筋混凝土圆柱力学性能的实验研究[J]. 建筑学报， 2004， 25（6）： 1-10.
[3] 赵彤， 谢剑. 碳纤维布补强加固混凝土结构新技术[M]. 天津： 天津大学出版社， 2001.