1 發(fā)展背景及應(yīng)用領(lǐng)域
　　早在1981年，瑞典聯(lián)邦實(shí)驗(yàn)室最早采用粘貼碳纖維復(fù)合材料（CFRP）加固了Ebach橋，被認(rèn)為是FRP在建筑工程中應(yīng)用的開始。而后在對(duì)美國(guó)舊金山地震、洛杉磯地震、日本阪神地震中被損壞建筑結(jié)構(gòu)修復(fù)加固中驗(yàn)證了FRP加固技術(shù)的優(yōu)越性。尤其是在1995年日本阪神地震后，使用CFRP布對(duì)受損高速路橋墩柱進(jìn)行了快速加固，取得良好效果，引起了工程界的廣泛關(guān)注。1999年日本土木學(xué)會(huì)成立FRP加固委員會(huì)，并完成了使用FRP片材的混凝土維修、加固技術(shù)草案，編制了世界上首個(gè)FRP加筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)指南。到目前為止，全球已有許多FRP應(yīng)用于結(jié)構(gòu)工程加固和建設(shè)的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，F(xiàn)RP加固技術(shù)被美國(guó)、日本、瑞士、法國(guó)、德國(guó)等國(guó)家認(rèn)可和推廣。
　　目前，F(xiàn)RP在建筑工程領(lǐng)域中的應(yīng)用有以下幾個(gè)方面：在工業(yè)與民用建筑中，F(xiàn)RP主要作為結(jié)構(gòu)的加固修復(fù)材料，用于結(jié)構(gòu)增強(qiáng)，提高建筑物的承載力或耐久性，此項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)比較成熟。在橋梁、隧道建設(shè)中，F(xiàn)RP筋、網(wǎng)片，可以代替普通鋼筋或鋼筋網(wǎng)片，解決鋼筋、鋼絲網(wǎng)片的腐蝕問(wèn)題；采用FRP預(yù)應(yīng)力加固橋梁上、下部結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)耐久性和抗震性。基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)規(guī)模的不斷發(fā)展和壯大給予FRP材料更大的發(fā)展空間，如玻璃纖維增強(qiáng)材料制品已用于許多基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)工程，包括水利樞紐和港口工程等領(lǐng)域。由于FRP自身具有很好的耐腐蝕性等特點(diǎn)，可以適應(yīng)長(zhǎng)期的惡劣環(huán)境，因此可用于近海和寒冷地區(qū)的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)以解決鹽蝕危害。
　　2 FRP材料特性
　　目前建筑工程所采用的FRP主要有玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料（GFRP）、芳綸纖維增強(qiáng)復(fù)合材料（AFRP）以及碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料（CFRP）。
　　與鋼材、混凝土等傳統(tǒng)建筑材料相比，F(xiàn)RP雖然還屬于較年輕的建筑結(jié)構(gòu)材料，但具有不可忽視的優(yōu)點(diǎn)。其特性主要有一下幾點(diǎn)：
　　2.1 輕質(zhì)高強(qiáng)
　　FRP最突出的優(yōu)勢(shì)在于它有很高的比強(qiáng)度，相對(duì)密度在1.5―2.0之間，只有碳鋼的1/4―1/5，但是其拉伸強(qiáng)度卻與碳素鋼接近甚至超過(guò)，比強(qiáng)度更是可以與高級(jí)合金鋼相比。
　　2.2 耐腐蝕性好
　　FRP是良好的耐腐材料，對(duì)大氣、水和一般濃度的酸、堿、鹽以及多種油類和溶劑均有較好的抵抗能力。與傳統(tǒng)建筑結(jié)構(gòu)材料相比，它能夠抵抗不同環(huán)境下的化學(xué)腐蝕，目前在化工建筑、地下工程和水下特殊工程中，F(xiàn)RP的耐腐蝕優(yōu)點(diǎn)已經(jīng)得到實(shí)際工程證明。在近海地區(qū)的工程建設(shè)中采用FRP結(jié)構(gòu)來(lái)替代傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)可以有效抵抗空氣中鹽分的腐蝕，減少結(jié)構(gòu)的維護(hù)費(fèi)用。
　　2.3 其他
　　FRP有可設(shè)計(jì)性，產(chǎn)品成型方便。適合在工廠生產(chǎn)、運(yùn)送到工地、現(xiàn)場(chǎng)安裝的工業(yè)化施工過(guò)程。絕緣、隔熱、透電磁波。與傳統(tǒng)材料結(jié)構(gòu)不同的是，F(xiàn)RP一般表現(xiàn)為各向異性，纖維方向的強(qiáng)度和彈性模量較高，但垂直纖維方向的強(qiáng)度和彈性模量很低，由于這個(gè)特性的存在，在應(yīng)用FRP的過(guò)程中要加以注意并解決。
　　3 FRP在混凝土結(jié)構(gòu)加固中的應(yīng)用
　　3.1 概述
　　使用纖維增強(qiáng)復(fù)合材料加固混凝土結(jié)構(gòu)是目前應(yīng)用最廣泛的一種新型結(jié)構(gòu)加固技術(shù)。混凝土結(jié)構(gòu)存在于各種建筑工程中，例如工業(yè)與民用建筑、鐵路與公路橋梁、隧道、涵洞、各種構(gòu)筑物等其他土木工程。隨著外界環(huán)境的不斷變化以及長(zhǎng)久使用等因素，很多混凝土結(jié)構(gòu)存在不同程度的老化、劣化現(xiàn)象，為了保證其承載力在安全使用范圍內(nèi)，因此需要對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固或修復(fù)。先進(jìn)工程中已經(jīng)得到應(yīng)用的結(jié)構(gòu)加固方法有：植筋法、加大截面法、噴射混凝土法等。纖維增強(qiáng)復(fù)合材料加固混凝土技術(shù)是通過(guò)樹脂膠結(jié)材料將纖維增強(qiáng)復(fù)合材料粘貼于混凝土表面，通過(guò)兩者共同作用以達(dá)到加固補(bǔ)強(qiáng)、改善受力性能的一種結(jié)構(gòu)外部加固技術(shù)。
　　3.2 常用加固方法
　　目前常用的FRP加固混凝土結(jié)構(gòu)的方法主要有：外貼纖維增強(qiáng)復(fù)合材料片材加固、預(yù)應(yīng)力碳纖維布加固、加固及嵌入式加固。
　　3.2.1 外貼纖維增強(qiáng)復(fù)合材料片材加固技術(shù)
　　與傳統(tǒng)的加固技術(shù)相比，外貼纖維增強(qiáng)復(fù)合材料加固混凝土技術(shù)施工快捷，具有很高的效率，且因?yàn)楹苌龠M(jìn)行濕作業(yè)，基本無(wú)需大型施工機(jī)具，施工占用場(chǎng)地少，因此施工速度很快且方便。據(jù)資料統(tǒng)計(jì)，同為外部粘貼加固，普通粘貼纖維增強(qiáng)復(fù)合材料加固時(shí)粘貼鋼板加固施工工效的4―8倍。但是常規(guī)的粘貼纖維布加固技術(shù)也有一些不足之處，比如不能調(diào)整原結(jié)構(gòu)的受力狀況，對(duì)原結(jié)構(gòu)剛度、撓度變形、裂縫寬度、強(qiáng)度等的改善效果較小。加固效果對(duì)結(jié)構(gòu)膠和原混凝土構(gòu)件表面狀態(tài)（平整度、表面混凝土強(qiáng)度等）依賴性大，有時(shí)不能很好的發(fā)揮高強(qiáng)纖維的優(yōu)勢(shì)。
　　3.2.2 預(yù)應(yīng)力碳纖維布加固技術(shù)
　　經(jīng)過(guò)大量實(shí)驗(yàn)研究和工程實(shí)踐表明，普通纖維增強(qiáng)復(fù)合材料片材加固技術(shù)存在一些缺陷，比如FRP片材在較低應(yīng)力水平與混凝土發(fā)生剝離，使纖維材料的高強(qiáng)度優(yōu)勢(shì)不能得到有效發(fā)揮，影響加固效果。預(yù)應(yīng)力碳纖維布加固混凝土結(jié)構(gòu)是借鑒預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的概念提出的一種加固效果顯著的方法。將碳纖維布張拉至設(shè)計(jì)值，用粘結(jié)材料將其粘貼到混凝土梁的受拉面，使其與混凝土結(jié)構(gòu)共同受力。這種加固技術(shù)可以充分利用碳纖維布輕質(zhì)高強(qiáng)的特點(diǎn)，極大提高構(gòu)件的開裂荷載、屈服荷載；延緩碳纖維布的應(yīng)力滯后問(wèn)題；限制裂縫的形成、發(fā)展、減少裂縫寬度和撓度變形。
　　4 FRP在鋼結(jié)構(gòu)加固中的應(yīng)用
　　工程結(jié)構(gòu)中存在大量的鋼結(jié)構(gòu)，廣泛應(yīng)用于土木工程、石油石化、港口水工等領(lǐng)域，由于常年在惡劣的條件下工作，有些結(jié)構(gòu)長(zhǎng)期處于高溫、高濕環(huán)境中；有些長(zhǎng)期經(jīng)受腐蝕作用；有些經(jīng)受交變荷載作用。當(dāng)損傷積累到一定程度，就會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)失效。傳統(tǒng)的鋼結(jié)構(gòu)加固方法是把鋼板或型鋼焊接、拴接、鉚接到結(jié)構(gòu)的損傷部位，但這些方法均存在一些問(wèn)題，例如高溫作用是焊接部位組織及性能惡化、材質(zhì)變脆、斷裂韌性降低、抵抗脆性斷裂的能力變差；拴接或鉚接需要在損傷部位附近的木材上開孔，削弱了截面，惡化損傷區(qū)的受力情況，形成新的應(yīng)力集中。FRP加固鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)利用黏結(jié)劑將FRP材料粘貼到鋼結(jié)構(gòu)損傷部位的表面。一方面一部分荷載通過(guò)粘接材料層傳遞到纖維增強(qiáng)復(fù)合材料上，降低了鋼結(jié)構(gòu)損傷部位的應(yīng)力水平，從而延長(zhǎng)結(jié)構(gòu)使用壽命，起到加固作用；另一方面，由于FRP材料具有良好的耐腐蝕性，粘貼纖維復(fù)合材料相當(dāng)于在鋼結(jié)構(gòu)表面與外部腐蝕介質(zhì)之間形成一道屏障，有效減弱介質(zhì)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕。
　　5 結(jié)語(yǔ)
　　按照目前國(guó)內(nèi)外形勢(shì)，纖維增強(qiáng)復(fù)合材料在建筑工程結(jié)構(gòu)中的有效應(yīng)用勢(shì)必會(huì)帶來(lái)巨大的社會(huì)意義和經(jīng)濟(jì)意義。隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的步伐，F(xiàn)RP材料的生產(chǎn)、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范完善、施工技術(shù)的開發(fā)、施工技術(shù)的檢驗(yàn)都將不斷進(jìn)步發(fā)展，相信纖維增強(qiáng)復(fù)合材料在工程中的應(yīng)用會(huì)更加完善和廣泛。