发布时间：2022-10-05 10:06 热度：
摘要：随着社会的发展与进步，重视纤维增强塑料筋在土木工程中的应用具有重要的意义。本文主要简单地探讨纤维增强塑料筋在土木工程中的应用。
关键词 纤维 塑料 土木工程 应用 配筋
Abstract: Along with the development of social development and progress, and pay attention to the fiber reinforced plastic muscle in civil engineering application is of great significance. This paper mainly discusses the simple steel fiber reinforced plastics in civil engineering application.
Key words fiber plastic civil engineering application reinforcement
中图分类号：TU759.8 文献标识码：A 文章编号：
引言
纤维增强塑料FRP代替钢筋或钢板，国外研究和应用均开始较早。20世纪70年代，德国和日本就开始研究FRP材料在混凝土结构中的应用，稍后美国和加拿大也加入到开发研究的行列中。世界上第一个关于FRP材料的建筑混凝土结构设计规范，于1993年在日本产生，欧洲关于FRP筋的设计规范也正在编制过程中。我国对FRP材料在混凝土结构中的应用研究起步较晚，但近年来许多研究机构(如冶建总院、东南大学、同济大学等)已开始进行深入研究，并取得了一些研究成果，其中粘FRP板加固法的研究已接近国际先进水平。
1.发展概况
在美国，混凝土中用FRP配筋的开发工作始于1960年，重点是用以玻璃纤维为纤维材料的玻纤FRP筋束作配筋。因试验结果表明玻纤用于水泥并不理想而中断开发。后因路桥用盐解冻以保证全天候通车条件，而导致混凝土内钢筋严重锈蚀，于是FRP作为一种代替材料被再度开发研究。20世纪80年代，康奈尔大学等院校对配有粘结预应力FRP筋束的小比例梁体进行试验，并开发了玻纤FRP筋束以及与预应力筋束相配套的锚固和连接装置。近年来，美国已采用FRP筋材设计和施工了多项研究及示范用工程。日本用FRP配筋的历史始于20世纪70年代，生产工艺采用试配法。20世纪80年代，将处于受拉状态下的成束FRP在模型内，用树脂浸渍或挤压成型制成FRP筋材。目前，日本在土木工程方面已将FRP筋材用作混凝土桥梁的梁板配筋(包括筋条和内外预应力筋束)以及悬索桥和斜拉桥上的斜拉索、栈桥和堤岸墙等海工结构及混凝土渠道、地锚和喷射混凝土配筋等。欧洲对FRP在混凝土结构中的广泛研究起步于约25年前。1980年，德国首次将玻璃纤维增强塑料筋材作为钢筋应用于预应力混凝土桥梁中。1983年荷兰阿克佐化工厂和HBG建筑公司合作开发了以芳族聚酰氨纤维为纤维材料的预应力带条和筋条，命名为AraPree.主要用在公路隔音墙的预应力立柱上。
2. FRP筋在土木工程中的应用
2.1F RP筋在桥梁工程中的应用
美国的DELDOTI-351桥。它是由美国州政府拥有的第一座全复合材料桥161. DELDOTI-351桥由两块长975m、宽7.9m.厚0.76m的复合材料桥面板组成，每块重6 350kg，质量只是水泥桥面的1/10。桥梁是根据美国国家高速公路和运输者协会(AASHTO)的技术条件设计的，并在美国德勒华大学经过全面测试。这座复合材料桥梁的建成为今后在桥梁设计和维修，以及在结构上采用复合材料奠定了基础。加拿大 的 Joffre桥MoJ ofre桥是世界上第一座在CFRP格栅筋加固中引入嵌入式传感器的桥梁。此桥由一个5跨的上部结构组成，该上部结构支承在间隔317m的钢梁上。桥面板使用了CFRP NEFMAC格栅筋进行加固，一些CFRP格栅筋在生产过程中放置了结构一体化的纤维光学感应器，格栅筋只用于加固部分桥面板以检验这种材料在延长桥梁有效使用寿命上的效率。该桥广泛安装了纤维光学传感器、振动式电阻丝应变传感器和电阻应变计，所有传感器都同电话线相连以便对该桥进行连续遥测。丹麦 H enr ing斜拉桥181。它是迄今为止全部采用CFRP斜拉索己建成的最长的桥梁。该桥是丹麦第一座大规模使用CFRP筋建造的桥梁，该桥全长80m。该斜拉桥的桥面系统主要包括一个桥面板，它由锚固在桥塔上的16根拉索支撑。桥面板用6根由直径为1215mm的绞线形CFRP筋进行后张法施工，一块40m长的桥面板分段用CFRP拉筋和箍筋进行加固，另40m分段配有普通钢筋和不锈钢钢筋。日本的飞翔桥191它是世界卜第一廊平用CFRP筋作为张粉材料的预应力混凝土桥梁。该桥位于日本丰田市郊区俱乐部内，全长HIM，净跨75m。该桥全面使用了耐腐蚀性能比较优良的CFRP筋作为预应力筋，并获得成功。这说明只要重视设计和施工中的各个环节，密切结合各种实验的成果，严格管理，高质量施工，以CFRP筋取代钢筋作为预应力筋是完全可行的。
2.2 F RP筋在海洋工程中的应用
在海洋工程中，最突出的问题就是海洋基础设施建设中的结构防腐问题。目前在建的海洋工程中的钢混结构，采用最厚的混凝土保护层(150mm左右，达陆地钢筋混凝土结构保护层的5倍以上)及防腐措施，结构的耐久年限也仅有20年左右，远远达不到海洋工程结构的耐久性要求。由于FRP筋具有优良的抗腐蚀性能，采用FRP筋混凝土结构就可以从根本上解决海洋工程中的钢筋锈蚀问题对海洋工程的建设具有重大的意义。在日本的 Niihama市，Smitomo化工有限公司兴建了一座海港码头Uol。该码头的预应力混凝土面板的宽度为13.8m，长度为61m。在宽度方向上由17根简支空心梁组成:在长度方向上分5跨。其中4跨预应力混凝土空心梁采用了高强钢绞线作为预应力束，另一跨跨度为9m的预应力混凝土空心梁则采用了AFRP筋作为预应力束。码头建成以后进行了3500kN的起重机和350kN的挖土机的荷载试验，能够完全满足使用的要求。美 国海 军 部实施了一项连续性方案以检验海洋工程沿岸设施的FRP筋预应力及加固1"]0 1994 1996年间，加州Hueneme港的海军设施工程服务中心设计并建造出由FRP预应力桩和上承平板构成的原型码头。研究人员在桩和墩的设计中都使用了预应力FRP筋，把FRP筋用在结构的一些预应力部位，注意力也放到在打桩过程中对混凝土约束的刚度要求。至今，该结构按照当初的设计要求正常工作着。Hueneme港项目的成功可以证明，经过恰当的设计和严格的施工，FRP筋能够满足在海洋工程中应用的各种要求。另外， 在 近海地带，钢筋混凝土结构易受到海风中盐粒子的腐蚀而发生明显的早期劣化。沿海地区很多建筑物阳台的钢筋，都会受到盐粒子中氯化物离子的侵蚀;由于氯离子的侵蚀和冻融的作用，港口及水道的钢筋混凝土护岸桩、承载桩及板桩容易损坏。而采用FRP筋可以很好地解决这些问题。在美国，己经使用FRP筋代替锈蚀的钢筋来修复阳台;在日本，某些靠近海岸的混凝土煤仓也己使用FRP筋作为防裂筋。
2.3 F RP筋在岩土工程中的应用
在岩土工程中，岩土锚固常采用抗拉强度较高的钢材作为锚杆，如高强钢铰线。但是大量岩土锚固的实际工程表明，锚杆的锈蚀经常造成钢锚杆锚固工程的失效破坏、甚至重大的安全事故。自20世纪90年代以来，国外开始采用FRP筋这种非金属锚杆来替代传统的钢锚杆。FR P筋 在 长期恶劣的地质条件下具有良好的抗腐蚀性能，其抗拉强度高且抗剪强度很低(不超过其抗拉强度的10%)，可以很易被剪断。正是由于这个特性，用FRP筋制作锚杆代替钢锚杆具有不需防腐保护，结构简单，重量轻而易于制造、运输和安装，预应力损失小等优点。目前，FRP筋正被越来越多地作为锚杆用于岩土工程，如土钉墙、临时基坑支护的锚杆及地下工程盾构法掘进竖井的混凝土墙等。德国 慕 尼黑迪威达系统国际公司的研究成果表明，只有当FRP筋和泥土或岩石之间有较好的荷载传递时其高的抗拉强度才能得到利用，荷载传递可能集中在锚固端部或沿着岩石中的锚固长度。FRP筋作为锚杆通过更深的钻孔锚入墙中，也可和喷射混凝土结合用于低成本隧道内衬的永久性加固。FR P筋 在 岩土工程中的应用对地下工程的开发有十分重要的意义，既可以充分发挥其抗拉强度高的优势，又很容易被掘进机具剪断，消除了大量钢筋网埋在地下给今后城市地下工程的开发带来的隐患。深圳的地铁工程就采用了美国HughesBrother生产的GFRP筋作为盾构法掘进竖井的混凝土墙。就目前的使用情况来看，其完全能满足使用的要求。
2.4 F RP筋在特殊工程中的应用
(1)F RP 筋 在非导电和非磁性结构工程中的应用
如果在这些结构中使用钢筋，就要求更加复杂的设计以保证每根钢筋都和周围的钢材绝缘，这是很难实现的!但利用FRP筋的电绝缘性和非磁性，可以很好地解决这个问题。在军事上，FRP筋可以作为机场和军用设施防雷达干扰装置的理想材料，还可以用于敏感军用设备测试设施的混凝土墙内以防电磁干扰。在核磁共振成像上，FRP筋己经成为医疗保健单位磁共振成像设备的指定材料。此外，FRP筋还可用于地磁观测站、核聚变建筑物、机场指挥塔等。
(2)F RP 筋 在高寒环境下基础工程中的应用
在高寒环境下，基础工程的设施建设与维护费用昂贵，而且建设周期过长。因此，对于在建或拟建的各种基础设施项目(主要是公路与铁路等交通项目)，提高其建设质量、缩短建设周期、减少维护费用是一个重大的技术问题。利用FRP筋的特性，用FRP筋代替钢筋做成免维护的FRP筋混凝土结构，从而达到提高基础设施耐久性与延长寿命的目的。
(3)F RP 筋 在地质灾害防治工程中的应用
在地质灾害防治工程中，对山体与边坡滑移治理最有效的办法就是采用预应力锚固支护技术。目前，预应力锚固支护均采用预应力钢绞线锚杆，这会因钢筋锈蚀等问题而对长期使用带来相当大的安全隐患。所以，用预应力FRP筋取代预应力钢绞线锚杆可消除钢筋锈蚀带来的安全隐患。如现在的长江三峡水电站开始蓄水后u21，一部分山体与边坡将埋于水底，不可能再对其使用状况进行检测与再加固。几十年或上百年以后，一旦由于预应力钢绞线锈蚀而导致山体或边坡锚固支护失效发生滑移，结果将是灾难性的
3、结束语
由于FRP筋材的独特优良的性能，目前在欧美、日本已成为结构工程领域的研究热点。可以预见，随着FRP筋材的实践和研究的不断深入，FRP筋会成为一种常用的建筑材料，应用于越来越广泛的结构中去，具有十分广阔的前景。
参考文献
1.顺履恭混凝土结构用纤维增强聚台物在国外的开发和应用建筑技术
2.薛伟辰。康清粱纤维塑料筋在混凝土工程巾的应用.工业建筑
3.许清风.邱文军，殷勇才.潘小华.FRP筋的性能和应用.建筑技术
