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【摘 要】本文介绍了FRP这种新型高性能复合材料的种类、性能特点及对钢筋混凝土构件的加固方式，并介绍了FRP复合材料在土木工程不同领域的应用发展。展望了FRP复合材料在今后土木工程领域的广阔发展前景。
【关键词】FRP 复合材料；材料性能；钢筋混凝土构；修复加固
FRP Properties and the material in the application of Civil Engineering
Lai Jun-lu
(Fujian Sanmu group incorporated company Fuzhou Fujian 350003)
【Abstract】This article introduced the FRP this kind of new high performance compound material type， the performance characteristic and to the reinforced concrete component reinforcement way， And introduced the FRP compound material in the civil engineering different domain application development .Has forecast the FRP compound material in the next civil engineering domain broad prospects for development .
【Key words】Fiber-reinforced polymer/plastic; Material performance;Concrete-structure; Repairing-strengthening
随着社会科学技术的进步，土木工程结构学科的发展，在很大程度上得益于性质优异的新材料、新技术的应用和发展，而纤维增强复合材料（fiber reinforced polymer 简称FRP）以其优异的力学性能及适应现代工程结构向大跨、高耸、重载、轻质发展的需求，正被越来越广泛地应用于桥梁工程、各类民用建筑、海洋工程、地下工程中，受到结构工程界广泛关注。
1. 纤维增强复合材料（FRP）的概念及种类介绍
FRP复合材料是由纤维材料与基体材料按一定地比例混合，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FRP主材主要有碳纤维（CFRP）、玻璃纤维（GFRP）、及芳纶纤维（AFRP），这些材料性能如表1所示，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 FRP片材。
加固用FRP片材形式一般有布材和板材两种。目前以布材主,其中碳纤维布使用量最大。由于混凝土抗压强度低、FRP片材粘结剥离破坏以及FRP片材应力滞后等原因,使得普通粘贴的FRP不能得到充分利用,这也是FRP板材应用较少的原因之一。
在FRP片材中，纤维布由于其抗拉强度高、质量轻、耐腐蚀、徐变小以及便于施工等优点，是目前土木工程中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。目前主要加固方式有:(1)在构受拉侧沿构件轴向粘贴FRP片材,纤维方向与构件轴线向一致,以提高构件的抗弯承载力;(2)纤维方向与构件轴方向垂直,以提高构件的抗剪承载力;(3)纤维方向与构轴线方向垂直包裹FRP片材约束混凝土,以增强构件的延性,改善抗震性能。同时采用预应力粘贴工艺可以改善受弯构件的开裂、屈服和极限荷载,减小裂缝宽度,延缓裂缝的出现,提高抗弯刚度和材料利用率。但用于实际工程,还需要对张拉、固定锚具、加固后力学性能和设计方法等方面做进一步研究。
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。同时它们还可用于大跨度支撑结构、张拉结构和悬挑结构，且一般可节约劳动力和大量后期的维护费用。但工程造价一般高于采用钢筋的方案。
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。
2. FRP复合材料的基本力学性能和特点
FRP的材料性能与钢材和混凝土等传统结构材料有很大的不同,其制品形式也多种多样。纤维是FRP中的主要受力材料,可分为长纤维和短纤维,工程结构中使用的FRP以长纤维增强为主。表1中列出了常用纤维的主要力学性能及其与钢材和铝的对比,可见纤维材料的比强度(拉伸强度/比重)为钢材的20~50倍,高强轻质性能十分突出;碳纤维的比模量(拉伸模量/比重)为钢材的5~10倍,芳纶纤维的比模量为钢材的2~3倍,玻璃纤维的比模量与钢材相当。
(1)抗拉强度高，FRP的抗拉强度均明显高于钢筋(表1)，与高强钢丝抗拉强度差不多，一般是钢筋的两倍甚至达十倍。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－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－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)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。
(3)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。
(4)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。也使得FRP构件的适度成为研究突出的问题。
(5)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。在美国每年因钢材腐蚀造成的工程结构损失高达700亿美元,近1/6的桥梁因钢筋锈蚀而严重损坏;加拿大用于修复因老化损坏的工程结构的费用达490亿加元;我国目前因钢材锈蚀而造成的损失也在逐年增加。而在化工建筑、盐渍地区的地下工程、海洋工程和水下工程中,FRP材料耐腐蚀的优点已经得到实际工程的证明。一些发达国家已经开始在寒冷地区和近海地区的桥梁、建筑中较大规模地采用FRP结构或FRP配筋混凝土结构以抵抗除冰盐和空气中盐分的腐蚀,极大地降低了结构的维护费用,延长了结构的使用寿命。
(6)具有很好的可设计性。FRP属于人工材料,可以通过使用不同的纤维材料、纤维含量和铺陈方向设计出各种强度指标、弹性模量以及特殊性能要求的FRP产品。而且FRP产品成型方便,形状可灵活设计。
(7)自重轻、施工方便，其重量一般为刚才的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。在抗震结构中,FRP材料的应用可以减轻结构自重,减小地震作用。另外,FRP材料的应用也能使结构的耐疲劳性能显著提高。
3. FRP复合材料在工程中的应用与研究
目前FRP产品在土木工程中的应用可以分为两类。一类是用于已有结构的修复与加固，另一类是FRP替换钢筋或钢管直接应用十新建结构中,尤其是预应力构件和防腐要求较高的工程结构，以代替钢筋及其他形式的增强作用。
3.1 FRP在加固混凝土结构工程中的应用与研究
3.1.1 FRP在加固混凝土结构工程中的技术优势。
FRP用于加固混凝土结构的技术方法与传统的加固修补方法相比，粘贴纤维材料修补混凝土结构具有明显的技术优势，主要表现在:
(1)高强高效。由于FRP优异的物理力学性能，在加固修补混凝土结构中可以充分利用其高强度、高弹性模量的特点来提高混凝土结构及构件的承载力和延性，改善其受力性能，达到高强高效的目的。
(2)施工工序简单，可用小型电动工具操作，不像传统补强方法需要众多工种、大量劳动力、大型施工设备及吊装机械。可在传统技术无法施工的有限作业空间内施工。而且进度快、工期短，更能在持续交通有振动的情况下操作。从而大大缩短工程停工、停运的时间。根据有关统计资料，同为粘贴加固法，粘贴FRP是粘贴钢板施工工效的4～8倍。
(3)具有极佳的耐腐蚀性能及耐久性能。FRP多具有优异的化学稳定性，使经过补强和维修的结构具有的抗酸、碱、盐、紫外线侵蚀和防水能力;具有足够的适应气温变化的能力;易于外加防火涂层后可以有效防火;可以大大增强结构对恶劣外部环境的适应能力，延长结构寿命。
(4)适用面广。粘贴FRP加固修补混凝土结构可以广泛应用于各种结构类型(如建筑物、构筑物、桥梁、隧道、涵洞、烟囱等)、各种结构形状(如矩形、圆形、曲面结构等)、各种结构部位(如梁、板、柱、节点、拱、壳等)的加固修补，而且不改变结构形状及不影响结构的外观，这是目前任何一种结构加固方法所不能比拟的。尤其对一些大型土木工程等，采用旧有的加固手段几乎无法实现，而采用该项目加固技术都能很好的解决。
(5)施工质量易保证。由于纤维材料是柔性的，即使被加固的结构表面不是非常平整也基本可以达到100%有效粘贴率。而且粘贴后表面局部有气泡也比较容易处理。
(6)由于材料的轻质高强，可以不增加结构体积，所增加的结构自重几乎可以忽略。
(7)耐疲劳性能好。桥梁类结构经常承受往复荷载、移动荷载的作用，对这类结构加固后要考虑结构的抗疲劳性能。
此外，就技术而言，相对于传统加固方法，用纤维布加固能最小程度地改变原有结构的应力分布，保证在设计荷载内与原有结构共同受力。就经济上而言，纤维材料比传统材料(钢筋、混凝土)相对贵一些，但是材料的费用占加固工程总费用的比例很小，现场使用的劳动力、设备和操作费用要显著高于材料费用，综合起来，其经济效益要高于传统加固方法。因此，对此项技术的研究开发具有重大的工程应用价值和良好的社会效益。
3.1.2 FRP用于旧有结构的修复加固形式
(1)梁、板。
采用FRP对受损混凝土梁或板进行修复加固是非常有效的途径之一。一般是在混凝土梁板拉应力出现部位利用环氧树脂粘贴FRP，FRP纤维方向与拉应力方向平行，图1、图2所示为几种典型的加固方式。如何保证FRP与加固后混凝土的有效粘接，即保证FRP和混凝土的共同土作是进行梁板结构修复加固时的关键问题之一。利用类似的方法也可对钢梁进行修复加固。
(2)柱。
进行修复加固时，FRP纤维沿柱子环向缠绕，并用环氧树脂将FRP与旧有混凝土粘接，图3所示为几种典型的加固方式。用FRP对柱结构进行修复加固的关键问题是除了要保证FRP和混凝土的有效粘接外，还要对由于FRP的约束而使混凝土性能的改变进行合理估算。实际工程中进行方形截面和矩形截面钢筋混凝土柱的修复加固时，为了提高加固效果，可根据实际情况采用类似的方法。
(3)砌体结构。
众多的古建筑采用了砌体结构，为了保护这些历史文物，常常需要对旧有结构进行修复加固。采用FRP可取得良好的效果。其中，利用FRP条和墙体粘接，可以提高墙体的抗弯和抗剪能力;还可沿墙体横向缠绕的FRP筋以便对墙体提供约束。欧洲的许多古建筑都采用FRP进行了修复加固，取得了良好的建筑效果。
3.2 FRP在新建结构中的应用。
FRP作为新建结构的增强材料，其应用形式主要以FRP筋、各种类型的型材及混凝土添加料为主。
3.2.1 FRP筋代替钢筋。FRP材料在长期恶劣的条件下具有良好的耐腐蚀性。美国在20世纪60年代初，最早对混凝土梁中用FRP配筋进行应用与研究，其研究重点是用GFRP解决近海和寒冷地区的钢筋混凝土结构遭受盐蚀危害问题。日本在20世纪70年代进行了FRP的应用开发，现己开发出FRP筋、FRP绞线、平面及三维格构材等产品。
3.2.2 FRP代替预应力筋。FRP筋具有轻质高强(重量一般为普通钢筋的1/5，强度为普通钢筋的6倍)、抗腐蚀、低松弛、非磁性、抗疲劳等优点，因此使用棒材形式FRP筋或索作为预应力筋，可以解决普通预应力钢筋锈蚀及疲劳等问题。在桥梁工程中，FRP筋或索可以用作悬索桥及斜拉桥的缆索，预应力混凝土桥中的预应力筋，甚至可以用来做整个桥梁体系。虽然FRP直接成本高，但因其施工速度快，交通中断时间短，后期维护工程量小，从而使其在整个使用周期中的成本比现有方法降低。
3.2.3 FRP型材。FRP型材主要指的是壳、板和管材。内填混凝土的FRP壳体系的结构构件，薄壳由CFRP/环氧树脂预制而成，混凝土在现场浇注，壳对混凝土芯起增强和模板的作用，混凝土承受压力，使薄壳构件保持稳定且对相连构件起锚固作用。
3.2.4 FRP纤维混凝土。研究发现，混凝土中存在的裂缝是混凝土结构寿命及承载力降低的主要原因。在混凝土中掺入适量的FRP纤维丝，可以减少裂缝数量及宽度，从而使得混凝土的性能得到大幅度的改善，主要表现在以下几方面:减少混凝渗性能，增强其抗冻融能力。与碳纤维和芳纶纤维相比，玻璃纤维成本较低，新的耐碱玻璃纤维的发明克服了早期的玻璃纤维在混凝土碱性环境中其后期强度急剧降低的缺点，因此现阶段在我国具有很大的推广应用价值。
目前，国外许多发达国家如欧美、日本的工程界对FRP复合材料进行了大量的研究开发和应用，使之成为一个十分活跃的领域。随着我国经济建设的飞速发展，在今后一个时期，各类道路、桥梁、民用建筑结构的养护、检测和维修将成为我国土木领域关心和研究的重点，而FRP作为一种高性能材料以其轻质高强，耐腐蚀，耐久性能好、施工便捷等性能特点，必将成为传统结构材料的必要补充，得到广泛应用，给我国的建筑经济领域带来不可忽视的综合经济效益。
参考文献
［1］ 滕锦光，陈建飞，林力，FRP加固混凝土结构，中国建筑出版社 2005.4
［2］ 叶列平，冯鹏，FRP在工程结构中的应用与发展，土木工程学报，2006.3：24-34.
［3］ 于清，FRP的特点及其在土木工程中的应用，哈尔滨建筑大学学报，2000.12：26-30.
［4］ 沈观林.复合材料力学［M］.北京:清华人学出版，1996
［5］ 姚谏.FRP复合材料加固混凝土结构新技术研究进展［J］.科技通报，2004, 20 (3):215一221
［文章编号］1006-7619（2008）10-15-594
【关键词】FRP 复合材料；材料性能；钢筋混凝土构；修复加固
FRP Properties and the material in the application of Civil Engineering
Lai Jun-lu
(Fujian Sanmu group incorporated company Fuzhou Fujian 350003)
【Abstract】This article introduced the FRP this kind of new high performance compound material type， the performance characteristic and to the reinforced concrete component reinforcement way， And introduced the FRP compound material in the civil engineering different domain application development .Has forecast the FRP compound material in the next civil engineering domain broad prospects for development .
【Key words】Fiber-reinforced polymer/plastic; Material performance;Concrete-structure; Repairing-strengthening
随着社会科学技术的进步，土木工程结构学科的发展，在很大程度上得益于性质优异的新材料、新技术的应用和发展，而纤维增强复合材料（fiber reinforced polymer 简称FRP）以其优异的力学性能及适应现代工程结构向大跨、高耸、重载、轻质发展的需求，正被越来越广泛地应用于桥梁工程、各类民用建筑、海洋工程、地下工程中，受到结构工程界广泛关注。
1. 纤维增强复合材料（FRP）的概念及种类介绍
FRP复合材料是由纤维材料与基体材料按一定地比例混合，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FRP主材主要有碳纤维（CFRP）、玻璃纤维（GFRP）、及芳纶纤维（AFRP），这些材料性能如表1所示，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 FRP片材。
加固用FRP片材形式一般有布材和板材两种。目前以布材主,其中碳纤维布使用量最大。由于混凝土抗压强度低、FRP片材粘结剥离破坏以及FRP片材应力滞后等原因,使得普通粘贴的FRP不能得到充分利用,这也是FRP板材应用较少的原因之一。
在FRP片材中，纤维布由于其抗拉强度高、质量轻、耐腐蚀、徐变小以及便于施工等优点，是目前土木工程中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。目前主要加固方式有:(1)在构受拉侧沿构件轴向粘贴FRP片材,纤维方向与构件轴线向一致,以提高构件的抗弯承载力;(2)纤维方向与构件轴方向垂直,以提高构件的抗剪承载力;(3)纤维方向与构轴线方向垂直包裹FRP片材约束混凝土,以增强构件的延性,改善抗震性能。同时采用预应力粘贴工艺可以改善受弯构件的开裂、屈服和极限荷载,减小裂缝宽度,延缓裂缝的出现,提高抗弯刚度和材料利用率。但用于实际工程,还需要对张拉、固定锚具、加固后力学性能和设计方法等方面做进一步研究。
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。同时它们还可用于大跨度支撑结构、张拉结构和悬挑结构，且一般可节约劳动力和大量后期的维护费用。但工程造价一般高于采用钢筋的方案。
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。
2. FRP复合材料的基本力学性能和特点
FRP的材料性能与钢材和混凝土等传统结构材料有很大的不同,其制品形式也多种多样。纤维是FRP中的主要受力材料,可分为长纤维和短纤维,工程结构中使用的FRP以长纤维增强为主。表1中列出了常用纤维的主要力学性能及其与钢材和铝的对比,可见纤维材料的比强度(拉伸强度/比重)为钢材的20~50倍,高强轻质性能十分突出;碳纤维的比模量(拉伸模量/比重)为钢材的5~10倍,芳纶纤维的比模量为钢材的2~3倍,玻璃纤维的比模量与钢材相当。
(1)抗拉强度高，FRP的抗拉强度均明显高于钢筋(表1)，与高强钢丝抗拉强度差不多，一般是钢筋的两倍甚至达十倍。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－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－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)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。
(3)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。
(4)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。也使得FRP构件的适度成为研究突出的问题。
(5)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。在美国每年因钢材腐蚀造成的工程结构损失高达700亿美元,近1/6的桥梁因钢筋锈蚀而严重损坏;加拿大用于修复因老化损坏的工程结构的费用达490亿加元;我国目前因钢材锈蚀而造成的损失也在逐年增加。而在化工建筑、盐渍地区的地下工程、海洋工程和水下工程中,FRP材料耐腐蚀的优点已经得到实际工程的证明。一些发达国家已经开始在寒冷地区和近海地区的桥梁、建筑中较大规模地采用FRP结构或FRP配筋混凝土结构以抵抗除冰盐和空气中盐分的腐蚀,极大地降低了结构的维护费用,延长了结构的使用寿命。
(6)具有很好的可设计性。FRP属于人工材料,可以通过使用不同的纤维材料、纤维含量和铺陈方向设计出各种强度指标、弹性模量以及特殊性能要求的FRP产品。而且FRP产品成型方便,形状可灵活设计。
(7)自重轻、施工方便，其重量一般为刚才的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。在抗震结构中,FRP材料的应用可以减轻结构自重,减小地震作用。另外,FRP材料的应用也能使结构的耐疲劳性能显著提高。
3. FRP复合材料在工程中的应用与研究
目前FRP产品在土木工程中的应用可以分为两类。一类是用于已有结构的修复与加固，另一类是FRP替换钢筋或钢管直接应用十新建结构中,尤其是预应力构件和防腐要求较高的工程结构，以代替钢筋及其他形式的增强作用。
3.1 FRP在加固混凝土结构工程中的应用与研究
3.1.1 FRP在加固混凝土结构工程中的技术优势。
FRP用于加固混凝土结构的技术方法与传统的加固修补方法相比，粘贴纤维材料修补混凝土结构具有明显的技术优势，主要表现在:
(1)高强高效。由于FRP优异的物理力学性能，在加固修补混凝土结构中可以充分利用其高强度、高弹性模量的特点来提高混凝土结构及构件的承载力和延性，改善其受力性能，达到高强高效的目的。
(2)施工工序简单，可用小型电动工具操作，不像传统补强方法需要众多工种、大量劳动力、大型施工设备及吊装机械。可在传统技术无法施工的有限作业空间内施工。而且进度快、工期短，更能在持续交通有振动的情况下操作。从而大大缩短工程停工、停运的时间。根据有关统计资料，同为粘贴加固法，粘贴FRP是粘贴钢板施工工效的4～8倍。
(3)具有极佳的耐腐蚀性能及耐久性能。FRP多具有优异的化学稳定性，使经过补强和维修的结构具有的抗酸、碱、盐、紫外线侵蚀和防水能力;具有足够的适应气温变化的能力;易于外加防火涂层后可以有效防火;可以大大增强结构对恶劣外部环境的适应能力，延长结构寿命。
(4)适用面广。粘贴FRP加固修补混凝土结构可以广泛应用于各种结构类型(如建筑物、构筑物、桥梁、隧道、涵洞、烟囱等)、各种结构形状(如矩形、圆形、曲面结构等)、各种结构部位(如梁、板、柱、节点、拱、壳等)的加固修补，而且不改变结构形状及不影响结构的外观，这是目前任何一种结构加固方法所不能比拟的。尤其对一些大型土木工程等，采用旧有的加固手段几乎无法实现，而采用该项目加固技术都能很好的解决。
(5)施工质量易保证。由于纤维材料是柔性的，即使被加固的结构表面不是非常平整也基本可以达到100%有效粘贴率。而且粘贴后表面局部有气泡也比较容易处理。
(6)由于材料的轻质高强，可以不增加结构体积，所增加的结构自重几乎可以忽略。
(7)耐疲劳性能好。桥梁类结构经常承受往复荷载、移动荷载的作用，对这类结构加固后要考虑结构的抗疲劳性能。
此外，就技术而言，相对于传统加固方法，用纤维布加固能最小程度地改变原有结构的应力分布，保证在设计荷载内与原有结构共同受力。就经济上而言，纤维材料比传统材料(钢筋、混凝土)相对贵一些，但是材料的费用占加固工程总费用的比例很小，现场使用的劳动力、设备和操作费用要显著高于材料费用，综合起来，其经济效益要高于传统加固方法。因此，对此项技术的研究开发具有重大的工程应用价值和良好的社会效益。
3.1.2 FRP用于旧有结构的修复加固形式
(1)梁、板。
采用FRP对受损混凝土梁或板进行修复加固是非常有效的途径之一。一般是在混凝土梁板拉应力出现部位利用环氧树脂粘贴FRP，FRP纤维方向与拉应力方向平行，图1、图2所示为几种典型的加固方式。如何保证FRP与加固后混凝土的有效粘接，即保证FRP和混凝土的共同土作是进行梁板结构修复加固时的关键问题之一。利用类似的方法也可对钢梁进行修复加固。
(2)柱。
进行修复加固时，FRP纤维沿柱子环向缠绕，并用环氧树脂将FRP与旧有混凝土粘接，图3所示为几种典型的加固方式。用FRP对柱结构进行修复加固的关键问题是除了要保证FRP和混凝土的有效粘接外，还要对由于FRP的约束而使混凝土性能的改变进行合理估算。实际工程中进行方形截面和矩形截面钢筋混凝土柱的修复加固时，为了提高加固效果，可根据实际情况采用类似的方法。
(3)砌体结构。
众多的古建筑采用了砌体结构，为了保护这些历史文物，常常需要对旧有结构进行修复加固。采用FRP可取得良好的效果。其中，利用FRP条和墙体粘接，可以提高墙体的抗弯和抗剪能力;还可沿墙体横向缠绕的FRP筋以便对墙体提供约束。欧洲的许多古建筑都采用FRP进行了修复加固，取得了良好的建筑效果。
3.2 FRP在新建结构中的应用。
FRP作为新建结构的增强材料，其应用形式主要以FRP筋、各种类型的型材及混凝土添加料为主。
3.2.1 FRP筋代替钢筋。FRP材料在长期恶劣的条件下具有良好的耐腐蚀性。美国在20世纪60年代初，最早对混凝土梁中用FRP配筋进行应用与研究，其研究重点是用GFRP解决近海和寒冷地区的钢筋混凝土结构遭受盐蚀危害问题。日本在20世纪70年代进行了FRP的应用开发，现己开发出FRP筋、FRP绞线、平面及三维格构材等产品。
3.2.2 FRP代替预应力筋。FRP筋具有轻质高强(重量一般为普通钢筋的1/5，强度为普通钢筋的6倍)、抗腐蚀、低松弛、非磁性、抗疲劳等优点，因此使用棒材形式FRP筋或索作为预应力筋，可以解决普通预应力钢筋锈蚀及疲劳等问题。在桥梁工程中，FRP筋或索可以用作悬索桥及斜拉桥的缆索，预应力混凝土桥中的预应力筋，甚至可以用来做整个桥梁体系。虽然FRP直接成本高，但因其施工速度快，交通中断时间短，后期维护工程量小，从而使其在整个使用周期中的成本比现有方法降低。
3.2.3 FRP型材。FRP型材主要指的是壳、板和管材。内填混凝土的FRP壳体系的结构构件，薄壳由CFRP/环氧树脂预制而成，混凝土在现场浇注，壳对混凝土芯起增强和模板的作用，混凝土承受压力，使薄壳构件保持稳定且对相连构件起锚固作用。
3.2.4 FRP纤维混凝土。研究发现，混凝土中存在的裂缝是混凝土结构寿命及承载力降低的主要原因。在混凝土中掺入适量的FRP纤维丝，可以减少裂缝数量及宽度，从而使得混凝土的性能得到大幅度的改善，主要表现在以下几方面:减少混凝渗性能，增强其抗冻融能力。与碳纤维和芳纶纤维相比，玻璃纤维成本较低，新的耐碱玻璃纤维的发明克服了早期的玻璃纤维在混凝土碱性环境中其后期强度急剧降低的缺点，因此现阶段在我国具有很大的推广应用价值。
目前，国外许多发达国家如欧美、日本的工程界对FRP复合材料进行了大量的研究开发和应用，使之成为一个十分活跃的领域。随着我国经济建设的飞速发展，在今后一个时期，各类道路、桥梁、民用建筑结构的养护、检测和维修将成为我国土木领域关心和研究的重点，而FRP作为一种高性能材料以其轻质高强，耐腐蚀，耐久性能好、施工便捷等性能特点，必将成为传统结构材料的必要补充，得到广泛应用，给我国的建筑经济领域带来不可忽视的综合经济效益。
参考文献
［1］ 滕锦光，陈建飞，林力，FRP加固混凝土结构，中国建筑出版社 2005.4
［2］ 叶列平，冯鹏，FRP在工程结构中的应用与发展，土木工程学报，2006.3：24-34.
［3］ 于清，FRP的特点及其在土木工程中的应用，哈尔滨建筑大学学报，2000.12：26-30.
［4］ 沈观林.复合材料力学［M］.北京:清华人学出版，1996
［5］ 姚谏.FRP复合材料加固混凝土结构新技术研究进展［J］.科技通报，2004, 20 (3):215一221
［文章编号］1006-7619（2008）10-15-594