1 FRP材料简介

　　FRP材料即为纤维增强复合塑料的英文缩写，其属于复合材料，以合成树脂为基体，以玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、芳纶纤维、碳化硅纤维以及氧化铝纤维等作为增强材料。根据纤维种类不同，FRP材料又可以分玻璃纤维增强复合塑料、芳纶纤维增强复合塑料等多种。与传统建筑钢材料相比，FRP材料的优点主要体现在以下几个方面：

　　首先密度小，自重轻，相同直径下，FRP材料的重量只有钢材的五分之一；其次具有较高的抗拉强度，几乎等同于高强钢丝的强度，并且其应力应变曲线不存在明显的屈服台阶；再次，其具备较好的抗疲劳性能与耐腐蚀性能，因为FRP材料中主要成为是非金属纤维，与普通钢材相比，其电化学活性非常之小，因此具备良好的耐腐蚀性能；最后，FRP材料具备非磁性的特点，一些对电磁要求比较特殊的结构，比如雷达站等，比较适用于FRP材料。

　　当然，FRP材料属于一种新型材料，因此其性能也存在一些不足，包括：冲击韧性不高，FRP属于脆性材料，所以可以导致构件不具备塑性转动能力，也无法进行弯矩重分布；弹性模量不高，仅为钢筋的一半，如果混凝土结构中配置了FRP材料必须施加预应力才能防止出现裂缝；FRP的热稳定性也不好，必须处于特定的工作温度才能保证其性能，否则会降低其抗拉强度；此外，FRP的工程成本也比较高，因此其生产、制作工艺相对复杂，再加之其发展应用还处于起步阶段，因此生产成本也是制约其广泛应用的重要因素，不过随着越来越多人对FRP材料的认可，其生产成本会越来越低。

　　2 FRP材料在桥梁工程中的应用

　　2.1 桥梁结构加固与改造

　　在一些桥梁结构改造工程中，采用FRP材料不仅便于施工，而且对桥梁承载力的改善效果十分明显，并且具备较强的抗腐蚀性能。通常桥梁加固时多采用FRP布或者FRP板材，其可以受弯提高桥梁的强度。需要注意一点，在进行钢桥的维修加固过程中需要注意，结构中的钢、碳可能发生电反应，因此要采取相应的预防措施；并且选择FRP材料时要注意其弹性模量要与设计要求相符。

　　2.2 代替普通钢筋

　　在一些侵蚀性环境条件下，可以利用FRP较好的耐腐蚀性来取代普通钢筋作为结构的增强筋，提高结构的耐腐蚀性，比如钢筋混凝土梁或者桥面板中均可以采用FRP筋作为主受力筋。在实际应用中，FRP与混凝土之间的粘结性是FRP混凝土结构需要注意的关键点，通常在FRP拉挤成型时需要对其表面进行特殊的变形或粗糙处理，才能提高FRP与混凝土的粘结力，处理方法包括压痕、粘砂或者纤维缠绕形成螺纹等。具体而言，影响FRP与混凝土粘结性能的主要因素包括FRP的表面变形形式、混凝土保护层的厚度、混凝土的强度以及FRP构件的直径与埋长等等。

　　2.3 用于预应力混凝土结构的预应力筋

　　对FRP施加预应力不仅可以将FRP的材料特性充分发挥出来，而且在FRP混凝土梁的抗裂度与刚度均能得到有效的改善。在实际应用中主要有体内与体外两种预应力梁筋，其中如果混凝土结构截面不易布置过多的体内预应力筋，或者需要应用FRP筋进行加固时，可以采用体外预应力技术。但实际应用中，仍以体内预应力筋的应用为主。

　　2.4 应用于缆索承重桥梁的受力构件

　　一些缆索承重桥的主缆、斜拉索以及吊杆等缆索通常设置在梁体外部，这类结构长期、持续的处于高应力状态，所以会产生应力腐蚀，采用传统的加强防护措施固然可以在短期改善缆索的耐久性，但是治标不治本；而采用FRP材料，由于其具备良好的耐久性与抗疲劳性，因此可以从根本上解决问题。此外，因为FRP材具备较高的强度，所以将其用于缆索承重桥梁的主缆或者拉索，还可以有效改善桥梁的承载效率与跨越能力。

　　3 FRP在隧道工程中的应用

　　在隧道工程中FRP的应用主要有以下几个方面：首先，FRP格栅，FRP格栅不仅耐久性能强，而且质量轻、强度高，因此便于施工且效果好。在隧道加固工程、新建结构中FRP格栅均得到了广泛的应用，其与锚杆配合使用，可以对围岩变形起到较好的控制作用。其次，FRP用作隧道结构的受力筋。在隧道工程中，无论采用哪种设计方法，隧道主体结构均不可避免的要处于环境条件十分恶劣的围岩中，相应的腐蚀问题也非常突出。针对这种情况如果采用FRP材料作为主结构的受力筋，由于其具备良好的耐腐蚀性，所以可以较好的解决该问题。不过也存在一定的问题，因为FRP的弹性模量不高，所以FRP混凝土构件可以存在变形或裂缝过大的问题；并且无法在施工现场进行FRP筋弯钩或成型的制作，因此施工过程比较不便。最后，FRP感知性能的应用，FRP不仅具备良好的力学性能，其还具备相应的功能材料的感知性能，所以其不仅可以用于结构的受力筋，还可以作为传感器使用。例如CFRP筋在受力变形过程中，其电阻会发生变化，体现出其感知特性。如果在隧道结构功能检测、监测方面将FRP材料的这一特性充分利用起来，不仅可以将结构的实际受力情况准确的反映出来，而且也免去了后期人为控制的不便。