土工合成材料的工程应用
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土工合成材料的工程应用范文第1篇
中图分类号TV5 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）92-0181-02
1 土工合成材料简介
土工合成材料是以合成纤维、塑料、合成橡胶等聚合物以及玻璃纤维为原料制成的产品，具有防渗、过滤、排水、防护、隔离、加筋和加固等多种功能。自问世以来，发展非常迅速。经工程实践证明，将土工合成材料放在各土体之间，可以起到很好的加强土体的作用，在公路、铁路、水利等工程建设中得到了很好的应用。其类型主要有：土工织物，土工薄膜，复合土工织物及复合土工薄膜等。目前在水利工程中大量使用的土工合成材料大多是土工织物、土工膜、土工复合材料等，
2 水利工程中土工合成材料的应用
2.1防渗作用
渠道防渗常采用复合土工膜进行渠道防渗衬砌，防渗是防止流体渗透流失的作用。在水利工程中需要进行大量蓄水以及引水等水利工程建设，这些建筑施工中如何进行防渗处理一直是施工中国的难点所在。土工合成材料出现以来，我们发现其具有良好的防渗效果，可以用来进行水利工程建筑的防渗处理。土工合成材料的防渗效果取决于其物理力学指标，土木合成材料大多由弱透水材料构成，主要是土工膜和复合土工膜。二者的物理特性在于防止气体挥发和建筑物渗水。一般而言，土木合成材料的防渗处理大多应用在土石坝上游坝面防渗，做法是将水库中水放净，然后在混凝土坝的上游粘贴土工膜，为了对土工膜进行稳固，还要设置一些钢槽来夹住土工膜。随着施工技术的不断改进和提高，现在已经对该工艺进行改进了，利用一些土木网格，用来粘贴土工膜，这样即使水渗过土工膜，也会被土木网格所收集，进一步加强了土木合成材料的防渗作用。当然，这只是土木合成材料防渗的一个方面，还可以将其应用于浆砌石坝或碾压混凝土坝的上游坝面防渗以及渠道防渗等。
2.2防护作用
水利建设中，经常发现堤坡和岸坡被破坏的现象，对水利设施的安全带来巨大隐患，这些破坏行为的发生有大自然的破坏作用，也有人类经济活动带来的损害。为了加强堤坡和岸坡的保护，一直以来，我们采用各种办法，例如可以建设岸坡防护，通过岸坡防护来缓解水流的冲刷和破坏，还可以采用柴排、石笼、或打桩护坡等方法来进行保护。但从实践来看，效果并不十分明显，这些防护措施持久性差，经常需要维护和更新，不仅造成工程维护成本大幅增加，也不利于保护效果。为此，我们可以利用土工合成材料的优势，来进行堤坡和岸坡保护。做法很简单，就是在在被保护的土面上覆一层土工织物，为了防止土工织物发生移动，可以找一些重物压在上面，由于土工织物有良好反滤性能，因此可以有效的防止水流冲刷对堤坡和岸坡的破坏作用，这种方法不仅简单易行，而且造价便宜，也不需要进场进行维修和维护，是一种理想的施工措施。
2.3排水作用
土工材料不仅具有防渗、隔离以及防护作用，还有利于水利建筑物的排水，利用土工材料可以在建筑物的土体中形成一条通道，土体中的水流可以沿着这条通道流到外面去，这种排水作用主要用于土坝内部垂直或水平排水、土坝或土堤中的防渗土工膜后面或混凝土护面下部的排水。
3 水利工程中土工合成材料的铺设施工
防渗土工合成材料因铺设结构形式的不同，其施工工艺和铺设技术也不尽相同。例如斜墙上土工合成材料的铺设：1）土工合成材料铺设前，应按施工图纸要求完成支持层施工，土工膜铺设前先进行下垫层施工，支持层应碾压密实，坡面平整；2）开挖基础锚固槽和坡面防滑槽，其断面尺寸应符合施工图纸的规定；3）对基础锚固槽、坡面防滑槽和坝坡坡面进行清理和验收后，由上向下滚铺卷材，铺设应平顺，松紧适度，预留大约 1%的余幅，以免受拉破坏；4）铺设过程中，作业人员不得穿硬底皮鞋及带钉鞋。不准在土工合成材料上卸放护坡块体，不准用带尖头的撬动工具，不准进行可能引起土工合成材料损坏的施工作业；5）土工合成材料与基础及支持层之间应压平贴紧，避免架空。对易产生架空现象的坝面马道部位可设置水平槽。
再例如心墙土工合成材料铺设：1）中央防渗的土工膜和复合土工膜应和坝体填筑同时进行，按“之”字形铺设。其具体折皱高度和折皱角度应满足施工图纸要求；2）若沿坝轴线方向设有伸缩节、并采用单一土工隔膜时，应在隔膜两侧加细颗粒料或加土工织物；3）回填两侧砂砾石料时，得用振动碾压。在距土工膜50cm～100cm范围内只能用小型设备压实。
土工膜与周边连接施工时，土工膜应通过锚固槽与河床或岸坡的不透水基岩紧密连接，顶部应锚固于防浪墙的混凝土中，以形成整体防渗。其锚固长度应符合施工图纸的要求；2）土工膜与周边的连接形式应符合施工图纸的要求。土工膜与下部混凝土防渗墙连接时，土工膜应直接埋入防渗墙混凝土内。与岸坡基岩或混凝土建筑物连接，可直接锚在基岩或混凝土面上，或埋入混凝土齿墙内，并同时在岸坡附近设伸缩节。当土工膜用于斜墙防渗时，应在铺设好的土工膜上进行保护层施工。保护层的形式应符合施工图纸的要求。混凝土或石料的保护层铺设应处理好基础，保证保护层不会滑动；土料保护层、应自下而上分层填筑，铺料厚度和压实干密度应满足施工图纸的要求。每层土工合成材料被回填覆盖前，承包人应会同监理人按工程隐蔽部位的验收要求，对土工合成材料防渗体施工质量进行以下项目的检验和验收：1）每层土工合成材料被覆盖前，采用目测或用真空法、充气法检查有无漏接，接缝烫损和折皱等缺陷；2）进行拉伸强度试验，要求接缝处强度不低于母材的80%，且试件断裂不得在接缝处，防止接缝不合格。
总的来讲，水利工程中广泛的应用着土工合成材料，今后我们要在工程实践中，不断摸索和探讨土工合成材料使用方式和手段，将土木合成材料的作用发挥到最大。
参考文献
土工合成材料的工程应用范文第2篇
关键词：土工合成材料；灰库；应用
0 前言
土工合成材料是一种新型的建筑材料，由于其具有质量轻、施工简易、运输方便、料源丰富等优点，自问世以来，发展非常迅速，尤其是近二三十年在全世界范围内得到迅速的发展和广泛的应用，取得了良好的经济、社会和环境效益，国内外已广泛应用在水利、交通、电力、堤坝、防止沙漠化和水土保持等工程建设中，其中我国电力能源系统新建电厂粉煤库90％以上采用土工合成材料修建灰库堤，40％的老灰库维修和扩建也均采用了土工合成材料。
1 土工合成材料在黄石火电厂灰库加高子坝工程中的应用
用于储存火电厂粉煤灰的地方称为灰库，其相应挡灰的建筑物称为灰坝。在火电厂运行过程中，灰库将逐渐被粉煤灰填满，因此，许多电厂在原来灰坝上加筑子坝，从而提高了灰库的库容，延长灰库的使用寿命。湖北黄石火电厂分别对其所属的筲箕窝灰库和百沙滩灰库进行了加高子坝的工程。在这两项工程中，均采用了土工合成材料，下面具体介绍一下土工合成材料在这两项工程中的应用和施工。
1.1 筲箕窝灰库加高子坝工程
1.1.1工程情况。该工程由1号、2号两座土石代料子坝，两座排水竖井组成。加高子坝高6m，由混合代料经分层填筑碾压而成。在坝体的排水盲沟、坝基以及迎灰面均铺设有400g/m2的无纺土工布，共计28550m2。
坝底排水盲沟尺寸为50cm×50cm，沟中充填瓜米石。为保证排水盲沟的反滤排水，在沟底三个侧面均铺设无纺土工布。由于地基是粉煤灰，为防止渗透破坏，故沿整个坝基也铺设了无纺土工布，把粉煤灰与上部填筑代料隔离开来，同时又增强了地基承载能力。坝体迎灰面铺设的无纺土工布主要起到反滤排水的作用，以防止粘土铺盖和粉煤灰中细小颗粒进入到后部代料区。
1.1.2无纺土工布施工。在施工中，无纺土工布的铺设采用人工操作，设专人负责。具体方法是：在碾压平整后的坝基面和坝坡面上，垂直坝轴线方向铺设，铺设过程中采用撤退式方法铺设。垂直坝轴线方向上的土工布必须是整块，不允许连接。平行坝轴线方向允许土工布连接，连接采用专用缝合机和涤纶线双线缝接，为保证整体性，搭接长度大于10cm。土工布和岸边基岩结合处考虑沉陷引起的张拉现象，各边应留0.5m左右的余量，可供伸缩变形，以杜绝漏灰问题的发生。
1.2 百沙滩灰库加高子坝工程
1.2.1工程情况。该工程为一长约1300m、高1m的子坝。子坝直接修筑在原灰坝上，一面挡灰，一面挡水，采用“HEC”固化粉煤灰分层填筑、碾压而成。在该工程中，为防止加高子坝与老坝结合面的渗透破坏，在坝身内部加设一道垂直的土工膜，土工膜在老坝和子坝中各插入25cm。选用土工膜为“F-5”型（580g/m2），其物理力学指标为：抗拉强度19KN/m，延伸率53.6％，CBR顶破强度3.41KN，垂直渗透系数4.76×10-13cm/s。
1.2.2土工膜施工。在铺设垂直防渗土工膜时，设计深度应深入老坝内0.25m。先由人工在老坝坝面开挖10cm×25cm的槽缝，然后将土工膜垂直放入槽内，铺完塑的沟槽采用粘土浆充填。每两块土工膜之间采用搭接，搭接长度30cm，待搭接部位洗净擦干后采用自走式热熔双缝焊机焊接。局部破损的土工膜补漏，采用PVC胶合剂粘接，粘接宽度不小于15cm，要求粘贴牢固、均匀、可靠。土工膜槽口外漏段，应敷土加以保护，避免阳光直接照射。
上述两工程由于采用了土工合成材料，简化了设计和施工程序，一定程度上为工程的顺利完工创造了有利条件。工程投入正常使用一年后，经实地复检表明两座灰坝均运行正常，没有出现渗透破坏现象，这说明土工合成材料在灰坝工程中的运用是成功的。
2 结束语
土工合成材料作为一种全新的工程材料应用时间不长，经验不足，目前还存在一些问题，如测试设备的升级滞后于该材料在工程中的应用，部分类型材料易老化以及该材料价格过高，提高了工程造价等，这些都限制了它的进一步推广应用。但我们相信，随着土工合成材料研究工作的深入，随着生产的批量化和生产技术的改进，更重要的是人们对这种材料优良技术性能的进一步认识，土工合成材料在工程实际中，特别是灰库工程中会得到越来越广泛的运用。
参考文献：
土工合成材料的工程应用范文第3篇
关键词：旧路；加宽；稳定性；土工格栅
一、公路工程发展中的应用现状
随着我国公路建设事业迅速发展，公路的交通量迅速增长，特别是近年来超载愈演愈烈，加速了道路病害的产生，大大缩短了维修养护的间隔时间。一些早期修建的公路已经越来越不能满足日益增长的交通量的需要，除了新建一些公路以满足日益增长的交通量需求外，对一些旧路的改扩建也势在必行。旧路的改扩建就是在原路基础上进行技术改造，加宽旧路路基和提高道路等级的一种技术措施。这些旧路的改扩建，充分利用了原有路基，既少占了公路建设用地，又满足了社会发展的需要。旧路路基加宽工程最大的技术难题 是解决新旧路基不均匀沉降问题。如何防止新老路基的纵、横向不均匀沉降和裂缝，成为确保工程质量的重点和关键。
二、 国内外旧路加宽综合处治技术综述
在城市道路加宽改造工程中，最重要的技术问题就是既有路基于拓宽路基之间的综合处治。包括：综合考虑加宽路基的稳定性、新旧路基间的整体性、路基沉降、路堤自身的压缩变形、路基土的塑性累计变形等造成的不均匀沉降，以及新旧路基间的刚度差异等对路面结构的影响等。土工合成材料由于具有特殊的物理力学特性而在旧路加宽综合工程中发挥着极其重要的作用。
引起旧路拓宽工程出现病害的原因是多方面的。其中，新旧路基之间的不良结合和不均匀变形时最根本的原因，也是路基拓宽工程中的主要控制因素。因此，在旧路拓宽工程中补习采取切实有效地工程技术措施，减小地基的不均匀沉降，保证新旧路基的强度、刚度和整体稳定性，加强新旧路基结合部的处治措施，减少拓宽工程路基的病害发生。通常可采用软弱地基处理、基底清淤换填、旧路路堤台阶开挖、土工合成材料加筋垫层和加筋土路堤、土工织物防渗和排水、改良土高强路堤和轻质路堤、铺设土工合成材料防裂层或增大加铺厚度等工程技术措施。
三、工程简介
本工程为港城大道道路改造工程项目1标，工程全长5565m，起终点桩号为K1+056~K6+800。本工程不包含东金路立交桥梁（K3+261~K3+849）,但包括桥下8m辅路及人行道和设施带。道路红线宽度为80m，路基主线宽度为56m、中间8m分隔带、两侧设置双向十车道路面（宽度为20m）、道路两侧为3m人行道。其中工程起点经一路K1+056~东金路K3+580和杨北公路K5+600至终点津汉支线K6+800两段为旧路加宽段。
四、土工合成材料在旧路改造中的应用
在旧路加宽工程中，常用的土工合成材料就是土工格栅。土工格栅对土的加固机理在于格栅与土之间的相互作用。在新旧路基结合部采用土工格栅可有效地预防差异沉降的产生，这是因为：第一，由于土工格栅与土接触面的的摩擦作用，降低了加宽处土的垂直应力，使土体承载能力得以提高，减少了不均匀沉降；第二，土工格栅对土有锁定作用，由于土工格栅网眼的存在，制约了路基中颗粒材料的横向移动，形成良好的嵌锁作用，使土体具有较好的整体抗剪能力。；第三，由于水平铺设的土工格栅具有弹性，在反复荷载作用下，不会产生变形的积累；第四，土工格栅具有一定的张力和延展性，能使路基与土工格栅形成一个连续柔性整体结构。
土工格栅的铺设：土工格栅的铺设采用横向铺设，关键是保证其连续性，不出现断裂、弯扭折皱、松弛，但又要避免过量拉伸。材料应堆放在阴凉处，严禁暴晒和雨林，以免其性能老化。软基处理段与未处理段的交界处设置过渡衔接，并保证必要的搭接长度。在路槽纵向铺设跨施工缝的土工格栅，加强新旧路基的横向联系，减少裂缝反射。本工程路基加宽开蹬搭茬采用钢塑复合凸结点双向土工格栅网.
1.主要性能要求如下:
纵向抗拉强度： ≥50KN
横向抗拉强度： ≥50KN
伸长率： ≤3%
结点剥离力： ≥400KN
网眼尺寸不大于10cm
同时，为尽量减少搭接工程数量，钢塑双向土工格栅幅宽应不小于4.0m。
2.本工程加宽路基接缝工艺处理如下：
（1）自旧路沥青路面边缘向下按1：:0.3的坡度切坡，将该坡度线以外，凡居新建路基底面标高以上部分的旧路及边坡全部挖除
（2）清除旧路边坡压实度不足部分，在坚实的旧路基边坡上开挖台阶，台阶宽度不小于1m，高度不大于3层（60cm）压实的总厚度；每个台阶上的第一层，填石灰含量为6%的石灰土，其宽度应覆盖台阶全宽并搭在新填路基上2cm。
（3）每3层顶部铺一层2米宽土工格栅，待施工到道胎位置，上预压土预压3个月后卸载，再整体全断面铺设钢塑复合凸结点双向土工格栅；
（4）土工格栅的铺设采用横向铺设，垂直与路堤轴线方向，搭接不小于30cm，用绑丝每隔20cm间距绑牢，保证其连续性
（5）双层或多层土工格栅上、下层搭接部位应错开不小于50cm距离。
（6）土工格栅上的第一层填料采用轻型推土机或前置式装载机碾压，一切车辆、施工机械只容许沿路堤轴线方向行驶。
3.加宽填筑时注意事项
（1）原路基边坡填筑前挖台阶时顶面挖成2%~4%的内倾斜坡，底部第1级台阶的开挖宽度不得大于1/2的边坡宽度，开挖后的老路边坡，应及时采取必要的措施，防止雨水冲刷等引起路堤开裂及滑塌，以确保老路堤的稳定。
（2）路堤边坡开挖后，要认真检查桥梁等结构物与路基连接处，若发现桥头搭板下有塌空现象，应采用级配砂砾回填并灌浆加固措施处理，待充分密实后再进行拼宽填筑。
（3）认真清理加宽断面的原地面，若下面有砂砾垫层，则应按设计要求认真整平和压实。
（4）老路边坡的开挖和填筑应沿纵向分段推进，老路堤边坡开挖必须随挖随填，挖一层，填一层。
（5）土工格栅铺设后应及时填筑填料，避免受阳光过长时间暴晒，间隔时间不应超过48小时。
（6）土工格栅下承层应平整，铺设时应拉直、平顺、绷紧、紧贴下承层，不得扭转、褶皱。
土工合成材料的工程应用范文第4篇
关键词：加筋；土工合成材料；使用
中图分类号： TU472 文献标识码： A 文章编号：
加筋类土工合成材料是在土体中与周围的物质相接触的，因此，有一些特殊的破坏形式也是与它们之间的相互作用机理相关的。也就是说，土工合成材料是与三维结构相结合的，许多使用了土工合成材料的结构物的破坏形式是由于二维土工合成材料和三维结构物之间的相互作用引起的。如果加筋材料不能起到其应有的加筋功能，那么其事故的结构形式基本与土的结构破坏形式相同。
1、加筋土坡表层的不稳定性
这是加筋垫层间分离作用的一个迹象。也就是发生在土工合成材料加筋层之间的加筋土坡层的局部不稳定性。在加筋土结构中，这里可能是加筋材料没有对土的特性产生影响的部位，平面加筋筋材对土体的影响部位与立体加筋筋材相比，立体加筋筋材对土体的影响部位要大的多，就是说对被加筋的土体的失稳控制要强有力的多。相对于平面加筋筋材来讲，在土体中没有加筋的大部分区域，土的特性并没有因加筋材料的加筋作用而改变。所以，在这些部位，所表现出来的仍是没有加筋土的破坏形式。例：尤其是在高填方领域，随着填土高度的增加，土体的失稳破坏就会增大，平面筋材在一定填土高度内是安全的，但随着填土高度的增加，筋材与土体累计接触面在被加筋土体中越来越小，因此随着填土高度的增加，使用平面筋材加筋的风险系数增大，这种高填方使用筋材加筋路堤的破坏，近年来在逐渐增加。例广东的汕梅高速公路西关坳高边坡93米，是广东高速公路最高边坡，虽然采用了加筋处理，但仍然在施工后期发生开裂，差一点造成重大质量事故。同时，在选择筋材时，也要考虑当地的土质情况，如果属于松散、黏结强度不高的粉性土质，应考虑采用立面的加筋筋材会更安全、可靠。
以上的这个例子显示，使用加筋材料的工程师应依据每个工程的特定岩土及修筑方案的情况，详细考虑在岩土工程中熟知的影响土坡及土体稳定性的力。这些力在任何时候、任何部位都需被考虑并赋予一定的安全系数值。在一些较为特殊的修筑领域，对加筋材料的选择上，应考虑与土体结合更为紧密、更为广泛的立体加筋材料—土工格室。
2、土体与加筋材料拉伸的相互作用
当加筋材料应用于土体加筋时，它将受到一个拉力的作用，这个拉力的产生是由于土体发生了位移，这将引起土工合成材料加筋土结构的变形。这个变形可能影响其使用的可靠性，进而应考虑其结构的破坏。
这个例子显示需要考虑的相关因素，一是土工合成材料加筋时施工预拉是减小土体和结构物变形需要的一个施工途径；二是在选择加筋材料时，对材料自身的变形性及变形时相对应的材料强度要考虑进去，也就是说对于在土体中使用的加筋材料，其关键指标一是筋材的延伸率，如果材料的延伸率过大，加筋将失去意义，在土体静荷载与动荷载的压应力下，如果使用的筋材延伸率大，土体的变形就会大，并且宜在长期的荷载作用下，产生蠕变现象，所谓蠕变就是指筋材在不断的应力作用下，逐步被拉伸变形，虽然筋材本身没有发生断裂，但被无限（这里的无限是相对于岩土工程中土体允许变形量而言的）拉长的筋材就失去了对土体加筋、控制的意义。对于筋材第二个关键的指标就是使用的筋材强度指标。筋材在土体中承受应力水平的高低，与筋材的强度指标形成正比关系，筋材的强度越高，对土体的加筋效果会越好，当然这种强度指标也不是无限大就好。因为还要考虑筋材与土体结合的紧密程度（摩阻系数与抗拉拔系数）。如果筋材的强度指标过低，筋材在应力的作用下，就会被拉断。因此对于应用于土体中的加筋材料来讲，延伸率的指标与强度指标缺一不可，延伸率高，土体易发生过量的变形，加筋失去意义，强度值低，筋材可能会被拉断。依据国内及国际土工加筋材料的发展及使用经验，例：目前在国内岩土工程中大量使用土工格栅中的双拉格栅及单拉格栅，在国标及部颁标准中，对它们的延伸率指标都是有严格要求的，双拉最大不能超过16%；单拉最大不能超过10%，强度指标最小也要大于20kN/m，并且设计人员在取强度值时，要求的是相对应一定延伸率下的强度指标，这种可控的指标才是岩土工程中有效的强度指标。在一般情况下，加筋材料在国内取值为10%对应内的材料强度值。
3、土体与筋材的最低有效长度问题
当加筋材料的应用领域比较特殊时，如使用于填挖交界、老路拓宽的新旧交界处等特殊领域做加筋处理方案时，筋材在土体中属于应力集中的局部受力情况，此时，不仅要求设计人员在处理方案的选择上，不仅要采取传统的岩土处理方案，比如在交界面开挖一定的台阶，缓解应力集中的现象，而且，要采用加筋类的土工材料作需要的滑动验算。
在土工合成材料加筋路堤的公路行业规范中，要求加筋材料伸入到稳定土中的锚固长度，不得小于最小锚固长度L m ，最小锚固长度采用下式计算：
L m = TGc Fm / (2σ0ƒGs)
式中L m — 最小锚固长度 （m）
TGc — 土工合成材料抗拉强度 （kN/m）
Fm —— 锚固安全系数，对无粘性土取Fm = 1.5 ，粘性土取Fm = 2.0 ；
σ0 —— 作用在某层筋材上的上覆压力（kPa），按自重应力计算；
ƒGs — 土与土工合成材料的界面摩擦系数，其值按ƒGs = 0.9tgφq 取用。
当计算的最小锚固长度小于2.0 m时，取为2.0 m 。（注：如果用于台阶处，台阶的宽度最少不能小于2 m 。）
土工材料的铺设长度L为滑动面内的长度L a与锚固长度L m 之和，即：
L = L a + L m
无论怎样的加筋方式，在被加筋的土体中，都必须达到这个有效长度，否则加筋就会失去意义，就会对加筋土工程带来危害。
4、结语
土工合成材料的工程应用范文第5篇
【关键词】土木工程；FRP复合材料；应用
中图分类号： TB33 文献标识码： A
前言
目前由于土建工程的不断壮大，土建工程中施工技术水平的提高，尤其FRP复合材料运用的问题得到了人们的广泛关注。虽然我国在此技术上有所完善和进步，但是仍然存在一些问题和不足需要改进。在建设社会主义和谐社会的新时期，进一步加强土木工程的FRP复合材料技术，保证施工中的安全质量，是促进土木工程发展的一个重要环节。
二、FRP复合材料基本性质简介
1、FRP是由多股连续纤维，如玻璃纤维、碳纤维及阿拉米德纤维等，采用基底材料胶合后，经过特制的模具挤压、拉拔而成型。常见的FRP包括玻璃纤维增强塑料、碳纤维增强塑料和阿拉米德纤维增强塑料等。不同的纤维化学成分不同，力学性能也有较大差别，相应FRP的力学性质表现出很大的差异。
2、FRP的主要特点有：
（1）抗拉强度高。三种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，几乎没有塑性变形产生。
（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，因而可提高结构使用寿命，尤其用于腐蚀性较大的环境效果更为显著。
（3）自重轻，施工方便。FRP密度仅为钢材的25%左右，这样，当建筑结构中采用FRP时，施工非常方便，可降低劳动力费用。当用于旧有结构的维修加固时效果更为明显。
（4）热膨胀系数与混凝土相近。这样当环境温度发生变化时，FRP与混凝土协同工作，两者间不会产生大的温度应力。
（5）弹性模量小。FRP的弹性模量约为普通钢筋的25%~70%，这样，FRP混凝土结构的挠度较大和裂缝开展较宽将不可避免。
（6）抗剪强度低。FRP抗剪强度很低，通常不超过其抗拉强度的10%左右，在将FRP用作预应力筋以及进行FRP的材性试验时，相应的锚、夹具需专门研制。
（7）材料较为昂贵。由于FRP的生产制作工艺较复杂，一般需采用专门的长线挤压台座才能完成。
通常，FRP筋中纤维含量为70%~80%，树脂占20%~30%，纤维含量愈高，FRP强度愈高，但挤压成型时愈困难。以9mm直径的FRP为例，其中包含了约12万根的连续纤维。
三、FRP在土木工程中的关键技术及应用
绝大多数修复工作包括对由于地震和其他自然灾害造成的损坏及结构老化的修补组成。由于环境、设计不周、建筑质量低劣，需要对建筑结构进行加固，且这种处理方式可以满足当前的设计与使用要求。因此，近二十年，结构修补与加固在世界范围内引起了极大的关注。最近试验和分析研究表明：利用 FRP复合材料来修复现有的结构比传统方式更节省成本、更能缩短时间且更容易施工。
历史上，复合材料首先应用于钢筋混凝土（RC）桥梁的弯曲加固，应用于钢筋混凝土（RC）立柱和无钢筋砌筑墙抗震的加强。
1、关键的材料技术
（1）高性能FRP复合材料改性技术研究FRP复合材料与土木工程常用建筑钢材相比具有高强、轻质、耐久、耐疲劳、易施工与可设计等诸多优点，不同的FRP复合材料与传统建筑钢材相比有不同的特点但也有一定的弱点，如与钢材相比，其韧性差，破断延伸率较低(钢材破断延伸率约为15.0%一26.0%，而CFRP为1.5% , AFRP为1.5%一2.0% , GFRP为2.5%一3.0%的破断延伸率)，破坏时没有屈服台阶.土木结构对材料韧性的基本要求是2.5%一3.0%.所以，CFRP和AFRP的强度高，但韧性差.GFRP可以满足韧性要求，但模量和强度低，这就使得其在土木工程中的应用效果大大降低.因此，如何通过对各有特点的不同纤维材料的复合改性，使其具有高性能(高强、高模、高耐久性及良好的韧性等)同时又具有低成本、良好的环境亲和性，是影响现有高性能FRP复合材料在现代土木工程中应用的关键材料技术问题.该问题一旦获得解决，将会给现代土木工程材料技术带来革命性的变革，也会为复合材料领域带来一个巨大的潜在市场与更大的发展机遇。
（2）高性能FRP复合材料。关键配套材料和设备研究开发由于土木工程用FRP复合材料形式是多种多样的，其应用环境、应用方法也多种多样.因此，仅仅解决FRP复合材料改性技术，并生产出适合于土木工程应用特点的材料还不够，还必须解决其配套的关键材料与设备技术问题.主要包括以下两方面内容:特种粘贴树脂基体结构设计及材料合成技术;高性能FRP复合材料筋/索锚具及预应力张拉设备研制.
2、关键的设计技术
（1）新的工程力学分支―复合材料力学。由于材料的非匀质，由复合材料制成的板、壳及薄壁杆件的力学性能不同于传统材料制成的结构构件.因此基于匀质材料的经典弹塑性力学及板壳理论，不适用于分析复合材料结构构件.最典型的例子是复合材料可能出现弯拉藕合( Bending Stretching Coupling)、弯翘藕合(Bending-Twisting Coupling)及拉剪藕合(Stretching-Shear Coupling)。
例如，板在平面应力作用下会产生平面外弯曲及翘曲.正是这些不同的力学性能给学术界提出挑战，并产生新的工程力学分支―复合材料力学.从70年代开始，在美国国家宇航局(NASA)的资助下，越来越多的工程力学界学者转向复合材料力学研究，至今已经出现许多激动人心的学术成果.
（2）设计参数的选择。尽管复合材料具有如此多的优点，但在工业界中的应用还仅限于航天、航空、汽车及造船领域，在土木工程中还鲜有应用.限制复合材料广泛应用的原因除了采用复合材料的结构造价昂贵外，另一个原因是设计的复杂性，和传统材料结构相比，复合材料结构设计参数非常多.例如，设计一块承重板，采用传统的匀质材料，设计参数主要有拟选用材料的类型及板的厚度;而采用复合材料叠合板结构(Laminated Plate)，需要确定的设计参数有加强筋的材料类型、基质的材料类型、板的厚度薄层板的数量，各薄层板中纤维方向等.这些设计参数必须仔细选择，不同的设计参数组合可以导致结构力学性能的极大差别.
（3）快速有效的优化设计。由于复合材料结构造价昂贵，在设计过程中必须考虑优化，以降低结构自重，减少材料用量.而如前所述，复合材料结构设计变量多，优化搜寻次数多，特别是当几何尺寸变量变化时，有限元模型(几何形状，网格划分)必须重新建立，使优化设计成为非常冗长复杂的过程.因此如何快速有效地进行优化设计成为学术研究的重要课题，华侨大学在这方面作了一些有益的前期工作，一个直接可行的方法就是在详细设计前，进行初步设计，并且采用简化方法进行分析，以避开复杂的有限元计算.从而，得到较接近优化设计的初步设计方案，减少详细设计中的优化搜寻次数，因而大大减轻详细设计的工作量和难度。
（4） FRP复合材料加固补强设计方法。采用FRP复合材料对已有结构进行加固补强，应充分考虑其材料的差异、工艺的差异，以及环境的影响。
四、FRP复合材料在土木工程中的展望
FRP复合材料具有轻质、高强、耐腐蚀等多种优点,作为结构加固补强材料具有巨大优势。FRP加固技术在民用建筑、工业厂房、桥梁以及地铁隧道等结构加固中都具有非常广阔的发展应用前景。
我国对FRP加固修复工程结构技术的研究和应用虽取得了一定成果,笔者认为,仍需要在以下方面进行深入研究:(1)加固时应充分考虑FRP材料的差异、工艺的差异以及环境等的影响；(2)加强FRP材料及结构耐久性及疲劳性能研究；(3)深入研究FRP的性能,加快FRP材料的国产化进程,努力开发FRP的应用潜力；(4)加快FRP加固工程技术规范与标准的制定等。
五、结束语
通过对FRP复合材料及其在土木工程中的应用研究的问题分析，进一步明确了FRP复合材料在土木工程中的应用方向。因此，在土木工程中的后续发展中，要不断提高FRP复合材料技术的研究，促进土木工程的进一步发展。
参考文献
[1]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年
