2．1 FRP 的种类

所谓复合材料是由增强材料和基体构成，目前结构工程中常用的 FRP 材料主要是树脂基

体的玻璃纤维（GFRP） 、碳纤维（CFRP）和芳纶纤维（AFRP） ，它们的力学性能参数变化范围很大，因此在工程中有很大的灵活性，具有可设计性。

从生产工艺和产品形式上来分，目前在桥梁工程中常见的 FRP 产品有以下一些种类：原神无小内无爱心图片|17c一起草国卢o|17c一起草 国卢

（1）FRP 片材，包括FRP 布和FRP 板：主要用来粘贴在混凝土结构的表面对其进行加固补强；

（2）FRP 棒材，包括 FRP 筋和FRP 索：主要在FRP 筋混凝土结构、FRP 预应力混凝土结构和桥索

中替代钢筋和钢绞线；

（3）FRP 网格材和 FRP 格栅：作为混凝土结构中的配筋或简易工作平

台；

（4）FRP 拉挤型材：截面形式灵活多样，力学性能好，用途广，是 FRP 结构应用的主要

产品；

（5）FRP 缠绕型材：主要用作 FRP 管混凝结构土，可以作为柱、桩，甚至梁，使构件

性能大大优于普通钢筋混凝土；

（6）FRP 夹层结构和蜂窝板：由上下面的 FRP 板和夹心材料组成，充分利用了面层 FRP 材料强度，有很高的强度重量比和刚度重量比，是非常合理的构

件形式，主要在梁和桥板中应用；

（7）还有一些其它工艺的 FRP 产品，如：模压产品、层压和卷管产品、热塑性成型产品以及手糊产品（低压接触）等等。

2．2 FRP 材料的特点

FRP 材料具有许多与传统结构材料所不同的特点，了解和掌握 FRP 材料的优缺点，才能

在设计中充分发挥出它的优势，克服劣势。

FRP 材料的主要优点有：

（1）轻质高强。FRP 材料最突出的优点在于它有很高的比强度（极限强度/相对容重） ，

即通常所说的轻质高强。FRP 的比强度是钢材的 20～50倍，因此采用 FRP 材料将会大大减轻结构自重。在桥梁工程中，使用 FRP结构或 FRP 组合结构作为上部结构可使桥梁的极限跨度大大增加[4,5]，并且可以减小地震作用的影响。

（2）良好的耐腐蚀性。可以在酸、碱、氯盐和潮湿的环境中抵抗化学腐蚀,这是传统结构

材料难以比拟的。目前在化工建筑、地下工程和水下特殊工程中，FRP 材料耐腐蚀的优点已

经得到实际工程的证明。在瑞士、英国、加拿大等国家的寒冷地区以及一些国家的近海地区

已经开始在桥梁、建筑中采用 FRP 结构代替传统结构以抵抗除冰盐和空气中盐分的腐蚀，使得结构的维护费用和周期都将大大降低。

（3）良好的可设计性。与传统结构材料相比，这是FRP 所独有的。工程师可以通过使用

不同纤维种类、控制纤维的含量和铺陈不同方向的纤维设计出各种强度和弹性模量的 FRP 产品。而且 FRP 产品成型方便，形状可灵活设计。

（4）FRP 材料的弹性性能好，应力应变曲线接近线性，在发生较大变形后还能恢复原状，

塑性变形很小，这对于承受较大动载的结构比较有利。

（5）FRP 产品非常适合于在工厂生产、运送到工地、现场安装的工业化施工过程，有利

于保证工程质量，有利于提高劳动效率，有利于工程建设的工业化。

（6）FRP 产品还有一些其它优势，如透电磁波、绝缘、隔热、热胀系数小等等，这使得

FRP 结构和 FRP 组合结构在一些特殊场合能够发挥难以取代的作用。

但同时 FRP 材料还有一些缺点：

（1）与传统结构材料不同，FRP 材料通常表现为各向异性，纤维方向的强度和弹模较高，

而垂直纤维方向的强度和弹模很低。有关产品资料表明，两个方向的抗拉强度相差可达 25倍，抗压强度相差可达 5倍，模量相差可达 13倍。此外，纤维方向的抗拉强度比抗压强度高 30%。因此在设计 FRP 构件时，需要对两个方向分别进行设计。由于 FRP 材料各向异性，在受力上有许多不同于传统结构材料的现象，例如拉伸翘曲现象，这在各向同性材料中是没有的，这加大了设计难度。

（2）与钢材相比较，大部分的 FRP 产品的弹性模量较低：大约为钢材的 1/20～1/2，大

致与混凝土和木材在同一数量级。弹模低是 FRP 作为结构材料最大的劣势，在设计中要充分考虑这个特点，应尽量使用几何刚度来弥补材料刚度的不足。

（3）FRP 材料的剪切强度、层间拉伸强度和层间剪切强度仅为其抗拉强度的 5～20%，

而金属的剪切强度约为其拉伸强度的 50%。这使得 FRP 构件的连接成为突出的问题。FRP 结构可以采用铆接、栓接和粘接，但不管那种连接方式，连接部位都是整个构件的薄弱环节。

（4）与钢材相比，FRP 材料强度有较大的离散性。钢材屈服强度的离散系数约为 0.1，

而 FRP 产品拉伸强度的离散系数约为 0.15。

（5）与混凝土相比，一般 FRP 材料的防火性能较差。临界温度为 300℃左右，而且部分

树脂材料有可燃性。通过改变树脂的组分，可以改善 FRP 的防火性能。目前采用环氧树脂的FRP 材料，可在树脂中掺入阻燃剂，表面进行防火处理，其效果已经可以与混凝土结构相当。

聚碳酸酯PC耐力板

耐力板（又称PC板，聚碳酸酯板，实心板、防弹玻璃，透明板，聚碳酸脂板，航空透视板）是以高性能的工程塑料聚碳酸酯或聚碳-----酸脂加工而成，特性：耐撞击、打不破： 强度超过强化玻璃、压克力板数百倍，坚韧安全、防盗、防弹效果最佳。 可圆拱、可弯曲： 加工性佳、可塑性强、能依工地现场实际需要，弯曲成拱形、半圆形等式样。 材质轻、易搬运： 重量仅及玻璃一半，搬运安装省时省力，施工管理便捷容易。耐候性、采光优： 可长期抗紫外线照射，采光效果特优，能节省大量节源开销。PC改性可以耐酸耐碱，需加专用剂uv才能耐老化。

(一)机械性能

1、抗冲击强度：PC耐力板抗冲击性能极佳，它的抗冲击性是同厚度玻璃的250倍，是亚克力板材的30倍。Pc耐力板的冲击强度有如“透明钢板”之称。

2、拉伸强度好，PC耐力板耐热性佳，即使在120℃，其拉伸强度仍可达350kgf/cm2。

3、弯曲强度：PC耐力板抗弯性良好，即使弯曲角度达90°，仍不断裂。

4、抗疲劳与抗蠕变性：PC耐力板抗蠕变性在热塑性塑胶中是最好的。即使在高温下其蠕变仍很小。

(二)热性能

1、熔形温度：PC耐力板熔形温度135℃，其连续使用温度达120℃。

2、线膨胀系数：线膨胀系数为7×10-5cm/cm/℃在塑胶中属较小的。

3、脆化温度：PC耐力板脆化温度为-40℃，最低连续使用温度为-30℃，是一般塑胶不可比的。

4、燃烧性：PC耐力板属难燃自熄性塑胶之一，其在高温加热时不会产生有毒气体。

5、热传导率：PC耐力板的热导率与一般塑胶差异不大，是玻璃的1/4，铁的1/300，铝的1/1000，铜的1/2000，属保温性能优良的材料之一。

(三)光学性能

1、透光率：PC耐力板的透光率为85%以上与玻璃相当。

2、耐候性：一般PC耐力板材长期暴露室外，受紫外线照射易引起黄变及表层劣化。台湾高锋PC耐力板表面附有一层抗50微米UV涂层，即使长期暴露室外，其光学，机械性能均无显著变化。

(四)隔音性

PC耐力板隔音效果比玻璃高3-4DB，是目前高速公路隔音屏障的首选材料.PC耐力板已被天津轻轨工程、武汉轻轨工程以及全国很多城市道路隔音屏上选用。

(五)抗化学性

聚碳酸酯在常温下对弱酸、弱碱及醇类的抵抗性能良好，但对强酸碱、苯类、氯化烃类和酯类的抵抗性能稍差，极易产生溶解、溶胀或分解的现象。由于其抗化学性与温度高低、内部残留应力大小及暴露时间长短有关，故使用前应特别注意。