好的，各位代表，我后面这个题目是《关于FRP—混凝土组合梁板实验与理论研究》，那么这个里面相跟大家之前所接触到的应用领域有一点点不一样。在我们这个主题里面我们希望能够将FRP这种材料应用于我们的桥梁，用于替代我们通常桥梁里面的钢梁以及桥梁里面的钢筋等等。 我的汇报主要包括这样几个部分，一二部分是一个简介，三四五六是一个实质的研究内容，主要涉及到应用于组合梁的时候这个连接件的研究情况以及应用于FRP的组合桥面板的情况，五六是用于大跨度的桥梁。当然这种结构显示也同样可以用于像海港码头、水利等等。 那么第一部分内容大家都非常清楚，可能比我们学土木要清楚很多，我简单介绍一下，主要是针对我们土木工程中所用的纤维复合材料的一些情况。那么对于土木工程复合材料而言，我们目前工程中所使用的情况，从纤维来说主要是前三种。如果从国内来说主要是前两种，因为可能放射性在国内的面还很早，我在2007年开始做过这样的研究，但是在工程中量非常的少。机体指的是主要是数字的机体，那么从土木工程应用来看它的一些特点，这个并不是它自身的所有的特点，只是针对土木工程应用的一些特点。它主要包括修筑高墙，并且非常重要。从施工来说，以及桥梁等施工不利环境情况下，那它这个…非常重要。这个耐腐蚀性能非常好，这一点也要说明它是…环境的，事实上对于混凝土而言它的耐水性能并非想象得那么好。因为我们的纤维树脂来说，纤维素来说它是比较怕碱的，而混凝土恰恰是一个强碱环境。 耐疲劳这一点没有问题，我们曾经做过大批的实验。至于纤维材料而言，它的替代性能要比普通钢筋混凝土要好20%以上。举个例子说对我们钢筋而言…强度是它的…强度的70%左右，而纤维材料是90%左右，要好很多。它的弹性好，弹性好的另一个缺点是什么？它没有盐性。这个对我们来说很关键，很要命。因为对于建筑而言，大家所熟知的什么抗震等等都是要求比较好的盐性，比较好的。这一点我们会有其他的一些方式来解决，这些在纤维材料层面…解决这个问题。包括抗冲击、膨胀系数比较小，这是必须的一个要求。因为没有热膨胀系数小或者任何膨胀系数与钢筋混凝土相近这样一点来说，它没法应用。如何温度变化都会带来很大的粘结应力或者是错成的应力那是不可以的。 从它的电池性能来说，实际上对于GFRP而言它这是绝缘材料，它的电池有很好的绝缘性能。这一点事实上大家可能也知道在电力行业应用非常普及的，我们国家也有几个大的项目是关于输电产业，它的可设计性这个各位专家也非常熟悉，事实上主要反映了它的形状、尺寸和性能，可设计。这一点对于我们土木工程来说非常的有效，因为我们土木工程中使用的混凝土材料也是具有材料可设计性能的，二者是可以配备的。采用的量比较低和这个材料这个都是它的一个，几乎可以讲是一个非常重要的缺点，尤其…量比较低这一点是很大的一个缺点。这个我们就需要通过施加应用力，需要控制构建和结构的刚度这个来解决。

关于适合工业化这一点，大家很清楚，因为我们国家强调今年的1月1号我们国务院转发的一号文件就是关于建设工业化，就是大力发展现代工业化，尤其包括住宅工业化，就是装备式住宅，或者是像…一套房子，大家可能都听说过。这个实际上是我们建筑领域非常大的一个热点，而在其中我们已经将这个材料用于这个行业。我们用于FRP材料，用于这个产业化的住宅工程，当然这次我们也有涉及，在我们应用于北京、上海沈阳都已经在用了。 性能方面不再介绍了，总体而言FRP，GFRP的性能肯定是最好，但是价格太贵。GFRP的成本非常低，从性价比来说可以把钢筋比下去，但是它的性能上，尤其是这一点影响比较大的。…目前国家…看起来是一个热点，但我们用得还不是很多。…国内量比较少，尤其土木工程应用而言很少。那么从应用的形式来看实际上就是三种材料，对于我们土木工程而言，主要从土木工程结构的…来说三个方面的条件。一个是片材、一个是金材、一个是型材。我今天汇报的这个内容主要是针对型材，当然也包含了一部分的金材，片材不多介绍了，在我们国家已经超过了15年，已经基本上大体成熟了。 我们片材本身来看它也包含了什么呢，包含了，从金材来看包含了三种不同形式的金，当然这个里面可能后面两种比较少一点，从型材来看有多种形式。我简单的过一遍，这是片材的，这是金材的，金材这个蛮像钢绞线，大家如果在实际工程中看到这种材料如果仅从肉眼去看你是区分不出来的，除非你用手去摸一下感受一下它的组合系数，否则外形是一模一样的，但是重量只有五分之一，强度可能要达到1.5倍，可以达到这个三千个兆帕的强度才完成的。 这个是这个，还有这个GFRP、BFRP筋，这两个在工程中都有所应用。尤其在去年我们国家实施了这个一个973，专门针对土木工程用FRP的973是3400万的一个课题。包括我们在2006年主持过一个交通部的重大课题480万个…他们的研究的在国内已经越来越多了。顺便说一下我本人承担的第一个课题是研发FRP筋的，是1995年，1995年的…筋，在国内可能是比较少的一个针对土木工程应用的一个FRP的课题。 这个就比较复杂一点就是我们科技不仅用于正经像那个动经，它也可以用于形状比较复杂的这个共经。这个量是非常大的，我曾经跟单位领导汇报过。一座桥梁可能建就我们一个公司生产半年以上，因为我们这个量太大了。这是…，好的，简单过一下这个应用的情况。 实际上从应用的背景来看，因为我这个报告主要涉及以形态为主，加上一点金材，配料我不介绍了，主要是FRP混凝土组合结构，当然了如果用于轻型的人形桥、应急抢险桥梁等等的，也可以用…，当然了也可以用FRP…结构。这个是一个FRP的组合结构。这里我们可以看见在这个…很清楚，上面是混凝土，因为混凝土抗压性能很好，抗压只有十分之一，因此我们把型材控制在下面用于抗拉，上面的混凝土抗压。抗压里面它对混凝土本身有一个要求的，这是我们。在型材上面为了适应大跨度的要求，我们配置了…。这种结构可以很轻松的实现比如说三四十米的跨度，是可以很轻松实现的。 这个是全世界第一座FRP混凝土组合桥梁在我们国家，在北京的密云，是在国务院做的。 这个是全FRP的桥梁，这是在上海的一个国际博览会上由国内生产的一个FRP桥梁，它是从墙面板、栏杆、护栏等等都是GFRP。 这个是1991年日本的，应该可能是最早的一个全FRP的桥梁。 这个是一个人形天桥，这个事实上在我们国家90年代曾经非常热的，非常的流行的。大家一些老同志如果有印象可以回忆一下在重庆曾经超过十座以上的FRP桥梁，当然后来由于…后来拆除了，目前又新建了几座。 这个是一个浮桥，500米长的一个浮桥。 这是FRP筋混凝土结构，对于FRP而言它是替代钢筋的，它的抗腐蚀性、高强度是它的一个优势。 我们看一下这个是从拱桥来说是全世界第一座的FRP筋的一个工程，是1989年的。但研究工作很少，研究工作应该是1974年德国开始做研究。 这是2002年，美国的Grace所做的第一座预应力的FRP筋的桥梁。 这个目前在北美大量流行的FRP筋的桥梁，大家可以看一下这个桥梁的量是多么的巨大，可能四五百米长，所有的钢筋都用了GFRP筋，这个量是非常之大。 这个是我们团队所做的两个工程，我们在去年在做了一个重庆的高速公路桥梁。这个在国内也是比较有影响力的，因为它是不是用于人形桥梁或者是说一些低等级的公路，这是一个高速公路，是一个叫巫溪高速公路在重庆的。里面用了，全部钢筋都是用的FRP筋。 这个是我们2005年在南京做了一个污水处理的工程，全部是用GFRP筋做的。 其他应用领域我简单汇报一下，第一海港码头，这个在日本，日本

好的，下面我再向大家简单汇报一下我们所做的相对的研究工作。对于FRP的桥梁来说要实现混凝土板和FRP的型材的共同工作，那么二者之间的连接件的性能的研究是必须的，这个工作我们是在四五年前开始做这个工作，主要用于一点，研发了两种连接件，一个开孔板连接件，一个是树脂连接，重点是对开孔板连件做了研究。我们做了有多参数的研究，因为什么？因为二者之间产生滑动之后，它的…能力刚度会有一个非常大的降低，在这种情况下可以降低70%以上，因此我们做了有…。这到了它的破坏形态，…装置，还有各种破坏形态。然后根据它的破坏形态又提出了相对的治疗方法，那么从形式来看我们可以发现它的滑移基本上是，这证明什么呢？证明整个破坏模式来看也是比较突然的，因此相应的要有比较高的一个安全系数。这是它的一个控制指标，它的命名控制指标以及应变曲线。 这个是开孔板排数的影响，那么事实上对于实际工程应用来说，多排孔板相对单排而言有很大的一个折剪和降低。因为它不可以以单排孔板的这个智能模式来演算多排排孔板，这个相应的折剪系数。那么关于这一块像我们国家的钢混凝土的桥梁规范也有相当的描述，因为那一块也是我负责在编的，也就是说对于多块而言它有相应的折剪系数，如果不考虑安全。 这是混凝土强度等级的影响，从破坏模式来看如果解决破坏，那么强度的影响是比较小的。这是…的公式，我不介绍了。 下面是一个桥面板的一个静力性的研究，对于实际工程而言如果FRP能用于桥面板，那么事实上可以发挥FRP抗拉和混凝土抗压这两者的一个优点，我们做到了五块。这个板大家可以看到上层是混凝土的，下层是FRP的，当然了…的情况下二者刚好相反的。它的破坏模式，一般情况下这个FRP的一个示范模板还有它的警戒模板，这个应变情况不多介绍了。 这是它的一个应变能力和特征值。从结果上来看事实上它的荷载力来说是远高于不同组合的，就是…组合结构，刚度差距尤其得大。二者之间…的滑移，这个滑移在这个…过程中必须予以考虑。 好的，不多介绍了。这是相关的计算方法，主要是承载的能力。这里要考虑滑移的影响，要考虑滑移的影响。还有变形计算。

下面介绍一下提高预应力，刚才我提到这种组合也是我在五年前有一个不良倾向的这么一个内容。从形式上来看实际上是这样子的，刚才看跨度也比较大，这是FRP的一个型材，上面是这个混凝土的，这是…FRP筋。 它的破坏模式来看它的粘结力很难保证完全共同工作，因此滑移和剥离。这是它的一个挠度曲线情况，这个是一个张拉运用的过程。从平面假定来看事实上它的FRP型材和混凝土板是能够满足平面假定的，但是预应筋的应变是滞后的。换一个描述来看不需要考虑预应筋的应力增量的影响，就是它不满足平面假定的要求。因为，这是滑移值。这是一个计算公式，它的计算公式比较复杂，为什么呢？首先有滑移与，因为它的滑移影响。此外，预应筋应力增量是…里面假定的，…假定的。而且还有一个始发的变化，大家想一想两个…之间预应筋在…的过程中是往上排的，预应力的…是随时变化的，这样一个工作变得非常复杂。 好了，那么从实际工程来看对于运用FRP混凝土这样一个结构来说，它的弹力性能是引人关注的。我刚刚提到过在90年代后期，我们国家重庆有十多座FRP桥梁，后来都因为长期变形过大，退化明显而排除了。那么关于这个，我们团队做了长期实验，目前这个实验做的时间不是很长，刚刚做了一年。我们计划是希望能够做到十年以上，我们曾经做了预应力钢混凝土组合梁的长期性能，做了七年的实验。那么实际上我们发现不要讲FRP组变性能那么大，即便是钢的组合两个性能按照不断来做，就是完全…。那么对于FRP而言，尤其是FRP本身的蠕变性能，而蠕变性能…的指标又比较薄弱，我们查了…研究成果都是比较少。那这一块非常引人关注。 我们做了，考虑了它的性能变化，我们可以看一下非常复杂的。混凝土也受到徐变，不仅徐变就是说这个型材是有蠕变的，那么我们的预应力筋也是松驰的。这个FRP松驰还比较明显，同时二者之间还有很多滑移。如果…结构呢，那么还有自应力的问题，这个都变得，使得…性能变得比较复杂。我们做了五个梁的实验，梁跨有四到五米长，这是我们加载，我们这么有一个大的实验基地很强大，有四五百个平方。这个堆最高能堆到一米多高，这个堆的。我们看一下，它的…刚刚一年，一年左右，它的平方在不断变化，在不断变化的。而且据时间变化，对这个温度也比较敏感。那么总体而言变形在不断的变化，但是从趋势来看是非常复杂的，很复杂的。因为为什么呢？因为它这个蠕变还有一个跟初始变形之间方向性的问题就是这里面有一个很大的问题，对于某种组合结构来说。我们通常研究方式都是把长期变形作为一个短期变形成为一个放大式似的。实际上对于FRP不是这样的，它的方向是独立的，是跟短期变形之间没有必然的联系。这是预应力间的应变，当然这个后期温度的影响，但是前期来看温度应力不断增加，FRP应力不断的增加。这说明什么？说明我们的型材在不断特殊工作，我们的钢筋，我们的FRP筋，我们的GFRP筋在不断发挥更大的作用，但是它应力增加就会很大。平截面界定大致能够吻合，但是有一点滑移。 我们对于这个的研究做了它的一个理论公式的推导，就是考虑刚才讲的多因素的影响就是做足十遍、五遍，还有自应力、适应力等这个方面的影响推断出它的一个长期变形计算公式。这个公式稍微有一点复杂，它主要考虑的是什么呢？是预应筋的应力的增量的影响，预应筋复杂的变化，还有截面上的自应力的影响，这是相关的计算公式。 另外，工程应用，因为土木工程来说它可能不像我们力学的分析要求那么严格，要求那么精确。相反它要求比较简洁，比较快速…。那么在我们土木工程领域当然什么？5%的误差认为叫工程许可误差，因此我们基于这样一个概念我们做了计算公式，那么这个公式我们也会纳入到…规范里面去的。这是一个对比，…实验…一个对比。 好，说的差不多了，给大家做一个简单的一个展望的东西。那么综合起来来看呢，关于FRP混凝土组合结构的研究事实上无论是国内还是国外都刚刚起步，在国外工程应用来说它比较领先，但是制度研究方面都比较薄弱，比如说我们目前我们只做了它的经济性能，事实上它的抗震性能，它的疲劳性能等等的研究几乎都是空白，几乎都是空白。此外，对FRP材料在侵蚀环境下的耐久性的研究，这个方面也比较薄弱。我们团队做了有，刚才我讲了近三千多个实验，其中大概有五百多个针对FRP桥梁的，从目前看起来在混凝土环境下它的退化也很明显。我不知道那个张秘书长，我们做的结果就是在混凝土环境下50年内使用寿命内退化50%。而如果说在应力比较高的状态下，比如说它的长期应力或者是…比较高的话，它的退化能够达到70%左右。那么这个里面就意味着什么呢？就是我们这些FRP总体设计而言可能两到三倍的安全系数是必须的。因为这是长期的一个限制，因为在我们国标，还有ACR的国标里面都规定对于FRP筋的长期应力基本上大概要控制在只有它的极限程度是20—