纤维增强复合材料FRP桥梁结构加固改造

纤维增强复合材料（FRP）桥梁结构高性能长寿命加固改造及韧性提升技术报告纲要一、背景：桥梁加固的需求与问题二、FRP及其高性能化三、FRP加固桥梁技术（高性能-长寿命-韧性化）碳纤维布加固技术嵌入式加固技术FRP网格加固技术预应力FRP加固技术智能FRP加固技术四、结论一、背景：桥梁加固的需求与问题桥梁耐久性降低、结构性能劣化、寿命缩短湿热、酸雨氯离子侵蚀车辆重载10万座87300 维护管理费用膨胀截至2022年底，我国公路铁路桥梁总数超100万座，数量位居世界第一我国桥梁基础设施数量庞大，修复加固工作日益繁重地震灾害日本:

传统事后性维护管理模式！美国:

美国的积压桥梁修复需求为1230亿美元！年份2037年出现赤字！兆元新建费用灾后修复费用更新费用维护管理费用额定费用中维护管理/更新的超出维护管理预算超支量巨大，需要有效的解决方案，即缩小庞大的维护成本*

ASCE：2017年基础设施报告卡FHWA；2015

全国公路、桥梁、交通条件与绩效状况报告美国有614,387座桥梁，几乎40%超过50年或更旧截止2016年9.1%存在结构缺陷0-10

years0.7%11-25

years2.2%26-50

years8.2%51-75

years18.0%76-100

years29.2%>100

years41.9%一、背景：桥梁加固的需求与问题可持续的理念:

同时考虑当今需求和对未来影响的模式，汇集经济、生态和社会三个维度桥梁结构的可持续性问题：绿色低碳化、耐久长寿命以及安全韧性化三个维度可持续的理念经济 生态 社会⚫

绿色低碳化 ⚫

耐久长寿命 ⚫

安全韧性化桥梁结构的可持续性问题桥梁垮塌震后不可修污染

高能耗旧桥拆除桥墩腐蚀缆索疲劳断裂工程结构长寿命安全保障 ——

焦点问题工程结构长寿命安全保障—

钢筋混凝土结构基因性问题我国使用

7~25

年的海港码头有近90%出现了钢筋锈蚀海洋环境下钢材腐蚀损失每年约6000

亿元1.

耐久性不足2.

灾后可恢复性不足 3.

抗倒塌性能不足阪神地震大量结构虽未倒塌，但已无法继续使用修复需要长达1年时间钢箍筋屈服后，纵向钢筋屈曲我国汶川地震造成

650

多万间房屋倒塌未锈蚀中度锈蚀严重锈蚀早期裂缝出现后加速材料耐腐界面耐腐需要未腐蚀腐蚀后自由端滑移海洋环境下钢筋8年锈蚀后面积减小30%以上混凝土钢筋混凝土表面 粘氧化铁 结应力位移荷载界面退化后钢筋-混凝土界面粘结退化海洋环境下15年粘结退化约为50%以上界面退化前钢筋裂缝出现后，海洋氯离子侵入混凝土，使钢筋发生锈胀，引起钢筋截面积减小、混凝土保护层剥落、界面粘结性能退化等一系列问题，最终导致结构破坏钢筋腐蚀截面减小钢筋锈蚀导致结构性能退化日本阪神地震重建损伤修复调查钢筋混凝土桥墩损伤程度AS=

倒塌A=

非常严重B=

严重C=

轻微D=

无在1995年的阪神大地震中，阪神高速公路遭受到近场强震，导致神户线严重破坏震后重建修复调查过程中，检查了桥墩的倾斜程度（残余变形）残余变形大在严重损伤的桥墩中普遍存在，不少结构无法修复或很难修复,钢箍筋屈服后，纵向钢筋屈曲同时也存在于许多轻微损伤甚至无损伤的桥墩。钢筋混凝土柱（含包裹加固后）试验结果可恢复限值（1%h）FRP包裹加固RC柱残余变形无法定量控制普通RC柱，残余变形过大且离散基于国内外抗震研究的257根RC柱、

109根FRP包裹加固RC柱试验结果发现，按照国内外抗震规范设计的混凝土柱有足够的延性和抗倒塌能力，但绝大多数试件残余变形超过1%；另外加固后RC柱的延性平台可大幅提升，但残余变形依然无法定量控制二次刚度比二次刚度比峰值位移处卸载对应的残余侧移率残余侧移率（%）样本号需要屈服后“正”的二次刚度H

“负”二次刚度“零”二次刚度“正”二次刚度K1

KK=K1/(

y)^0.5钢筋混凝土柱等效SDOF抗震性能参数研究开展100条地震动作用下，19.2万次等效SDOF非线性时程响应分析证明：二次刚度对结构残余位移影响最大,但当二次刚度比小于0.14之前，地震作用下残余位移变异系数依然大于1普通RC结构的二次刚度数值小且离散性较大，屈服后损伤难以控制RsfCr分布的变异系数二次刚度Rsf与残余位移变异系数Cr分布的关系Cr

=

残余位移/最大响应位移Rsf>0.14可控制残余位移变异系数小于1残余位移相对稳定的区域sfR

对残余位移的影响最大，而对峰值位移的影响较小强度折减系数对峰值位移的影响最大，对残余位移的影响小结构参数敏感性分析钢筋混凝土结构——屈曲倒塌问题在大变形作用下，外层混凝土剥离和箍筋屈服后，混凝土丧失有效约束导致承载力下降以及纵筋失去约束会发生屈曲以及断裂，最终导致结构倒塌纵筋屈曲箍筋屈服混凝土剥离箍筋屈服纵筋屈服、断裂完全倒塌混凝土被约束约束失效名义应变混凝土强度混凝土强度下降关键部位一：梁受弯区关键部位二：柱塑性铰区结构长寿命韧性化加固需求：结构关键部位需要实现长寿命、高韧性及自感知增强结构材料长寿命：实现100年以上设计寿命增强结构材料韧性化：灾后可恢复性增强结构材料自感知适应技术：全寿命结构病变和灾变感知一、背景：桥梁加固的需求与问题报告纲要一、背景：桥梁加固的需求与问题二、FRP及其高性能化三、FRP加固桥梁技术（高性能-长寿命-韧性化）碳纤维布加固技术嵌入式加固技术FRP网格加固技术预应力FRP加固技术智能FRP加固技术四、结论二、纤维增强复合材料（FRP）及其高性能化种类强度/MPa弹模/GPa密度/g/cm3应力-应变关系耐腐蚀性能抗蠕变性能钢310-20002107.8

差高碳纤维3500-2301.78好高玄武岩纤维2500-80-1202.60好高玻璃纤维1500-70-852.55一般差纤维种类多，

性能各异，可设计性强轻质高强，可实现结构轻量化FRP弹性自恢复性可提升结构的可修复性FRP

耐腐蚀性能高于钢材FRP比钢有更高的抗疲劳强度玄武岩纤维是解决桥梁结构耐腐及实现长寿命和高性能的重要选择玄武岩纤维高性能化关键技术经过近二十余年技术攻关，攻克了玄武岩纤维的高性能化、稳定化和量产化系列难题，已成为稳定、高性能的结构材料，满足土建交通工程结构的使用需求高性能技术800℃纤维不粘结 腐蚀后纤维无坑蚀高强度3000-3500MPa（稳定生产）>4024

MPa

（实验室*）耐高温：>800℃高耐碱：强度保留率>80%稳定化理论不同颗粒度多元混配均配理念及理论（国际首创）矿石数据库和设计软件高强纤维混合理论量产低离散率

CV<5%不同矿区不同矿点大池窑和漏板量产化工艺熔融浸润长寿命大池窑和漏板技术年产1000吨突破能耗：碳纤维的十分之一大规模*WuandChen,FibersandPolymers,2017,18(9),

1796–1803玄武岩纤维的分类与分级(国家标准)玄武岩纤维分类拉伸强度/MPa弹性模量/GPa通用型玄武岩纤维（通用型或普通型）≥2500～＜3000≥80～＜90高强度玄武岩纤维（高强型）≥3000~＜3500≥80～＜90≥3500高模量玄武岩纤维（高模型）≥2500～＜3000≥90～＜100≥100耐碱盐侵蚀玄武岩纤维（耐碱盐型）≥80～＜90耐高温玄武岩纤维（耐温型）≥80～＜90玄武岩纤维分类及代号FRP制品的性能与纤维原丝的性能相差较大制品性能受纤维离散、基体离散、纤维弯曲、固化缺陷等因素影响浸树脂槽纱轴 集束板中心管

缠丝机预热管成品FRP固化管牵引索盘控制区功能区纤维离散玄武岩纤维原丝高性能强度>3000

MPa普通型强度2500

MPa固化随机缺陷树脂离散 纤维弯曲 树脂浸渍度理论FRP强度1500

MPa（60Vol%） 1.

原丝 2.制备 3.

制品 BFRP筋相比原丝：疲劳蠕变受缺陷、纤维弯曲等综合因素影响高性能难保证高性能的原丝不一定能生产出高性能、长寿命制品，满足土木工程应用需求实际强度:800-1600

MPa以普通型2500MPa原丝制备为例100年服役期内BFRP性能受内外部多重因素的影响BFRP是由树脂和纤维组成，其性能和寿命在100年服役期内受纤维和树脂本体性能以及初始复合缺陷影响，同时在外部环境和荷载单一作用以及耦合作用下，还会进一步出现树脂老化和开裂，界面剥离等问题，导致BFRP性能退化和寿命降低界面剥离树脂开裂性能下降和寿命降低11001000FRP性能保持率（%）自然状态腐蚀环境动/静荷载动/静荷载+紫外/冻融动/静荷载+腐蚀环境0.01 0.11-3年10100-300年试验预测10090807060501E-3外部影响因素1.

外部环境⚫

紫外线、冻融、海水、高温…2.

外部荷载⚫

疲劳、蠕变、冲击…3.

外部荷载-环境耦合⚫

疲劳-腐蚀、疲劳-冻融…海洋冻融 疲劳BFRP组成及内部影响因素纤维纤维-树脂界面树脂基体1.

纤维和树脂纤维强度离散树脂类型2.

内部初始缺陷纤维弯曲界面裂缝、树脂气泡…BFRP综合性能提升——开发宏-细-微观多尺度试验和评价方法开发了模拟百年以上服役全过程的千万次疲劳/腐蚀后微观原位观测和荷载-环境耦合宏观分析复合装置及材料细-宏观评价检测体系疲劳-腐蚀耦合下宏观原位观测腐蚀后SEM微观原位观测扫描电子显微镜（SEM）疲劳加载头细观追踪先腐蚀，后疲劳，同步观测解析BFRP试件全寿命快速评价检测体系损伤位置控制微裂纹发展追踪技术裂纹识别解析方法 宽度长度质量控制标准① 0.5fu满足2万次

(低模BFRP)② 0.6fu满足1万次

(高模BFRP)性能退化规律评估0.6fu0.5fu0.4fu疲劳寿命×103疲劳应力(MPa)模拟100年服役（千万次长周期）微观原位观测BFRP试件模拟100年服役宏观原位观测 （千万次长周期）宏观追踪千万次疲劳-长期腐蚀耦合同步观测解析BFRP综合性能提升——机理揭示系统揭示BFRP在不同应力等级下疲劳寿命控制关键因素，以及荷载环境耦合作用下疲劳性能退化机理和关键控制因素1.

BFRP疲劳损伤机理耦合下疲劳强度寿命（纤维离散）长期阶段

中应力可控（界面退化）长寿命

低应力可控（树脂裂纹发展）高应力纤维断裂/基体裂纹导致纤维断裂控制低应力基体裂纹稳定发展不造成连续界面剥离中应力基体裂纹引起连续剥离4.

腐蚀-疲劳耦合性能退化机理早期破坏

可避免3.树脂性能退化机理低应力下高性能树脂性能几乎不发生退化初期蠕变大，基体开裂寿命控制因素：界面退化、树脂延性性能提升关键：界面树脂2.

BFRP蠕变退化机理初期受纤维弯曲、内部缺陷、树脂蠕变影响高应力纤维破断，低应力下变形稳定拉伸强度(MPa)时间(天)BFRP综合性能提升——提升技术提出内护-中阻-外封的多层次增强增韧方法，以及长期蠕变疲劳性能两阶段控制技术长期蠕变疲劳性能控制基体颗粒增韧和界面控制弹性橡胶颗粒阻止基体微裂纹扩展基体微裂纹未增韧环氧树脂增韧环氧树脂内护（界面）纤维表面增强中阻（树脂）增韧密实外封（整体）FRP表面封锁开发两阶段蠕变张拉控制技术，实现纤维调直和释放树脂初期蠕变关键控制因素：张拉控制应力等级（0.3-0.6fu）张拉应力变化幅度（0.1-0.3fu）张拉控制时间（3-72h）初始张拉速率（100-400MPa/min）开发桥梁用高性能、长寿命、绿色、高性价比的BFRP制品类别制备工艺网格横向纤维 张力控制 连续成型压力浸胶纵向纤维 空间定型温度控制器筋/索/板缠绕纤维压力浸胶 铺设角度控制纵向纤维 温度控制器网格直筋面向桥梁中的结构材料：钢筋、箍筋、钢筋网、钢纤维，开发高强度长寿命的玄武岩纤维复合材料制品板条索实现了BFRP疲劳、蠕变、耦合环境下长期性能的综合提升，通过大量疲劳-腐蚀耦合试验和分析建立了面向性能和寿命的BFRP制品标准化设计方法BFRP综合性能提升——提升效果、设计方法0.850.750.800.650.700.601010.55100100010000腐蚀后疲劳寿命×103疲劳应力4201086100年长期蠕变率满足要求12蠕变率/%CFRP GFRP AFRP BFRP 钢绞线2%~3%6%~9%＞10%＜3%2.5%0.850.800.750.7001000万循环次数实际1000万次疲劳数疲劳强度200万次疲劳数据外推预测500万满足1000万次疲劳寿命0.9盐腐蚀后,1000万次疲劳强度下降率<8%对照组综合性能：my

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1可靠度指标：

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疲劳寿命：anchordynamic

P

0 环境影响折减系数：

SF

Pu 提升效果寿命设计报告纲要一、背景：桥梁加固的需求与问题二、FRP及其高性能化三、FRP加固桥梁技术碳纤维布加固技术嵌入式加固技术FRP网格加固技术预应力FRP加固技术智能FRP加固技术四、结论针对既有加固技术存在的寿命短、综合性能及灾后可恢复性不足等问题，研发了基于FRP的系列桥梁长寿命综合性能加固技术三、FRP加固桥梁技术需求寿命大幅提升问题一：寿命短——既有方法寿命不足问题三：灾后可恢复性差变形可恢复需求：中大震可修

既有方法：残余变形不可控问题二：综合性能不足需求：综合性全面提升既有方法：性能提升单一——报告纲要一、背景：桥梁加固的需求与问题二、FRP及其高性能化三、FRP加固桥梁技术（高性能-长寿命-韧性化）碳纤维布加固技术嵌入式加固技术FRP网格加固技术预应力FRP加固技术智能FRP加固技术四、结论锚固防脱落横向与纵向加固桥墩抗震加固桥面板底部加固

桥面板外侧加固三、FRP加固桥梁技术1.

碳纤维布加固技术高渗透耐候界面剂混凝土基层强化树脂纤维布混凝土强化渗透碳纤维布是一种柔性材料，在现场浸渍环氧树脂黏贴于桥梁结构表面，施工便捷纤维布种类和性能碳纤维： 3300MPa/230

GPa玄武岩纤维：

2000

MPa

/90

GPa玻璃纤维： 1500MPa/70

GPa三、FRP加固桥梁技术1.

碳纤维布加固技术加固效果抗弯加固抗剪加固-50500-200 -150 -100 -50050100 150 200Displacement(mm)Load(kN)-100CabonFiberSheet

Warpping-50100150 200Displacement(mm)Load(kN)结构延性提升墩柱加固FRPFRP钢筋混凝土梁FRP加固混凝土梁承载力提升，控制裂缝-100without

Reinforcement100FRP加固混凝土墩柱500-200 -150 -100 -50 0 50100钢筋混凝土墩柱05102025高弹模碳纤维布加固高强度碳纤维布加固钢筋混凝土梁18016014012010080604020荷载（kN）15挠度（mm）施工流程三、FRP加固桥梁技术1.

碳纤维布加固技术设计方法1.

清理混凝土基层，打磨平整2.

加固结构表面涂刷底涂树脂3.

环氧腻子结构表面补坑找平4.

加固结构表面涂刷环氧树脂5.

充分浸渍并粘贴碳纤维布6.

表面防护处理、养护y s 0f,

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)抗剪加固22cc1 24

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受压加固

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f2tfu

wf抗震加固

《纤维增强复合材料工程应用技术标准（GB50608-2020)》《公路桥梁加固设计规范（JTG/T

J22-2008）》《混凝土结构加固设计规范（GB50367-2013）》抗弯加固高渗透耐候界面剂混凝土基层强化树脂纤维布混凝土强化渗透在国内外大震（阪神地震、汶川地震）后结构抗震加固中发挥了重要作用五万座 FRP抗震加固 大地震（M9.0）酒勾川大桥桥墩高35-65m，直径6-7m三、FRP加固桥梁技术1.

碳纤维布加固技术三、FRP加固桥梁技术1.

碳纤维布加固技术脆断剥落结构表面未整平黏结强度降低50%导致FRP剥落和脆断204080 100208641210界面剪应力

(MPa)60位置

(mm)未涂底胶涂底胶转向力复合材料剥离挤压力复合材料断裂碳纤维布加固技术成熟，已被广泛应用，但部分桥梁加固中依然会出现碳纤维布脆断、剥落等“短命”问题原因分析未充分浸渍纤维布 未涂刷底胶防止“短命”问题的对策严格按规范标准施工工艺施工加强对现场施工的FRP强度及FRP与混凝土黏结性能的质量检验把控纤维布浸渍质量，或采用预浸渍成型的碳纤维板，减少现场浸渍工序黏结面未处理FRP强度降低30~80% 黏结强度降低20~30%三、FRP加固桥梁技术1.

碳纤维布加固技术外贴FRP加固系统长期服役时依然存在FRP力学性能和FRP-混凝土界面粘结性能退化的问题原因分析疲劳荷载作用

冻融环境下FRP及界面黏结退化Debondingduring

fatigueFatiguebond

failure疲劳黏结破坏疲劳荷载下界面剥离

疲劳作用后界面黏结退化自然环境影响100次200/300次冻融循环次数 0次050150 2001.11.00.90.80.71.2拉伸强度弹性模量相对值100冻融循环次数CFRP力学性能界面黏结性能三、FRP加固桥梁技术1.

碳纤维布加固技术采用液体橡胶增韧改性环氧树脂0.4 0.5 0.600.0 0.1 0.22468界面剪应力

(MPa)0.3滑移

(mm)S-200-0-1S-200-P-1SQ-200-0-1SQ-200-P-1未增韧增韧后200次冻融后界面黏结性能200次冻融后界面破坏形态增韧后未增韧纤维布压条黏贴FRP端部应进入无弯矩或较小弯矩区

抗弯加固

抗剪加固保障外贴加固系统正常使用与长寿命的相关对策依据规范设置合理锚固构造 • 对黏结树脂进行增韧改性纤维布压条锚固FRP锚钉锚固FRP筋布模拟轮压试验实现超高刚度控制现场无需纤维含浸比钢筋混凝土结构疲劳性能提升11倍疲劳寿命由133万提升到1526万次活载下挠度加固效果—加固桥面板的疲劳性能加固效果—加固混凝土梁位移(mm)荷载(kN)FRP筋布加固碳纤维布加固碳纤板布加固新型FRP筋布施工表面无需前期处理直接安装，施工中无需涂覆树脂及挤压处理三、FRP加固桥梁技术1.

碳纤维布加固技术外贴FRP筋布加固桥面板报告纲要一、背景：桥梁加固的需求与问题二、FRP及其高性能化三、FRP加固桥梁技术（高性能-长寿命-韧性化）碳纤维布加固技术嵌入式加固技术FRP网格加固技术预应力FRP加固技术智能FRP加固技术四、结论相比于普通砂浆，聚合物砂浆中含有树脂，与FRP的粘结性能更好粘结层较厚混凝土FRP筋/索树脂层混凝土混凝土混凝土FRP筋/索砂浆树脂弹性模量小，剪切 FRP表面树脂与普通砂浆胶变形大，影响粘结性能！结力不足，影响粘结性能！粘结作用不足混凝土FRP筋/索混凝土内嵌式FRP加固：粘结材料性能是保证FRP与原结构共同工作的关键粘结材料：树脂 粘结材料：普通砂浆 采用聚合物砂浆作为粘结材料砂浆层胶结力不足弹性模量远大于树脂聚合物

相比于树脂，提高了粘结刚度，剪切变形显著减小聚合物砂浆胶结力大于普通砂浆有粘结加固——嵌入式FRP筋粘结性能关键问题嵌入式加固方法：FRP筋嵌入与纤维布包裹一体化韧性加固法嵌入FRP筋纤维布包裹通过嵌入纵向FRP筋和纤维布包裹混凝土实现结构二次刚度、稳定滑移、和纵筋屈曲控制控制混凝土裂缝开展提升结构刚度和承载力实现二次刚度，提升结构损伤可控能力约束嵌入式FRP筋，防止FRP筋剥离，约束混凝土，提升延性嵌入FRP筋作用纤维布包裹作用混凝土混凝土保护层切槽锚入FRP筋粘结材料填充FRP筋粘结材料类别密度(g/cm3)拉伸强度(MPa)弹模(GPa)延伸率(%)CFRP1.61600-3400140-1701.5BFRP2.01300-180050-603嵌入式韧性加固方法——控裂和耐久原理结构裂缝控制和耐久提升嵌入BFRP筋控裂和耐久原理：①

裂缝发展被高粘结BFRP筋控制，避免钢筋腐蚀；②

开裂处腐蚀介质对高耐久BFRP筋强度和粘结无影响强度保留率服役龄期（年）100%30钢筋利用高耐久BFRP筋海洋环境下钢筋利用高粘结BFRP筋耗能能力是钢筋的2倍粘结应力(MPa)0481248 12滑移(mm)1620FRP筋钢筋粘结剂剪应力粘结剂对FRP筋剪应力FRP筋对粘结剂剪应力嵌入式韧性加固方法——损伤可控原理原理：钢筋屈服后，利用FRP线弹性，产生大于14%的二次刚度，实现稳定的残余变形控制应力-应变曲线混合配筋钢筋弹塑性FRP筋线弹性正二次刚度是控制残余变形的前提但钢筋混凝土结构二次刚度离散且小于5%，导致残余变形大材料的二次刚度H

“负”二次刚度（-5%）“零”二次刚度“正”二次刚度（+5%）K1

KK=K1/(

y)^0.5二次刚度比RsfCr分布的变异系数残余位移相对稳定区域根据19.2万次等效弹塑性单自由度体系非线性时程响应分析结果：Cr

=

残余位移/最大响应位移可控制残余位移变异系数小于1二次刚度比Rsf>14%原因分析二次刚度要求位移普通RC结构混合配筋结构弹性可恢复避免承载力下降可修复阶段中、大、特大震可修使用阶段力 中小震无需修复极限阶段不倒塌稳定粘结滑移有效约束RC残余变形大残余变形控制嵌入式韧性加固方法——

延性设计原理BFRP箍筋或网格持续约束纤维布不屈服纵筋不屈曲承载力下降少FRP箍筋持续约束作用原理：利用线弹性纤维布持续约束混凝土，避免纵筋屈曲、混凝土压碎力位移混合配筋结构弹性可恢复纤维布持续约束作用普通RC结构钢筋屈服点大变形下钢箍筋屈服纵筋屈曲混凝土压坏承载力丧失钢筋钢箍筋钢箍筋屈服线弹性纤维布钢筋FRP筋腐蚀下BFRP粘结强度退化幅度小（钢筋退化明显）长期持荷下连接滑移稳定12108642014010000自由端滑移量/

极限滑移量（%）5000持荷时间（h）

嵌入式韧性加固方法——FRP筋表面形态设计及粘结性能

BFRP表面形态设计形式：粘结性能：交叉缠绕BFRP筋粘结强度与钢筋基本持平耗能能力：包络面积AFRP筋/A钢筋>2深肋型交叉缠绕肋型表面喷砂浅肋型单向缠绕肋型（肋距较大）单向缠绕肋型（肋距较小）—

粘结性能指数交叉缠绕BFRP筋BFRP-1BFRP-2

钢筋滑移/mm粘结强度/MPa1680246滑移(mm)粘结应力(MPa)退化3%对比件腐蚀1周腐蚀2周腐蚀3周交叉缠绕BFRP筋交叉缠绕BFRP筋光圆BFRP筋AFRP筋A钢筋滑移(mm)退化52%对比件腐蚀1周腐蚀2周腐蚀3周钢筋粘结应力(MPa)嵌入式韧性加固方法——

宏观裂缝控制试验研究表明：嵌入BFRP筋通过粘结有效限制裂缝发展，将其控制在钢筋以外，并有效减小裂缝宽度裂缝分布裂缝宽度嵌入BFRP筋钢筋钢筋混凝土梁开展四点弯试验3S163S163B12裂缝宽度(mm)荷载(kN)RC梁BFRP筋正常使用荷载裂缝宽度减少45%考虑BFRP筋表面处理方式：交叉缠绕、深肋、粘砂交叉缠绕

<

深肋BFRP筋

<

粘砂BFRP筋正常使用状态 承载能力极限状态裂缝深度发展超过钢筋钢筋嵌入BFRP筋裂缝深度限制在钢筋以外钢筋RC梁粘砂BFRP筋深肋BFRP筋交叉缠绕BFRP筋裂缝渐细间距渐减加固梁加固梁钢筋BFRP筋10090807060504030201000)(kNdoaLMid-span

deflection(mm)理论计算承载力荷载

(kN)光圆和单向缠绕(疏)BFRP筋：粘结不足，承载力不足嵌入式韧性加固方法—

承载力和延性控制除控裂效果提升外，高拉伸强度的BFRP筋可在钢筋屈服后继续承载，可大幅提高承载力；其中交叉缠绕和深肋筋粘结优异，承载力超过理论值钢垫块非线性混凝土单元(SOLID65)箍筋(LINK180)铰支座试验研究 有限元模拟RC梁承载力提高45%-90%As/Af=0.48As/Af=1.0As/Af=1.56延性提升30%四点弯加载试件设计钢筋RC梁加固梁推荐配筋比：As/Af=1.0交叉缠绕和深肋BFRP筋：粘结优异，承载力超过理论值5 10 15 20跨中挠度(mm)综合考虑承载力和延性嵌入式韧性加固方法——耐久性提升通电加速腐蚀试验结果证明，嵌入的BFRP筋有效限制裂缝深度和宽度，延缓钢筋锈蚀，其力学性能几乎无退化，而钢筋混凝土梁的力学性能退化严重；双向缠绕的表面处理方式可实现更高的延性和承载力双向缠绕BFRP筋与钢筋混凝土梁对比BFRP筋表面处理影响位移

(mm)荷载

(kN)钢筋混凝土梁混配梁下降34%下降3%相同通电时间下位移(mm)荷载

(kN)光圆BFRP筋双向缠绕BFRP筋：更高的延性和承载力深肋BFRP筋BFRP筋阻止腐蚀介质侵入，延缓锈蚀裂缝宽，钢筋受侵蚀速率快梁试件梁试件导线10%NaCl溶液水箱铜片直流电源加速腐蚀试验深肋光圆四点弯加载钢筋RC梁加固梁钢筋BFRP筋试验与理论研究表明，该加固方法可实现稳定的二次刚度，减小残余变形40%以上，变形能力提升1-2倍，并提出了残余变形和二次刚度设计计算方法拟静力试验结果设计方法未加固RC柱纤维布约束柱FRP筋嵌入+纤维布约束未加固RC柱FRP筋嵌入+纤维布约束嵌入式韧性加固方法——

损伤性能控制效果二次刚度y

0.397

K1Ku-S14

0.982

u-B301

0.660

KK

0.977

y

p y21 1p yV

VK

K

29'cpFfFu

1.155

,in

fh1

13kt

纤维布厚度残余变形R R Ry

=C

1

1

r

R2 H1

SW

2

s

max

1

报告纲要一、背景：桥梁加固的需求与问题二、FRP及其高性能化三、FRP加固桥梁技术（高性能-长寿命-韧性化）碳纤维布加固技术嵌入式加固技术FRP网格加固技术预应力FRP加固技术智能FRP加固技术四、结论抗震加固抗弯加固针对外贴纤维布加固法易剥离问题，综合增大截面法强度、刚度提升优势，提出FRP网格薄面粘结桥梁长寿命及高性能加固技术FRP网格薄面粘结加固技术① 开发高性能网格和节点一体化技术② 提出薄面粘结长寿命界面控制方法③ 建立结构综合性能、韧性和寿命加固设计和施工方法FRP网格加固技术核心制品：高性能长寿命强节点FRP网格制备设计经纬向纤维多层复合纵向纤维横向纤维压力浸胶连续成型张力控制空间定型温度控制器一体化连续化成型13 26极限荷单肢纤维面积（mm2）26载(kN)

5276一体化连续化网格国外网格38网格性能FRP网格高性能化碳纤维： 2000

MPa玄武岩纤维：

1500

MPa混杂纤维： 1800

MPa优于国外先进FRP网格制品强度提升25%

⚫

成本下降60%离散CV<3% ⚫

效率提升200%刚性节点双向受力机械咬合化学粘结、界面摩擦与混凝土粘结强度高关键技术：界面性能控制4-24h70%抗

100%压强度龄期28d强度发展可控速凝剂 絮凝剂树脂、聚合物砂浆等高性能缓凝控制、水下不分解多功能界面剂渗透强化强界面界面剂橡胶颗粒聚合物耐久性提升普通砂浆抗

1.0压强度保

0.5留率冻融循环次数（冻融循环耦合氯盐侵蚀）聚合物砂浆有界面剂粘结强度粘结提升3-5倍无界面剂滑移界面强度提升25-45%0 100 200保障100年强度退化<10%增强材料粘结材料成套技术FRP网格控裂机理结构裂缝控制和耐久提升①

刚节点高粘结FRP网格发挥三向约束作用，限制裂缝出现以及发展②

预应力高粘结FRP网格三向持续约束混凝土，混凝土不开裂，钢筋得到更有效保护墩柱网格三向约束混凝土变形FRP网格混凝土裂缝被控制微膨胀混凝土主动约束控裂效果进一步增强综合性能提升—

宏观裂缝研究裂缝分布裂缝宽度BFRP网格+PCM开展四点弯试验考虑BFRP网格厚度3mm、5mm正常使用状态 承载能力极限状态裂缝深度发展超过钢筋钢筋BFRP网格裂缝深度限制在钢筋以外钢筋裂缝渐细间距渐减2Φ10Φ8@1002Φ14BFRP

网格Purebending

spanPurebending

span3mm

BFRP

网格5mm

BFRP

网格

试验研究表明：FRP网格通过界面粘结有效限制裂缝发展，将其控制在钢筋以外，并有效减小裂缝宽度未加固梁 加固梁未加固Purebending

span5mm网格加固3mm网格加固未加固正常使用荷载裂缝宽度减少45%综合性能提升

—

承载力和延性研究除控裂效果提升外，FRP网格可大幅提高结构承载力，且通过合理设计，可以将脆性剪切破环转变为延性弯曲破坏试验研究 有限元模拟四点弯加载未加固5mmBFRP网格加固（平行）5mmBFRP网格加固（斜向）5mm网格加固（平行）5mm网格加固（斜向）未加固承载力提高41%-47%通过合理设计受剪破坏转变为受弯破坏韧性提升稳定滑移网格提供稳定峰值后粘结滑移提高结构延性网格持续提供混凝土约束防止纵筋屈曲、结构倒塌FRP网格螺纹筋滑移量粘结强度FRP网格钢筋FRP网格是关键聚合物砂浆或地聚物砂浆通过FRP网格（=纵筋+箍筋）薄面韧性加固技术实现结构二次刚度、稳定滑移、和纵筋屈曲控制二次刚度纵向网格肢在钢筋屈服后提供二次刚度应变应力FRP网格包裹混凝土，产生二次刚度纵筋屈曲控制延性控制研究

—FRP网格有效约束混凝土柱采用FRP网格持续约束混凝土，拟静力试验表明延性系数可提升15%-50%试验研究正常轴压比条件下延性提高结果聚合物砂浆BFRP

网格原结构加固后低周往复试验承载力提升30%延性位移提升47%试验中，1、3、6mmBFRP网格加固后，柱的延性系数分别提升15%、38%、50%未加固3mmBFRP网格加固基于综合理论分析和系统加固结构试验以及1000万次荷载-腐蚀耦合的试验分析，建立了综合性能和长寿加固设计方法𝑐𝑦

=4𝜀0−𝜀c

𝑥12𝜀0−4𝜀𝑐

𝑐强度、刚度、延性设计抗灾韧性设计长寿命设计𝑦𝑐=

2− +

1

𝜀0

13𝜀𝑐12

𝜀𝑐𝜀0≤𝜀𝑐≤

𝜀𝑐𝑢

𝜀0

21−

𝜀03𝜀𝑐𝑥𝑐𝑀𝑢=𝐴𝑠𝑓𝑦ℎ0−𝑦𝑐+

𝐴𝑔𝑓𝑔𝑢0≤𝜀𝑐≤

𝜀0ℎ𝑔−

𝑦𝑐1−𝛾

𝛿𝑦𝑅𝛿 ≤

1%强约束弱约束𝑆=1−

0.05611−

𝑟log

𝑁疲劳蠕变腐蚀−∆𝑡𝑛∆𝜏=෍1−𝑒𝜆𝜇𝜇=0𝐾𝑡

𝜆𝜇 𝜇Δ𝑡𝜇Δ𝑠

−

𝜏 𝑡𝜏=

൝𝜏0𝑠0

𝑠,𝜏0𝑒−𝛽𝑠−𝑠0

,𝑠≤

𝑠0𝑠>

𝑠0（疲劳蠕变-腐蚀多因素）0.6疲劳

0.8强度BFRP网格加固1.0未加固材料控制界面控制200万50年500万100年1000万250年循环次数位移使用阶段残余位移δR 可修复限值残余位移𝛿𝑅=𝐶𝑅𝜇𝑅−

1可修复范围𝛿𝑅=

2%~3.5%可修复阶段极限阶段未加固BFRP网格加固BFRP网格加固MuVu延性系数μΦuM

（抗弯）Vu

(抗剪)μΦ设计方法陆上快速加固法界面处理网格安装砂浆喷涂抹面收光龄期4-12h最快4h达到70%抗压强度最大强度高达120MPa建议矿渣用量<50%,确保初凝时>30min粘结强度>4MPa⚫

网格搭接措施（非最大弯矩区）搭接长度≥3个节点搭接对接针对桥梁结构修复时间长的问题，开发FRP网格陆上快速加固法，实现4-12小时修复，并形成成套工法⚫

快速加固材料（地聚物砂浆）抗压强度70%获江苏省交通厅江苏省公路水运工程施工工艺大赛十佳工法，得到全省推广应用原交通部总工程师周海涛评价：“继粘钢板加固、外贴碳纤维布加固后，

FRP网格加固开辟了旧桥加固的新的途径和方法“陆上快速加固法针对水下桥墩抗震韧性、耐久性提升难的问题，开发FRP网格水下无排水加固法，形成了一整套施工工法，并建立了一整套设计方法表面处理安装FRP网格安装套管灌压浆体排水回收套管水下无排水加固法⚫

柱脚处网格宜锚入承台⚫

采用水下不分散砂浆端部FRP网格建议锚入承台

（＞20倍单肢网格等效直径）>20D1-3d内具有早期强度抗渗系数≥S20抗蚀系数≥0.85⚫

宜采用轻质FRP套管用自攻螺丝紧固套筒锁扣处，并采用密封条封住环向拼接缝FRP网格加固技术解决了南京长江大桥双曲拱桥等结构综合性能提升和长寿命加固难题FRP网格薄面加固拱肋开裂，钢筋锈蚀工程挑战：建筑修旧如故，构件截面不得明显增大要求使用寿命长，避免多次翻修拱肋处改造前的大桥南京长江大桥双曲拱桥加固常州市某桥梁海城市某桥梁南京大学某宿舍楼宿淮盐高速桥梁衢州市孙姜大桥FRP网格加固技术在桥梁、建筑、隧道等领域均得到应用，并建立相应规范标准灌溉总渠特大桥工程实践潍坊高速桥梁北京地铁1号线日兰高速某桥梁主/参编了国家规范标准，对制品性能要求、设计方法、施工指南、质量评定进行了规范。规范标准建立（GB参与起草国标/T

36262-2018）部分成果被纳入GB

50608-2020、JTG/T

J22其他典型应用案例黄茅海大桥为主跨2×720m的三塔斜拉桥，塔高254m，边索塔和中索塔截面分别为直径18m(壁厚2.0m)和直径20m的圆环(壁厚2.3m)施工难点：大桥的索塔属于大体积混混凝土，初期水化放热和收缩会导致混凝土开裂在海洋环境下容易造成钢筋锈蚀锈胀主筋和箍筋BFRP网格网格保护层30或20

mm钢筋保护层80

mmBFRP网格有效解决了大体积混凝土控裂和实现长期耐久提升性IIIIIII悬浇0#块腹板I桥长1665.8m，最大桥高127m墩底以上20m网格距外侧保护层厚度

2

cm

网格100*100*5mmI-I

截面 III-III

截面问题：西藏高寒、温差大、盐碱化严重、强紫外线，桥梁大体积混凝土开裂和结构钢筋易受碱盐侵蚀而产生锈胀，影响结构耐久性和承载力对策：保持原有设计，在保护层里增加BFRP网格提高抗裂技术优势：① 线膨胀系数与混凝土接近，变形协调② 网格自身高耐久③ 约束混凝土控裂为有效解决复杂海洋环境下的大体积混凝土的开裂和抗腐蚀问题浙江宁波-舟山港六横公路大桥青龙门东西引桥在索塔3m范围及承台侧面增设一层50*50*3mm的玄武岩纤维复合材料网格用来抗裂和提升耐久性，净保护层为2.5cm索塔3m范围及承台索塔3m范围及承台BFRP网格50*50*3

mm网格距外侧保护层厚度

2.5

cm内部钢筋BFRP网格 垫块BFRP网格及垫块布置示意BFRP网格及垫块布置示意索塔塔座及承台BFRP网格布置范围BFRP网格BFRP网格BFRP网格BFRP网格BFRP网格西锚碇阴影部分布置网格网格距外侧保护层厚度2

cm狮子洋大桥设计为2180米单跨吊双层桁架梁悬索桥，上下两层可达到双向16车道为有效解决复杂海洋环境下的大体积混凝土的开裂和抗腐蚀问题，狮子洋大桥东、西锚碇四周增设了一层50*50*3mm的BFRP网格用来抗裂和提升结构耐久性，净保护层为2

cm50*50*3

mmBFRP网格及垫块布置示意BFRP网格搭接示意图报告纲要一、背景：桥梁加固的需求与问题二、FRP及其高性能化三、FRP加固桥梁技术（高性能-长寿命-韧性化）碳纤维布加固技术嵌入式韧性加固技术FRP网格加固技术预应力FRP加固技术智能FRP加固技术四、结论FRP预应力加固体系体外筋加固嵌入式索加固粘贴板加固4.FRP预应力加固方法：开发了FRP板/筋/索/网格预应力加固成套技术通过端部应力主动分散及均匀化技术创新，解决了锚固应力集中关键难题提出刚度、强度、延性、可恢复性及寿命综合提升预应力加固原理及方法蠕变断裂应力CFRP

0.70fuBFRP

0.54fuAFRP

0.50fuGFRP

0.29fu

(不适合)预应力钢绞线0.8fu⚫无粘结 体外、体内预应力筋索板布端部应力均匀化剪应力传递长度

实现端部应力主动分散、应力大幅下降多次放张；应力梯度控制⚫有粘结 预应力布、板外贴；预应力筋/索嵌入式关键技术1：粘结 关键技术2：端部应力均匀化聚合物砂浆

FRP筋/索针对树脂弹性模量小、剪切变形大的问题，提出聚合物砂浆用于NSM加固关键技术1：锚固关键技术2：体外预应力筋转向0-40-80-1200 100 200显著减小锚固区应力集中，提高

锚固效率 转向块 转向区应力集中FRP筋)分步放张技术针对预应力FRP粘结加固中的端部应力集中问题，提出了分步放张技术分步放张后，FRP端部应力小，能够有效避免端部剥离对称轴900预应力F对称轴400预应力5001/2F分2次放张(B5-30-2)F对称轴400预应力250250F2/3F1/3F分3次放张(B5-30-3)一次放张(B5-30-1)TT-𝛥𝑇T-2𝛥𝑇梁底二次锚固、放张三次锚固、放张……T-n𝛥𝑇=0端部跨中一次锚固、放张

有粘结加固——端部应力集中关键问题 预应力纤维布外贴加固工艺

tf混凝土构件1.

预张拉不含浸纤维布2.

粘结和养护粘结材料（环氧）

tf:预应力-

c

tf

tf有效提升混凝土结构的抗裂性能、承载力和耐久长寿命性能01002003.

剪断释放端部纤维布截面应力分布60050040030002012040

60

80

100D

isplacem

ent（ｍｍ）Load（kNN

orm

alPC

beam

3

layersPFS

33

-prestressed

3

layers

PFS45

-prestressed

3

layers

PFS有粘结加固——预应力纤维布外贴加固解决方案一采用预应力PBO纤维布或玄武岩纤维能量吸收增强效果针对碳纤维布不易直接张拉的问题干丝强度仅为FRP强度的30%，难以直接张拉含浸树脂硬化后可张拉，但界面强度低及界面处理工艺复杂预应力纤维布外贴加固技术2040608010005202510 15Displacement

（mm）Load(kN)With

non-prestressed

1layerarbonBasaltand3layers

cfiber

sheetsWithoutfiber

sheets增强效果With33%-prestressed1layerBasaltand3layerscarbonfiber

sheets混杂纤维布碳纤维布混杂纤维布 0混杂纤维布性能PBO纤维布 玄武岩纤维布解决方案二采用预应力混杂纤维布日本秀天桥长寿命预应力FRP加固技术在国内、日本、北美、欧洲等地成功推广有效解决了结构抗裂、刚度和承载能力、长寿命的综合提升（经历20年以上）0501001502002503000510152025荷重（ｋN）変位（mm）未暴露-1未暴露-21年暴露-11年暴露-2早期现场暴露长达10年预应力增强效果几乎无损失24h快速施工工法加固后效果预应力FRP外贴加固技术应用施工前施工后该工程工期短、加固效果好被日本

Construction

杂志封面报道长野县道路交通桥FRP板FRP板锚具预应力FRP板外贴加固技术特点有效提升病危桥梁的承载力张拉吨位大，加固效果好加固系统重量轻，对原结构增重小FRP板性能稳定，避免了外贴纤维布加固对施工工艺要求严格的缺点加固系统外置，受环境影响较大有粘结加固——预应力FRP板外贴加固类型密度（g/cm3）抗拉强度（MPa）弹性模量（GPa）等规格价格预应力损失BFRP板2.151000-140050-55360元/平米小CFRP板1.651800-2800140-1601000元/平米较大预应力水平开裂屈服极限延性系数未加固12104.4120.95.435%42159.8185.23.3345%50161.3188.43.2355%57177.3194.83.18预应力水平越高，被加固结构开裂荷载、屈服荷载以及极限荷载均相应增加预应力水平较高的试件延性有一定降低0408012016020024004016020080 120跨中挠度（mm）荷载（kN）未加固35%55%预应力BFRP板加固45%预应力FRP板外贴加固——不同预应力水平下的抗弯性能预应力FRP板加固混凝土梁抗弯试验FRP板结构胶锚具04080120200160

240040200跨中挠度（mm）BFRP

板加固梁

，）kN荷载（承 载 力 超 过CFRP

板的

85%价格仅为1/3。BFRP

板加固梁延性、裂缝控制更好，承载力波动性小等截面FRP板(50mm*2

mm)市场价（元/m2）CFRP板（高强I级）1000BFRP板（高强I级）36004080120160200240040 80 12016020033.1%14.5%跨中挠度（mm））kN荷载（等截面BFRP板加固CFRP板加固未加固等截面板条效果对比（与碳板加固相比） 等刚度板条效果对比（与碳板加固相比）等刚度FRP板种类(50*2mmvs

50*5mm)市场价（元/m2）CFRP板（高强I级）1000BFRP板（高强I级）600等刚度BFRP板加固CFRP板加固未加固54.5%BFRP板加固梁延性、裂缝控制效果更佳，

承载力波动性更小等刚度加固，

B

、CFRP板加固梁承载力接近预应力FRP板外贴加固——B、CFRP对比荷载（kN）跨中挠度（mm）荷载（kN）80 120 160跨中挠度（mm）国内首次应用BFRP板加固桥梁底板（盐洛高速）竖向裂缝海洋环境下的盐洛高速公路箱梁桥首次采用预应力BFRP板外贴主动加固技术，有效解决了箱梁的使用、安全和寿命综合提升的难题，相对碳板加固成本节约30%工程病害： 加固后底板开裂、挠度增大、承载性能下降横向裂缝预应力FRP板外贴加固——工程应用特点：适用于对净空和防火有特殊要求的结构FRP筋埋入结构内部，能有效避免火灾、撞击等外部因素造成的FRP筋损伤可用于负弯矩区加固混凝土梁张拉张拉中部注入高刚度树脂FRP筋张拉装置与FRP筋的连接装置粘结材料FRP筋预设沟槽有粘结加固——预应力FRP嵌入式（NSM）加固技术嵌入式FRP加固有效提高被加固构件的开裂荷载、屈服荷载及极限承载力聚合物砂浆表面加固层可进一步提升嵌入式FRP的加固效果，同时构件延性、承载力等有大幅提升界面2埋入层-混凝土界面界面3混凝土表层界面4表面加固层-混凝土界面聚合物砂浆表面加固层界面1FRP-埋入层界面聚合物砂浆埋入层筋材表面涂刷环氧树脂，混凝土凹槽与筋材的间隙填充聚合物砂浆，可保证良好的界面性能0501001502000105020 30 40跨中挠度（mm）荷载（kN）界面2

剥离有表面加固层嵌入式FRP加固：界面3剥离未加固普通嵌入式FRP加固预应力FRP嵌入式（NSM）加固技术——内嵌式加固结构预应力FRP内嵌式加固破坏界面

抗弯试验中的荷载挠度曲线外嵌式FRP加固梁抗弯性能试验外嵌式FRP加固避免了对原结构的开槽处理，对被加固构件开裂、钢筋屈服以及极限荷载均有明显提升为解决内嵌式加固技术表层埋入接触面积小、FRP端部应力集中的问题，提出预应力外嵌式FRP加固混凝土聚合物砂浆FRP筋环氧树脂纤维布U型箍无加固RC梁荷载(kN）跨中挠度（mm）加固后PC梁加固后RC梁无加固PC梁预应力FRP嵌入式（NSM）加固技术——外嵌式加固结构外嵌式的概念传统锚固方法切口效应明显基于同源材料的FRP板夹片式锚具现场施工不便、作业时间长锚具效率系数90%以上解决既有FRP单筋/小吨位拉索长期性能不足、锚固周期长、现场可加工性差的问题粘结式现场施工不便、固化时间长摩擦式金属夹片式Steel

sleeveExpansive

materialsCompressionorsoft

metalcableFRP

P

Friction

PcableSteel

sleeve

Bond

stressAdhesive

Bond

stressFRPloadtransfercomponentBondingWedge

actionFRP

P

cableSteel

sleeveBFRP筋锚杯变刚度夹片锚杯变刚度夹片BFRP板无粘结预应力加固中，FRP筋的锚固端应力大无粘结加固——预应力FRP筋锚固问题预应力FRP筋同源一体化锚具转向块化锚具转向区应力集中锚固端应力大原结构与FRP筋变形不协调050000050010020040011(MPa)fuf'Rd/Rp有限元 Dolan

王鹏0500100015002000BFRP

CFRP)(MPafuf'FRP筋种类有限元Dolan王鹏转向半径对转向区应力影响显著优化分析结果：

转向半径R=200筋直径接触位置沿FRP筋纵向的接触位置便于检测和更换减小摩擦损失结构延性高充分发挥FRP的耐腐蚀优势同源一体

优势存在的问题针对问题1：阐明研究转向区FRP筋力学性能规律无粘结加固——体外预应力FRP转向区应力集中问题转向区破坏时直线段应力三维精细化有限元参数化分析结果BFRPCFRP不同转向半径由于弹性模量较小，BFRP筋转

向

区

破

坏

时

的

应

力

与CFRP筋接近转向区破坏时直线段应力实现了结构承载力、刚度、抗裂性、延性、韧性等综合性能提升！体外预应力FRP加固——抗弯性能Load

(kN)加载装置示意图（跨度5m）荷载-挠度曲线作动器荷载1200mm分配梁50BFRP(2φ10)钢绞线(2φ8)屈服荷载 极限荷载↑↑

1.1倍 1.4倍开裂荷载↑

4.5倍 未加固梁96mm42mm40 90 140Mid-spandeflection

(mm)混凝土梁40破坏形态3020钢绞线：破坏时塑性变形，结构残余变形大（96mm）100-10190FRP筋：线弹性，结构残余变形小（42mm）试验参数：预应力筋种类（BFRP、钢绞线）预应力值（40kN、50kN）混凝土强度等级（C40、C60）10.980.960.940.920.90 50荷载保留率100

150

200时间

(天)预应力钢绞线同源材料夹片-FRP筋长期滑移小于0.1mm能够长期、稳定地提供锚固力夹片夹片夹片时间（天）滑移（mm）能够保证体外预应力FRP筋混凝土结构的长期服役性能！体外预应力FRP加固——长期持荷性能BFRP松弛率仅为2.6%，且弹性模量低，长期预应力损失比钢绞线低15%预应力BFRP筋短期性能设计方法长期性能设计方法预应力筋极限应力增量预应力筋偏心距损失有效模量法计算简图最终截面曲率变化值预应力损失值正截面受弯承载力其中，针对问题3：考虑筋与结构变形的不一致性，基于

筋-梁整体变形协调模型和塑性破坏机理，建立体外预应力FRP加固结构设计方法体外预应力FRP加固——设计方法体内、体外预应力筋布置图CFRP拉索加固能达到和高强钢拉索加固相近的承载力、刚度体外预应力FRP加固——日本体外预应力CFRP筋人行工程应用总体图主跨75m6根12.5mm直

径CFRP筋宽3.6m体内预应力筋体外预应力筋挠度（mm）荷载（kN）2040 60挠度（mm）8010020406080100钢绞线CFRP...

.370700顶部钻孔无粘结预应力BFRP筋既有混凝土桥墩抗灾韧性提升加固法无粘结预应力BFRP筋在不干扰上部结构的位置钻孔优势：避免阻断河道和水下作业施工安全，工期短、加固成本低抗灾韧性提升BFRP绝缘性好，不会引起触电事故列车底部粘结材料锚固无粘结体内预应力FRP筋加固——工法试验表明，预应力FRP筋能够提高普通混凝土桥墩的承载力和延性，实现结构损伤可控和自回复性采用实际结构的1/3大小的缩尺模型，进行往复水平加载往复荷载预应力FRP筋加载现场减小了残余变形加固后加固前无粘结体内预应力FRP筋加固——抗震性能滞回曲线加载装置及实物图报告纲要一、背景：桥梁加固的需求与问题二、FRP及其高性能化三、FRP加固桥梁技术（高性能-长寿命-韧性化）碳纤维布加固技术嵌入式韧性加固技术FRP网格加固技术预应力FRP加固技术智能FRP加固技术四、结论土木工程监测要求前提同时具备动态大范围分布长期稳定耐久

关键部位一：梁受弯区关键部位二：高精度柱塑性铰区关键部位三：地质滑坡及沉降关键部位四：拉索受拉区

comp

sys

1

i

S

comp

i

N

i

m

智能FRP加固技术——原理与制备制备原理：以玄武岩纤维复合材料为基材，结合内置动静态应变传感单元，实现结构状态自感知制备技术：智能FRP筋/索/板/网格工业化制备温度控制器纤维增强芯线纤维芯线封装无滑移长标距增敏玄武岩纤维增强典