广州大学土木工程学院
摘要：纤维增强复合材料（简称FRP）作为一种新型结构材料在现代土木工程领域得到了广泛应用，而由FRP约束的混凝土构件也因其优良的性能受到广泛关注。本文在相关研究的基础上，总结了几种主要的FRP约束混凝土的构件形式，并对这些构件的抗震性能作简单的研究进展综述。
关键词：FRP；新型组合结构；抗震性能
1 引言
FRP具有自重小、抗拉强度高、耐腐蚀性较好的特点，按照纤维种类可分为玻璃纤维增强复合材料、碳纤维增强复合材料以及芳纶纤维复合增强材料等，上述三种纤维增强复合材料目前在结构工程中应用较广泛。此外该材料在化工、船舶汽车、军事武器、航空航天领域也得到了广泛的应用。在土木工程领域，其最初主要用于结构的修复与加固，美国学者Amir mirmiran 在最初提出了将混凝土灌注在由FRP材料卷制而成的FRP管中，由此便形成了FRP约束混凝土构件这一新型组合构件。此后该种新型构件不断发展，由于其优良的性能，在结构工程领域受到了广泛的关注。在桥梁、公共建筑以及海洋工程中，都有成功应用的实际案例。
2 FRP约束素混凝土构件
该种构件组合形式较简单，即由GFRP或CFRP管约束素混凝土形成。国内外部分学者对于该构件已有相应研究结论，肖建庄[1]等设计制作了6个GFRP管约束再生混凝土构件进行拟静力试验，考虑再生骨料取代率、混凝土强度等试验参数对构件抗震性能的影响，试验结果表明该构件具有较好的耗能与延性性能。杨刻亚等[2]设计制作了6个GFRP管约束混凝土柱，对其破坏模态进行了详细描述，试验结果表明该构件具有较好的滞回性能。
3 FRP约束（加固）钢筋混凝土构件
FRP在普通钢筋混凝土结构中主要用途为加固，目前关于FRP加固钢筋混凝土构件已有较成熟的研究。FRP布通常按一定角度缠绕于钢筋混凝土构件，该构件形式对于改善钢筋混凝土结构延性性能具有积极影响，可在一定程度上防止混凝土结构发生脆性破坏，该结构在实际工程中已有较广泛的应用。高献,陶忠等[3]考虑轴压比及FRP厚度等试验参数的影响, 对4个FRP约束圆钢筋混凝土柱以及3个圆钢筋混凝土柱滞回性能进行对比，考虑试验参数对构件承载力、延性、刚度以及耗能性能等的影响。Ozhakkalogl 和 Saatcioglu[4]对CFRP约束钢筋高强混凝土柱进行拟静力试验，结果表明CFRP对于提高该构件变形能力具有积极影响。Dong-Sheng Gu, Gang Wu等[5]通过17个FRP约束钢筋混凝土柱的拟静力试验得出结论：轴压比及FRP层数对于构件延性性能具有较大影响。
从上述研究现状可以看出，FRP加固对于改善钢筋混凝土构件抗震性能具有良好的效果，轴压比对于此类构件的延性性能具有一定程度影响，在实际应用中，选取合适的轴压比对于此类构件充分发挥其优良性能具有重要作用。FRP约束钢筋混凝土构件与普通钢筋混凝土构件相比，承载力、刚度退化及耗能性能均有所提升。
4 FRP-混凝土-钢双壁空心构件
该种类型构件在外部FRP管和内部钢管之间填充混凝土，从而形成双壁空心构件。
因其优良的力学性能，自提出以来，受到了国内外研究学者高度关注，目前关于此类型构件的力学性能和抗震性能已有较深入的研究。香港理工大学滕锦光教授[6-8]提出在 FRP中加入内钢管，提出了一种行新型的FRP-钢组合构件，即FRP管-混凝土-钢双壁柱，并对此进行了一系列的研究。在 2004 年完成了12个FRP管-普通混凝土-钢管柱的轴压试验。在2006年完成了14根长度为1500mm的圆FRP管-混凝土-钢管组合柱的抗弯试验研究，其中2根配有FRP纵筋，试验结果表明：内部钢管对于改善构件延性具有有利影响。2007 年完成了12根圆FRP管-混凝土-钢管组合轴心受压短柱的试验研究，结果表明：FRP管厚度对于构件抗压力学性能存在较明显影响。钱稼茹, 刘明学等[9]完成了 9 根FRP-钢双壁空心管柱试件和 4 根混凝土-钢空心管柱拟静力试验，结果表明：在FRP的侧向约束力作用下, 双壁空心管柱试件的承载力、延性性能和耗能能力均优于混凝土-钢空心管柱试件，FRP缠绕角度对于试件变形能力存在一定影响。
5 FRP约束钢管混凝土构件
该种类型构件采用FRP材料对钢管混凝土构件进行约束，FRP管较强的环向约束作用对于抑制钢管发生变形屈曲，提高构件承载能力具有较明显的作用。朱贺飞等[10]通过试验对比FRP约束钢管混凝土构件与普通钢管混凝土构件抗震性能发现，前者呈现出更佳的延性及耗能性能，抵抗循环往复荷载的能力更强。车媛等[11]完成了12个圆CFRP钢管混凝土构件的抗震性能试验。试验结果表明：CFRP对圆钢管混凝土具有较好的侧向约束作用，试件具有良好的滞回性能。仓友清，查晓雄等[12]运用有限元分析软件对钢管-GFRP管-混凝土柱进行分析, 得到了不同参数影响下骨架曲线的变化规律，分析结果表明FRP管对于构件延性性能存在不利影响，控制合适的轴压比对于改善构件延性性能具有有利影响。
6 结论
FRP约束混凝土构件在抗震性能方面具有较佳的表现，与普通钢筋混凝土构件或钢管混凝土相比，其在改善构件延性性能、耗能能力及承载能力等方面具有一定的优势。该类型构件在未来土木工程领域具有较好的发展前景。
参考文献
[1] 肖建庄，黄一杰.GFRP管约束再生混凝土柱抗震性能与损伤评价[J].土木工程学报，2012(11):112-120.
[2] 杨刻亚，刘庆洋.GFRP管混凝土圆形管柱抗震性能试验研究[J].长春工程学院学报(自然科学版)，2008(01):29-31.
[3] 高献,陶忠,杨有福,于清.大轴压比下 FRP 约束混凝土柱滞回性能试验研究[J].工业建筑，2005,35(9):11-14.
[4] 钱稼茹，刘明学.FRP-混凝土-钢双壁空心管柱抗震性能试验[J].土木工程学报，2008,41(3):29-36.
[5] 朱贺飞，车媛，刘焦等.方截面CFRP-钢管混凝土压弯构件抗震性能试验[J].钢结构.2008，23(2):11-13.
[6]车媛, 王庆利, 邵永波.圆CFRP-钢管混凝土压弯构件滞回性能试验研究[J].土木工程学报, 2011, 44 ( 7) :46-54.
[7]仓友清 ,查晓雄 ,王晓璐,钢管-GFRP管-混凝土柱抗震性能的研究[J].建筑钢结构进展,2011,13(1):43-48.