FRP鋼筋（螺紋鋼）由連續的高性能纖維和有機基體組成，與碳鋼或不銹鋼螺紋鋼等傳統鋼筋相比，具有顯著的輕量化、耐腐蝕、優異的機械性能等優勢，通常還具備絕緣和非磁性特性。在鋼筋混凝土（RC）結構中應用此類材料，歐洲和國際上已展開了廣泛的研究并提出初步建議。此外，歐洲規范化委員會正積極地將玻璃鋼螺紋鋼納入修訂中的歐洲規范2（Eurocode 2）。

法國土木工程協會（AFGC）成立了一個工作組，匯集學術界、研究機構、企業、項目業主和制造商等利益相關方，共同制定國家級建議。該建議于2021年完成，并于2023年翻譯成英文。

本指南重點介紹了四種玻璃纖維增強塑料（FRP）螺紋鋼，按基材類型分為碳纖維（CFRP）、芳綸（AFRP）、玻璃纖維（GFRP）和玄武巖纖維（BFRP）增強塑料，常見的基體包括乙烯基酯和環氧樹脂。已有多種技術可以提升玻璃纖維增強材料與混凝土之間的粘結性能，如砂涂層、機械加工和螺旋纖維嵌入等。

在這種情況下，AFGC指南的第一章提供了系統的方法和建議，用于表征玻璃鋼螺紋鋼的物理化學特性（表1）、機械特性（表2）以及玻璃鋼/混凝土界面的粘結特性和錨固系統性能。該指南旨在整合北美的基本屬性（包括橫截面范圍、彈性模量、抗拉強度及最小彎曲半徑）和法國市場上普遍的鋼筋尺寸（鋼筋直徑）。表1和表2概述了主要材料特性、推薦的測定方法和建議的規格。

AFGC指南的第二章涉及玻璃鋼螺紋鋼的耐久性，強調了外部腐蝕介質和機械應力的影響。20年實地暴露的玻璃鋼加固結構調查顯示，玻璃鋼螺紋鋼筋未出現明顯損壞。而在堿性環境中的加速老化試驗中出現了更多不利影響，盡管這些結果可能無法完全反映實際使用條件。在這種情況下，指南對疲勞、蠕變和耐堿性能的測試協議及性能限制提出了建議（表3）。

溫度升高對玻璃鋼鋼筋的拉伸性能有顯著影響，影響程度因材料組成和工藝等因素而異。盡管對玻璃鋼/混凝土粘接性能的溫度影響研究有限，觀察表明，界面性能的降幅大于玻璃鋼本身的拉伸性能。根據AFGC 2023準則，建議最高使用溫度應低于玻璃鋼螺紋鋼特性轉變溫度（Tg）20°C。在防火設計中，可采取類似于鋼筋混凝土結構的方法，臨界溫度定義為玻璃鋼拉伸強度降低50%的溫度，錨固區應布置在火災風險較低的區域。

指南的第三章提供了一套綜合設計方法，用于在混凝土結構中安全應用玻璃鋼加固材料，涵蓋各種靜態加載和疲勞條件，包括彎曲、剪切、壓縮和組合加載。指南基于當前Eurocode 2版本，并結合現有準則對玻璃鋼加固進行了適當調整，不考慮玻璃鋼鋼筋的塑性再分布和壓縮加固。

在極限狀態（ULS）設計中，抗拉強度設計值fFRP,d由特征值fFRP,k得出，使用部分安全系數γFRP和環境因素αFRP（表4），如公式1所示（表4）。指南列舉了三個設計實例，包括雙跨T型梁（圖1）、擋土墻和地面停車柱，強調在玻璃鋼鋼筋加固的混凝土結構中，適用性極限狀態至關重要，這與傳統鋼筋的設計主要依據極限狀態的約束不同。

圖1 T 型梁縱向和橫向 FRP 加固（剪力）的配置：跨中和支撐上的布

在法國，玻璃鋼加固材料尚未有CE或NF認證的監管框架，這給玻璃鋼螺紋鋼的廣泛應用帶來了挑戰。然而，該指南與歐洲建筑產品的質量控制實踐保持一致，通過外部評估機構監督的測試對基本特性進行初步評估，并通過全面控制程序進行持續評估和驗證。該計劃明確了制造商的責任，包括內部工廠生產控制和分配給外部監督機構的任務。此外，指南還就玻璃鋼加固材料的儲存、處理和現場應用提供了詳細的指導。

AFGC 2023指南旨在幫助工程師和設計單位設計和驗證使用玻璃鋼螺紋鋼筋加固的混凝土結構。盡管該指南不具備規范性權威，但它提供了寶貴的建議。目前歐洲正處于制定設計和認證標準（包括CE標志）的過程中，未來AFGC指南可能會隨歐洲標準的推進而更新。

為進一步完善AFGC指南中的建議，還需在玻璃纖維增強材料的環境和機械耐久性、新型熱塑性基材的應用、火災和火災后行為等方面開展更多研究。玻璃鋼加固材料在不同幾何形狀的耦合器和錨固系統上的應用，也需要深入探討。關于玻璃鋼螺紋鋼加固的混凝土結構的設計，建議進一步研究其在剪力作用下的行為、在壓縮區的性能，以完善彎曲建議，并研究混合加固（結合玻璃鋼和鋼筋）和地震行為的相關內容。

參考文獻：

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