纖維增強復合材料(Fiber Reinforced Polymer,FRP)用于橋梁工程，一是用作橋梁的主承力結構或橋跨結構，設計、建造全FRP橋梁或以FRP為主體結構的橋梁，主要目的是提高橋梁的有效承載能力和極限跨越能力【1-5】；二是用作橋梁的一般結構、構件，取代結構性能較差的部分鋼、混凝土結構、構件，或與鋼、混凝土結構、構件組合構成FRP-鋼或FRP-混凝土或FRP-鋼-混凝土組合結構、構件，主要目的是從優(yōu)化橋梁結構組成和改善橋梁結構性能方面提高橋梁的結構耐久性[6-10]。
高耐久性FRP橋梁結構、構件的研究與實踐，始于上世紀八十年代【6，9】，它雖然起步較FRP新橋設計研究晚，且規(guī)模、影響和技術含量也不如FRP新橋設計和建造，但因其能較有效地解決橋梁工程實際問題，且有望解決一些世界性的橋梁技術難題，如像鋼橋面鋪裝的耐久性技術難題、橋墩防撞結構的“和諧防撞、“長效防撞”等技術難題，故更受工程歡迎和更易推廣應用。筆者從上世紀八十年未開始進行橋梁主體結構的高耐久性FRP防護結構、構件和高耐久性FRP橋面系結構、構件的研究與實踐，經初步理論、試驗研究和工程應用證明其結構耐久性提高顯著。現總結推出這種新結構、構件的適用類型、合理結構形式和設計、施工關鍵技術，供高耐久性橋梁結構、構件設計參考。
1 工程背景
高耐久性FRP橋梁結構、構件的研究與實踐，主要結合如下工程進行：
1) 重慶市高新區(qū)六店小區(qū)鋼桁箱梁橋高耐久性FRP防護外殼工程；
2) 重慶李家沱長江大橋、鵝公巖長江大橋、菜園壩長江大橋等橋梁索桿結構高耐久性FRP防護外殼工程；
3) 重慶菜園壩長江大橋、黃花園嘉陵江大橋橋墩高耐久性防撞結構工程；
4) 西藏拉薩大橋、成都龍泉驛飛龍橋等三座橋梁和重慶東水門長江大橋、千廝門嘉陵江大橋高耐久性FRP橋梁人行道板工程；
5）重慶機場高速公路金渝立交橋、高新區(qū)市政道路A1線高架橋等10余座橋梁高耐久性FRP橋梁人行道欄桿工程；
6）江陰長江大橋、重慶鵝公巖長江大橋高耐久性FRP—環(huán)氧礫石—瀝青混凝土鋼橋面鋪裝試驗工程。
2 高耐久性FRP橋梁結構、構件的適用類型
FRP種類較多，目前用于橋梁結構、構件的FRP主要有CFRP（碳纖維增強復合材料）、GFRP（玻璃纖維增強復合材料）和AFRP（芳綸纖維增強復合材料）三類。三者既有輕質高強、完全彈性、防撞抗裂、吸振消能、耐疲勞、耐腐蝕、易成型的共同優(yōu)點，也有層間強度低、斷裂伸長率小、強度的方向性差異大、工程造價高的共同缺點，還有CFRP較GFRP和AFRP彈性模量、斷裂伸長率、材料價格相差較大、GFRP與AFRP結構性能相近但經濟性能前者優(yōu)于后者的個性差異（見表1）【11-12】。
FRP的材料性能特點，決定了FRP用于高耐久性橋梁結構、構件須選擇既能發(fā)揮FRP材料性能之長，又能對橋梁的結構耐久性提高幫助最大的適用類型?；诤侠斫Y構形式考慮，高耐久性FRP橋梁結構、構件的適用類型，一是取代鋼、混凝土結構、構件使其結構性能明顯改善的全FRP結構、構件；二是與鋼、混凝土結構、構件組合使其結構組成優(yōu)化且結構性能優(yōu)于單一材料結構的FRP—鋼或FRP－混凝土或FRP—鋼—混凝土組合結構、構件?；诩夹g、經濟可行考慮，高耐久性FRP橋梁結構、構件的適用類型，主要有橋梁主體結構的FRP防護結構、構件和FRP橋面系結構、構件兩類。
經工程實踐證明技術、經濟可行的這兩類結構、構件，具有如下共同優(yōu)點：
1） 結構耐久性提高的同時，結構安全性、使用舒適性、維修經濟性及外觀美觀性增加；
2） 大部份可采用FRP中價格最低的GFRP制造，工程造價與鋼、混凝土結構、構件接近；
3） 結構性能無明顯褪化的老化壽命可達50年以上，可使這些橋梁結構、構件的使用壽命增加和使
用價值提升。
3 橋梁主體結構的高耐久性FRP防護結構、構件研究與實踐成果
3.1 鋼箱梁橋、鋼桁架橋的FRP防護外殼研究與實踐成果
采用FRP防護外殼將鋼桁架橋橋面以下暴露的桁架結構圍護起來，同時兼作橋梁檢修通道的研究，最早始于英國。1987年，英國Maunseel Structural Plastics公司在Tees Viaduct的一座橋梁上試用成功，其后在英國的許多橋梁上推廣應用，并編制了相應的技術規(guī)范。在此基礎上，英國劍橋大橋于1997年研發(fā)出一種新型空間桁架橋梁結構體系（簡稱為SPACES）。新結構由鋼管桁架外包覆FRP箱形外殼加上鋼或混凝土橋道板組成，適用于跨徑40m以上的梁式橋及大跨徑索支承橋的加勁梁。與傳統(tǒng)的鋼橋如板梁橋、加勁箱梁橋和桁架橋相比，可節(jié)省鋼材約50%，1/2縮尺模型的SPACES梁段結構試驗還證明，FRP箱形防護外殼不僅可為鋼桁架提供防銹保護，而且還使SPACES的抗扭剛度比桁架結構增大約50%【13】。
1989年，重慶交通大學對重慶觀音橋人行立交橋撓曲變形較大的GFRP簡支箱梁進行加固設計時，通過在原GFRP箱梁內增設鋼桁架構成鋼桁架—FRP箱梁組合桁箱梁結構，在增大原結構剛度的同時，節(jié)省了新結構的防銹保護，并使原橋結構外形保持不變。該橋加固使用10年后隨橋下步行街修建對其進行撤除時，解剖GFRP箱梁檢查鋼桁架未發(fā)生銹蝕。2006年，重慶交通大學進行重慶高新區(qū)六店小區(qū)人行天橋設計時，為解決“橋位超深軟基要求上部結構減重”的技術難題和滿足業(yè)主“使用期至少30年內不涂裝養(yǎng)護”的使用要求，將天橋橋道梁設計成圖1所示橫截面形式的鋼桁箱梁—FRP箱形防護外殼組合桁箱梁結構。鋼桁箱梁由3榀5號槽鋼輕型縱向桁架外聯10mm厚的箱形鋼板構成；FRP防護外殼為在鋼桁箱梁上整體濕法纏繞成型FRP外殼結構層再干法粘接外殼飾面層構成。天橋長18.8m，寬3.0m，上部結構梁高0.5m，自重約3.0kN/㎡，僅為設計荷載（人群荷載4.5kN/㎡）的2/3，FRP箱形外殼自帶色彩和光潔外表，施工為工廠預制整體運輸吊裝就位，工程造價為26萬元。天橋建成后的外觀效果如圖2所示。
鋼箱梁、鋼桁架橋的FRP防護外殼的結構機理，是借助二者材料的分子間吸引力與鋼結構連接牢固而共同工作，并借助材料自身的高強低模、完全彈性不對鋼結構構成附加約束和不先行破壞而使防護失效，從而能對鋼結構提供長效防護而提高結構的耐久性。
鋼桁架橋FRP防護外殼的附加結構貢獻，是提高鋼桁架結構的抗扭剛度和縱橫向穩(wěn)定性，減輕桁架結構的自重和節(jié)點應力集中，即在提高結構耐久性的同時，增大結構的安全性和經濟性。
鋼箱梁橋、鋼桁架橋FRP防護外殼的合理結構形式，是既能與前者連成結構整體又不對前者構成附加約束、不僅可提高其結構耐久性而且可提高結構其它力學性能和美學效果的FRP箱形外殼的殼體結構形式及其與桁架節(jié)點的“應力平緩過渡”連接方式【9】。
鋼箱梁橋、鋼桁架橋FRP防護外殼的設計、施工關鍵技術，一是基于“剛度分配”和“變形傳遞”的組合結構設計原理，二是FRP防護外殼合理厚度的簡化計算方法，三是FRP防護外殼分次成型外殼結構層和外殼飾面層的施工技術。
3.2 橋梁索桿結構的FRP防護外殼研究與實踐成果
斜拉橋拉索、懸索橋吊索和中承式拱橋、系桿拱橋吊桿、吊索等橋梁索桿結構的FRP防護外殼，是在新橋索桿結構的高強鋼筋束或高強鋼絲束的外圍工廠擠拉或纏繞成型FRP外殼，或在舊橋索桿結構的PE防護殼表面現場纏繞成型FRP外殼構成的一種結構受力更合理和結構耐久性更優(yōu)秀的新型防護外殼。
上世紀九十年代末，重慶交通大學與重慶市城投公司聯合，在國內率先進行橋梁索桿結構FRP防護外殼的研究與實踐。1998年，設計建成首座采用FRP—鋼組合吊桿的重慶北碚區(qū)文星灣中承式人行拱橋（見圖3）。該橋的FRP—鋼組合吊桿，為在3根焊接成品字形的 32熱軋粗鋼筋外圍濕法成型縱橫向GF連續(xù)纖維構成的復合吊桿。FRP防護外殼，兼有承力和防護雙重功能，保護吊桿使用至今既未銹蝕破壞也未變形超標，還借助其自帶色彩成型的光潔外觀效果，使該橋吊桿使用至今也未進行過表面涂裝養(yǎng)護。此后，又于1999年、2001年、2007年分別完成重慶李家沱長江大橋主橋斜拉橋拉索、重慶鵝公巖長江大橋主橋懸索橋吊索和重慶菜園壩長江大橋主橋系桿拱橋吊索低端部位的FRP增強防護的設計和施工。這三座橋的索桿結構的FRP防護外殼，是在橋梁使用狀態(tài)下直接在索桿結構的PE護殼表面現場濕法纏繞成型FRP防護外殼結構層和模具加壓干法粘接成型FRP防護外殼飾面層構成。這不僅提高了索桿結構的密閉防滲和抗撞擊劃割破壞的能力，而且增加了索桿結構的外觀美學效果（見圖3—圖6）。為檢驗FRP防護外殼的防護效果，使用中對鵝公巖大橋吊索和菜園壩大橋吊索的FRP防護外殼進行了解剖檢測，均未發(fā)現索端錨箱內積水和錨頭銹蝕現象（見圖7和圖8），證明FRP防護外殼對橋梁索桿結構的鋼絲、鋼筋防銹保護和提高索桿結構的耐久性大有幫助。
FRP防護外殼提高橋梁索桿結構耐久性的結構機理，一是FRP材料吸振、消能、抗斷裂、耐疲勞的結構性能優(yōu)于高強鋼絲、鋼筋和PE，二是FRP自防腐、易成型并與鋼材連接具有分子間的吸引力，故比PE護殼更能與鋼絲、鋼筋連接牢固、共同工作和協調變形，長期振動狀態(tài)下也不會先自身疲勞、斷裂失效，從而不會產生PE那種高應力狀態(tài)和振動疲勞下的界面剝離和表面龜裂破壞，故使索桿結構因增加了FRP防護外殼的長效防銹保護而增大了結構耐久性。
FRP防護外殼對索桿結構的附加結構貢獻，一是FRP防護外殼中的縱向連續(xù)纖維能分擔高強鋼絲束或鋼筋束的受力，二是FRP防護外殼中的橫向纏繞纖維能約束鋼絲或鋼筋束的徑向位移而增大其結構整體性，從而增大索桿結構的安全儲備，這也從結構安全性方面提高了索桿結構的耐久性。
橋梁索桿結構FRP防護外殼的合理結構形式，為外殼結構層與外殼飾面層組合構成的組合殼體結構。外殼結構層，保證FRP防護外殼不先于索桿結構破壞而使防護失效；外殼飾面層，為FRP防護外殼提供光潔亮麗色彩且保色性好的外觀效果。二者之間及其與索桿結構既連接牢固，又不會對索桿結構構成附加位移約束。
橋梁索桿結構FRP防護外殼的設計、施工關鍵技術，一是FRP外殼基于索、殼結構分析理論的設計原理；二是FRP外殼合理厚度的簡化計算方法；三是FRP外殼結構層和飾面層既能連成結構整體又具有長久光潔外觀效果的施工技術。
3.3 橋墩FRP防撞結構研究與實踐成果
自定位、弱接觸、高消能的FRP橋墩防撞浮箱，是重慶交通大學于2008年研發(fā)出的一種結構形式、連接方式和消能模式全新的橋墩防撞結構。該結構設計方案，在2010年3月重慶菜園壩長江大橋和黃花園嘉陵江大橋橋墩防撞工程的全國性設計競標中勝出，現正據此進行黃花園大橋橋墩防撞工程的施工圖設計。
橋墩FRP防撞浮箱結構的合理結構形式，為圍護在橋墩周圍的FRP外圍箱體結構與附著于外圍箱體結構內表面上的一排FRP內襯八邊形柱殼薄壁構件組合構成的FRP組合式防撞結構【13】。其中，FRP外圍箱體結構，為浮箱的抗撞消能主體結構和浮力平衡結構；FRP內襯柱殼構件，為浮箱與橋墩的弱接觸連接支承結構和撞擊緩沖結構（見圖9）
FRP防撞浮箱結構與橋墩的連接方式，“平時”通過浮箱外圍箱體結構頂艙內斜面上的自平衡定位滾筒與橋墩表面時刻貼緊并可沿橋墩表面上下滾動的接觸方式及內襯柱殼構件與橋墩不接觸或雖接觸但不壓實的連接方式，實現浮箱“只傳遞滾筒自重而不傳遞其它荷載給橋墩”的弱接觸連接和“既能隨水位變化上下浮動又能保持與橋墩的相對平面位置不變”的自定位連接。“撞時”在保持自平衡定位滾筒與橋墩的弱接觸連接方式繼續(xù)有效的基礎上，增加內襯柱殼構件對橋墩進行撞擊緩沖和作用面積擴散的又一弱接觸支承連接，使橋墩直接承受的船撞作用經外圍箱體結構消能后再經內襯構件的弱化傳力得以進一步降低。
橋墩FRP防撞浮箱結構的消能模式，一是通過浮箱外圍箱體結構中艙內相互密貼的FRP八邊形和四邊形柱殼薄壁構件的特殊結構構造（見圖10）及其“撞時相互擠壓、相互運動”的特殊結構行為產生變形消能和摩擦消能；二是通過浮箱內襯柱殼構件與橋墩的撞擊緩沖，產生變形消能和潰散消能；三是通過浮箱外圍箱體結構底艙和內襯柱殼構件下段內充滿的水流，產生阻止浮箱向橋墩運動的水阻消能，共同消耗船舶撞擊動能的70%以上，并使經浮箱柔性抗撞和彈性反推反作用與船舶的撞擊力小于船舶的破壞荷載，保護船舶不被撞壞或減小船舶及船上人員的撞擊傷害，還使浮箱借助其高強度、低剛度、完全彈性的材料、結構優(yōu)勢，減小其自身撞擊損傷，保證浮箱在船撞全程都不退出工作，從而獲得“既不傷墩、又少傷船、還少結構自傷”的最優(yōu)防撞保護效果，達到“船橋和諧防撞”、“浮箱長效防撞”的橋墩防撞設計的最高境界。
橋墩FRP防撞浮箱結構設計、施工的關鍵技術，一是反映浮箱外圍箱結構內多邊形柱殼構件擠壓變形、運動摩擦、潰散破壞及浮箱－水流耦合作用的結構分析理論和可靠計算方法，二是浮箱結構既強又柔、“平時”與橋墩既不脫離、又不壓實、“撞時”既不傷墩、又少傷船、還少結構自傷的結構構造設計，三是浮箱立面分頂、中、底艙和平面分前、中、后箱工廠預制、現場組裝且便于后期拆裝維修的施工技術。
4 高耐久性FRP橋面系結構、構件研究與實踐成果
4.1 FRP橋梁人行道板研究與實踐成果
橋梁人行道板，雖不是橋梁的主承力結構和重要結構，但因其通過技術改造和技術創(chuàng)新能為橋梁提供“結構減重”和“耐久性提高”的明顯效果，故成為橋梁工程師和研究人員日益關注的研究課題【14，15】重慶交通大學本世紀初研發(fā)出一種全新結構形式的FRP橋梁人行道板，先后投入西藏拉薩大橋和成都龍泉區(qū)飛龍橋等3座橋梁應用（圖11，圖12），帶來了人行道板結構自重減輕、結構承載力、結構耐久性、行走舒適性、外觀美觀性提高和后期維修養(yǎng)護減少的全新效果【16】。
FRP橋梁人行道板的合理結構形式，是FRP空心板上覆環(huán)氧礫石鋪裝層的FRP－環(huán)氧礫石組合式空心板結構。FRP空心板，為人行道板的主承力結構和跨越結構；環(huán)氧礫石鋪裝層，為人行道板的頂面抗壓增強結構和抗滑耐磨功能結構。FRP空心板與環(huán)氧礫石鋪裝層的界面連接，為后者基體樹脂滲透進前者結構層內的嵌入式粘接連接，界面連接剪切強度可達到20MPa以上。
FRP橋梁人行道板的結構特點，一是結構自重比混凝土人行道板輕70%左右；二是結構設計由剛度條件控制，剛度條件滿足下強度富余較多；三是結構無塑性變形，短期超載后卸載無殘余變形（結構試驗證明：超載1.1倍后1小時內卸載，變形完全恢復；超載42%且穩(wěn)載180天后卸載，殘余變形72小時內未能恢復）【16】。
FRP橋梁人行道板設計的關鍵技術，一是人行道板結構合理結構形式下空心板與鋪裝層的最優(yōu)材料組成及最佳厚度比例，二是基于復合材料結構“等代設計”理論且經有限元計算和試驗驗證的簡化計算方法，三是推出便于工程應用的標準構件形式及其設計標準圖（見圖13和表2）。
FRP橋梁人行道板施工的關鍵技術，一是先工廠機械化擠拉成型單元板再拆分或組合構成大、小板形式的標準板的FRP空心板預制施工技術，二是與FRP空心板的標準板同時工廠分塊攤鋪預制成型或先現場安裝好FRP空心板再在其上整體攤鋪成型環(huán)氧礫石鋪裝層的施工技術，三是FRP人行道板與鋼或混凝土路緣、邊縱梁的界面連接及人行道板整體結構或大、小標準板間溫變伸縮構造施工技術。
4.2 FRP橋梁人行道欄桿研究與實踐成果
為改變鋼、鐵、混凝土橋梁人行道欄桿自重大、耐久性差、后期維修養(yǎng)護多的技術現狀和提升欄桿的技術經濟含量，重慶交通大學于本世紀初研發(fā)出結構、功能效果優(yōu)于這些欄桿的FRP橋梁人行道欄桿，經10余座橋梁應用檢驗證明，新欄桿不僅易達到上述目標，而且耐久性提高效果顯著。
FRP橋梁人行道欄桿的合理結構形式，是采用自重輕、剛度大的空心薄壁構件形式的立柱、橫欄、小柱三種標準構件組裝構成適用于各種橋面縱坡的組合式欄桿結構。其中，欄桿橫欄與立柱通過膠粘連接構成節(jié)點固結的欄桿排架，欄桿排架通過插入欄桿立柱套孔并特殊膠粘連接實現橫向限位縱向滑動的整體欄桿結構。在此基礎上，推出了便于工程應用的柵欄型板條式欄桿（見圖14）和柵欄型寶瓶式欄桿（見圖15）標準欄桿形式。前者具有剛勁、穩(wěn)重氣勢，適用于大跨、特大跨橋梁；后者具有輕巧、典雅氣質，適用于中、小跨徑橋梁和人行橋梁。
FRP橋梁人行道欄桿的結構特點，一是欄桿自重比鋼、鐵欄桿減重50%左右，比混凝土欄桿減重80%左右，二是欄桿的溫變伸縮通過欄桿排架與立柱間的滑動連接構造自由實現且不露痕跡，三是欄桿結構自帶色彩成型并具有光潔亮麗外表，使用期內（至少30年內）不須涂裝養(yǎng)護。
FRP橋梁人行道欄桿設計的關鍵技術，一是保證欄桿設計基準期50年內既抗結構破壞又省后期維修養(yǎng)護的合理結構形式與最優(yōu)材料組成設計技術，二是為欄桿結構設計提供經結構試驗驗證的有限元計算方法。
FRP橋梁人行道欄桿施工的關鍵技術，一是欄桿立柱、橫欄、小柱標準構件模具成型和欄桿排架工裝成型的工廠預制施工技術，二是欄桿排架節(jié)點固結和排架與立柱套孔滑動連接的內部連接施工技術，三是欄桿立柱與鋼或混凝土邊縱梁膠粘連接和機械連接（焊接連接或螺栓連接）相結合的外部連接施工技術。
4.3 FRP—環(huán)氧礫石—瀝青混凝土鋼橋面鋪裝結構研究與實踐成果
為解決瀝青混凝土鋼橋面鋪裝結構“瀝青混凝土與鋼橋面板材料性能懸殊導致二者界面剪應力較大”、“鋼橋面板的防水層及其與瀝青混凝土的粘接層容易破壞”、“鋪裝結構耐久性較差”的三大世界性技術難題，重慶交通大學與重慶市城投公司聯合，研發(fā)出FRP－環(huán)氧礫石－瀝青混凝土鋼橋面鋪裝新結構。經初步理論分析和結構模擬試驗研究證明，新鋪裝結構比常規(guī)瀝青混凝土鋪裝結構具有“結構形式更合理”和“結構功能更完美”的質的進步【17】。
FRP－環(huán)氧礫石－瀝青混凝土鋼橋面鋪裝結構的合理結構形式，為FRP層合板或空心板式鋪裝下層、環(huán)氧礫石實心板式鋪裝中層和瀝青混凝土實心板式鋪裝上層復合構成的異質三層結構形式的鋪裝結構（見圖16）。FRP鋪裝下層與鋼橋面板的界面連接，為FRP材料的基體樹脂ER與鋼板材料具有分子間的吸引力和FRP材料的增強纖維GF、CF對界面層具有結構增強作用的粘接連接；FRP鋪裝下層與環(huán)氧礫石鋪裝中層的界面連接，為二者基體樹脂材料相同的自粘連接和二者連接界面的糙面粘接連接；環(huán)氧礫石鋪裝中層與瀝青混凝土鋪裝上層的界面連接，為瀝青混凝土鋪裝上層的瀝青混合料嵌入環(huán)氧礫石鋪裝中層的外露礫石間空隙并握裹礫石構成的咬合式界面連接。
FRP－環(huán)氧礫石－瀝青混凝土鋼橋面鋪裝結構的結構特點，是在材料性能懸殊、界面連接較弱的鋼橋面板和瀝青混凝土層之間，加入既可實現二者材料剛度過渡、又可界面連接增強的FRP層和環(huán)氧礫石層，使鋼橋面鋪裝結構的強者鋼橋面板因與FRP層連為結構整體而增大了剛度和結構安全儲備，并使鋼橋面鋪裝結構的弱者瀝青混凝土層因與環(huán)氧礫石層的界面連接增強而增大了界面剪切強度和整體結構效果，表明新鋪裝結構比常規(guī)鋪裝結構的結構形式和材料配伍更合理。并且，FRP鋪裝下層兼有鋼橋面板防水層的長效防水功能，環(huán)氧礫石鋪裝中層兼有施工高溫緩沖層的高溫損傷保護功能，可使鋼橋面鋪裝結構借助其更完美的結構功能而大幅提高其結構耐久性。材料試驗證明，FRP鋪裝層與鋼橋面板的界面剪切強度均大于20Mpa，模擬江陰長江大橋鋼橋面鋪裝結構的橫橋向彎曲試驗（見圖17和圖18）證明，12mm鋼橋面板＋25mmFRP空心板鋪裝下層＋5mm環(huán)氧礫石鋪裝中層＋27mm澆筑式瀝青混凝土鋪裝上層結構形式的新鋪裝結構與12mm鋼橋面板＋57mm澆筑式瀝青混凝土鋪裝層結構形式的常規(guī)鋪裝結構相比，可減輕鋪裝結構自重0.35kN/㎡，增大鋼板的橫橋向抗彎剛度約1倍，減小鋼板的橫橋向正應力約15%，減小瀝青混凝土層界面的橫橋向剪應力約30%【17】
FRP－環(huán)氧礫石－瀝青混凝土鋼橋面鋪裝結構設計的關鍵技術，一是新鋪裝結構各層厚度最佳比例及其材料配伍設計，二是新鋪裝結構的整體結構計算分析原理及簡化計算方法。
FRP－環(huán)氧礫石－瀝青混凝土鋼橋面鋪裝結構施工的關鍵技術，一是FRP鋪裝下層，尤其是FRP空心板式鋪裝下層與鋼橋面板密貼粘接、牢固連接和施工高溫損傷預防技術，二是環(huán)氧礫石鋪裝中層的礫石底部嵌入FRP鋪裝下層中、頂部外露且留有間隙便于瀝青混合料握裹與咬合的機械化施工技術。
5 結論
1）高耐久性FRP橋梁結構、構件的適用類型，一是取代鋼、混凝土結構、構件使其結構性能明顯改善的全FRP結構、構件，二是與鋼、混凝土結構、構件組合使其結構組成優(yōu)化且結構性性能優(yōu)于單一材料結構的FRP－鋼或FRP－混凝土或FRP－鋼－混凝土組合結構、構件，其工程應用有效的適用類型，主要有橋梁主體結構的FRP防護結構、構件和FRP橋面系結構、構件兩類。
2）橋梁主體結構的高耐久性FRP防護結構、構件，主要有鋼箱梁橋和鋼桁架橋的FRP防護外殼、橋梁索桿結構的FRP防護外殼、橋墩FRP防撞浮箱結構三類；高耐久性FRP橋面系結構、構件，主要有FRP橋梁人行道板、FRP橋梁人行道欄桿和FRP－環(huán)氧礫石－瀝青混凝土鋼橋面鋪裝結構三類。它們的共同結構特點，一是幾乎不增加主體結構自重或能減輕原橋結構自重，二是結構耐久性提高的同時，結構安全性、使用舒適性、維修經濟性和外觀美觀性增加。
3）高耐久性FRP橋梁結構、構件，與FRP橋梁主承力結構和橋跨結構設計研究同樣重要，隨著研究與實踐的深入，將共同推動橋梁向“大跨徑”和“工業(yè)化施工”方向發(fā)展作出其應有的貢獻。
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高耐久性FRP橋梁結構、構件的研究與實踐，始于上世紀八十年代【6，9】，它雖然起步較FRP新橋設計研究晚，且規(guī)模、影響和技術含量也不如FRP新橋設計和建造，但因其能較有效地解決橋梁工程實際問題，且有望解決一些世界性的橋梁技術難題，如像鋼橋面鋪裝的耐久性技術難題、橋墩防撞結構的“和諧防撞、“長效防撞”等技術難題，故更受工程歡迎和更易推廣應用。筆者從上世紀八十年未開始進行橋梁主體結構的高耐久性FRP防護結構、構件和高耐久性FRP橋面系結構、構件的研究與實踐，經初步理論、試驗研究和工程應用證明其結構耐久性提高顯著。現總結推出這種新結構、構件的適用類型、合理結構形式和設計、施工關鍵技術，供高耐久性橋梁結構、構件設計參考。
1 工程背景
高耐久性FRP橋梁結構、構件的研究與實踐，主要結合如下工程進行：
1) 重慶市高新區(qū)六店小區(qū)鋼桁箱梁橋高耐久性FRP防護外殼工程；
2) 重慶李家沱長江大橋、鵝公巖長江大橋、菜園壩長江大橋等橋梁索桿結構高耐久性FRP防護外殼工程；
3) 重慶菜園壩長江大橋、黃花園嘉陵江大橋橋墩高耐久性防撞結構工程；
4) 西藏拉薩大橋、成都龍泉驛飛龍橋等三座橋梁和重慶東水門長江大橋、千廝門嘉陵江大橋高耐久性FRP橋梁人行道板工程；
5）重慶機場高速公路金渝立交橋、高新區(qū)市政道路A1線高架橋等10余座橋梁高耐久性FRP橋梁人行道欄桿工程；
6）江陰長江大橋、重慶鵝公巖長江大橋高耐久性FRP—環(huán)氧礫石—瀝青混凝土鋼橋面鋪裝試驗工程。
2 高耐久性FRP橋梁結構、構件的適用類型
FRP種類較多，目前用于橋梁結構、構件的FRP主要有CFRP（碳纖維增強復合材料）、GFRP（玻璃纖維增強復合材料）和AFRP（芳綸纖維增強復合材料）三類。三者既有輕質高強、完全彈性、防撞抗裂、吸振消能、耐疲勞、耐腐蝕、易成型的共同優(yōu)點，也有層間強度低、斷裂伸長率小、強度的方向性差異大、工程造價高的共同缺點，還有CFRP較GFRP和AFRP彈性模量、斷裂伸長率、材料價格相差較大、GFRP與AFRP結構性能相近但經濟性能前者優(yōu)于后者的個性差異（見表1）【11-12】。
FRP的材料性能特點，決定了FRP用于高耐久性橋梁結構、構件須選擇既能發(fā)揮FRP材料性能之長，又能對橋梁的結構耐久性提高幫助最大的適用類型?；诤侠斫Y構形式考慮，高耐久性FRP橋梁結構、構件的適用類型，一是取代鋼、混凝土結構、構件使其結構性能明顯改善的全FRP結構、構件；二是與鋼、混凝土結構、構件組合使其結構組成優(yōu)化且結構性能優(yōu)于單一材料結構的FRP—鋼或FRP－混凝土或FRP—鋼—混凝土組合結構、構件?；诩夹g、經濟可行考慮，高耐久性FRP橋梁結構、構件的適用類型，主要有橋梁主體結構的FRP防護結構、構件和FRP橋面系結構、構件兩類。
經工程實踐證明技術、經濟可行的這兩類結構、構件，具有如下共同優(yōu)點：
1） 結構耐久性提高的同時，結構安全性、使用舒適性、維修經濟性及外觀美觀性增加；
2） 大部份可采用FRP中價格最低的GFRP制造，工程造價與鋼、混凝土結構、構件接近；
3） 結構性能無明顯褪化的老化壽命可達50年以上，可使這些橋梁結構、構件的使用壽命增加和使
用價值提升。
3 橋梁主體結構的高耐久性FRP防護結構、構件研究與實踐成果
3.1 鋼箱梁橋、鋼桁架橋的FRP防護外殼研究與實踐成果
采用FRP防護外殼將鋼桁架橋橋面以下暴露的桁架結構圍護起來，同時兼作橋梁檢修通道的研究，最早始于英國。1987年，英國Maunseel Structural Plastics公司在Tees Viaduct的一座橋梁上試用成功，其后在英國的許多橋梁上推廣應用，并編制了相應的技術規(guī)范。在此基礎上，英國劍橋大橋于1997年研發(fā)出一種新型空間桁架橋梁結構體系（簡稱為SPACES）。新結構由鋼管桁架外包覆FRP箱形外殼加上鋼或混凝土橋道板組成，適用于跨徑40m以上的梁式橋及大跨徑索支承橋的加勁梁。與傳統(tǒng)的鋼橋如板梁橋、加勁箱梁橋和桁架橋相比，可節(jié)省鋼材約50%，1/2縮尺模型的SPACES梁段結構試驗還證明，FRP箱形防護外殼不僅可為鋼桁架提供防銹保護，而且還使SPACES的抗扭剛度比桁架結構增大約50%【13】。
1989年，重慶交通大學對重慶觀音橋人行立交橋撓曲變形較大的GFRP簡支箱梁進行加固設計時，通過在原GFRP箱梁內增設鋼桁架構成鋼桁架—FRP箱梁組合桁箱梁結構，在增大原結構剛度的同時，節(jié)省了新結構的防銹保護，并使原橋結構外形保持不變。該橋加固使用10年后隨橋下步行街修建對其進行撤除時，解剖GFRP箱梁檢查鋼桁架未發(fā)生銹蝕。2006年，重慶交通大學進行重慶高新區(qū)六店小區(qū)人行天橋設計時，為解決“橋位超深軟基要求上部結構減重”的技術難題和滿足業(yè)主“使用期至少30年內不涂裝養(yǎng)護”的使用要求，將天橋橋道梁設計成圖1所示橫截面形式的鋼桁箱梁—FRP箱形防護外殼組合桁箱梁結構。鋼桁箱梁由3榀5號槽鋼輕型縱向桁架外聯10mm厚的箱形鋼板構成；FRP防護外殼為在鋼桁箱梁上整體濕法纏繞成型FRP外殼結構層再干法粘接外殼飾面層構成。天橋長18.8m，寬3.0m，上部結構梁高0.5m，自重約3.0kN/㎡，僅為設計荷載（人群荷載4.5kN/㎡）的2/3，FRP箱形外殼自帶色彩和光潔外表，施工為工廠預制整體運輸吊裝就位，工程造價為26萬元。天橋建成后的外觀效果如圖2所示。
鋼箱梁、鋼桁架橋的FRP防護外殼的結構機理，是借助二者材料的分子間吸引力與鋼結構連接牢固而共同工作，并借助材料自身的高強低模、完全彈性不對鋼結構構成附加約束和不先行破壞而使防護失效，從而能對鋼結構提供長效防護而提高結構的耐久性。
鋼桁架橋FRP防護外殼的附加結構貢獻，是提高鋼桁架結構的抗扭剛度和縱橫向穩(wěn)定性，減輕桁架結構的自重和節(jié)點應力集中，即在提高結構耐久性的同時，增大結構的安全性和經濟性。
鋼箱梁橋、鋼桁架橋FRP防護外殼的合理結構形式，是既能與前者連成結構整體又不對前者構成附加約束、不僅可提高其結構耐久性而且可提高結構其它力學性能和美學效果的FRP箱形外殼的殼體結構形式及其與桁架節(jié)點的“應力平緩過渡”連接方式【9】。
鋼箱梁橋、鋼桁架橋FRP防護外殼的設計、施工關鍵技術，一是基于“剛度分配”和“變形傳遞”的組合結構設計原理，二是FRP防護外殼合理厚度的簡化計算方法，三是FRP防護外殼分次成型外殼結構層和外殼飾面層的施工技術。
3.2 橋梁索桿結構的FRP防護外殼研究與實踐成果
斜拉橋拉索、懸索橋吊索和中承式拱橋、系桿拱橋吊桿、吊索等橋梁索桿結構的FRP防護外殼，是在新橋索桿結構的高強鋼筋束或高強鋼絲束的外圍工廠擠拉或纏繞成型FRP外殼，或在舊橋索桿結構的PE防護殼表面現場纏繞成型FRP外殼構成的一種結構受力更合理和結構耐久性更優(yōu)秀的新型防護外殼。
上世紀九十年代末，重慶交通大學與重慶市城投公司聯合，在國內率先進行橋梁索桿結構FRP防護外殼的研究與實踐。1998年，設計建成首座采用FRP—鋼組合吊桿的重慶北碚區(qū)文星灣中承式人行拱橋（見圖3）。該橋的FRP—鋼組合吊桿，為在3根焊接成品字形的 32熱軋粗鋼筋外圍濕法成型縱橫向GF連續(xù)纖維構成的復合吊桿。FRP防護外殼，兼有承力和防護雙重功能，保護吊桿使用至今既未銹蝕破壞也未變形超標，還借助其自帶色彩成型的光潔外觀效果，使該橋吊桿使用至今也未進行過表面涂裝養(yǎng)護。此后，又于1999年、2001年、2007年分別完成重慶李家沱長江大橋主橋斜拉橋拉索、重慶鵝公巖長江大橋主橋懸索橋吊索和重慶菜園壩長江大橋主橋系桿拱橋吊索低端部位的FRP增強防護的設計和施工。這三座橋的索桿結構的FRP防護外殼，是在橋梁使用狀態(tài)下直接在索桿結構的PE護殼表面現場濕法纏繞成型FRP防護外殼結構層和模具加壓干法粘接成型FRP防護外殼飾面層構成。這不僅提高了索桿結構的密閉防滲和抗撞擊劃割破壞的能力，而且增加了索桿結構的外觀美學效果（見圖3—圖6）。為檢驗FRP防護外殼的防護效果，使用中對鵝公巖大橋吊索和菜園壩大橋吊索的FRP防護外殼進行了解剖檢測，均未發(fā)現索端錨箱內積水和錨頭銹蝕現象（見圖7和圖8），證明FRP防護外殼對橋梁索桿結構的鋼絲、鋼筋防銹保護和提高索桿結構的耐久性大有幫助。
FRP防護外殼提高橋梁索桿結構耐久性的結構機理，一是FRP材料吸振、消能、抗斷裂、耐疲勞的結構性能優(yōu)于高強鋼絲、鋼筋和PE，二是FRP自防腐、易成型并與鋼材連接具有分子間的吸引力，故比PE護殼更能與鋼絲、鋼筋連接牢固、共同工作和協調變形，長期振動狀態(tài)下也不會先自身疲勞、斷裂失效，從而不會產生PE那種高應力狀態(tài)和振動疲勞下的界面剝離和表面龜裂破壞，故使索桿結構因增加了FRP防護外殼的長效防銹保護而增大了結構耐久性。
FRP防護外殼對索桿結構的附加結構貢獻，一是FRP防護外殼中的縱向連續(xù)纖維能分擔高強鋼絲束或鋼筋束的受力，二是FRP防護外殼中的橫向纏繞纖維能約束鋼絲或鋼筋束的徑向位移而增大其結構整體性，從而增大索桿結構的安全儲備，這也從結構安全性方面提高了索桿結構的耐久性。
橋梁索桿結構FRP防護外殼的合理結構形式，為外殼結構層與外殼飾面層組合構成的組合殼體結構。外殼結構層，保證FRP防護外殼不先于索桿結構破壞而使防護失效；外殼飾面層，為FRP防護外殼提供光潔亮麗色彩且保色性好的外觀效果。二者之間及其與索桿結構既連接牢固，又不會對索桿結構構成附加位移約束。
橋梁索桿結構FRP防護外殼的設計、施工關鍵技術，一是FRP外殼基于索、殼結構分析理論的設計原理；二是FRP外殼合理厚度的簡化計算方法；三是FRP外殼結構層和飾面層既能連成結構整體又具有長久光潔外觀效果的施工技術。
3.3 橋墩FRP防撞結構研究與實踐成果
自定位、弱接觸、高消能的FRP橋墩防撞浮箱，是重慶交通大學于2008年研發(fā)出的一種結構形式、連接方式和消能模式全新的橋墩防撞結構。該結構設計方案，在2010年3月重慶菜園壩長江大橋和黃花園嘉陵江大橋橋墩防撞工程的全國性設計競標中勝出，現正據此進行黃花園大橋橋墩防撞工程的施工圖設計。
橋墩FRP防撞浮箱結構的合理結構形式，為圍護在橋墩周圍的FRP外圍箱體結構與附著于外圍箱體結構內表面上的一排FRP內襯八邊形柱殼薄壁構件組合構成的FRP組合式防撞結構【13】。其中，FRP外圍箱體結構，為浮箱的抗撞消能主體結構和浮力平衡結構；FRP內襯柱殼構件，為浮箱與橋墩的弱接觸連接支承結構和撞擊緩沖結構（見圖9）
FRP防撞浮箱結構與橋墩的連接方式，“平時”通過浮箱外圍箱體結構頂艙內斜面上的自平衡定位滾筒與橋墩表面時刻貼緊并可沿橋墩表面上下滾動的接觸方式及內襯柱殼構件與橋墩不接觸或雖接觸但不壓實的連接方式，實現浮箱“只傳遞滾筒自重而不傳遞其它荷載給橋墩”的弱接觸連接和“既能隨水位變化上下浮動又能保持與橋墩的相對平面位置不變”的自定位連接。“撞時”在保持自平衡定位滾筒與橋墩的弱接觸連接方式繼續(xù)有效的基礎上，增加內襯柱殼構件對橋墩進行撞擊緩沖和作用面積擴散的又一弱接觸支承連接，使橋墩直接承受的船撞作用經外圍箱體結構消能后再經內襯構件的弱化傳力得以進一步降低。
橋墩FRP防撞浮箱結構的消能模式，一是通過浮箱外圍箱體結構中艙內相互密貼的FRP八邊形和四邊形柱殼薄壁構件的特殊結構構造（見圖10）及其“撞時相互擠壓、相互運動”的特殊結構行為產生變形消能和摩擦消能；二是通過浮箱內襯柱殼構件與橋墩的撞擊緩沖，產生變形消能和潰散消能；三是通過浮箱外圍箱體結構底艙和內襯柱殼構件下段內充滿的水流，產生阻止浮箱向橋墩運動的水阻消能，共同消耗船舶撞擊動能的70%以上，并使經浮箱柔性抗撞和彈性反推反作用與船舶的撞擊力小于船舶的破壞荷載，保護船舶不被撞壞或減小船舶及船上人員的撞擊傷害，還使浮箱借助其高強度、低剛度、完全彈性的材料、結構優(yōu)勢，減小其自身撞擊損傷，保證浮箱在船撞全程都不退出工作，從而獲得“既不傷墩、又少傷船、還少結構自傷”的最優(yōu)防撞保護效果，達到“船橋和諧防撞”、“浮箱長效防撞”的橋墩防撞設計的最高境界。
橋墩FRP防撞浮箱結構設計、施工的關鍵技術，一是反映浮箱外圍箱結構內多邊形柱殼構件擠壓變形、運動摩擦、潰散破壞及浮箱－水流耦合作用的結構分析理論和可靠計算方法，二是浮箱結構既強又柔、“平時”與橋墩既不脫離、又不壓實、“撞時”既不傷墩、又少傷船、還少結構自傷的結構構造設計，三是浮箱立面分頂、中、底艙和平面分前、中、后箱工廠預制、現場組裝且便于后期拆裝維修的施工技術。
4 高耐久性FRP橋面系結構、構件研究與實踐成果
4.1 FRP橋梁人行道板研究與實踐成果
橋梁人行道板，雖不是橋梁的主承力結構和重要結構，但因其通過技術改造和技術創(chuàng)新能為橋梁提供“結構減重”和“耐久性提高”的明顯效果，故成為橋梁工程師和研究人員日益關注的研究課題【14，15】重慶交通大學本世紀初研發(fā)出一種全新結構形式的FRP橋梁人行道板，先后投入西藏拉薩大橋和成都龍泉區(qū)飛龍橋等3座橋梁應用（圖11，圖12），帶來了人行道板結構自重減輕、結構承載力、結構耐久性、行走舒適性、外觀美觀性提高和后期維修養(yǎng)護減少的全新效果【16】。
FRP橋梁人行道板的合理結構形式，是FRP空心板上覆環(huán)氧礫石鋪裝層的FRP－環(huán)氧礫石組合式空心板結構。FRP空心板，為人行道板的主承力結構和跨越結構；環(huán)氧礫石鋪裝層，為人行道板的頂面抗壓增強結構和抗滑耐磨功能結構。FRP空心板與環(huán)氧礫石鋪裝層的界面連接，為后者基體樹脂滲透進前者結構層內的嵌入式粘接連接，界面連接剪切強度可達到20MPa以上。
FRP橋梁人行道板的結構特點，一是結構自重比混凝土人行道板輕70%左右；二是結構設計由剛度條件控制，剛度條件滿足下強度富余較多；三是結構無塑性變形，短期超載后卸載無殘余變形（結構試驗證明：超載1.1倍后1小時內卸載，變形完全恢復；超載42%且穩(wěn)載180天后卸載，殘余變形72小時內未能恢復）【16】。
FRP橋梁人行道板設計的關鍵技術，一是人行道板結構合理結構形式下空心板與鋪裝層的最優(yōu)材料組成及最佳厚度比例，二是基于復合材料結構“等代設計”理論且經有限元計算和試驗驗證的簡化計算方法，三是推出便于工程應用的標準構件形式及其設計標準圖（見圖13和表2）。
FRP橋梁人行道板施工的關鍵技術，一是先工廠機械化擠拉成型單元板再拆分或組合構成大、小板形式的標準板的FRP空心板預制施工技術，二是與FRP空心板的標準板同時工廠分塊攤鋪預制成型或先現場安裝好FRP空心板再在其上整體攤鋪成型環(huán)氧礫石鋪裝層的施工技術，三是FRP人行道板與鋼或混凝土路緣、邊縱梁的界面連接及人行道板整體結構或大、小標準板間溫變伸縮構造施工技術。
4.2 FRP橋梁人行道欄桿研究與實踐成果
為改變鋼、鐵、混凝土橋梁人行道欄桿自重大、耐久性差、后期維修養(yǎng)護多的技術現狀和提升欄桿的技術經濟含量，重慶交通大學于本世紀初研發(fā)出結構、功能效果優(yōu)于這些欄桿的FRP橋梁人行道欄桿，經10余座橋梁應用檢驗證明，新欄桿不僅易達到上述目標，而且耐久性提高效果顯著。
FRP橋梁人行道欄桿的合理結構形式，是采用自重輕、剛度大的空心薄壁構件形式的立柱、橫欄、小柱三種標準構件組裝構成適用于各種橋面縱坡的組合式欄桿結構。其中，欄桿橫欄與立柱通過膠粘連接構成節(jié)點固結的欄桿排架，欄桿排架通過插入欄桿立柱套孔并特殊膠粘連接實現橫向限位縱向滑動的整體欄桿結構。在此基礎上，推出了便于工程應用的柵欄型板條式欄桿（見圖14）和柵欄型寶瓶式欄桿（見圖15）標準欄桿形式。前者具有剛勁、穩(wěn)重氣勢，適用于大跨、特大跨橋梁；后者具有輕巧、典雅氣質，適用于中、小跨徑橋梁和人行橋梁。
FRP橋梁人行道欄桿的結構特點，一是欄桿自重比鋼、鐵欄桿減重50%左右，比混凝土欄桿減重80%左右，二是欄桿的溫變伸縮通過欄桿排架與立柱間的滑動連接構造自由實現且不露痕跡，三是欄桿結構自帶色彩成型并具有光潔亮麗外表，使用期內（至少30年內）不須涂裝養(yǎng)護。
FRP橋梁人行道欄桿設計的關鍵技術，一是保證欄桿設計基準期50年內既抗結構破壞又省后期維修養(yǎng)護的合理結構形式與最優(yōu)材料組成設計技術，二是為欄桿結構設計提供經結構試驗驗證的有限元計算方法。
FRP橋梁人行道欄桿施工的關鍵技術，一是欄桿立柱、橫欄、小柱標準構件模具成型和欄桿排架工裝成型的工廠預制施工技術，二是欄桿排架節(jié)點固結和排架與立柱套孔滑動連接的內部連接施工技術，三是欄桿立柱與鋼或混凝土邊縱梁膠粘連接和機械連接（焊接連接或螺栓連接）相結合的外部連接施工技術。
4.3 FRP—環(huán)氧礫石—瀝青混凝土鋼橋面鋪裝結構研究與實踐成果
為解決瀝青混凝土鋼橋面鋪裝結構“瀝青混凝土與鋼橋面板材料性能懸殊導致二者界面剪應力較大”、“鋼橋面板的防水層及其與瀝青混凝土的粘接層容易破壞”、“鋪裝結構耐久性較差”的三大世界性技術難題，重慶交通大學與重慶市城投公司聯合，研發(fā)出FRP－環(huán)氧礫石－瀝青混凝土鋼橋面鋪裝新結構。經初步理論分析和結構模擬試驗研究證明，新鋪裝結構比常規(guī)瀝青混凝土鋪裝結構具有“結構形式更合理”和“結構功能更完美”的質的進步【17】。
FRP－環(huán)氧礫石－瀝青混凝土鋼橋面鋪裝結構的合理結構形式，為FRP層合板或空心板式鋪裝下層、環(huán)氧礫石實心板式鋪裝中層和瀝青混凝土實心板式鋪裝上層復合構成的異質三層結構形式的鋪裝結構（見圖16）。FRP鋪裝下層與鋼橋面板的界面連接，為FRP材料的基體樹脂ER與鋼板材料具有分子間的吸引力和FRP材料的增強纖維GF、CF對界面層具有結構增強作用的粘接連接；FRP鋪裝下層與環(huán)氧礫石鋪裝中層的界面連接，為二者基體樹脂材料相同的自粘連接和二者連接界面的糙面粘接連接；環(huán)氧礫石鋪裝中層與瀝青混凝土鋪裝上層的界面連接，為瀝青混凝土鋪裝上層的瀝青混合料嵌入環(huán)氧礫石鋪裝中層的外露礫石間空隙并握裹礫石構成的咬合式界面連接。
FRP－環(huán)氧礫石－瀝青混凝土鋼橋面鋪裝結構的結構特點，是在材料性能懸殊、界面連接較弱的鋼橋面板和瀝青混凝土層之間，加入既可實現二者材料剛度過渡、又可界面連接增強的FRP層和環(huán)氧礫石層，使鋼橋面鋪裝結構的強者鋼橋面板因與FRP層連為結構整體而增大了剛度和結構安全儲備，并使鋼橋面鋪裝結構的弱者瀝青混凝土層因與環(huán)氧礫石層的界面連接增強而增大了界面剪切強度和整體結構效果，表明新鋪裝結構比常規(guī)鋪裝結構的結構形式和材料配伍更合理。并且，FRP鋪裝下層兼有鋼橋面板防水層的長效防水功能，環(huán)氧礫石鋪裝中層兼有施工高溫緩沖層的高溫損傷保護功能，可使鋼橋面鋪裝結構借助其更完美的結構功能而大幅提高其結構耐久性。材料試驗證明，FRP鋪裝層與鋼橋面板的界面剪切強度均大于20Mpa，模擬江陰長江大橋鋼橋面鋪裝結構的橫橋向彎曲試驗（見圖17和圖18）證明，12mm鋼橋面板＋25mmFRP空心板鋪裝下層＋5mm環(huán)氧礫石鋪裝中層＋27mm澆筑式瀝青混凝土鋪裝上層結構形式的新鋪裝結構與12mm鋼橋面板＋57mm澆筑式瀝青混凝土鋪裝層結構形式的常規(guī)鋪裝結構相比，可減輕鋪裝結構自重0.35kN/㎡，增大鋼板的橫橋向抗彎剛度約1倍，減小鋼板的橫橋向正應力約15%，減小瀝青混凝土層界面的橫橋向剪應力約30%【17】
FRP－環(huán)氧礫石－瀝青混凝土鋼橋面鋪裝結構設計的關鍵技術，一是新鋪裝結構各層厚度最佳比例及其材料配伍設計，二是新鋪裝結構的整體結構計算分析原理及簡化計算方法。
FRP－環(huán)氧礫石－瀝青混凝土鋼橋面鋪裝結構施工的關鍵技術，一是FRP鋪裝下層，尤其是FRP空心板式鋪裝下層與鋼橋面板密貼粘接、牢固連接和施工高溫損傷預防技術，二是環(huán)氧礫石鋪裝中層的礫石底部嵌入FRP鋪裝下層中、頂部外露且留有間隙便于瀝青混合料握裹與咬合的機械化施工技術。
5 結論
1）高耐久性FRP橋梁結構、構件的適用類型，一是取代鋼、混凝土結構、構件使其結構性能明顯改善的全FRP結構、構件，二是與鋼、混凝土結構、構件組合使其結構組成優(yōu)化且結構性性能優(yōu)于單一材料結構的FRP－鋼或FRP－混凝土或FRP－鋼－混凝土組合結構、構件，其工程應用有效的適用類型，主要有橋梁主體結構的FRP防護結構、構件和FRP橋面系結構、構件兩類。
2）橋梁主體結構的高耐久性FRP防護結構、構件，主要有鋼箱梁橋和鋼桁架橋的FRP防護外殼、橋梁索桿結構的FRP防護外殼、橋墩FRP防撞浮箱結構三類；高耐久性FRP橋面系結構、構件，主要有FRP橋梁人行道板、FRP橋梁人行道欄桿和FRP－環(huán)氧礫石－瀝青混凝土鋼橋面鋪裝結構三類。它們的共同結構特點，一是幾乎不增加主體結構自重或能減輕原橋結構自重，二是結構耐久性提高的同時，結構安全性、使用舒適性、維修經濟性和外觀美觀性增加。
3）高耐久性FRP橋梁結構、構件，與FRP橋梁主承力結構和橋跨結構設計研究同樣重要，隨著研究與實踐的深入，將共同推動橋梁向“大跨徑”和“工業(yè)化施工”方向發(fā)展作出其應有的貢獻。
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