复合材料在桥梁中的应用.pdf

BRIDGETUNNEL一 ■■■I桥梁隧道I 复合材料在桥梁中的应用 文／李涛 售合材料具有耐腐蚀、重量轻(容 筋的实践，为CFRP用作超大跨桥梁的行可靠性评估和检测．结果表明T梁的 夏重只有钢材的五分之一至四分之 缆索材料打下了应用基础。 承载力不满足抗震要求，T梁的腹板和 一)、强度高(强度高于高强钢丝或与 用碳纤维加固桥梁 翼缘上普遍存在着裂缝，大部分裂缝 之相当)等突出优点。最近二十多年 于CFRP复合材料的诸多优良特的宽度都超过了规范的容许范围。因 中，人们把目光转向新型材料，先进复 性．且能以较大长度供应而无需搭接． 此．从安全性、适用性、耐久性三个 合材料建桥技术的研究与开发受到重 能施加预应力，可与混凝土、砖石、 方面考虑，需要对T梁进行加固。经过 视，并已取得实用性成果。 钢、木材等牢固黏结．故已有越来越 众多方案的比较，最后确定采用在T梁 多的专家倾向于用CFRP板加固既有桥腹板底部粘贴碳纤维材料进行加固。 梁，恢复和提高既有桥梁的承载能力。 在东直桥加固113T梁工程，共加固20m 碳纤维复合材料(CFRP) 用CFRP修建桥梁 相对于粘贴钢板加固，粘贴CFRP复合长的T梁130个，实际粘贴240m，仅用 由于CFRP绞线和棒材具有耐腐材料加固桥梁具有施工方便、适应性 15d完成全部加固工。这表明，用碳纤 蚀性好、强度重量比高、低松弛及耐 好、耐腐蚀、几乎不增加结构自重．不 维复合材料进行桥梁加固施工便捷、 疲劳等特性，目前大量用作桥梁的预 必打孔等优点，因而对原结构不会造成 工效高，整个施工过程无需使用任何 应力筋或体外筋。日本是第一个在混 新的损伤。 大型机具，与粘贴钢板相比．其施工 FR 凝土桥梁中采用CFRP绞线作预应力筋 用粘贴C P板加固桥的技 质量更易于保证。 的国家，并修建了一系歹iJCFRP作力筋术，1991年7月首次用于瑞士伊巴碳纤维探测桥 的桥梁。不同类型的CFRP力筋性能 28 赫桥的加固。该桥为总长2 m的 美国科学家发现，在混凝土中加 试验及研究以及所需锚固系统都已完 多跨连续箱梁桥，腹板的几根钢 入碳纤维后其电阻会随外加应力等的变 成。并且为了探测采用CFRP力筋的混筋不慎被割断，被损坏的桥跨长 化而成比例改变。利用这一特性制成的 凝土构件的承载力和耐久性，做了静 39m，原计划用1 混凝土具有传感器功能．用于建筑桥梁 75kg钢板将桥梁 载及疲劳试验。这些结果被用作CFRP承载能力恢复到设计值．后改为用 前景广阔。研究表明，在混凝土中加短 力筋预应力混凝土桥设计和施工的指 CFRP板进行了补强。补强用了2块碳纤维只需占混凝土总体积的0．2％和 导准则，包括材料性能、设计原理、 1．75mm×50mm×5000mmCFRP板0．5％．混凝土电阻就会按压力变化而 容许应力、试验和材料检验。德国也 和1块2mm×150mm×5000mrnCFRP 作出相应改变。当混凝土桥梁受外在压 于1991年在一座后张预应力混凝土高板．总共用了CFRP板6．2kg。尽管力等的作用而发生变形后．其内部的碳 速跨线桥中，部分力筋采用了CFRPCFRP板的价格比钢板高9倍左右．但