《7字形梁桥玻璃纤维增强塑料桥面板结构》.pdf

工字形梁桥玻璃纤维增强塑料桥面板结构 王贵春，李会知 5 工字形梁桥玻璃纤维增强塑料桥面板结构 编译 王贵春，李会知 (郑州大学土木工程学院，河南郑州450001) 摘要：纤维增强轻质材料在桥面板中的应用日益受到青睐。最近，韩国建筑技术研究院进行了有关课题的 研究。为了设计一种玻璃纤维增强塑料(GFRP)，并确保其能够切实应用于公路桥梁，选择与乙烯基酯树脂(vi— nylester 式。为了验证推荐的GFRP模式的材料特性，共抽取100个试样进行了试验，从而提出一种多孔截面的桥面板结 构。经过对这种结构的优化设计，得到特别适合于拉挤成型工艺的桥面板的截面形状。采用推荐的桥面板结构， 为一个实际的工字形钢梁桥设计了GFRP桥面板。 关键词：公路桥；工字梁；桥面板；玻璃纤维增强塑料；拉挤成型；优化设计 中图分类号：U442．5；U448．37文献标识码：A 1 引 言 InstituteofConstruction 现浇混凝土桥面板在梁板桥梁中占有较大的比 世纪初启动了一个为期5年的研究项目，来开发相 例。尽管设计合理、维护良好的混凝土桥面板能够 关技术，使FRP能够应用于公路桥梁。 在多年运营期间承受各种活载，但是，由于重型车辆 本文针对公路桥梁，提出拉挤成型的GFRP桥 的作用及环境的侵蚀，混凝土桥面板需要经常维修， 面板的设计和分析。主要是设计一种切实可行的 损坏严重者还需要翻新和更换。鉴于这些原因，与 GFRP桥面板结构，便于实际应用。FRP结构构件 桥梁其它主要构件相比，现浇混凝土桥面板的服务 的设计包括材料和结构设计。本项研究设计了5种 期要短好几倍。因此，采用新材料、建造耐久性更好 均适合于拉挤成型加工的GFRP层叠模式，用于确 的桥面板就成为桥梁工程师所追求的目标。 定桥面板结构。利用这些模式，制成了GFRP板， 纤维增强塑料(FRP)是较新的桥梁建筑材料。然后进行试验，从而确定每一模式的材料特性。基 虽然FRP的初始投资较大，但因其强度高、耐久性 于材料试验的结果，最后选定两种模式分别用于设 好且总投资小，与常规材料相比，具有明显的优势。 计桥面板结构的翼缘板和腹板。 尽管已在桥梁建设的诸多方面考虑使用FRP，但其 为了设计一个可行的桥面板截面形状，基于三 在桥面板上的应用尤其受到关注。这可能是因为在 维有限元分析，定量地评估了几个多孔的管形截面 桥面板中使用强度高、耐久性好的材料可提高桥面 的结构特性。为了降低加工费用，经过优化设计，确 板的使用寿命，从而显著增加桥面板的服务期，以及 定了建议的结构。使用建议的截面形状和GFRP FRP重量轻、易于施工、能缩短工期，同时可减轻桥 模式，本文设计并提出了一座原型工字形钢梁桥的 梁上部结构的恒载。因此，在桥面板翻新工程中，如 GFRP桥面板。同时，也对桥面板与主梁的连接提 果用FRP桥面板代替原来的混凝土桥面板，在不需 出建议的方法，这种方法特别适合于桥面板翻新 增加主梁强度的情况下，就能提高桥梁上部结构的 工程。 承载能力。 世界上已有很多桥梁采用FRP桥面板。最近 2 设计准则 10年，采用FRP桥面板的桥梁超过80座，并且还 为了建立FRP桥梁系统的设计准则，有关各方 有几个在建的工程项目也拟使用这种材料。鉴于主 做了大量工作，目前尚没有关于FRP桥梁系统设计 要的论证工作已经结束，目前，关于FRP的研究，集 的官方规范。基于KICT以前的研究成果，在设计 中在设计指导的完善、桥面板与主梁的连接及桥梁 过程中，采用了以下设计准则。选用标准设计车辆 细部构造设计等方面。韩国建筑技术研究院(Korea荷载DB一24作为设计活载，其轴载及