碳纖維加勁塑料在橋梁工程中的應(yīng)用

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1、橋梁建設(shè)990319橋梁建設(shè)BRIDGECONSTRUCTION1999年 第3期 No.31999碳纖維加勁塑料在橋梁工程中的應(yīng)用姜 輝, 周 履  摘 要:碳纖維加勁塑料(CFRP)是一種高強(qiáng)、輕質(zhì)、耐腐蝕、耐疲勞的現(xiàn)代復(fù)合材料,隨著人們對(duì)現(xiàn)代復(fù)合材料的不斷研究、開(kāi)發(fā)和認(rèn)識(shí),其在結(jié)構(gòu)工程中的應(yīng)用將日趨增多。盡管CFRP價(jià)格較貴,但若能有效利用其獨(dú)特的性能,則其經(jīng)濟(jì)效益將是顯著的。介紹CFRP材料的特點(diǎn)以及在橋梁工程中的幾種應(yīng)用途徑?! £P(guān)鍵詞:碳纖維加勁塑料;復(fù)合材料;鋼筋混凝土梁;橋墩;橋梁加固;纜索  中圖分類號(hào):TU599  文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A   文章編號(hào):10

2、03-4722(1999)03-0063-03ApplicationofCarbonFiberReinforcedPlasticsinBridgeEngineeringJIANGHui,ZHOULu(BridgeScientificResearchInstitute,MajorBridgeEngineeringBureau,MinistryofRailways,Wuhan430034,China)Abstract:Carbonfiberreinforcedplasticsaremoderncompositematerialswithcharacteristicsofhi

3、ghstrength,lightweight,strongresistancetocorrosionandfatigueloadings,theuseinstructureengineeringwillbeprogressivelyincreasedwhilesuchmoderncompositematerialsareconstantlystudied,developedandrecognized.Inspiteofitshighcost,thetechnicalandeconomicbenefitswillbenotableifthespecificproperty

4、ofCFRPcanbeeffectivelyused.ThefeaturesofCFRPmaterials,andseveralapplicationchannelsofCFRPinbridgeengineeringarepresentedinthispaper.Keywords:carbonfiberreinforcedplastics(CFRP);compositematerial;reinforcedconcretebeam;bridgepier;bridgereinforcement;cable1 引 言  纖維加勁塑料(FRP)是由包裹在樹(shù)脂母體中的連續(xù)纖維做

5、成的復(fù)合材料,纖維起加勁作用,而樹(shù)脂主要起粘合纖維的作用。纖維加勁塑料視其所用纖維的不同可分為碳纖維加勁塑料(CFRP)、玻璃纖維加勁塑料(GFRP)及芳綸纖維加勁塑料(AFRP)等三大類?! √祭w維加勁塑料(以下簡(jiǎn)稱CFRP)具有輕質(zhì)、高強(qiáng)(強(qiáng)度超過(guò)鋼材,接近高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力鋼筋)、耐腐蝕、耐疲勞、耐火、耐久性好、操作簡(jiǎn)便等諸多優(yōu)點(diǎn),國(guó)際工程界從80年代后期開(kāi)始將其作為鋼筋、預(yù)應(yīng)力鋼材的替代材料加以研究,并陸續(xù)將其作為PC橋梁的張拉材料、建筑物的外墻材料、既有橋梁的加固材料等等。到1997年止,國(guó)外用CFRP力筋修建的PC橋梁已有10余座,采用CFRP對(duì)病害橋梁進(jìn)行修復(fù)加固

6、的實(shí)例也不file:///F

7、/qikan_htm抽取_2000before/kjqk(200810)/qljs/qljs99/qljs9903/990319.htm(第1/5頁(yè))2010-1-14:26:09橋梁建設(shè)990319少?! FRP性能優(yōu)越、用途廣泛,它可以做成各種形狀,是一種很有發(fā)展?jié)摿Φ慕ㄖ牧稀? CFRP的特點(diǎn)  (1)抗拉強(qiáng)度高,一般為1500~1900MPa,高的可達(dá)2400~3000MPa。順纖維方向其抗拉強(qiáng)度遠(yuǎn)大于普通鋼筋,與高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力筋相近?! ?2)彈性模量低,約為1.6×105MPa?! ?3)疲勞性能優(yōu)良,根據(jù)瑞士聯(lián)邦材料試驗(yàn)研究所

8、對(duì)19絲CFRP纜索的測(cè)試,當(dāng)平均應(yīng)力為550MPa時(shí),200萬(wàn)次循環(huán)荷載應(yīng)力幅度可達(dá)900MPa,高出鋼材3倍。  (4)重量輕。比重約為1.56g/cm3,僅為鋼材的1/5~1/4,便于施工安裝?! ?5)抗腐蝕性能好?! ?6)熱膨脹系數(shù)低,縱向約0.6×10-6/℃,橫向約35×10-6/℃?! ?7)應(yīng)力-應(yīng)變曲線呈線性分布(見(jiàn)圖1),破壞形式呈脆性?! ?8)具有很大的可設(shè)計(jì)性?! ?9)非磁性?! ?10)各向異性,抗剪和抗多軸向力強(qiáng)度低。63.gif(1762bytes)圖1 CFRP板與鋼筋的應(yīng)力-應(yīng)變曲線3 CFRP筋

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