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1、橋梁建設990319橋梁建設BRIDGECONSTRUCTION1999年 第3期 No.31999碳纖維加勁塑料在橋梁工程中的應用姜 輝, 周 履 摘 要:碳纖維加勁塑料(CFRP)是一種高強、輕質(zhì)、耐腐蝕、耐疲勞的現(xiàn)代復合材料,隨著人們對現(xiàn)代復合材料的不斷研究、開發(fā)和認識,其在結(jié)構(gòu)工程中的應用將日趨增多。盡管CFRP價格較貴,但若能有效利用其獨特的性能,則其經(jīng)濟效益將是顯著的。介紹CFRP材料的特點以及在橋梁工程中的幾種應用途徑?! £P(guān)鍵詞:碳纖維加勁塑料;復合材料;鋼筋混凝土梁;橋墩;橋梁加固;纜索 中圖分類號:TU599
2、 文獻標識碼:A 文章編號:1003-4722(1999)03-0063-03ApplicationofCarbonFiberReinforcedPlasticsinBridgeEngineeringJIANGHui,ZHOULu(BridgeScientificResearchInstitute,MajorBridgeEngineeringBureau,MinistryofRailways,Wuhan430034,China)Abstract:Carbonfiberreinforcedplasticsaremoderncompo
3、sitematerialswithcharacteristicsofhighstrength,lightweight,strongresistancetocorrosionandfatigueloadings,theuseinstructureengineeringwillbeprogressivelyincreasedwhilesuchmoderncompositematerialsareconstantlystudied,developedandrecognized.Inspiteofitshighcost,thetechnica
4、landeconomicbenefitswillbenotableifthespecificpropertyofCFRPcanbeeffectivelyused.ThefeaturesofCFRPmaterials,andseveralapplicationchannelsofCFRPinbridgeengineeringarepresentedinthispaper.Keywords:carbonfiberreinforcedplastics(CFRP);compositematerial;reinforcedconcretebea
5、m;bridgepier;bridgereinforcement;cable1 引 言 纖維加勁塑料(FRP)是由包裹在樹脂母體中的連續(xù)纖維做成的復合材料,纖維起加勁作用,而樹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(以下簡稱CFRP)具有輕質(zhì)、高強(強度超過鋼材,接近高強預應力鋼筋)、耐腐蝕、耐疲勞、耐火、耐久性好、操作簡便等諸多優(yōu)點,國際工程界從80年代后期開始將其作為鋼筋、預應力鋼材的替代材料加
6、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,國外用CFRP力筋修建的PC橋梁已有10余座,采用CFRP對病害橋梁進行修復加固的實例也不file:///F
7、/qikan_htm抽取_2000before/kjqk(200810)/qljs/qljs99/qljs9903/990319.htm(第1/5頁)2010-1-14:26:09橋梁建設990319少。 CFRP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 (1)抗拉強度高,一般
8、為1500~1900MPa,高的可達2400~3000MPa。順纖維方向其抗拉強度遠大于普通鋼筋,與高強預應力筋相近?! ?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)邦材料試驗研究所對19絲CFRP纜索的測試,當平均應力為550MPa時,200萬次循環(huán)荷載應力幅度可達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)應力-應變曲
9、線呈線性分布(見圖1),破壞形式呈脆性?! ?8)具有很大的可設計性。 (9)非磁性?! ?10)各向異性,抗剪和抗多軸向力強度低。63.gif(1762bytes)圖1 CFRP板與鋼筋的應力-應變曲線3 CFRP筋