纖維增強(qiáng)復(fù)合材料在橋梁加固方面應(yīng)用

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1、纖維增強(qiáng)復(fù)合材料在橋梁加固方面應(yīng)用　　摘要：隨著我國(guó)社會(huì)的進(jìn)步，經(jīng)濟(jì)的騰飛，橋梁建設(shè)亦得到迅猛發(fā)展，各種新型復(fù)合材料越來越多地應(yīng)用到了橋梁加固方面。本文在介紹纖維增強(qiáng)復(fù)合材料（FRP）的優(yōu)點(diǎn)基礎(chǔ)上，詳細(xì)介紹了FRP材料加固橋梁的優(yōu)點(diǎn)以及適用范圍，并指出FRP尚存問題以及今后的研究方向，以期為類似工程的實(shí)踐提供有益借鑒。關(guān)鍵詞：纖維增強(qiáng)材料、加固中圖分類號(hào)：K928.78文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：纖維增強(qiáng)復(fù)合材料（FRP）簡(jiǎn)介：FRP（纖維增強(qiáng)復(fù)合材料）是近年來在土木工程中應(yīng)用日益廣泛的一種新型的結(jié)構(gòu)材料。它具有高強(qiáng)、輕質(zhì)、耐

2、腐蝕等顯著優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)在結(jié)構(gòu)的加固補(bǔ)強(qiáng)、圍護(hù)防腐等方面得到了很好的應(yīng)用。隨著FRP材料的優(yōu)越性能逐漸為工程界所認(rèn)可，國(guó)外許多工程開始將它應(yīng)用于新建的橋梁中，甚至是大跨度橋梁中。目前結(jié)構(gòu)工程中常用的FRP材料主要是樹脂基體的玻璃纖維（GFRP）、碳纖維（CFRP）和芳綸纖維（AFRP）等。2、纖維增強(qiáng)復(fù)合材料在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展：從上世紀(jì)70年代開始，F(xiàn)RP7材料就開始在橋梁工程中嘗試應(yīng)用。英國(guó)、美國(guó)和以色列最先應(yīng)用這種新型材料作為建筑結(jié)構(gòu)和橋梁結(jié)構(gòu)中的主要構(gòu)件，當(dāng)時(shí)大多采用的是GFRP（玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，即玻璃鋼）。1992年

3、，英國(guó)蘇格蘭的Aberfeldy高爾夫俱樂部的球場(chǎng)中，建成了一座全FRP結(jié)構(gòu)的斜拉人行天橋。1996年，在瑞士建成了世界上第一座使用了FRP斜拉索的公路橋——StorkBridge。1996年，美國(guó)Kansas州Russell附近的無名溝壑上架起了第一座采用FRP橋面板公路橋。我國(guó)是研究應(yīng)用玻璃纖維復(fù)合材料建筑橋梁較早的國(guó)家之一，1982年在北京密云建成的世界上第一座玻璃纖維復(fù)合材料公路橋?yàn)閱慰绾?jiǎn)支箱梁橋，雙車道，跨徑20.7m，橋?qū)?1.8m，由6根蜂窩箱梁組成，可通行汽一15級(jí)、掛一80級(jí)荷載；重慶的觀音橋也是用玻璃纖

4、維復(fù)合材料建造的，橋梁跨徑72.8m，全長(zhǎng)167m。3、纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的優(yōu)點(diǎn)：1：輕質(zhì)高強(qiáng)。FRP材料最突出的優(yōu)點(diǎn)在于它有很高的比強(qiáng)度（極限強(qiáng)度/相對(duì)容重），即通常所說的輕質(zhì)高強(qiáng)。2：良好的耐腐蝕性?？梢栽谒帷A、氯鹽和潮濕的環(huán)境中抵抗化學(xué)腐蝕,這是傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)材料特別是鋼材所難以比擬的。3：良好的可設(shè)計(jì)性。與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)材料相比，這是FRP7所獨(dú)有的。工程師可以通過使用不同纖維種類、控制纖維的含量和鋪陳不同方向的纖維設(shè)計(jì)出各種強(qiáng)度和彈性模量的FRP產(chǎn)品。4：FRP產(chǎn)品非常適合于在工廠生產(chǎn)、運(yùn)送到工地、現(xiàn)場(chǎng)安裝的工業(yè)化施工過程，

5、有利于保證工程質(zhì)量，有利于提高勞動(dòng)效率，有利于工程建設(shè)的工業(yè)化。5：FRP產(chǎn)品還有一些其它優(yōu)勢(shì)，如透電磁波、絕緣、隔熱、熱脹系數(shù)小等等，這使得FRP結(jié)構(gòu)和FRP組合結(jié)構(gòu)在一些特殊場(chǎng)合能夠發(fā)揮難以取代的作用。碳纖維加固技術(shù)在混凝土結(jié)構(gòu)加固中的應(yīng)用1、碳纖維加固技術(shù)簡(jiǎn)介碳纖維復(fù)合材料(CFRP)加固修復(fù)混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)是近年來興起的一項(xiàng)新型加固技術(shù)，該項(xiàng)技術(shù)是將碳素纖維這種高性能纖維應(yīng)用于土木工程，利用樹脂類材料把碳纖維粘貼于結(jié)構(gòu)或構(gòu)件表面，形成復(fù)合材料體，通過其與結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的協(xié)同工作，達(dá)到對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件補(bǔ)強(qiáng)加固及改善受力性能的目的

6、。碳纖維加固技術(shù)特點(diǎn)（1)、施工簡(jiǎn)便迅速用碳纖維布修復(fù)補(bǔ)強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)只需將被修補(bǔ)部位的混凝土表面修補(bǔ)打磨平整，表面潔凈，刷涂特定的環(huán)氧樹脂，然后粘貼碳纖維布，最后再涂一層環(huán)氧樹脂自然固化養(yǎng)護(hù)即可。不需任何夾具、模板和支撐，施工既簡(jiǎn)便又迅速。7（2)、不增加結(jié)構(gòu)自重碳纖維布的重量?jī)H200～300g/m2，設(shè)計(jì)厚度0.111～0.167mm，加上環(huán)氧樹脂的重量也仍然很輕，對(duì)結(jié)構(gòu)自重的影響甚微，可忽略不計(jì)。（3)、能適應(yīng)各種結(jié)構(gòu)外型的補(bǔ)強(qiáng)碳纖維布的厚度很薄，可以裁剪成所需形狀，順應(yīng)結(jié)構(gòu)的外形(如變截面梁、曲線梁)粘貼在混凝土表面

7、，粘貼亦較方便。（4)、能多層粘貼根據(jù)補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)的要求，碳纖維布可以在一個(gè)部位重疊粘貼，即貼上一層后上面再貼一層，連續(xù)貼很多層，充分滿足補(bǔ)強(qiáng)要求。（5)、能有效地封閉混凝土裂縫碳纖維布粘貼在混凝土表面，不僅封閉了混凝土的裂縫，碳纖維布高強(qiáng)高模量的特點(diǎn)還約束了混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的生成與擴(kuò)展，改變了裂縫的形態(tài)，使寬而深的裂縫變成分散的細(xì)微裂縫，從而提高了混凝土構(gòu)件的整體剛度。碳纖維加固技術(shù)特點(diǎn)（1）、抗彎加固7通過將碳纖維布粘貼于構(gòu)件受拉區(qū)，代替或補(bǔ)充鋼筋的受拉性能，來提高構(gòu)件的抗彎承載力。粘貼碳纖維后，在構(gòu)件受拉區(qū)混凝土開裂前，碳

8、纖維的應(yīng)變很??；在混凝土開裂后，碳纖維布逐漸參與共同工作，應(yīng)變?cè)鲩L(zhǎng)加快；而在鋼筋屈服后，碳纖維布充分發(fā)揮作用，應(yīng)變?cè)鲩L(zhǎng)迅速加快，其高強(qiáng)高效的性能得以充分體現(xiàn)。（2）、抗剪加固鋼筋混凝土的抗剪加固，是將碳纖維粘貼于構(gòu)件的受剪區(qū)，這里碳纖維的作用類似于箍筋。在構(gòu)件屈服前，碳纖維的應(yīng)變發(fā)展緩慢，所達(dá)到的最大應(yīng)