復(fù)合材料在橋梁的應(yīng)用與優(yōu)勢

時(shí)間：2019-04-29作者：山東中航泰達(dá)復(fù)合材料有限公司瀏覽：131

概述
    復(fù)合材料在橋梁上的應(yīng)用主要是玻璃鋼（GFRP）和碳纖維（CFRP）的應(yīng)用。復(fù)合材料相對于混凝土和鋼結(jié)構(gòu)橋梁具有重量輕，耐腐蝕，耐疲勞等優(yōu)勢。復(fù)合材料橋梁的重量只有相同承載的混凝土橋梁的約5% ，鋼結(jié)構(gòu)橋梁的1/5～1/10。復(fù)合材料的主要成分是無機(jī)纖維（碳纖維、玻璃纖維）及樹脂，自然界對這兩種物質(zhì)的降解速度非常緩慢，在避開陽光直射的環(huán)境，具有較高穩(wěn)定性，長期免維護(hù)。復(fù)合材料沒有明顯的疲勞特性，沒有屈服特征，損壞有明顯的征兆和發(fā)展過程，不會出現(xiàn)如金屬材料的突然斷裂。
復(fù)合材料在橋梁上的應(yīng)用始于上世紀(jì)80年代，較長應(yīng)用橋梁已經(jīng)工作**過30年，仍然安全工作著。國外從90年代開始對復(fù)合材料應(yīng)用于橋梁開展了深入研究，從設(shè)計(jì)、工藝、建造、使用、成本等多方面**了豐富的數(shù)據(jù)資料，目前已經(jīng)有較大的應(yīng)用面。其中尤其以人行橋、升降橋、折疊橋、浮橋、拉索橋等輕型橋梁上應(yīng)用較為廣泛。我國復(fù)合材料在橋梁上的應(yīng)用同樣始于上世紀(jì)80年代，建設(shè)了一定數(shù)量的橋梁，積累了不少經(jīng)驗(yàn)。

復(fù)合材料應(yīng)用于橋梁的優(yōu)勢
復(fù)合材料橋梁的優(yōu)勢一是重量輕，只有同等承載和規(guī)模的混凝土橋梁的約5% ，鋼結(jié)構(gòu)橋梁的1/5～1/10。帶來較大的成本支出變化，一是運(yùn)輸成本，現(xiàn)代橋梁都是在工廠制造，重量輕減少運(yùn)輸費(fèi)用支出。二是建造使用的施工機(jī)械數(shù)量可以減少，施工時(shí)間縮短，費(fèi)用支出降低。三是基礎(chǔ)建設(shè)要求降低，據(jù)國外研究統(tǒng)計(jì)，橋梁的基礎(chǔ)建設(shè)費(fèi)用約占總建設(shè)費(fèi)用的50%，由重量減輕帶來的基礎(chǔ)建設(shè)費(fèi)用降低非?？捎^。因此復(fù)合材料橋梁工廠制造費(fèi)用雖然提高，但總體建設(shè)費(fèi)用持平甚至降低。
復(fù)合材料橋梁的優(yōu)勢二是免維護(hù)，由于自然界對玻璃鋼（GFRP）和碳纖維（CFRP）的降解作用很小，自然界的酸堿基本無腐蝕。只要避免陽光紫外線直射，不需要進(jìn)行維護(hù)。橋梁的設(shè)計(jì)壽命一般*，有研究認(rèn)為復(fù)合材料橋梁在前40年可以免維護(hù)。而混凝土橋梁和鋼橋梁維護(hù)費(fèi)用很高。因此在總壽命期內(nèi)，復(fù)合材料橋梁的綜合成本降低比較顯著。
復(fù)合材料橋梁的優(yōu)勢三是無疲勞，無屈服，無蠕變。雖然復(fù)合材料中的玻璃纖維和碳纖維的模量與混凝土接近，但與樹脂結(jié)合后，表現(xiàn)出良好的強(qiáng)度和韌性的綜合性能。這對于復(fù)合材料橋梁的安全使用非常有利。由材料性能決定了，復(fù)合材料橋梁的設(shè)計(jì)以剛性設(shè)計(jì)為主，強(qiáng)度余量非常大，因此其過載的承受能力強(qiáng)。即使損壞有明顯的征兆和發(fā)展過程，如裂紋、分層等，*修復(fù)，不會出現(xiàn)如金屬材料的突然斷裂。
由于玻璃鋼（GFRP）和碳纖維（CFRP）復(fù)合材料的性能可以設(shè)計(jì)，主要受力方向的力學(xué)性能，玻璃鋼（GFRP）拉伸強(qiáng)度可以**過700MPa，模量可以**過40GPA。碳纖維（CFRP）拉伸強(qiáng)度可以**過1000MPa，模量可以**過70GPA。因此在確保橋梁的懸垂度在合理范圍內(nèi)的前提下，跨度可以較大，減少橋墩數(shù)量，降低橋梁建設(shè)難度，降低建設(shè)成本。


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