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復(fù)合材料在橋梁支座低溫脆性測定儀工程中的研究、用途和發(fā)展
復(fù)合材料在橋梁支座低溫脆性測定儀工程中的研究、用途和發(fā)展
由于橋梁的安全性、適用性、耐久性、施工要求和維護(hù)要求方面的結(jié)構(gòu)需求，橋梁結(jié)構(gòu)與其它建筑結(jié)構(gòu)相比具有如下特點(diǎn)：不可重復(fù)，不可*試驗(yàn)，荷載復(fù)雜，使用環(huán)境，使用期限長，制約因素多，體量較大。由于這些特殊要求使得復(fù)合材料能夠在橋梁工程中具有更好的應(yīng)用前景。
從歷*看，每一次新材料應(yīng)用于工程結(jié)構(gòu)中都會帶來革命性的變化，F(xiàn)RP橋梁被各國的研究者認(rèn)為是FRP在結(jié)構(gòu)中應(yīng)用的又一新的發(fā)展方向，并進(jìn)行了一系列的研究與應(yīng)用工作。與初期的FRP橋梁應(yīng)用不同，近年來的FRP橋梁是指采用拉擠、纏繞、RTM（樹脂傳遞模塑）等工業(yè)化成形工藝的高性能碳纖維、高性能玻璃纖維（E玻璃和高強(qiáng)玻璃）、玄武巖纖維等增強(qiáng)復(fù)合材料型材構(gòu)成的具有穩(wěn)定力學(xué)性能和使用性能橋梁或橋梁部件，具有工業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化的特點(diǎn)，能滿足大用量的工程建設(shè)需要。這些橋梁可稱為“高性能復(fù)合材料橋梁”，與傳統(tǒng)橋梁相比，在以下幾方面具有突出的優(yōu)勢。
（1）架設(shè)速度快。俄羅斯莫斯科中心城區(qū)的某人行橋采用FRP結(jié)構(gòu)，其上部結(jié)構(gòu)架設(shè)僅耗時(shí)2個(gè)小時(shí)，而常規(guī)的結(jié)構(gòu)一般都需要2天；美國New York州某車行橋的改造，采用FRP結(jié)構(gòu)替換技術(shù)，僅用2天，而常規(guī)方法則預(yù)計(jì)需要10天左右。因此，采用FRP橋梁體系可大大加快建設(shè)速度，應(yīng)用于跨線橋、城市中心區(qū)橋、交通偏遠(yuǎn)區(qū)橋梁和在役橋梁翻新將具有很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。同時(shí)，在提高災(zāi)后應(yīng)急能力以及快速反應(yīng)能力方面也具有重要的應(yīng)用前景。
（2）抗腐蝕能力強(qiáng)。構(gòu)成FRP的纖維和基體材料都是耐腐蝕的非金屬材料，在結(jié)構(gòu)中應(yīng)用可避免腐蝕破壞所帶來的各種危害和損失。傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的腐蝕、劣化問題非常嚴(yán)重，不僅影響了橋梁的正常使用和壽命，還造成大量的安全和事故隱患。FRP橋梁具有的抗腐蝕性能能夠保證其長期使用的可靠性，一方面可提高結(jié)構(gòu)的安全性能，另一方面可降低了維護(hù)運(yùn)營的投入。并且FRP具有色澤鮮艷持久的特點(diǎn)，不需要特殊維護(hù)，適合建造景觀橋。
（3）抗超載和抗疲勞。傳統(tǒng)的橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以延性和變形能力獲得一部分結(jié)構(gòu)的安全儲備，而復(fù)合材料的力學(xué)性能表現(xiàn)為線彈性，主要依靠承載力提供安全儲備，設(shè)計(jì)合理的FRP橋梁比傳統(tǒng)材料橋梁的實(shí)際承載力要高。同時(shí)FRP在破壞前卸載不會發(fā)生塑性變形，因此FRP橋即使經(jīng)歷超載也可恢復(fù)原狀，對繼續(xù)使用的影響很小。此外，F(xiàn)RP材料的抗疲勞性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)材料，非常適合在承受動(dòng)載的橋梁結(jié)構(gòu)中應(yīng)用。由于FRP橋梁具有這樣的特點(diǎn)，可提高交通系統(tǒng)的適應(yīng)能力，對于我國當(dāng)前的實(shí)際應(yīng)用及發(fā)展具有重要意義。
（4）抗震性能好。由于FRP的力學(xué)性能*，可以減小構(gòu)件的尺寸，減輕上部結(jié)構(gòu)的自重，從而減小了在地震中受到的慣性力，因此對于抗震較為有利。同時(shí)，由于承載力儲備較大，也進(jìn)一步提高了FRP橋梁的抗震能力。此外，由于其自重輕，在震后的快速修復(fù)與重建中具有顯著的優(yōu)勢，尤其是在交通不便的情況下。因此，F(xiàn)RP橋梁在地震區(qū)的優(yōu)勢更為顯著。
（5）可實(shí)現(xiàn)更大跨度。超大跨度的橋梁是人類進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求之一。由于鋼材和混凝土的自重較大、強(qiáng)度有限，隨著跨度的增大，自重的影響將不斷增大，傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式和材料將難以適應(yīng)更大跨度的需要。FRP因其高強(qiáng)、輕質(zhì)、耐腐蝕的優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)大跨度結(jié)構(gòu)的理想材料。雖然目前還僅處于研究階段，但超大跨度橋梁將是FRP橋梁的重要發(fā)展方向，而常規(guī)FRP橋梁的研發(fā)與應(yīng)用則是超大跨FRP橋的基礎(chǔ)。