FRP拉挤型材与桥面板的静载试验研究

纤维增强复合材料(FRP)桥面板是近年来开始在桥梁工程中应用的一种新型桥面板结构。本文通过对FRP桥面板模型的静载试验,研究了它的变形和应力分布情况,分析了在荷载作用下FRP桥面板的整体受力与变形情况,为FRP桥面板的设计与应用提供参考依据。     

复合材料桥面板的应用和研究进展

纤维增强复合材料(FRP)桥面板重量轻,可大大降低桥梁上部结构的重量,进而减轻下部结构的工程量。FRP桥面板耐腐蚀,抗疲劳和耐久性。它可大大减少建桥现场组装的时间,降低建造成本,节约维修费用,使用寿命长。作为新一代桥梁承重结构,FRP桥面板在桥梁建设和桥梁维修与改造工程中具有十分广阔的应用前景。本文介绍两类FRP桥面板 拉挤复合材料粘合结构桥面板和夹芯结构复合材料桥面板,对已有的几种FRP桥面板产品性能进行分析,介绍国内外在FRP桥面板的研制、工程应用和研究的进展状况。     

FRP桥面板梁式桥的荷载横向分布系数分析

FRP空心板桥面体系是一种新型桥面结构体系,具有强度高、自重轻、施工方便、耐腐蚀、维护费用低等优势,可作为新建桥梁的桥面板以及用于老化桥梁修复中替换原有桥面板.笔者对FRP桥面板体系的梁式桥在荷载横向分布系数方面的性能进行了探讨,采用两个具有代表性的中小型梁式桥,考虑FRP桥面板与支撑梁的两种组合情况,研究了FRP桥面...     

FRP在桥梁结构中的应用与发展

简要阐述了FRP复合材料应用于桥梁结构中的重要意义及现状,总结了国内外关于FRP的制作工艺、锚具、预应力技术、混杂技术、组合桥面板的最新研究成果和工程应用情况,重点探讨了FRP组合桥面板的结构形式及连接技术,对组合FRP复合材料在桥梁结构中的应用前景做了展望。     

纤维增强复合材料桥面板在开合桥桥面翻新工程中的应用

纤维增强复合材料(FRP)是一种新型的桥面翻新材料,但作为开合桥桥面板翻新材料,在使用过程中出现了一些问题。通过对美国俄勒冈交通运输部使用FRP桥面板翻新桥面工作时出现的事故进行分析,并针对这些事故进行系统的研究以及相关试验,发现选择恰当的FRP桥面板与上翼缘板的接缝连接设计,以及能够满足桥面板挠度要求的磨耗层,才能使FRP材料进行实际而广泛的应用。结合实践经验总结出一套施工指南以及注意事项,为桥面翻新工作提供较为科学的施工建议和指南。     

新型FRP桥面板型材承载力研究

针对一种新型的拉挤成型纤维增强复合材料(FRP)桥面板型材进行静载极限承载力试验分析,并通过有限元软件ANSYS进行有限元仿真模拟,试验与有限元分析对比验证得出此FRP型材的破坏模式,并为FRP桥面板型材的实际工程设计与工程应用提供依据。     

挪威主跨3700m悬索桥研究

挪威计划在2个码头之间修建一座主跨3 700m的悬索桥,该悬索桥主缆和桥面板拟采用纤维增强聚合物(FRP)轻质材料,并对桥面板做特殊设计,使其具有较高的极限拉伸强度及极低的单位重量。采用有限元软件对不设中间墩的设计方案进行计算分析。结果表明,与采用钢材相比,主缆和桥面板采用FRP材料,主缆的重量减少至75%,桥面板重量约305kg/m2,比钢桥面板轻;桥面板竖向挠度、横向变形、应力均满足规范要求;主缆变形、应力均满足规范要求;FRP材料后期养护少、使用寿命长。     

钢-FRP桥面板结合梁桥剪力连接件的试验研究

FRP桥面板具有优越的性能，与钢梁结合形成的钢--FRP桥面板结合梁桥有着良好的应用前景。通过试验提出一种经济有效、施工便利的梁、板连接方式，对其进行了疲劳试验。试验结果表明该连接方式的承载能力和疲劳性能均满足AASHTO规范的要求。得到了FRP板中栓钉连接件承载力的计算公式，并应用于实际工程，为钢—FRP板结合梁桥的推广应用作出了前期的研究工作。     

FRP简介及其在桥梁工程中的应用综述

纤维增强塑料(FRP)具有轻质、高强、耐腐蚀和抗疲劳等优良性能,近些年来受到土木工程界的普遍关注。笔者在文中介绍了FRP的种类和基本性能,包括物理力学性能、持时性能和耐久性能,分析和总结了FRP片材、FRP棒材及FRP型材在桥梁工程中的应用情况和最新研究成果。FRP片材主要用于混凝土结构的受弯加固、受剪加固及抗震加固等;FRP棒材可用作RC结构中的增强筋、PC结构的预应力筋或缆索承重桥的主要受力构件;FRP型材主要用于恶劣环境条件下替代钢筋网片、用作桥面板及FRP管混凝土组合结构。     

CFRP筋混凝土桥面板抗弯性能试验研究

为了提高桥梁的耐久性,本文研究了一种新型CFRP筋混凝土桥面板。通过抗弯性能试验,研究了不同配筋率的CFRP筋混凝土新型桥面板的荷载位移关系、抗弯承载力、CFRP筋应力分布、混凝土应变分布等。试验结果表明,FRP筋与混凝土粘结效使得CFRP筋桥面板具有部分塑性破坏特征,CFRP筋桥面板与钢筋混凝土桥面板相比,具有相似的截面变趋势和应力分布,符合平截面假定。CFRP筋混凝土板的弯曲破模式由CFRP筋与混凝土的粘结强度控制。     

FRP与RC组合梁桥上部结构设计与检测

纤维增强聚合物(FRP)与普通建筑材料相比有较大优势,但其不足之处是初期投资高、刚度较低及现场经验匮乏。为了促进该项技术的发展,在美国德克萨斯州设计建造了一座FRP与钢筋混凝土(RC)组合梁桥,FRP梁采用U形截面,内设48mm撑杆以提高FRP梁与RC桥面板的结合强度。桥梁建成后,分别通过声发射法和应变测试法对其在车辆荷载作用下的响应进行了检测。结果表明:桥梁经过2年运营未出现明显损坏和老化迹象;梁端部转动受到较大约束;护栏对桥梁刚度的增强有重要作用;FRP梁和RC板结合效果良好;桥梁具有很大的荷载横向分布能力。     

GFRP桥面板在公路桥梁上的应用

GFRP桥面板是用玻璃纤维复合材料制成蜂窝状断面,再在上下面各贴一层FRP板形成T形断面的上翼缘,与下方的钢工字梁(或混凝土工字梁)复板共同受力。其抗风化、抗腐性能备受用户青睐;它的轻质、高强性能是最具吸引力的钢筋混凝土替代材料。这种桥面板可用于新建公路桥,也可用于更换旧桥面。由于它的自重仅为钢筋混凝土的1/5,更换旧桥面后,相当于提高了桥梁的承载能力。     

全FRP车行桥梁结构设计与分析

提出了一种由蜂窝桥面板和U型主梁组合而成的新型全GFRP桥梁结构,并建立全桥有限元模型开展公路荷载作用下的力学性能分析。结果表明:桥梁结构的自振频率和振型、正常使用状态的竖向位移、极限承载能力状态的GFRP材料应力和粘结界面剪应力均满足规范要求。该结构形式具有构造简单、受力合理、施工方便的特点,有望在全FRP车行桥梁中推广应用。     

大跨闭口钢箱组合梁组合桥面板有效宽度研究

为研究大跨度闭口组合钢箱梁组合桥面板的有效宽度系数变化规律,依托G1503高速公路跨吴淞江大桥建立了组合连续钢箱梁桥有限元模型,分析了不同桥梁跨度、不同箱室宽度下的跨中截面和中支点截面有效宽度系数变化规律,对比了钢桥面板和混凝土桥面板有效宽度的差异,给出了混凝土桥面板有效宽度系数建议取值。结果表明,组合桥面板的钢桥面板和混凝土桥面板横断面应力分布规律相似。钢桥面板的有效宽度与规范规定基本相等,跨中断面小约0.41%,支点断面小约4.13%;混凝土桥面板的有效宽度与规范规定差异较大,跨中断面小约3.25%,支点断面小约27.9%。组合桥面板的钢桥面板有效宽度比混凝土桥面板有效宽度大,跨中断面相差0.51%,支点断面相差5.9%,混凝土桥面板有效宽度系数可参考钢桥面板有效宽度系数折减0.9倍取值。     

FRP筋与混凝土粘结性能试验研究

进行了FRP筋与混凝土粘结性能的拉拔试验,试件的破坏形式为FRP筋滑移拔出及FRP筋断裂。试验结果表明,随着FRP筋表面加肋,锚固长度减少,混凝土强度提高,FRP筋与混凝土的平均粘结强度都有了提高。同时,对带肋FRP筋与光圆FRP筋的粘结滑移本构模型进行了分析。     

夹层板技术在正交异性钢桥面板加固中的应用

介绍了夹层桥面板的力学特点及在国外用夹层板技术加固正交异性钢桥面板的试点工程实例,并分别建立相同尺寸的正交异性钢桥面板和夹层板技术加固后夹层桥面板模型,施加相同的边界条件和相同的荷载,经过有限元计算分析,结果表明:加固后夹层桥面板大大提高了原桥面板的刚度及承载力,能够有效预防疲劳裂缝的产生,可以在正交异性钢桥面板修复和替换中起到很好的作用,证实了夹层板技术是一种加固正交异性钢桥面板新颖、合适和有效的方法。     

钢混组合桥面板的发展概况及设计维护要点

结构优化的少主梁新型组合桥梁体系,对桥面板的跨径,耐久性等提出了新的要求。组合桥面板从历史上单纯以钢板作为模板,发展为合理的利用了钢混两种材料各自的优点,提高了桥面板跨径,减少了重量,加快了施工速度,提高了施工安全性。通过一系列动载和静载试验证明,组合桥面板具有和预应力混凝土桥面板同等级的承载能力和耐久性。组合桥面板制造施工费用与现浇预应力桥面板相近,但工期可缩短30%以上,并且其维护成本低、替换拓宽方便,全寿命费用合理。因此,组合桥面板是值得我国借鉴并在今后进行发展研究的一种结构形式。     

FRP徐变对FRP约束混凝土柱徐变的影响分析

综述了国内外FRP约束混凝土徐变及FRP徐变的研究现状与存在的问题。基于多轴应力状态下混凝土的徐变理论及流动率法的混凝土B3徐变模型,分别考虑外包FRP布徐变及忽略其徐变对约束混凝土柱徐变的影响,建立了FRP约束混凝土短柱在轴向荷载作用下的徐变计算模型。利用此模型对计入FRP的徐变与忽略FRP徐变的计算结果进行了对比分析,结果表明考虑FRP徐变与否计算出的理论值有一定差异。与5组试验数据相对比,考虑FRP徐变的理论值更接近于试验值。     

FRP加筋混凝土受弯构件的设计方法分析

用耐腐蚀性纤维聚合物材料FRP筋替代钢筋为遭受钢筋锈蚀问题严重的桥梁等基础设施提供了解决问题的根本途径。对照钢筋和FRP筋的性能差异,在分析了已有的FRP加筋混凝土受弯构件的变形性设计指标基础上,依据FRP加筋混凝土受弯构件裂缝宽度的限制要求,提出了适合FRP加筋混凝土梁的设计指标,为FRP加筋混凝土梁桥的设计提供参考。     

带大U肋的轻型组合桥面板基本力学性能

为综合解决正交异性钢桥面板疲劳开裂和铺装层易损的难题,提出了由正交异性钢桥面板与薄层超高韧性混凝土STC组合而成的轻型组合桥面板结构。由于STC层显著提高了桥面板的刚度,因此可对结构进行优化。在带U肋轻型组合桥面板的基础上,提出了带大U肋的轻型组合桥面板方案。将此方案拟应用于某大桥,与原结构相比,用钢量基本不变,而面板-U肋-隔板三者间焊缝总长度减少36%,不仅降低了施工难度,也减少了焊接缺陷,进一步解决了钢桥面板疲劳开裂的问题。采用4种不同的结构体系,建立了钢箱梁节段有限元模型,基于热点应力法,对体系的6个典型疲劳细节进行疲劳验算。结果表明：在大U肋轻型组合桥面板中,6个疲劳细节的应力水平与传统U肋轻型组合桥面板接近,降幅效果基本一致;同时,通过计算说明了大U肋轻型组合桥面板具有良好的横向受力性能,其栓钉也具有足够的抗疲劳性能。为探究此轻型组合桥面板STC层的纵向弯拉性能,开展了负弯矩条带足尺试验,确定大U肋轻型组合桥面板的STC顶层名义开裂应力为24.1 MPa,远超STC层计算最大拉应力10.92 MPa。以上分析初步表明：带大U肋的轻型组合桥面板有较好的疲劳和静力性能。