大跨度CFRP缆索和钢缆索悬索桥经济性能对比研究

为了分析CFRP缆索和钢缆索悬索桥在经济性能方面的优劣,首先推导了悬索桥各个构件的材料用量和造价公式,然后对主跨为1000～5000 m的CFRP缆索和钢缆索悬索桥的造价进行参数影响性研究,考虑的参数有主跨跨径、材料价格、桥跨布置方式、矢跨比和边中跨比。结果表明：跨径较小时钢缆索悬索桥占优,当跨径不断增大,CFRP缆索悬索桥的优势方能逐步体现;随着CFRP材料制造工艺的成熟、价格的不断下降,CFRP缆索悬索桥的竞争力越来越明显;桥跨布置方式对两者的经济性能影响较小;相对于钢缆索悬索桥,CFRP缆索悬索桥的总造价对矢跨比敏感程度较低,其选择范围也更广;边中跨比为0．2～0．3时,CFRP缆索悬索桥的总造价最低。     

基于全生命周期分析的白车身选材方法

本文中采用全生命周期分析方法对使用普通钢、先进高强度钢（AHSS）、铝合金和碳纤维复合材料（CFRP）等材料的某燃油车白车身在生产、行驶和报废回收各阶段的等效碳排放和能耗进行了分析，并讨论了行驶里程对不同材料车身减排效果的影响。结果表明：在当前技术条件下，用AHSS和铝合金代替普通钢作为白车身材料可降低碳排放和能耗，而用CFRP代替普通钢会增加碳排放和能耗；铝合金的全生命周期碳排放和能耗主要取决于生产阶段的碳排放和能耗水平，而材料的选择则与地区的碳排放和能耗水平有关，在普通碳排放和能耗水平的地区铝合金比AHSS更有优势，在高碳排放和能耗水平的地区则AHSS比铝合金更有优势；铝合金的减排效果随着行驶里程的增加而更显著。该燃油车在行驶15万km的情况下，其车身材料比例为77.9%AHSS和22.1%铝合金时，具有综合最优的碳排放和能耗水平。     

桥梁结构CFRP加固抗弯计算研究

介绍碳纤维复合材料(CFRP)的特点,分析碳纤维材料的力学特性和其加固技术的优势。从CFRP片材对受弯构件加固补强计算的基本理论和基本假定着手,特别针对CFRP片材抗弯加固的简化计算方法进行详细分析和讨论,提出CFRP加固技术要点并得出结论。     

CFRP斜拉索的静力特性分析

采用解析法分析CFRP斜拉索的静力特性,发现CFRP拉索相对于钢拉索具有一系列优点:CFRP拉索在超大跨时采用切线模量计算的误差很小;相同条件下CFRP拉索的等效弹性模量比钢拉索的高得多,且拉索愈长,其间差别愈大;CFRP拉索的极限长度是钢拉索的5倍有余,或者说在承载效率一定的情况下,CFRP拉索的跨度为钢拉索的5倍;CFRP拉索的自重应力较小,在超大跨时其承受外荷载的比重仍很高。     

CFRP材料在桥梁加固工程中的应用

碳纤维复合材料（CFRP材料）具有自重轻、强度高等许多优点，在桥梁工程尤其是桥梁加固工程上得到较广泛地应用。介绍了CFRP材料的特点，国内外CFRP布技术指标比较，通过工程实例较详细地介绍了CFRP布在桥梁加固工程上的应用。     

超大跨径悬索桥主缆材料对静风稳定性的影响

为比较碳纤维增强塑料(CFRP)和钢2种主缆材料对超大跨径悬索桥静风稳定性的影响,分别采用三维非线性分析方法及整体特征值稳定性分析方法,对采用2种类型主缆的3 500m跨径悬索桥进行静风稳定性分析。结果表明:CFRP主缆悬索桥扭转振动频率较钢缆结构的要高;2种主缆类型超大跨径悬索桥的静风失稳临界风速均较接近;CFRP主缆悬索桥的各阶屈曲系数均较钢缆悬索桥的要大,具有更高的安全储备。     

预应力碳纤维板加固混凝土T梁桥的设计及应用

预应力碳纤维板加固技术采用涂覆有专用环氧胶的碳纤维板进行预应力张拉,修复构件的变形和闭合裂纹,而后将碳纤维板粘贴、锚固在构件上,与一般面贴碳纤维(CFRP)板的加固方式相比,采用预应力碳纤维板加固混凝土梁可以充分发挥材料的高强特性、改善构件使用阶段的受力性能、防止剥离破坏的发生以及减小应变滞后现象等优点。     

CFRP材料在桥梁快速加固工程中的应用

碳纤维复合材料（CFRP材料）具有自重轻，强度高等许多优点，在桥梁快速加固工程中得到广泛的应用，介绍CFRP材料的特点，比较各种加固方法，说明在桥梁快速加固工程上的应用及注意事项。     

超大跨碳纤维索桁桥的静动力性能研究

碳纤维增强复合材料(CFRP)具有轻质、高强、耐久性好、耐腐蚀等性能优点,是用作大跨径缆索承重桥的理想材料.在吸收国内外对CFRP材料研究成果和经验的基础上,提出CFRP索桁桥,从而一方面充分利用CFRP缆索耐腐蚀、高强的性能优点;另一方面利用索桁架结构刚度大的优点,克服大跨径桥梁柔度大、刚度小的缺点,并减少因CFRP质量轻对桥梁结构稳定性的影响.通过建立三维有限元模型,对跨径为2 000 m级的CFRP索桁桥进行了静动力性能分析,并与相同跨径的钢悬索桥和CFRP悬索桥进行比较,证实了CFRP索桁桥在静动力性能方面的优势,最后提出了主跨5 000 m超大跨CFRP索桁桥设计构想,并对其静动力性能进行了分析.     

大跨CFRP缆索悬索桥成桥静力特性分析

碳纤维增强复合材料(CFRP)具有轻质高强、耐腐蚀的特点,比钢更适合用作未来更大跨径悬索桥的缆索体系,以达到经济合理的目的.为了研究CFRP缆索悬索桥的静力性能,初步设计了2座跨径同为2000 m的悬索桥,分别采用传统钢缆索和CFRP缆索,对其在8种典型工况下的静力行为进行非线性有限元分析.分析结果表明:改用CFRP缆索后,大跨悬索桥的主缆拉力降低20％～30％,锚碇所需提供的反力可以减小;全桥温度效应可忽略不计;但由于缆索自重大幅下降,全桥重力刚度下降,加劲梁和索塔在汽车、人群和风荷载作用下的变形量及内力有所增大.     

配置碳纤维(CFRP)吊杆和系杆混凝土拱桥的力学性能

对近年在土木工程领域开始应用的碳纤维复合材料CFRP(Carbon Fiber Reinforced Polymer)的物理力学性能作了介绍,并与钢绞线的力学性能进行了对比,通过算例,分析了配置碳纤维(CFRP)吊杆和系杆的大跨混凝土系杆拱桥力学性能,可以看到CFRP材料在大跨混凝土系杆拱桥中是一种很有发展前途的新型材料.     

配置碳纤维（CFRP）吊杆和系杆混凝土拱桥的力学性能

对近年在土木工程领域开始应用的碳纤维复合材料CFRP（Carbon Fiber Reinforced Polymer）的物理力学性能作了介绍,并与钢绞线的力学性能进行了对比,通过算例,分析了配置碳纤维（CFRP）吊杆和系杆的大跨混凝土系杆拱桥力学性能,可以看到CFRP材料在大跨混凝土系杆拱桥中是一种很有发展前途的新型材料.     

大跨径CFRP缆索悬索桥的静力特性的模拟分析

对大跨径碳纤维增强聚合CFRP缆索和钢缆索悬索桥的静力特性进行理论对比分析,从理论的角度探索CFRP缆索应用于大跨径桥梁的优点.采用有限元建模对比分析了CFRP/钢缆索悬索承载效率,说明CFRP缆索更适合用于超大跨径悬索桥,随着跨径的增大,CFRP缆索的优点就越明显;对比分析了恒荷载作用下,CFRP缆索主缆最大拉力、锚...     

CFRP加固混凝土梁受弯承载力的有限元分析

碳纤维增强复合材料(CFRP)具有高强、质轻、工艺性好和耐腐蚀好等优点,在混凝土结构加固领域的应用日趋广泛。针对实际情况下钢筋混凝土梁式桥因受弯承载力不足产生破坏的特点,对碳纤维布加固混凝土梁的受弯性能进行了试验和初步有限元数值分析,通过ANSYS有限元建模,其中,混凝土单元类型采用Solid65空间混凝土单元,钢筋单元采用Link8空间链杆单元,外部粘贴CFRP采用Shell41膜单元,混凝土梁支座采用Solid45单元。分析与试验结果表明,与普通混凝土构件相比,经CFRP加固的混凝土构件可有效利用碳纤维材料高强度的特性,混凝土梁的抗弯承载能力和刚度得到较大幅度的提高,在混凝土结构加固领域具有广泛的应用前景。     

碳纤维在汽车上的应用

碳纤维（CF）是纤维状的碳素材料，含碳量在90％以上，它是利用各种有机纤维在惰性气体中、高温状态下碳化而制得。具有十分优异的力学性能。特别是在2000℃以上高温惰性环境中，是唯一强度不下降的物质。碳纤维和碳纤维增强复合材料（CFRP）做为21世纪的新材料，其高强度、高弹性模量和低比重性能，     

基于力学与造价的CFRP-钢组合拉索斜拉桥设计理论

针对1400～2800m主跨斜拉桥整体刚度不足的问题,提出一种新型结构方案——碳纤维增强塑料（CFRP）-钢组合拉索斜拉桥。该方案将CFRP斜拉索与传统钢斜拉索同时应用于斜拉桥中,组合2种材料高强轻质及弹性模量高的优点,以：达．到提高斜拉桥整体刚度的设计目的。通过基于力学与造价的参数分析提出该组合拉索斜拉桥的3种设计原则：等安全系数等效刚度最优、等安全系数等效刚度性价比最优、等造价等效刚度最优,并分别给出详细的设计步骤及设计用图。最后,进行了多种方案1400m主跨斜拉桥试设计。结果表明：CFRP-钢组合拉索斜拉桥在力学与经济性方面均具有一定优势,其工程应用具有可行性,是主跨为1400～2800m斜拉桥的优选方案之一。     

超大跨度CFRP索斜拉桥的力学性能分析

为了探讨碳纤维材料(CFRP)索在超大跨度斜拉桥中应用的可行性,以1400 m主跨的超大跨度钢拉索斜拉桥设计方案为例,采用拉索的等强度和等轴向刚度方法,拟定了两座等跨径布置CFRP索的方案桥,分别采用结构三维几何非线性方法、子空间迭代法、空气动力稳定性分析方法以及地震响应的反应谱分析方法,对应用钢索和CFRP索的超大跨度斜拉桥的静力特性、动力特性、抗风稳定性以及抗震性能等进行了分析与比较,并从力学性能角度探讨了CFRP索在超大跨度斜拉桥中应用的可行性。结果表明:从力学性能角度而言,超大跨度斜拉桥采用CFRP索是可行的,但是拉索截面尺寸采用等轴向刚度方法确定则更有利。     

CFRP在超大跨悬索桥和斜拉桥中的应用前景

在分析传统缆索材料局限性的基础上，概述了碳纤维复合材料CFRP用于超大跨桥梁的必要性及目前CFRP的发展情况和在桥梁工程中的应用基础，最后指出CFRP用于超大跨桥梁尚存在的问题。     

粘贴CFRP布改进承受超载桥梁的抗弯性能

某桥已运营27年,边跨主梁为钢-混结合梁,中跨主梁为钢筋混凝土梁,严重超载导致钢筋混凝土桥跨出现了弯曲裂缝,采用碳纤维增强聚合物(CFRP)布对桥梁进行了加固.为确定由极限荷载引起的作用力,建立了桥梁上部结构的有限元模型并进行计算,计算结果表明,由超载货车所产生的弯矩比由AASHTO标准货车所产生的弯矩大34%～57%...     

侵蚀性环境下桥梁CFRP/BFRP加固后的长期性能试验

为了研究侵蚀性环境下服役桥梁构件采用纤维材料加固后的长期性能,对11根具有初始锈蚀损伤的钢筋混凝土梁式构件采用碳纤维布(CFRP)和玄武岩纤维布(BFRP)加固后继续退化的承载力及服役性能进行试验.通过对加固后构件进行电化学加速锈蚀和盐液浸润干湿循环模拟不同程度的后续服役性能退化,研究侵蚀性环境对CFRP和BFRP加固构件在不同后续服役期的承载力、刚度等性能影响规律,同时对比了2种加固材料的耐久性能和成本效益.结果表明:侵蚀性环境下加固后的桥梁构件承载能力评估需综合考虑钢筋锈蚀引起的承载力降低和侵蚀性环境对纤维利用效率的降低;CFRP对刚度提高显著,而BFRP加固具有更好的延性;考虑加固后长期服役性能,CFRP加固后具有较好的耐久性,而BFRP具有较高的成本效益.