复合材料在桥梁支座低温脆性测定仪工程中的研究、用途和发展

复合材料在桥梁支座低温脆性测定仪工程中的研究、用途和发展

由于桥梁的安全性、适用性、耐久性、施工要求和维护要求方面的结构需求，桥梁结构与其它建筑结构相比具有如下特点：不可重复，不可*试验，荷载复杂，使用环境，使用期限长，制约因素多，体量较大。由于这些特殊要求使得复合材料能够在桥梁工程中具有更好的应用前景。

从历*看，每一次新材料应用于工程结构中都会带来革命性的变化，FRP桥梁被各国的研究者认为是FRP在结构中应用的又一新的发展方向，并进行了一系列的研究与应用工作。与初期的FRP桥梁应用不同，近年来的FRP桥梁是指采用拉挤、缠绕、RTM（树脂传递模塑）等工业化成形工艺的高性能碳纤维、高性能玻璃纤维（E玻璃和高强玻璃）、玄武岩纤维等增强复合材料型材构成的具有稳定力学性能和使用性能桥梁或桥梁部件，具有工业化、标准化的特点，能满足大用量的工程建设需要。这些桥梁可称为“高性能复合材料桥梁”，与传统桥梁相比，在以下几方面具有突出的优势。

（1）架设速度快。俄罗斯莫斯科中心城区的某人行桥采用FRP结构，其上部结构架设仅耗时2个小时，而常规的结构一般都需要2天；美国New York州某车行桥的改造，采用FRP结构替换技术，仅用2天，而常规方法则预计需要10天左右。因此，采用FRP桥梁体系可大大加快建设速度，应用于跨线桥、城市中心区桥、交通偏远区桥梁和在役桥梁翻新将具有很好的经济效益和社会效益。同时，在提高灾后应急能力以及快速反应能力方面也具有重要的应用前景。

（2）抗腐蚀能力强。构成FRP的纤维和基体材料都是耐腐蚀的非金属材料，在结构中应用可避免腐蚀破坏所带来的各种危害和损失。传统结构的腐蚀、劣化问题非常严重，不仅影响了桥梁的正常使用和寿命，还造成大量的安全和事故隐患。FRP桥梁具有的抗腐蚀性能能够保证其*使用的可靠性，一方面可提高结构的安全性能，另一方面可降低了维护运营的投入。并且FRP具有色泽鲜艳持久的特点，不需要特殊维护，适合建造景观桥。

（3）抗超载和抗疲劳。传统的桥梁结构设计以延性和变形能力获得一部分结构的安全储备，而复合材料的力学性能表现为线弹性，主要依靠承载力提供安全储备，设计合理的FRP桥梁比传统材料桥梁的实际承载力要高。同时FRP在破坏前卸载不会发生塑性变形，因此FRP桥即使经历超载也可恢复原状，对继续使用的影响很小。此外，FRP材料的抗疲劳性能远远优于传统结构材料，非常适合在承受动载的桥梁结构中应用。由于FRP桥梁具有这样的特点，可提高交通系统的适应能力，对于我国当前的实际应用及发展具有重要意义。

（4）抗震性能好。由于FRP的力学性能优越，可以减小构件的尺寸，减轻上部结构的自重，从而减小了在地震中受到的惯性力，因此对于抗震较为有利。同时，由于承载力储备较大，也进一步提高了FRP桥梁的抗震能力。此外，由于其自重轻，在震后的快速修复与重建中具有显着的优势，尤其是在交通不便的情况下。因此，FRP桥梁在地震区的优势更为显着。

（5）可实现更大跨度。超大跨度的桥梁是人类进步和经济发展的需求之一。由于钢材和混凝土的自重较大、强度有限，随着跨度的增大，自重的影响将不断增大，传统的结构形式和材料将难以适应更大跨度的需要。FRP因其高强、轻质、耐腐蚀的优点，被认为是实现大跨度结构的理想材料。虽然目前还仅处于研究阶段，但超大跨度桥梁将是FRP桥梁的重要发展方向，而常规FRP桥梁的研发与应用则是超大跨FRP桥的基础。