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全球首座FRP纖維網增強混凝土橋

作者:本站 來源:本站 日期:2020-6-13 16:56:26 人氣:16

摘要:廣東鑫寶鑫科技有限公司,纖維增強復合材料FRP由纖維材料與基體材料構成。用于建筑結構時,常用的纖維材料有碳纖維、玻璃纖維,基體材料有環氧樹脂、乙烯基酯樹脂、不飽和聚酯樹脂。由微觀到宏觀,首先由極細的纖維絲按一…

纖維增強復合材料FRP由纖維材料與基體材料構成。用于建筑結構時,常用的纖維材料有碳纖維、玻璃纖維,基體材料有環氧樹脂、乙烯基酯樹脂、不飽和聚酯樹脂。由微觀到宏觀,首先由極細的纖維絲按一定方向排列或編織為板、布等形式,再與基體材料膠結后形成FRP制品。

       修建在德國阿爾布施塔特(Albstadt)的纖維網增強混凝土人行橋(簡稱TRC橋梁),是世界上首座將FRP纖維網作為增強材料的混凝土橋梁。該橋不使用鋼筋,結構厚度薄、重量輕,具有高耐久性

       由于架橋所在地防凍劑導致的鹽害影響較大,為滿足抗鹽害的性能要求,當地決定修建TRC橋梁。FRP纖維網具有抗鹽害的性能,混凝土保護層最小可控制為20 mm,以實現結構纖細的造型和高質量的外觀。TRC橋梁具有高密度的混凝土表面,不需要橋面鋪裝層,減少了維修養護,更經濟。TRC橋梁比鋼筋混凝土橋梁使用的混凝土量少,大幅減少了CO2的排放量,有利于環境保護。TRC橋梁的壽命周期成本是鋼筋混凝土橋梁的1/3。

       TRC橋梁通常采用抗堿玻璃纖維和碳纖維作為主材料,碳纖維具有非常高的抗拉強度(3000 MPa)。該橋采用數百根碳纖維束編織成間距38 mm的纖維網。由于碳纖維直徑只有數微米,纖維間間隙小,混凝土砂漿不能進入碳纖維束內部,不能很好地將應力傳遞給纖維整體。而進行環氧樹脂浸漬的纖維網,環氧樹脂浸透到纖維深處,可將應力傳遞到所有的纖維上。環氧樹脂浸漬后的碳纖維束抗拉強度比沒有浸漬的高出2倍以上。環氧樹脂浸漬固化后的纖維網可保持形狀,方便加工。該橋使用的碳纖維束彈性系數為2.4×105 MPa,環氧樹脂浸漬固化后的抗拉強度為3215 MPa。

       纖維網網格間距為38 mm,為使其縫隙間充分填充混凝土,使用最大粒徑5mm的骨料制作細粒度且高強度的混凝土?;炷翀A柱體抗壓強度70 MPa,立方體抗壓強度85 MPa,軸心抗壓強度90 MPa,抗彎強度10 MPa。

       該橋橋長15.55 m,為U形截面的下承式梁橋,橋面全寬2.94 m,最大梁高1.17 m。主梁橫截面采用兩層碳纖維網。將纖維網制作成片狀和U形,其中,U形纖維網用于橋梁轉角位置。該橋不使用鋼筋,彎矩和剪力由纖維網負責承擔。

       根據混凝土保護層厚度(20 mm)和纖維網最小彎曲半徑(約8 mm),橋梁構件的厚度盡可能薄。因此該橋側壁厚70 mm,橋面板厚90 mm??紤]到行人和自行車通行以及冬季除雪作業,橋面板上部設10 mm厚的鋪裝層作為磨耗層。

       該橋纖維網的安裝可以在2小時內完成?;炷敛捎米悦軐嵒炷?,不需要振搗,因此可以在幾小時內完成澆筑。澆筑后覆膜保護。2天后,工廠預制的主梁脫模后運至現場,使用2臺輪胎式起重機架設,2小時后就可開放通行。該橋從制作到投入使用只需要幾天時間。


       為了驗證該橋的性能,德國亞琛工業大學采用全尺寸模型進行荷載試驗,結果表明,結構是安全的。 


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