复合材料（gfrp）在人行道栏杆上的应用

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1、复合材料（GFRP）在人行道栏杆上的应用陈涛1梁馨月21.重庆交通大学重庆400074；2.重庆师范大学重庆401331摘要：玻璃纤维增强复合材料（GFRP）具有度高、变形率低、耐腐蚀性强、质轻特性。用该复合材料设计的桥梁人行道栏杆实例在国内外己有研究［1,2］。木文运用有限元分析和栏杆的加载试验，证实其较传统混凝土栏杆、铸铁栏杆、铝合金栏杆轻质高强、施工简便、应用前景广阔。关键词：GFRP；人行栏杆；有限元分析Abstract：GlassfiberreinforcedPolymer（GFRP）ha

2、sahighdeformationrate,corrosionresistance,lightweightcharacteristics.Ithasbeenabridgesidewalkrailinginstancewiththecompositematerialdesignathomeandabroad［l,2］.Inthispaper,finiteelementanalysisandloadtestrailingsconfirmedithasamorehighstrength,simplecon

3、struction,applicationprospectsthanconventionalconcreterailing，ironrailing，aluminumrailingslightweight.Keywords：GFRP；Pedestrianrailing;FiniteElementAnalysis引言玻璃纤维增强复合材料（GFRP）因为其强度和比模量高，耐腐蚀、抗疲劳性、减震性能好以及破损安全性能好、可设计性和工艺性好，在航天航空、汽车、船舶、化工、电子和建筑等行业中己有广泛的应用。从2

4、0世纪70年代末开始,复合材料在桥梁工程中逐渐得到应用［3,4］。栏杆是桥梁的重要附属构件，它虽不影响主体结构的受力性能，但却关系通行者的生命安全，我国曾多次发生因栏杆破坏造成人员伤亡的重大事故。常见的栏杆为混凝土、钢、铸铁、不锈钢、铝合金等材料制成，因混凝土栏杆不美观、易损坏，钢、铸铁栏杆易锈蚀，不锈钢与铝合金栏杆连接强度较弱、易成为被盗对象，从而造成安全隐患。纤维增强复合材料诸多优点以及在工程中的应用曰益广泛［3，4］，由此采用玻璃纤维增强复合材料（GlassFiberReinforcedPol

5、ymer，简称GFRP）栏杆代替传统栏杆具有潜在的推广价值。1FRP栏杆的结构形式和特点1.1新型栏杆结构形式GFRP栅栏型板条式栏杆均采用GFRP材料制成，主要由栏杆望柱、栏杆扶手、下横梁和小望柱、支墩五部分组成（如图1所示）。栏杆望柱、支墩采用H管形截面，扶手、小望柱和下横梁采用长方管形截面。GFRP栏杆荷载设计标准根据《城市桥梁设计荷载标准》（C」j77—98）［5】之规定，桥梁栏杆设计荷载为：栏杆扶手不同吋作用1.2kN/m的竖向力和lkN/m的水平力，栏杆望柱顶部作用lkN/m的水平推力。

6、上述取值高于《公路桥函设计通用规范》GTGD60—2004）的相应要求。故GFRP桥梁栏杆试验荷载按（CII77—98）确定。GFRP栏杆制作及连接方式GFRP栅栏型板条式桥梁人行道栏杆，望柱、支墩、扶手、下横梁分别由工厂预制，再根据设计坡度组装成栏杆排架节段运到桥上安装，通过栏杆望柱与人行道纵（横）梁的预埋件连接固定于桥面。图1GFRP栏杆节段立面图GFRP材料性能及GFRP栏杆特点玻璃纤维增强复合材料（GlassFiberReinforcedPolymer,简称GFRP），俗称玻璃钢，为纤维增强

7、复合材料中最经济II应用最广泛者，FRP和常用材料的力学性能参数对比见表1。GFRP比重轻（约为钢的1/4）、强度高（与Q235钢接近）、弹性好（结构变形易恢复）、耐疲劳、耐腐蚀，并且具有材料可设计性和良好的加工性能，适用于桥梁栏杆［7,8］。GFRP栅栏型板条式栏杆预制吋自带色彩、光洁亮丽，抗撞击、耐疲劳、电绝缘、自防腐、耐老化［9］，可省去或减少除锈刷漆等日常养护费用。玻璃钢材料的无冋收利用价值，奋效解决了金属栏杆的防盗问题。表1材料参数表2GFRP栏杆结构冇限元分析2.1结构计算参数以一个栏杆

8、节间为计算模型，采用有限元分析软件Midas对结构进行模拟分析，望柱截面尺寸为270mm×200mm的H管形截面，壁厚为5mm,考虑到一根望柱两侧各联系一个节间，故模型中望柱刚度取全截面刚度的一半；扶手截面尺、j•为100mm×200mm，壁厚为4mm;排兜上下横档截面尺、j•为80mm×180mm,壁厚为4mm；小望柱截面尺寸为60mm×120mm,壁厚为3mm;flh漿上下横档支墩为120mm×200mm