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《复合材料在土木工程中的应用现状_郑代华》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、1999年8月北方交通大学学报Aug.1999第23卷第4期JOURNALOFNORTHERNJIAOTONGUNIVERSITYVol.23No.4复合材料在土木工程中的应用现状郑代华杨庆生(北方交通大学土木建筑工程学院,北京100044)摘要从一些工程实例出发对复合材料在土木工程中的应用现状作一概述,指出复合材料具有的优点及将此应用于土木工程中所存在的限制和所需解决的力学问题.关键词复合材料土木工程杂交材料杂交结构力学性能分类号TB33ApplicationofCompositeMa
2、terialsintheCivilEngineeringZhengDaihuaYangQingsheng(CollegeofCivilEngineeringandArchitecture,NorthernJiaotongUniversity,Beijing100044)AbstractThearticlegivesasummaryforapplicationforcompositematerialsintheciv-ilengineeringonthebasisofseveralprojects.Italsopointsoutthea
3、dvantagesofcom-positematerials,thelimitationoftheirapplicationinthecivilengineeringandtheme-chanicquestionsneededtobeanswered.Keywordscompositematerialscivilengineeringhybridmaterialshybridstruc-turesmechanicproperties伴随着世界航空航天与军工生产而发展起来的复合材料由于具有良好的性能,其应用范围愈来愈广泛.作为钢、
4、木及混凝土等常规建筑材料的代用品(或补充)在土木工程中的应用正日益扩大.复合材料具有传统的建筑材料无法相比的优点:抗化学反应和化学腐蚀;高的比强度(可用轻质材料来减少工期和降低工程复杂性);良好的抗震性能.虽然复合材料很早就应用于建筑结构中(如麦杆和成型的泥砖等),但是由于缺乏必要的硬件设施(如力学测试方法和评价准则、设计规范等)及很高的设计费用,使其在土木工程中的应用受到限制.本文主要论述复合材料在土木工程应用领域中的新进展,介绍一些工程实例,并指出其在土木工程的应用中存在的限制和需解决的主要力学问题.1杂交材料纤维增强混
5、凝土纤维增强水泥和混凝土很早就应用于土木工程中,但是水泥对纤维的腐蚀是影响这种材料发展的关键,近年来发展了一种用E玻璃纤维、Aramid纤维、Kelver纤维、碳纤维等增强的本文收到日期1998-11-17郑代华男1975年生硕士生emailbfxb@center.njtu.edu.cn第4期郑代华等:复合材料在土木工程中的应用现状97FRP(fiber-reinforcedplastic)筋代替低碳钢筋,制成FRP增强混凝土这种由复合材料和混凝土形成的组合材料,称杂交材料.通常的梁或柱等主要受力构件是在受拉/受
6、压区配置一定量的低碳钢钢筋,由于低碳钢在通常的冻化或化学反应等条件下很快地腐蚀,引起钢筋的膨胀并在混凝土中引起拉应力最终使混凝土开裂和破坏.人们曾尝试用加入防水混合物、非渗透膜及[1]环氧保护层来解决这一问题,都未能取得成效.而用纤维增强的FRP筋代替低碳钢筋浇筑成的混凝土梁/柱,具有良好的抗腐蚀、抗冲击性能和电、热绝缘性能.一般讲,它的承载变形特性和传统的钢筋类同,先传递到棒材的表面上,而它的重量只有传统钢筋的1/4,其受热膨胀[2]阻止在水泥基体中,价格与用环氧树脂涂覆的钢筋相同.若用高强混凝土,其强度比低碳钢钢筋提高90%,其裂缝宽
7、度亦在设计允许范围内.最近落成于加拿大加尔各里市的Centre-BeddingTrail桥,采用碳纤维复合材料预应力增[3]强混凝土大梁.德国的Ulenbergstrasse大桥(1986年完工)为两跨公路桥,每跨均超过20m,采用玻璃纤维增强预应力混凝土大梁,被德国视为复合材料在土木工程中应用的一个里程[4]碑.日本的一预应力高速公路桥Bachigawa-Minam-iBashi桥在外梁中配有8根#8的碳纤维FRP筋用来将预应力传递至混凝土梁.另外,由于复合材料自重小且具有优越的耐腐蚀性,在海洋结构的构件中也得到了广泛的应用.日本Sum
8、itomo化学工业公司于1992年建成一座由Aramid纤维增强的复合材料结构预应力混凝土码头.由于FRP筋比钢筋的刚度小,FRP筋混凝土梁比钢筋混凝土梁的变形大.FRP筋混凝土梁屈服时由于纤
