碳纤维加劲塑料在桥梁工程中的应用

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1、桥梁建设990319桥梁建设BRIDGECONSTRUCTION1999年　第3期　No.31999碳纤维加劲塑料在桥梁工程中的应用姜　辉，　周　履　　摘　要：碳纤维加劲塑料(CFRP)是一种高强、轻质、耐腐蚀、耐疲劳的现代复合材料，随着人们对现代复合材料的不断研究、开发和认识，其在结构工程中的应用将日趋增多。尽管CFRP价格较贵，但若能有效利用其独特的性能，则其经济效益将是显著的。介绍CFRP材料的特点以及在桥梁工程中的几种应用途径。　　关键词：碳纤维加劲塑料；复合材料；钢筋混凝土梁；桥墩；桥梁加固；缆索　　中图分类号：TU599　

2、　文献标识码：A　　　文章编号：1003-4722(1999)03-0063-03ApplicationofCarbonFiberReinforcedPlasticsinBridgeEngineeringJIANGHui，ZHOULu(BridgeScientificResearchInstitute,MajorBridgeEngineeringBureau,MinistryofRailways,Wuhan430034,China)Abstract:Carbonfiberreinforcedplasticsaremoderncompo

3、sitematerialswithcharacteristicsofhighstrength,lightweight,strongresistancetocorrosionandfatigueloadings,theuseinstructureengineeringwillbeprogressivelyincreasedwhilesuchmoderncompositematerialsareconstantlystudied,developedandrecognized.Inspiteofitshighcost,thetechnica

4、landeconomicbenefitswillbenotableifthespecificpropertyofCFRPcanbeeffectivelyused.ThefeaturesofCFRPmaterials,andseveralapplicationchannelsofCFRPinbridgeengineeringarepresentedinthispaper.Keywords:carbonfiberreinforcedplastics(CFRP)；compositematerial；reinforcedconcretebea

5、m；bridgepier；bridgereinforcement；cable1　引　言　　纤维加劲塑料(FRP)是由包裹在树脂母体中的连续纤维做成的复合材料，纤维起加劲作用，而树脂主要起粘合纤维的作用。纤维加劲塑料视其所用纤维的不同可分为碳纤维加劲塑料(CFRP)、玻璃纤维加劲塑料(GFRP)及芳纶纤维加劲塑料(AFRP)等三大类。　　碳纤维加劲塑料(以下简称CFRP)具有轻质、高强(强度超过钢材，接近高强预应力钢筋)、耐腐蚀、耐疲劳、耐火、耐久性好、操作简便等诸多优点，国际工程界从80年代后期开始将其作为钢筋、预应力钢材的替代材料加

6、以研究，并陆续将其作为PC桥梁的张拉材料、建筑物的外墙材料、既有桥梁的加固材料等等。到1997年止，国外用CFRP力筋修建的PC桥梁已有10余座，采用CFRP对病害桥梁进行修复加固的实例也不file:///F

7、/qikan_htm抽取_2000before/kjqk(200810)/qljs/qljs99/qljs9903/990319.htm（第1／5页）2010-1-14:26:09桥梁建设990319少。　　CFRP性能优越、用途广泛，它可以做成各种形状，是一种很有发展潜力的建筑材料。2　CFRP的特点　　(1)抗拉强度高，一般

8、为1500～1900MPa，高的可达2400～3000MPa。顺纤维方向其抗拉强度远大于普通钢筋，与高强预应力筋相近。　　(2)弹性模量低，约为1.6×105MPa。　　(3)疲劳性能优良，根据瑞士联邦材料试验研究所对19丝CFRP缆索的测试，当平均应力为550MPa时，200万次循环荷载应力幅度可达900MPa，高出钢材3倍。　　(4)重量轻。比重约为1.56g/cm3，仅为钢材的1/5～1/4，便于施工安装。　　(5)抗腐蚀性能好。　　(6)热膨胀系数低，纵向约0.6×10-6/℃，横向约35×10-6/℃。　　(7)应力-应变曲

9、线呈线性分布(见图1)，破坏形式呈脆性。　　(8)具有很大的可设计性。　　(9)非磁性。　　(10)各向异性，抗剪和抗多轴向力强度低。63.gif(1762bytes)图1　CFRP板与钢筋的应力-应变曲线3　CFRP筋