纤维增强复合材料(frp)桥面板

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1、(4)纤维增强复合材料（FRP）桥面板钢材锈蚀和混凝土劣化是影响钢筋混凝土和钢构件耐久性的最主要问题，它不仅影响着结构的使用寿命，还会导致大量的安全隐患，甚至造成事故。由于桥梁结构长期暴露在自然环境中，加上近海地区的氯离子等原因，使得桥梁结构的锈蚀退化问题尤为突出。因此，桥面结构的劣化一直是困扰公路桥梁的一个“顽疾”。由于纤维增强复合材料（FRP）有很好的耐腐蚀性能，因此用FRP制造桥面体系被认为是提高传统桥梁结构耐久性的一个发展方向。FRP桥面体系一般为全FRP结构或FRP－混凝土叠合梁板，断面形式多样。它与传统的钢筋混凝土桥板相比具有明显的优势：①在工厂中加工成型，重量很

2、轻，安装速度快；②能够抵抗除冰盐、海水、空气中氯离子的侵蚀，维护费用低；③恒载小，可减少支撑结构和下部结构负担的荷载；④为弹性结构，并且通常设计截面尺寸由挠度控制，偶尔超载可以弹性恢复；⑤疲劳性能好。在工程应用中，可以直接用FRP桥面体系建造新桥梁，也可以用于旧桥修复，即用FRP桥板替换原有的混凝土桥板，一方面可减轻桥面结构自重，甚至可以提高荷载等级，另一方面获得了更好的耐腐蚀性。①受力特点FRP桥面体系主要有两种形式：一种是板式桥，即用FRP桥板直接实现跨越，如图Error!Notextofspecifiedstyleindocument..1(a)所示；另一种是梁式桥，将

3、FRP桥面板搁置在钢梁或混凝土梁上，如图Error!Notextofspecifiedstyleindocument..2(b)所示。这两种形式中，FRP桥面板主要承弯矩、剪力和局部压力。根据材料可分为全FRP桥面板和FRP-混凝土/木材叠合板两类：全FRP桥面板一般为上下FRP面板和腹板组成，上面板受压和下面板受拉，中间腹板部分主要承受剪力，同时连接上下面板，如图Error!Notextofspecifiedstyleindocument..2(a)示意；在FRP－混凝土/木材叠合板中，混凝土或木材布置在受压区内，而FRP主要受拉，它们之间通过剪力连接件或粘结等方式传递剪力

4、，如图Error!Notextofspecifiedstyleindocument..2(b)示意。当荷载作用在局部，FRP桥面板横向还会受弯，且同时受到冲切或挤压；当作用非对称荷载时，截面上还会有扭矩出现：这些在FRP桥板的内力分析和设计中均需考虑。由于FRP为各向异性非均匀的材料，其力学性能参数需要通过铺层设计确定，同时还需考虑加工工艺的可行性，这些特点与传统的结构材料有很大的不同，因此FRP桥板的设计比较复杂，需要设计人员与专业FRP供应商配合完成。图Error!Notextofspecifiedstyleindocument..1FRP桥面板体系图Error!Note

5、xtofspecifiedstyleindocument..2FRP桥板受力示意图   ②FRP桥板构造目前，国内外厂商开发生产的FRP桥面体系的种类多样，根据它们的构造，可分为五大类：A.FRP夹心板（由夹心与上下面层组成）；B.FRP型材拼合空心板（由相同形式的型材连接组成）；C.FRP面板－型材芯空心板（由相同形式的型材组成的核芯与上下面板组成）；D.FRP－混凝土/木材叠合板；E.全FRP上部结构，前四种FRP桥面板的示意见图Error!Notextofspecifiedstyleindocument..3。这些形式的FRP桥面体系大部分都在工程中得到了应用，表Err

6、or!Notextofspecifiedstyleindocument..1中列出了各种类FRP桥面结构的相关试验研究或工程实例以及生产厂商。图Error!Notextofspecifiedstyleindocument..3FRP桥面板的形式分类表Error!Notextofspecifiedstyleindocument..1FRP桥面体系的分类及厂商  ③FRP桥面系统的优缺点优点：轻重FRP桥板比钢筋混凝土桥面在重量上降低10%～20%。因此使用FRP桥板能够比传统桥面大大降低自身重量。这就意味着新兴桥板的使用能够提高桥梁原有设计的额定载荷和原有的设计使用寿命。在新型

7、桥梁建设中，由于大大减少了结构件的使用，因此将轻重理念能够渗透到整座桥梁结构之中。由于FRP桥面每块面板的重量不到6000磅（约2.72t），因此，使用简易设备即可完成安装工程。挖掘机在施工现场就可完成安装任务。由于安装工程无需使用昂贵的起重机，这无疑降低了施工成本，而且也不会由于空中架设的电力线路阻碍起重机工作，而影响项目施工进程。耐腐蚀钢筋易受腐蚀是导致混凝土桥面早期恶化的主要因素。道路除冰盐的使用，加上高于预期的交通严重负荷，同样加速了桥梁老化速度。由于FRP材料具有较优越的抗腐蚀能力，因此使用F