复合材料在军用桥梁器材中的应用研究

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1、2006年第2期玻璃钢/复合材料51复合材料在军用桥梁器材中的应用研究夏凌辉,常春伟,张艳萍(军事交通学院军事交通系,天津　300161)摘要:在军用桥梁器材用复合材料优点的基础上,本文介绍了复合材料在国外军用桥梁器材中的应用实例,对复合材料在我军军用桥梁器材中的应用前景作了分析,旨在推动复合材料在我军军用桥梁器材中的应用。关键词:复合材料;军用桥梁;前景分析+中图分类号:TU279172文献标识码:A文章编号:100320999(2006)02200512031　前　言很难适应未来高技术局部战争对军用桥梁器材的要

2、[2]战时为保障部队克服江河、深谷、沟渠等障碍,求。铝合金具有强度高、重量轻、不易腐蚀的优实施部队人员、装备、物资快速机动,保持前线和后点,在减轻器材重量、增加机动性方面有很大的提方的交通畅通,军用桥梁器材在一定程度上对战争高,但造价高,刚度比钢材小,并且铝材的焊接性能[3]具有决定性作用,伊拉克战争就是一个明显的实例。还有待改进。军用桥梁器材包括冲击桥,机械化桥和拆装式金属近年随着科学技术的快速发展,轻质高强的复桥三大类。合材料得到了广泛的应用。复合材料在军用桥梁器在今后一段时间内,随着高技术武器的广泛使材中的应

3、用也已开始起步。其主要优点是比强度用及陆军现代化的跨越式发展和未来作战样式及基高,可在保证承载能力的前提下降低器材自重,运输本任务的变化,对工程装备提出了更新、更高和更多架设轻便,因而有利于提高机动性能和架设速度等。的要求。军用桥梁器材须具备以下综合保障能力:它的可设计性好,能够按结构的受力要求,通过选择①足够的承载能力;②快速机动能力,包括地面作战组分和结构选型实现优化设计,满足军事装备的苛区域的快速机动能力、远距离战略机动(立体投送)刻要求。另外,电子计算机及结构化通用程序的广能力等;③高效作业能力,具有多功能

4、、高作业率和泛使用可将工程设计深入到更为微观的水平。战时在各种条件下有效使用的能力,包括快速展开能力、军用桥梁装备通载频繁,工况复杂,随时可能遭受爆架设能力、撤收能力、门浮转换能力、通载能力等;④炸产生的冲击破坏作用。复合材料可吸收一定的冲野战生存能力,包括必要的侦察感知能力、有效的装击能量,减震性能和疲劳强度高。另一突出优点是甲防护能力、一定隐真示假能力、广泛的适应能力、耐腐蚀,可适应恶劣的工作环境,在化工建筑和永久[4]抗损性和抗沉性、高可靠性和易维修性,良好的通用性地下(水下)工程中表现优秀。军用桥梁器材[1

5、]性和互换性。使用复合材料能大大增强抗腐蚀性能,简化维修保2　新型军用桥梁器材的选材养,延长使用寿命,在全寿命期内具有较好的经济性能。此外,复合材料在一定程度上还可以提高装备材料的选择在军用桥梁器材的研制与生产中占器材的防护和隐蔽能力。有举足轻重的地位。只有在选择合适材料的基础上,结构的设计才能顺利进行。近些年来,选择合适3　复合材料在国外军用桥梁器材中的的材质一直是各国军用桥梁器材研制工作者长期致应用实例力的目标。现代军用桥梁器材研制中广泛使用的结　　随着复合材料科学的日益发展,复合材料在军构材料主要是钢材与铝合

6、金。钢材的优点在于强度工方面的应用研究与开发也不断升温,国外对复合高、塑性和韧性好、各向受力均匀、可靠性高、弹性模材料军用桥梁器材的研制已十分普遍。早在1989量高、对动力荷载的适应性强及设计计算理论成熟年美军贝尔沃堡研究发展与工程中心委托福斯特米等,但其重量大、机动性差、耐腐蚀性差、维修保养费勒公司已成功地研制出了一种复合材料桥梁,它已用高等。特别是由于重量大引起一系列问题,如运经取代了以前美军装备的英国MGB中桁桥。与英输车辆多、载重车辆吨位高等,从而导致机动性差、国MGB中桁桥相比,单跨桥长由以前的4616m

7、增克服和跨越障碍的潜力小、作业劳动强度大等缺陷,加到现在的5418m,重量却减少了40%,运输车辆FRP/CM2006.No.252复合材料在军用桥梁器材中的应用研究2006年3月由14辆减少到3辆,作业人数由33人减少到6人,构设计计算简单,这是传统军用桥梁单元几乎全部架设时间由3h缩短到45min。桥梁的上下弦杆、受采用桁架结构的主要原因,但桁架结构同时也存在力拉杆和横梁均使用复合材料制造。这种材料是一杆件种类多、自重大,存储、运输不便等缺点,并且拼种由石墨纤维、碳和环氧树脂组成的新型轻质高强组架设时还需要专业

8、技术人员进行指导。与钢结构度材料。该桥由纵横两个方向均可折叠的相同三节相比,复合材料具有破损安全性好、成型方便、比重单元组成。低的显著优点,如能用复合材料制造的箱式结构代代表桥梁抢修器材国际先进水平的英国BR90替原有的桁架结构,将大幅降低整体自重,提高桥梁桥梁族,基本构件采用了轻质高强铝合金材料,自动的整体性能。架桥车部分采用了碳纤维复合材料,并完全机械化