土木工程中复合材料发展与应用论文.doc

土木工程中复合材料发展与应用论文 1对工程结构发挥的加固和补强的作用 对于复合材料的应用主要是采取某种方式将FRP附着在构件的表面达成受力状态目的是强化原有构件的受力能力早在上世纪八十年代对于这种构想就进行的常识主要是在混凝土外加贴纤维复合材料内部带有高强度的钢丝实现加固的目的但是这种方式主要的作用是增强防腐效果实现了钢丝与混凝土的结合发展到九十年代碳纤维增强复合材料出现应用在对桥梁的加固方面促使纤维增强复合材料在加固和修复方面的影响增强研究的范围实现了拓展在具体的工程中得到应有促使FRP在修复和加固方面彰显优势此时我国的CFRP加固工程出现为新型复合材料的发展奠定的基础当前FRP技术在结构加固工程中得到极大推广发展到桥梁和建筑涉及混凝土、地下隧道等多种形式加固方式展现为缠绕、粘贴等多种方法FRP在混凝土结构中的加固形式较多在各种结构架构中应用比较普及其中在钢结构加工方面的运用最为突出 2FRP筋索和预应力FRP筋混凝土结构介绍 (1)对于FRP整个纤维的比重较大其筋的重量较小同时强度较高是常规钢筋的多倍它在耐腐蚀方面特点突出也是实现对钢筋有效代替的主要性能避免出现锈蚀现象致使结构受到破坏也有利于节省维护费用降低时间成本另外其非磁性的特征突出能够达到相关工程的无磁性标准FRP索在桥梁工程中应用较多可以发挥缆绳的作用抑或是用作预应力筋早在二十世纪六十年代这种配筋就应用在混凝土的桥梁建设中目的是借助GFRP的性能避免一些特殊地区的不利因素的影响如寒冷或者沿海地区的盐蚀现象另外GFRP价格不高操作简单耐久性强使用比较广泛 (2)在我国使用较大的市FRP筋、索产品以及配套锚夹具在FRP筋混凝土的研究中主要涉及两个方面的内容一个混凝土与筋之间粘结的问题一旦效果不佳加之处理方式的不同会得到不同的粘结效果另外一方面是在力学方面的性能主要是鉴于FRP筋具有弹脆性材料类型使得其在混凝土构件受力方面与传统方式存在不同为此要立足不同进行深入研究 3对FRP组合结构的介绍 FRP组合几个就是将不同类型的形式的FRP产品与钢材或者混凝土进行结合发挥各自最大优势从而形成新的结构对于FRP鉴于性能的完善下其可塑性较强 31FRP管混凝土分析 将混凝土填至缠绕成型的FRP管仲形成混合构件这种方式比较合理除了发挥对混凝土约束的作用外还可以发挥模板的作用加快施工提高较高的耐久性对于FRP管混凝土的研究比较多深入开展对组合结构的受力等方面的探索 32FRP钢管混凝土组合构件的分析 在构件的中间部分设置空心的钢管外面包FRP之间添加混凝土在具体施工进行中钢管发挥的承力的作用FRP充当模板钢管受到了保护防止锈蚀的发生变形几率降低自重降低 33FRP混凝土组合梁分析 FRP混凝土组合梁分析主要是借助组合方式关键促使上部混凝土受压下部受拉在组合件的作用下材料的利用率提高将其作为长久使用的模板有利于施工的顺利开展 34CFRP铝合金组合构件的分析 CFRP铝合金组合构件是将FRP在铝合金的外面进行包裹以实际设计为依据最大地发挥二者的优势如高强、耐腐蚀等防止脆性的发生这种方式比较适合在大跨度的结构中使用 35FRP木组合构件 FRP在纤维构造方面与木材具有相似的构成具有受力方面的特性抗火能力不强在实现组合之后FRP能够发挥增强的作用木材发挥内部填充的功能在力学方面达到性能最强这种组合方式操作简单技术成熟有利于降低工程造价支出 4对全FRP结构的介绍 鉴于FRP在力学方面的优势例如耐腐蚀性、绝缘性以及隔热性使得其在设计和优化方面优势明显全FRP结构具有不可替代的作用在民用工程中应用较多在当前的土木工程中全FRP结构主要分为如下几种形式 41对FRP桥面体系的分析 以FRP材料作为桥梁的面板能够实现结构内力的降低增强对环境侵蚀的抵抗能力减少后期维护的支出借助这种新的桥板桥面的重量降低使用时间增长 42对FRP轻质桥梁的分析 对于这种轻型的桥梁主要应用在人行天桥几乎全部构件都采用FRP较小了整个上部构造的重量FRP轻质桥梁与传统方式存在受力的不同首先这种桥梁承载能力强但是刚度不大采取变形控制的方式其次受力特点为线性变形与承载成正比关系在出现完全破坏之前变形十分明显呈现比较突然的状态当前这轻质桥梁的研究发展不大缺少相关标准和要求 43对FRP编制网结构的分析 这种方式的结果是以一定的标准为依据将FRP板条进行编织在张拉作用下形成一种结构体系柔性较强这种结构借助的是轻质的特征比较适合于较大跨度的结构建筑效果比较突出适合于大型建筑 44FRP杆间空间结构分析 在空间结构系统中应用FRP能够实现网架结构的获取FRP网架结构杆件主要是由CFRP片粘贴而成按照不同的角度和层次实现节点与锥头的有效连接这种结构重量较小施工方便不需较长时间具有较强的耐腐性防止凝露的出现维护费用不高这种结果比较适合于环境差、跨度大的结构 45多种款式的FRP曲面结构物 如果采用传统材料来实现不规则的建筑结构形式需要较高的成本但是FRP效能较高、成本较低有利于多样化的结构形态的需求同时FRP的可设计性较强有利于结构方面的优化FRP有利于弥补传统结构的不足借助优化作用促进结构受力的合理化为此FRP是非线型建筑的理想结构物 5结束语