复合材料桥梁上工程应用7.02

1、复合材料桥梁上工程应用7.02第一页，共50页。目 录第一部分复合材料简介第二部分复合材料在桥梁上的应用第三部分在桥梁上的应用业绩2第二页，共50页。1.复合材料的 6 大特性高比强度和比模量。良好的耐疲劳性能。复合材料有好的阻尼减震性能。第一部分复合材料简介良好的耐腐蚀性能。复合材料与其构件可以一次同时成型。复合材料具有性能可设计性。3第三页，共50页。材料密度g/cm3拉伸强度MPa弹性模量GPa比强度107cm比模量109cm45# 钢7.856002100.762.677075铝合金2.81524711.862.53单向E玻纤/环氧复合材料 （纤维含量70%）1.9-2.0980-10

2、8040-454.67-5.681.90-2.37单向碳纤维/环氧复合材料（纤维含量70%）1.4-1.51450-1570130-1509.66-11.218.67-10高比强度和比模量第一部分复合材料简介4第四页，共50页。 良好的耐疲劳性能 金属疲劳强度只有其拉伸强度的30%-50%；而纤维增强复合材料其疲劳强度是其拉伸强度的70%-80%，甚至更高。第一部分复合材料简介5第五页，共50页。复合材料有好的阻尼减震性能材料类型钢铝天然橡胶硬橡胶复合材料阻尼系数0.001-0.0080.00002-0.0020.1-0.31.00.6-1.0网球拍滑雪板高尔夫球棒第一部分复合材料简介6第六页

3、，共50页。 复合材料具有非常好的耐腐蚀性能，能在许多通常的金属都会发生氧化和腐蚀的场合中使用。良好的耐腐蚀性能第一部分复合材料简介7第七页，共50页。复合材料与其构件可以一次同时成型 这一特点使部件中的零件数目明显减少，避免了过多的连接件，减轻了重量，简化了制造工序，降低了成本。 第一部分复合材料简介8第八页，共50页。 其力学性能和电、磁、声、光、热性能具有可设计性，就是可以根据实际的使用需要来设计材料的性能，这是传统材料不具备的。复合材料具有性能可设计性第一部分复合材料简介9第九页，共50页。1.增强纤维：纤维束、纤维布、表面毡2.树脂基体：乙烯基树脂、环氧树脂3.填料：功能性填料、工艺

4、性填料增强纤维树脂基体填料复合材料型材第一部分复合材料简介2.复合材料的材料选择10第十页，共50页。第一部分复合材料简介3.复合材料的结构11第十一页，共50页。第一部分复合材料简介4.复合材料的生产工艺12第十二页，共50页。工艺方案拉挤成型树脂注射设备加热和固化设备增强材料放置和预成型设备牵引设备切割设备真空除尘设备第一部分复合材料简介13第十三页，共50页。第一部分复合材料简介拉挤生产线 复合材料拉挤成型设备的整体结构如下图所示。其主要部分包括拉挤设备和辅助设备，拉挤设备包括增强材料放置和预成型设备、树脂注射设备、加热和固化设备、牵引设备、切割设备以及真空除尘等辅助设备六大部分。14第

5、十四页，共50页。工艺方案真空灌注成型第一部分复合材料简介15第十五页，共50页。工艺方案缠绕成型 缠绕成型工艺是将浸过树脂胶液的连续纤维（或布带、预浸纱）按照一定规律缠绕到芯模上，然后经固化、脱模，获得制品。第一部分复合材料简介16第十六页，共50页。真空灌注生产线 复合材料真空灌注成型设备主要部分包括模具和辅助设备，其中辅助设备包括涂胶机、打胶机、空压机、真空泵等。铺层灌注第一部分复合材料简介17第十七页，共50页。第一部分复合材料简介5.复合材料的连接环氧结构胶粘接高强螺栓连接结构胶粘接外加螺栓紧固件连接18第十八页，共50页。第一部分复合材料简介5.复合材料再生利用目前主要采用的方式是

6、：化学回收方法，通过热降解回收可燃油和可燃气体。物理粉碎方法，通过物理粉碎法重新使用生成的玻纤、填料和固化树脂的混合物等几种技术方法。焚烧回收热能；其中物理粉碎方法是最为经济和方便的回收技术。19第十九页，共50页。第一部分复合材料简介5.复合材料的工程应用随着航空航天与军工生产而发展起来的复合材料, 由于具有良好而独特的性能, 适应了现代工程结构向大跨度、高耸、重载、高强和轻质方向的发展, 在工程建设中的应用日益扩大。工程复合材料在建筑领域的应用主要分为两类:一类是刚性复合材料构件, 如梁、柱、骨架结构等;另一类则是柔性复合材料构件, 如体育馆、停车场和车站的屋顶、野营帐篷等膜构件材料 。工

7、程复合材料替代传统建筑材料应用于建设工程中, 既为复合材料开辟了新的应用领域, 注入了新的活力, 同时也为工程建设解决一些传统建设材料的锈、腐、裂、变形大、能耗大、材料重，易老化、不利于环境保护等技术难题。20第二十页，共50页。目 录第二部分复合材料在桥梁上的应用第一部分复合材料简介第二部分在桥梁上的应用业绩21第二十一页，共50页。复合材料在桥梁上的应用情况公路级桥梁；人行便民桥；风景栈道桥；桥梁翻修加固；轨道交通的疏散平台等。第二部分复合材料在桥梁上的应用22第二十二页，共50页。公路桥涵设计通用规范（JTG D60-004）；城市人行天桥与人行地道技术规范（CJJ69-95）；城市道路

8、工程设计规范（CJJ37-2012）； 美国和欧洲相关FRP桥梁设计规范及相关行业标准。主要设计依据第二部分复合材料在桥梁上的应用23第二十三页，共50页。公路级桥 公司与国外公司及国内知名高校建立了良好的合作关系。近期，公司与国外公司共同研制出一款桥面板弯曲极限承载力大于446kN，为标准检验载荷70kN的6.37倍以上；并能够承受800万次疲劳试验不破坏。 复合材料公路桥梁相对传统桥梁有以下特点：耐腐蚀、抗震、抗疲劳；自动化生产，工厂内组装；质轻易吊装，低能耗 免维护。第二部分复合材料在桥梁上的应用24第二十四页，共50页。人行便民桥 人行便民桥采用复合材料设计可以做到在工厂进行整体组装后

9、整体安装。由于复合材料的轻质高强，安装非常方便，甚至只需几个人搬运就可以安装，并具备耐磨、耐压、耐冲击。基本设计要求 5kN/m2载荷作用下，桥的挠度不超过跨距的1/600，第一阶垂向弯曲频率大于3Hz。第二部分复合材料在桥梁上的应用25第二十五页，共50页。第二部分复合材料在桥梁上的应用我国复合材料桥梁产业起步较晚，目前有4座复合材料桥梁，分别是：石家庄2座人行桥、重庆1座桁架人行桥及大广高速1座跨线公路桥石家庄FRP-混凝土组合梁人行桥,2010重庆茅以升公益桥FRP桁架桥, 2012河北FRP桥板跨线公路桥, 2010石家庄FRP-混凝土组合梁人行桥, 201026第二十六页，共50页。

10、第二部分复合材料在桥梁上的应用27第二十七页，共50页。桥梁翻修及加固 公司还一直致力于复合材料在桥梁的翻新和修造研究，并与多家高校和企业合作，具备强有力的实力和丰富经验积累。复合材料在桥梁中翻修和加固几乎不会增加桥梁本身的负重，却能大大加强桥梁的承载能力，而且能够很大程度节约工程成本和时间。桥面板翻新桥梁主梁加固桥面板加固第二部分复合材料在桥梁上的应用28第二十八页，共50页。桥梁防撞装置 复合材料运用在桥梁防撞装置中具备高吸能、耐腐蚀及免维护等优势，可以达到“既不伤墩、也不伤船”的效果。现公司已与高校达成合作意向，将针对多座桥梁进行桥墩防撞装置研制。第二部分复合材料在桥梁上的应用29第二十

11、九页，共50页。材料成本序号材料重量（kg）初期成本（欧元）保养维护成本（欧元）总成本（欧元）总价与FRP总价之比1结构钢30009000036000126000145%2不锈钢28001100006000116000133%3复合材料200087000087000100%4铝合金1600770001900096000110%5钢筋混凝土1400030000100004000046%以跨度为13.5m，宽度为1.6m的桥梁模型为实例五种不同材料设计方案材料成本对比如下，复合材料（FRP）桥梁成本为钢结构桥梁的0.69倍，为钢筋混凝土桥梁的2.18倍。第二部分复合材料在桥梁上的应用30第三十页，

12、共50页。环境成本序号材料重量（kg）空气污染（m）水污染 （m）建设能源消耗（MJ）能耗百分比1结构钢30007.09*106697.4294000245%2不锈钢2800多于结构钢多于结构钢329600275%3复合材料20007.92*10685.8120000100%4铝合金160041.10*106565.3268700224%5钢筋混凝土1400031.04*106341.9277200231%以跨度为13.5m，宽度为1.6m的桥梁模型为实例五种不同材料设计方案环境成本对比如下，复合材料（FRP）桥梁能耗为钢结构桥梁的0.41倍，为钢筋混凝土桥梁的0.43倍。第二部分复合材料在桥

13、梁上的应用31第三十一页，共50页。实例英国M6高速欢喜山复合材料桥与传统桥梁成本对比备注：英国M6高速欢喜山复合材料桥梁由跨径为25.7米长的2条单向车道组成。（103）第二部分复合材料在桥梁上的应用32第三十二页，共50页。目 录第一部分第二部分复合材料在桥梁上的应用复合材料简介第三部分我公司在桥梁上的能力及应用业绩33第三十三页，共50页。研发设计能力第三部分我公司在桥梁上的能力及应用业绩34第三十四页，共50页。桥梁施工建设能力第三部分我公司在桥梁上的能力及应用业绩35第三十五页，共50页。高性能复合材料桥面板研发通过引进国外先进技术并消化吸收，研发高性能的桥面板产品提升桥面板产品工艺

14、水平，保证产品质量，提高产品技术门槛值，让国内拉挤企业难以模仿和进入研发从人行级到车行级的系列化桥面板标准件第三部分我公司在桥梁上的能力及应用业绩36第三十六页，共50页。数学桥设计参数桥位第三部分我公司在桥梁上的能力及应用业绩株洲云龙区复合材料数学桥的设计37第三十七页，共50页。主桥拱桥：FRP拉挤型材拼装桁架拱桥剑桥数学桥比例再现附桥：钢箱梁结构主桥直线段：FRP箱梁结构第三部分我公司在桥梁上的能力及应用业绩38第三十八页，共50页。主桥直线段效果示意图拱桥示意图第三部分我公司在桥梁上的能力及应用业绩39第三十九页，共50页。轨道交通疏散平台公司已研制出多种疏散平台，适用于外部紧急疏散和

15、地铁隧道紧急疏散。产品承载可达1.5吨/m2不破坏，并且防火等级达到建筑材料燃烧性能分级（GB 8624-2006）的A2等级，属于不燃级。广州六号线疏散平台疏散平台强度试验第三部分我公司在桥梁上的能力及应用业绩40第四十页，共50页。株洲云龙职教城四桥下过渡平台 该项目为云龙职教城四桥下面的过渡平台，位于职教城沿江风光带，面积为65左右，过渡平台除了基础采用混凝土以外，其他材料都为复合材料制作，过渡平台效果图和三维设计图如下图所示。第三部分我公司在桥梁上的能力及应用业绩41第四十一页，共50页。株洲云龙职教城六桥下亲水栈道该亲水栈道位于云龙职教城六桥附近，从沿河风光带伸出再折回岸边，栈道下部

16、为龙母河，效果图和三维设计图如下图所示，共计面积266。第三部分我公司在桥梁上的能力及应用业绩42第四十二页，共50页。第三部分我公司在桥梁上的能力及应用业绩株洲荷塘区荷塘月色生态栈道景观桥项目43第四十三页，共50页。该项目位于株洲市荷塘区，栈道桥面主要由FRP桥面板和H型钢主梁组成，栈道两边安装护栏，采用多跨连续梁方案，主要跨距为4m，栈道宽度为4m。该项目已完成图纸设计并制作了1:1的样桥，完成了FRP桥面板承载能力检测，整桥静载和模态试验，试验验证整桥是满足设计要求，并具备很高的安全系数。第三部分我公司在桥梁上的能力及应用业绩44第四十四页，共50页。第三部分我公司在桥梁上的能力及应用

17、业绩株洲市响田桥护栏项目45第四十五页，共50页。株洲云龙职教城绿道桥该项目桥梁总长36.8米，宽度为9米，整个桥梁分三跨，单跨为12米。正在做复合材料桥梁方案，通过有限元分析进行结构优化。第三部分我公司在桥梁上的能力及应用业绩46第四十六页，共50页。广东某高速公路桥梁梁基处理上紧固锚钉现场制作加固材料第三部分我公司在桥梁上的能力及应用业绩广东某高速公路桥梁加固应用实例47第四十七页，共50页。我公司致力于成为复合材料在中国桥梁建设领域的市场引导者与创新者，推动桥梁建设的新工艺、新方法、新技术的进步与升级，为城市交通提供更高效、更环保、更美观的解决方案。由于具备复合材料从设计、制备到检测的系统开发能力，我公司因而能够针对客户的不同需要