轻型FRP组合桥梁的方案设计与分析(2)

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Key words: composite bridges; light; FRP; bridge deck; pedestrian bridge

第一章绪论 1

1.1轻型FRP组合桥梁的研究背景与意义 1

1.2 FRP材料的特点及应用 2

1.3轻型FRP组合桥梁结构的优势与应用 5

1.4本文的主要工作及研究重点 9

第二章轻型FRP组合桥梁结构的受力性能 10

2.1 FRP材料的受力性能与耐久性 10

2.2轻型FRP组合桥梁的主要结构形式 10

2.3轻型FRP组合桥梁结构的受力特点 17

2.4轻型FRP组合桥梁结构的抗震性能分析 18

第三章轻型FRP组合桥梁结构的设计计算 22

3.1建模分析 22

3.2结构的受力计算与校核 25

3.3设计、建造中的关键技术 26

第四章工程设计实例分析 28

4.1工程概况 28

4.2工程方案的设计与分析 29

4.2.1 最大跨中挠度 29

4.2.2 震动特性指标 30

4.2.3极限跨度分析 33

4.2.4 人行天桥的性能改善 34

4.3小结 35

第五章总结与展望 36

致谢 38

参考文献 39

第一章绪论

1.1轻型FRP组合桥梁的研究背景与意义

桥梁是决定交通通行能力与效率的关键枢纽，近些年来随着经济的发展，对于它的架设速度、长期可靠性、抗超载能力和抗疲劳能力等方面提出了更高要求。采用新型结构材料是提高桥梁性能的一个重要途径。其中以复合材料FRP的应用最为显著，复合材料FRP是最近几十年在土建领域兴起的一种新型高性能结构材料，它由纤维材料和基体材料按一定比例进行混合并经过一定工艺复合形成。FRP材料的主要形式有以下几个方面：玻璃纤维增强聚合物（GFRP）俗称玻璃钢、碳纤维增强聚合物（CFRP）、芳纶纤维增强聚合物（AFRP）等。FRP材料具有轻质、高强、耐腐蚀和施工成型方便等优点，现已成为混凝土、钢材等传统结构材料的重要补充。

复合材料FRP应用于桥梁工程起始于70年代末和80年代初期，英国、美国和以色列最先使用这种材料作为建筑结构中的受力构件。1970年，英国Liverpool建成了一座跨径10m，宽1.5m的GFRP连续梁人行天桥，这是有文献记载的FRP材料在桥梁结构中最早的应用。我们国家从1958年开始探讨在混凝土结构中使用FRP材料来取代钢筋，并且于1982年在北京的密云县建造了一座GFRP公路桥，桥梁跨径为20.7m，设计荷载等级为汽-15、挂-80，并且还进行了现场的加载实验，这是世界上第一座FRP公路桥(见图1-1)。此后，FRP，特别是价格比较便宜的GFRP材料，在工程结构中的应用逐年增多。但这些应用大多都是副属性、临时性的构件，FRP材料的优越性能没有得到充分发挥，即使用FRP材料作为结构材料也是尝试性的，没有形成规模。同时，多数结构工程师不了解FRP材料，也大大限制了它的应用和推广。所以合理地将FRP应用于各类结构中已成为工程结构应用发展的重要方向。