FRP-钢组合结构桥梁建造关键技术研究

对FRP-钢组合结构公路桥研制过程中的关键技术进行了研究,通过GFRP桥面板的设计与加工、有限元分析和试验研究,研制出适用于我国公路桥梁用的重型FRP桥面板。将GFRP桥面板与波形腹板H型钢梁组合起来,建成我国第一座FRP-钢组合结构公路桥。对GFRP-钢组合结构公路桥梁结构进行成桥荷载试验。试验结果表明,FRP-钢组合结构桥梁处于安全受力状态,满足设计荷载下的使用要求。     

采用GFRP筋作为约束构件的体内不配筋混凝土板带的工作性能研究

本文建立一种基于压缩薄膜效应(Compressive Membrane Action,CMA)的采用GFRP筋作为体外约束构件的预制混凝土桥面板,并对其在静力荷载作用下的工作性能进行试验研究。通过将试验与传统桥梁面板结构进行对比发现,本文采用GFRP的新型预制桥面板与传统桥梁面板结构相比,极限承载力提高了57%左右;采用GFRP材料作为体外约束构件,合理使用面板内压缩薄膜效应作为承载机制,充分利用GFRP材料良好的抗拉性能和耐久性提高了结构的可持续性。     

钢板-GFRP组合桥面板受弯性能试验与理论分析

基于玻璃纤维增强复合材料(Glass Fiber Reinforced Polymer,简称"GFRP")具有轻质高强、耐腐蚀等优点,提出一种新型组合桥面板,即在钢板表面粘贴GFRP板,作为正交异性钢桥面板的防水和防腐蚀层,兼有增强钢板刚度的作用。在对组成材料材性测试的基础上,对组合桥面板试件在正弯矩和负弯矩作用下进行四点弯曲试验,测出各试件的荷载-位移曲线、荷载-应变曲线;通过换算截面理论推导出钢板-GFRP组合桥面板的刚度、跨中挠度和应力计算公式,并与试验值对比;在四种铺装模型下运用有限元软件分别对正交异性钢板进位移和应力分析。研究结果表明:钢板表面粘贴GFRP板可以有效提高钢板的屈服承载能力和刚度,降低钢板表面应力和开裂风险;钢板-GFRP组合桥面板弯曲性能的理论计算值与试验值吻合性较好。     

新型FRP-混凝土组合桥面板的初步设计

本文阐述了使用不同FRP材料与混凝土结合形成一种质轻、刚度大、耐腐蚀且经济合理的组合结构的基本设计思路,提出了一种新型的FRP-混凝土组合桥面板的结构形式,给出了FRP-混凝土组合桥面板的简化失效分析方法及其计算公式,并提供了FRP-混凝土组合桥面板的初步设计步骤。     

GFRP桥面板截面设计与结构分析

为减小GFRP桥面板在荷载作用下的局部挠度,在原有GFRP桥面板的芯管中增加一个腹板。对改进后的GFRP桥面板进行参数分析,研究新增腹板厚度和倒角半径对GFRP桥面板力学性能的影响。分析结果表明,随着新增腹板厚度的增加,改进后GFRP桥面板的整体挠度和局部挠度逐渐减小,首层破坏荷载逐渐增大。但新增腹板厚度大于8mm时,改进后的GFRP桥面板的整体挠度和局部挠度减小的趋势逐渐变缓。新增腹板倒角半径对改进后GFRP桥面板的挠度影响很小,首层破坏荷载随着倒角半径的增大先增大后减小。     

探究新技术在公路桥梁设计中的应用

现阶段我国交通已经进入了突飞猛进的发展阶段,全国各城市间交通都在往快捷道方式发展,因此公路呈网状拓展。我国地形广袤,地质复杂,复杂地形占了相当大的比重,因此在这种地形中的公路桥梁是最重要的组成部分。这使得我国近些年扩大了公路桥梁工程建设的规模。而通过对近些年高速公路桥梁建设和设计工作实际情况的了解与分析,确定公路桥梁设计工作存在明显的问题,给工程建设带来较大的负面影响。为了避免此种情况发生,应当了解公路桥梁特点,明确施工要求,进而科学、合理的进行公路桥梁设计,为高质高效的建成公路桥梁创造条件。由此可以确定,在公路桥梁建设中,提高新技术在公路桥梁设计效果很是必要。     

刍议公路桥梁钢筋锈蚀原因及防治方法

自从改革开放以来,我国经济有了很大的提高,公路桥梁对促进经济发展具有举足轻重的作用。但是,公路桥梁工程中一直存在钢筋的锈蚀、破损等问题,如果不立即对其展开处理维修措施,将会导致公路桥梁的组织结构受到损坏,并降低公路及桥梁的承载力。同时,还会加快公路桥梁的进一步损坏的速度,缩短公路桥梁的使用寿命和结构安全。本文首先对公路桥梁钢筋锈蚀的危害做了陈述,对公路桥梁钢筋的锈蚀的原因进行了分析研究,最后提出了公路桥梁钢筋的锈蚀具体防治方法。     

FRP-混凝土组合桥面结构热应力分析

采用我国现行桥梁规范中最不利的三种环境温差作用(两种均匀温度变化和一种梯度温度变化),利用有限元软件ABAQUS对一种FRP-混凝土组合桥面结构进行热应力分析,得到了该组合桥面结构在这三种温差作用下的变形特征和应力分布状况。有限元模拟结果表明,均匀温度变化效应大于梯度温度变化效应;温差作用对FRP-混凝土组合桥面结构非常不利,在以后FRP-混凝土组合桥面结构设计中需将此作用作为重要的荷载之一加以考虑。     

公路桥梁设计关键技术及解决措施探究

随着我国工程建设的不断发展,人们对于公路桥梁的设计要求越来越严格,因此公路桥梁的设计相关技术在工程建设的过程中起着至关重要的作用。在公路桥梁的施工以及设计的过程中都应当有着准确的数据作为技术支撑,并且有着一套完整的方案措施,才能够确保公路桥梁的设计能够安全、符合实际的进行。公路桥梁工程在拥有大量投入资金的发展建设中,有效地提升公路桥梁设计技术,能够快速帮助企业在工程施工的过程中,完善公路桥梁工程管理制度、改善公路桥梁建设施工质量,有效地节省一定的建设成本,最重要的是,能够使得公路桥梁工程建设完成的安全性及可靠性,还能够延长公路桥梁的使用年限。本文就公路桥梁设计关键技术的问题以及解决的方案进行探讨。     

对路桥设计中的安全性和耐久性的几点探讨

公路桥梁作为交通枢纽性工程,其在公路交通工程中占据关键的地位。但随着公路桥梁工程的大量兴建,它在运营过程中受材料性能、受力荷载、环境因素的影响,其耐久性能随时间发展而逐渐降低,当降低到极限值时可能会发生桥梁坍塌事故。因此,为了确保公路桥梁结构运营的安全性、耐久性,对其设计过程中安全性与耐久性的研究具有非常重要的意义。     

复合材料桥面板截面参数分析与设计研究

通过复合材料桥面板的有限元分析,对比了不同截面参数的桥面板模型的挠度和首层破坏荷载值。分析结果表明,增大桥面板的各项参数均能不同程度地降低桥面板的整体和局部挠度,增大桥面板的首层破坏荷载值。桥面板整体和局部挠度受顶板和腹板尺寸的影响比较大,而受底板尺寸和倒角尺寸的影响比较小。腹板较薄时,桥面板的首层破坏荷载值主要由腹板决定,其他情况下受顶、底板尺寸影响比较大。当底板厚度和总的腹板厚度相当且要略小于顶板厚度的时候,材料的利用率最高。     

复合材料桥面板截面参数分析与设计研究

通过复合材料桥面板的有限元分析,对比了不同截面参数的桥面板模型的挠度和首层破坏荷载值。分析结果表明,增大桥面板的各项参数均能不同程度地降低桥面板的整体和局部挠度,增大桥面板的首层破坏荷载值。桥面板整体和局部挠度受顶板和腹板尺寸的影响比较大,而受底板尺寸和倒角尺寸的影响比较小。腹板较薄时,桥面板的首层破坏荷载值主要由腹板决定,其他情况下受顶、底板尺寸影响比较大。当底板厚度和总的腹板厚度相当且要略小于顶板厚度的时候,材料的利用率最高。     

格构腹板增强轻木夹芯复合材料桥面板的制备与受弯分析

提出了一种新型格构腹板增强轻木夹芯复合材料桥面板,这种面板具有轻质高强、耐腐蚀、易拼装等特点,可用于军事舟桥等组合结构桥梁领域。该新型桥面板的复合材料面层、格构腹板与芯材在模具内通过真空导入工艺整体一次成型,利用格构腹板提高面层与芯材的整体性,可更大程度地发挥新型桥面板的受力性能。基于复合材料夹层结构经典理论,对该桥面板在典型轮式车辆和履带式车辆荷载作用下的性能进行了受力分析。结果表明:该桥面板的刚度满足设计要求;纤维面层正应力和轻木芯材剪应力均满足强度要求;与原同尺寸军用桥面板相比,减重57%。     

多向铺层拉挤FRP薄壁梁成型工艺及弯曲性能研究

采用适当的铺层设计和在模具口加装自主设计的导向装置,并改进拉挤工艺的进丝方法,然后通过拉挤工艺完全采用±45°纤维缝编毡作为型材腹板的预浸料生产纤维增强复合材料(FRP)薄壁梁,从而使FRP薄壁梁腹板为全±45°铺层结构.随后进行了4种不同铺层结构的FRP梁的对比弯曲试验.结果表明,与全0°铺层的FRP薄壁梁相比,腹板...     

Structural improvement of strengthened deck panels with externally bonded plates

Concrete bridge decks require eventual replacement and rehabilitation due to decreasing load-carrying capacity. This paper compares different strengthening design procedures that improve the usability and structural performance of bridge decks. The failure characteristics of bridge decks strengthened with various materials such as carbon fiber sheet, glass fiber sheet, steel plate, and grid CFRP and GFRP are analyzed, and the theoretical load-carrying capacities are evaluated using traditional beam and yield line theory, and punching shear analysis. The strengthening materials increase the punching shear strength of the deck and change the failure mode of the strengthened panel.     

Evaluation of electrospun nanofiber pore structure parameters

Nanofibers produced by electrospinning method are widely used for drug delivery, as tissue scaffolding materials and filtration purposes where specific pore characteristics are required. For continued growth in these areas, it is critical that the nanofibers be properly designed for these applications to prevent failure. Most of the current methods only provide an indirect way of determining pore structure parameters and contain inherent disadvantages. In this study, we developed a novel image analysis method for measuring pore characteristics of electrospun nanofiber webs. Five electrospun webs with different pore characteristics were analyzed by this method. The method is direct, very fast, and presents valuable and comprehensive information regarding pore structure parameters of the webs. Two sets of simulated images were generated to study the effects of web density, fiber diameter and its variations on pore characteristics. The results indicated that web density and fiber diameter significantly influence the pore characteristics, whereas the effect of fiber diameter variations was insignificant.     

Free vibrations of laminated rectangular plate reinforced with carbon nanotubes

This article presents the analysis of free vibration of cross ply and angle ply laminated rectangular plate reinforced with carbon nanotubes. The methods were used for analysis, are based on classical laminated plate theory (CLPT), first order shear deformation theory (FSDT) and third order shear deformation theory (TSDT) with simply supported boundary conditions. The effective material properties of reinforced polymer with nanotubes are estimated according to the Cox model. Also to calculate the material of properties, the rule of mixture and Halpin‐Tsai relations were used. In this analysis, the effect of weight fraction of CNTs and width‐to‐thickness ratio are investigated. It is shown that analytical and FEM results have good agreements. POLYM. COMPOS., 38:2128–2139, 2017. © 2015 Society of Plastics Engineers