隧道工程中纤维复合塑料的应用

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隧道工程中纤维复合塑料的应用

一、FRP材料在桥梁隧道工程中的应用

1.FRP材料在桥梁中的应用在旧桥梁改造中的应用

传统上加固桥梁的一般方法有增加截面面积、粘钢法等,但这些方法都存在一定缺陷。如果在桥梁结构改造及加固中使用FRP材料,不仅便于施工,而且能明显改善桥梁的承载力,增加桥梁的抗腐蚀性。加固桥梁可以采用FRP布或FRP板等,利用率高,能够受弯提高桥梁强度,但在对钢桥梁加固施工中,需要特别注意,由于结构中钢、碳等容易发生电反应,因此要事先采用预防措施,且FRP材料的选用要满足弹性模量与设计要求。

2.替代普通钢筋

由于FRP材料具有良好的抗腐蚀性,因此在侵蚀性环境中,可以用FRP材料替代普通钢筋作为结构中的增强筋,以实现提高结构耐腐蚀性的目的。在实际施工中,应当注意FRP与混凝土间的粘结性,在FRP拉挤成型后要对其表面进行粗糙处理,这是为了提高FRP材料与混凝土间的粘结力,具体处理方法有压痕、缠绕纤维呈螺纹状等。

3.用于预应力混凝土结构的预应力筋

对FRP材料施加预应力不仅能够充分调动FRP材料特性,而且可以改善FRP混凝土梁的抗裂度及刚度。在实际桥梁施工应用中存在体内、体外两种预应力梁筋,如果混凝土结构截面布置体内预应力筋不易或者需要使用FRP筋进行加固时,应当可以采取体外预应力施工技术,在实际应用中仍要以体内预应力筋为主。

4.FRP在隧道中的应用

在隧道工程中应用FRP材料需要注意以下几个方面。

5.FRP格栅

FRP格栅与传统格栅相比具有很强的耐久性,而且此类格栅的质量小、强度高、因此便于施工效果展现。在隧道加固工程、新建结构中使用FRP格栅的范围较广。在使用中配合锚杆使用,可以很好地控制四周围岩变形,

6.FRP受力筋

在隧道工程中,不管采取何种设计方式,隧道主体都处于非常恶劣的围岩环境中,如何解决构件的腐蚀问题迫在眉睫。如果在隧道环境中采取FRP材料为主结构的受力筋,由于FRP材料具有较强的抗腐蚀性,将能很好的解决腐蚀性问题。不过在实际应用中也存在一定问题,由于FRP材料的弹性模量普遍较低,因此,FRP混凝土构件存在变形或裂缝的风险;此外,由于施工现场地质条件复杂,很难实现施工现场制作FRP筋弯钩及成型,这都是FRP受力筋隧道施工中需要面对的实际问题。

7.FRP感知性能的应用

FRP不仅是一种具有良好力学性能的材料,而且是一种具备相应感知性能的功能材料,因此,在隧道施工中不仅可以作为结构的受力筋,而且还能作为一种传感器来使用。比如,CFRP筋在受力变形过程中,电阻也会随变形而发生变化,体现特殊感知性。在应用中将隧道结构功能检测、监测等内容与FRP材料的特性充分结合,便能够将结构实际受力情况真实、准确的反映出来,避免后期人为控制,节约成本,便于操作。

二、对FRP材料未来应用的建议

从上文可知,FRP材料在混凝土桥梁桥面及桥梁隧道工程中已经得到具体应用。近年来随着经济的快速发展,区域政府对道路的重视程度不断加大,目前,我国在建、待建、完工隧道桥梁的工程量巨大,虽然FRP材料在我国桥梁工程应用上已经取得了初步成果,但同发达国家相比,差距仍然很大,在FRP品种开发上也存在一定缺陷。因此,在今后FRP材料开发及应用上应当做以下几方面努力。

1.改变思想、勇于创新

由于我国材料技术人员普遍在工作中过分重视工作经验、且受传统模式影响较大,对采用新技术、新材料、新方法等有一定心理抵触,当前FRP材料的价格比钢材料高出许多,很多技术人员看到这点,便不愿进行研究、应用,很大程度上制约了我国FRP材料的应用于发展。

2.注重应用、实践

在踊跃学习国外关于FRP材料的先进技术与实践经验的同时,也要注重联系实际工程项目,在实践中不断积累经验,在总结经验教训过程中不断发展技术,在技术创新过程中提高应用能力,在良性循环的过程中发展、创新、应用。

3.改变工程应用中的盲目、不规范应用现象

FRP材料虽然优点颇多,但是在应用中仍存在一定的不足之处,因此,在工程应用中,我们提倡科学、合理的应用新材料,一方面,随着FRP材料种类的越来越多,我们要选择最合适的材料,另一方面,要避免出现为使用FRP而应用FRP情况的发生,在传统建材、传统技术方法能够解决问题的情况下,就尽量避免FRP材料的使用,毕竟FRP材料的价格要高出传统建材很多,建筑的经济性也是工程师应当考虑的因素之一。

三、结束语

虽然FRP材料在桥梁隧道工程中的应用时间还不算很长,但它已经得到国际工程界的普遍认可,成为各国争相研究的热点材料之一,目前已经取得十分可观的研究成果。我国开始研究、应用FRP的时间更短,目前与发达国家的差距较大,但是我们相信,随着国家经济技术的发展及相关部门的高度重视,在FRP材料技术人员的不懈努力下,我国FRP材料在桥梁隧道中的应用水平会得到很大的提高,FRP在土木工程中应用将会解决传统技术无法解决的一些工程问题,更经济,更环保。

作者:陈玉成 刘仁燕 单位:江西通威公路建设集团有限公司 赣州市公路管理局南康分局