纖維材料在公路橋梁中的應(yīng)用

張宏濤

南華大學(xué)

纖維材料在公路橋梁中的應(yīng)用

張宏濤

南華大學(xué)

纖維材料自從問世以來，一直受到人們的廣泛關(guān)注，尤其是纖維材料在公路橋梁中的應(yīng)用。在公路橋梁的應(yīng)用中，纖維材料使用的十分頻繁，尤其是用于對公路橋梁的加固。本文主要就纖維材料在公路橋梁中的應(yīng)用作了簡要的說明分析。

纖維材料；公路橋梁；應(yīng)用

1 前言

隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，交通業(yè)取得了長足的進(jìn)步，而公路橋梁作為交通業(yè)的重要組成部分，其發(fā)展也不容小覷。在實際施工的過程之中，很多橋梁都是按照原來的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行施工的，這就造成了大部分的公路橋梁是需要進(jìn)行二次加固的。就目前而言，建造公路橋梁時經(jīng)常將纖維材料代替鋼筋混凝土或部分代替鋼筋混凝土來建造。

2 纖維材料的類別和特征

2.1 纖維材料的類別

纖維材料主要有以下幾個類別：玻璃纖維材料；碳纖維材料；芳綸纖維材料等。在對于公路橋梁進(jìn)行加固的時候，可以根據(jù)不同的環(huán)境和受力性能選擇不同類別的纖維材料進(jìn)行加固。

2.2 纖維材料的特征

纖維材料主要有以下幾個特征：（1）纖維材料的抗拉強(qiáng)度十分的大，是鋼材的十幾倍，一般在1400MP以上。（2）纖維材料抗疲勞性十分出色，據(jù)相關(guān)研究表明，金屬的抗疲勞性能只能占據(jù)其拉伸強(qiáng)度的一半左右，而纖維材料的抗疲勞性能最少能占據(jù)其拉伸強(qiáng)度的百分之七十。（3）纖維材料的抗震能力也十分優(yōu)秀，震動阻尼也比鋼材大，一般引起震動之后，能夠在很短的時間內(nèi)衰退。

綜上所述，纖維材料的優(yōu)點很多，然而，人無完人，纖維材料也一定有著它的缺陷。例如，纖維材料成本較高，不利于大范圍的生產(chǎn)和使用；某些纖維材料的防火性能不是很好，在使用的過程中容易引起火災(zāi)等等。

3 纖維材料在公路橋梁中的應(yīng)用

3.1 纖維材料在公路中的應(yīng)用

在日常生活中，經(jīng)常會看到由于超載等常見的問題對公路造成損壞，致使公路表面出現(xiàn)裂痕甚至產(chǎn)生斷裂，產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因就是因為鋼筋混凝土的抗裂性能不夠好。因此，在實際施工的過程中，可以將纖維材料鋪設(shè)在骨料中，使纖維材料與骨料合二為一，這樣就會大大的提高了公路的抗裂性。對于已經(jīng)建造完成而出現(xiàn)裂痕甚至斷裂的路面，可以在公路的表面用纖維材料進(jìn)行粘貼，之后再用瀝青進(jìn)行覆蓋。

3.2 纖維材料在橋梁建造中的應(yīng)用

在建筑行業(yè)，鋼筋混凝土是一種十分重要的材料，但是鋼筋本身又很容易被腐蝕，從而影響建筑的安全性和耐久性。纖維材料與鋼筋混凝土結(jié)合或者用纖維材料部分代替鋼筋混凝土則可在一定程度上解決這一問題。在橋梁工程中，由于橋梁具有其獨特的特點，如安全性、實用性等等，因此其在使用纖維材料的問題上刻不容緩。

大跨度結(jié)構(gòu)橋梁可以說是當(dāng)今橋梁建設(shè)的主要需求之一，由于鋼材和混凝土結(jié)構(gòu)的重量、強(qiáng)度影響，隨著跨度的增加，其自重也會增加，從而產(chǎn)生惡性循環(huán)，極大的影響大跨度橋梁的安全性和耐久性。一般來說，傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式和材料已經(jīng)不能夠滿足如今的大跨度橋梁的安全和實用需求，而纖維材料由于其強(qiáng)度高、質(zhì)量輕、抗腐蝕等特點引起各建筑企業(yè)和專家的關(guān)注。

纖維材料在我國橋梁建造中具有著十分巨大的機(jī)遇，但是由于其為新型材料，仍舊存在著許多的技術(shù)問題：（1）纖維材料目前還沒有工程化和生產(chǎn)化，仍需要對纖維材料進(jìn)行進(jìn)一步的研究和發(fā)展。（2）纖維材料運用于橋梁的施工質(zhì)量和施工技術(shù)還不夠成熟，有待進(jìn)一步提高。（3）對纖維材料的相關(guān)性能沒有進(jìn)行長時間的測試，還需進(jìn)一步探索。

3.3 纖維材料在橋梁加固中的應(yīng)用

在運用纖維材料對橋梁進(jìn)行加固的過程中，其工作原理和鋼筋混凝土的工作原理是幾乎相同的，只是將橋梁內(nèi)部的鋼筋混凝土變成纖維材料。這種橋梁的加固原理就是運用專門的粘結(jié)膠，將纖維材料粘貼在被加固的橋梁外表面，使纖維材料與橋梁有機(jī)的融合成一個整體。

在對橋梁進(jìn)行加固的施工過程中，碳纖維材料是最常見的材料之一。對橋梁的加固和維修一般有兩種方法，一種是對原先的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固和維修，另一種是對橋梁的支撐結(jié)構(gòu)和橋梁的表面進(jìn)行維護(hù)。原先的橋梁結(jié)構(gòu)由于其鋼筋混凝土的特性常會存在受潮、易腐等問題，從而增加自身的重量，對橋梁整體造成一定的負(fù)擔(dān)，而碳纖維材料就可以很好的解決這一問題，合理的運用好碳纖維材料粘貼板，不僅施工程序簡單，而且后期也十分方便。碳纖維材料能夠與橋梁原先的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)融合一體，極大的增強(qiáng)了橋梁的強(qiáng)度和抗腐蝕性性能。經(jīng)相關(guān)研究表明，運用碳纖維材料和鋼筋混凝土融合能夠?qū)⑵鋸?qiáng)度提高百分之二十五至百分之八十。

4 總結(jié)

就工程來講，纖維材料作為一種新興的建筑材料，具有著十分廣闊的前景。纖維材料不僅可以用于減震，還可以用于加固建筑結(jié)構(gòu)，增加建筑的承載力。但是由于纖維材料發(fā)展的時間比較短，其還存在著許多問題，對此相關(guān)部門應(yīng)該加大研究的力度，使纖維材料更好的應(yīng)用到建筑中去。

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