FRP橋梁具有自重輕、相對承載大和防腐耐候等特點(diǎn),在加快施工進(jìn)度、減少后期維護(hù)和降低全壽命成本等方面具有巨大優(yōu)勢。近年來,國內(nèi)開展了大量FRP橋面板、FRP-混凝土組合梁等部件的應(yīng)用和研究,但關(guān)于全GFRP車行橋梁的研究較少。本文從基礎(chǔ)材料,零部件結(jié)構(gòu)到整橋結(jié)構(gòu)進(jìn)行了全面力學(xué)性能分析,研究了全GFRP車行橋梁設(shè)計(jì)的可行性。論文首先考察了GFRP材料在不同使用環(huán)境下,如高低溫、強(qiáng)腐蝕等極限環(huán)境下的力學(xué)性能,證明了GFRP材料滿足橋梁設(shè)計(jì)壽命需求。本文試驗(yàn)了在-40℃,0℃和60℃等高低溫環(huán)境下,拉擠成型GFRP層合板彎曲強(qiáng)度保留率均超過75%;經(jīng)30天5%鹽酸、5%硝酸等腐蝕性介質(zhì)處理和經(jīng)受濕熱加速、鹽霧和1000h紫外線加速老化處理后,其彎曲強(qiáng)度仍有超過50%的保留率。其次,論文研究了GFRP橋面板構(gòu)件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)形式和力學(xué)性能。靜力試驗(yàn)結(jié)果表明該橋面板極限承載超過標(biāo)準(zhǔn)校驗(yàn)載荷至少1.5倍,具有較大的安全余量;在承受21kN~70kN(1倍彎曲校驗(yàn)載荷)疲勞載荷幅值的疲勞試驗(yàn)中,該橋面板疲勞壽命接近880萬次,超出標(biāo)準(zhǔn)要求4倍,滿足我國車行I級(jí)車輛荷載的承載及疲勞要求。最后,論文以某高速公路附橋設(shè)計(jì)為應(yīng)用背景,開展了全GFRP車行橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和力學(xué)性能分析。論文根據(jù)GFRP特點(diǎn),優(yōu)選了拉擠成型橋面板和真空灌注成型箱梁的組合梁結(jié)構(gòu)為GFRP橋梁的優(yōu)選結(jié)構(gòu)形式。然后利用Ansys軟件,建立分析模型,開展了4種不同載荷工況下的力學(xué)性能分析和優(yōu)化,計(jì)算結(jié)果表明全GFRP橋梁的強(qiáng)度和剛度滿足設(shè)計(jì)要求,證明了使用GFRP材料建造車行級(jí)橋梁的可行性。本文中全GFRP車行橋梁可行性分析的試驗(yàn)、計(jì)算及相關(guān)結(jié)論,將對GFRP橋梁設(shè)計(jì)、優(yōu)化和應(yīng)用具有一定的指導(dǎo)意義。
【學(xué)位單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：U441
【部分圖文】：

1.4 2.1 70 3.1 金屬種類7.8 1.86 200 3.5 2.7 0.63 74 3 構(gòu)的特點(diǎn)FRP 制品性能由材料、設(shè)計(jì)和工藝的相P 材料是在基體和增強(qiáng)體結(jié)合形成材料件結(jié)構(gòu)也實(shí)現(xiàn)成型的材料。因此，F(xiàn)RP 。結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜的大型 FRP 制件通過接裝配，可顯著降低應(yīng)力集中現(xiàn)象。同減少制造工序和加工量，對提升產(chǎn)品質(zhì)

科寧GFRP人行橋

便于整體組裝、運(yùn)輸安裝以及景觀可設(shè)計(jì)性強(qiáng)等。FRP 人行橋多應(yīng)用于對交通阻斷時(shí)間要求非常嚴(yán)格城市人行天橋、跨線橋，以及山區(qū)峽谷等交通運(yùn)輸不便，材料運(yùn)輸安裝困難的山間棧橋等。6）FRP 車行橋和鐵路橋梁FRP 公路橋梁的應(yīng)用多在美國和北歐，應(yīng)用形式主要為 FRP 公路橋橋面板和 FRP 公路橋灌注主梁，且以 FRP 公路橋橋板應(yīng)用為主。FRP 公路橋板大致分為 2 種：一種為拉擠型材粘接組合橋面板，以 Strongwell、Asset、Duraspan 等公司的產(chǎn)品為代表；另一種為整體灌注成型 FRP 夾芯結(jié)構(gòu)橋面板，以 Fibercore、Apatech 和作者所在天津中車風(fēng)電葉片工程有限公司等公司的產(chǎn)品為代表。2002年 10 月，英國在 West mill 修建了西歐第一座全 FRP 公路橋梁，設(shè)計(jì)承載 40t，使用拉擠 Asset 系列橋面板和四根碳纖維拉擠主梁（如圖 1-3，圖 1-4），整橋總重 37t，在橋址附近的臨時(shí)場地組裝完成后僅用時(shí) 30 分鐘就完成安裝。通過采用全 FRP 結(jié)構(gòu)，West mill 橋免受高寒地區(qū)鋼筋混凝土橋梁最大的危害——融雪鹽腐蝕，也無鋼結(jié)構(gòu)橋梁的化學(xué)腐蝕問題，整個(gè)壽命周期內(nèi)僅需很少的橋面鋪裝維護(hù)[22]。

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本文編號(hào)：2809932