一、FRP材料在橋梁隧道工程中的應用
1.FRP材料在橋梁中的應用在舊橋梁改造中的應用
傳統上加固橋梁的一般方法有增加截面面積、粘鋼法等,但這些方法都存在一定缺陷。如果在橋梁結構改造及加固中使用FRP材料,不僅便于施工,而且能明顯改善橋梁的承載力,增加橋梁的抗腐蝕性。加固橋梁可以采用FRP布或FRP板等,利用率高,能夠受彎提高橋梁強度,但在對鋼橋梁加固施工中,需要特別注意,由于結構中鋼、碳等容易發生電反應,因此要事先采用預防措施,且FRP材料的選用要滿足彈性模量與設計要求。
2.替代普通鋼筋
由于FRP材料具有良好的抗腐蝕性,因此在侵蝕性環境中,可以用FRP材料替代普通鋼筋作為結構中的增強筋,以實現提高結構耐腐蝕性的目的。在實際施工中,應當注意FRP與混凝土間的粘結性,在FRP拉擠成型后要對其表面進行粗糙處理,這是為了提高FRP材料與混凝土間的粘結力,具體處理方法有壓痕、纏繞纖維呈螺紋狀等。
3.用于預應力混凝土結構的預應力筋
對FRP材料施加預應力不僅能夠充分調動FRP材料特性,而且可以改善FRP混凝土梁的抗裂度及剛度。在實際橋梁施工應用中存在體內、體外兩種預應力梁筋,如果混凝土結構截面布置體內預應力筋不易或者需要使用FRP筋進行加固時,應當可以采取體外預應力施工技術,在實際應用中仍要以體內預應力筋為主。
4.FRP在隧道中的應用
在隧道工程中應用FRP材料需要注意以下幾個方面。
5.FRP格柵
FRP格柵與傳統格柵相比具有很強的耐久性,而且此類格柵的質量小、強度高、因此便于施工效果展現。在隧道加固工程、新建結構中使用FRP格柵的范圍較廣。在使用中配合錨桿使用,可以很好地控制四周圍巖變形,
6.FRP受力筋
在隧道工程中,不管采取何種設計方式,隧道主體都處于非常惡劣的圍巖環境中,如何解決構件的腐蝕問題迫在眉睫。如果在隧道環境中采取FRP材料為主結構的受力筋,由于FRP材料具有較強的抗腐蝕性,將能很好的解決腐蝕性問題。不過在實際應用中也存在一定問題,由于FRP材料的彈性模量普遍較低,因此,FRP混凝土構件存在變形或裂縫的風險;此外,由于施工現場地質條件復雜,很難實現施工現場制作FRP筋彎鉤及成型,這都是FRP受力筋隧道施工中需要面對的實際問題。
7.FRP感知性能的應用
FRP不僅是一種具有良好力學性能的材料,而且是一種具備相應感知性能的功能材料,因此,在隧道施工中不僅可以作為結構的受力筋,而且還能作為一種傳感器來使用。比如,CFRP筋在受力變形過程中,電阻也會隨變形而發生變化,體現特殊感知性。在應用中將隧道結構功能檢測、監測等內容與FRP材料的特性充分結合,便能夠將結構實際受力情況真實、準確的反映出來,避免后期人為控制,節約成本,便于操作。
二、對FRP材料未來應用的建議
從上文可知,FRP材料在混凝土橋梁橋面及橋梁隧道工程中已經得到具體應用。近年來隨著經濟的快速發展,區域政府對道路的重視程度不斷加大,目前,我國在建、待建、完工隧道橋梁的工程量巨大,雖然FRP材料在我國橋梁工程應用上已經取得了初步成果,但同發達國家相比,差距仍然很大,在FRP品種開發上也存在一定缺陷。因此,在今后FRP材料開發及應用上應當做以下幾方面努力。
1.改變思想、勇于創新
由于我國材料技術人員普遍在工作中過分重視工作經驗、且受傳統模式影響較大,對采用新技術、新材料、新方法等有一定心理抵觸,當前FRP材料的價格比鋼材料高出許多,很多技術人員看到這點,便不愿進行研究、應用,很大程度上制約了我國FRP材料的應用于發展。
2.注重應用、實踐
在踴躍學習國外關于FRP材料的先進技術與實踐經驗的同時,也要注重聯系實際工程項目,在實踐中不斷積累經驗,在總結經驗教訓過程中不斷發展技術,在技術創新過程中提高應用能力,在良性循環的過程中發展、創新、應用。
3.改變工程應用中的盲目、不規范應用現象
FRP材料雖然優點頗多,但是在應用中仍存在一定的不足之處,因此,在工程應用中,我們提倡科學、合理的應用新材料,一方面,隨著FRP材料種類的越來越多,我們要選擇最合適的材料,另一方面,要避免出現為使用FRP而應用FRP情況的發生,在傳統建材、傳統技術方法能夠解決問題的情況下,就盡量避免FRP材料的使用,畢竟FRP材料的價格要高出傳統建材很多,建筑的經濟性也是工程師應當考慮的因素之一。
三、結束語
雖然FRP材料在橋梁隧道工程中的應用時間還不算很長,但它已經得到國際工程界的普遍認可,成為各國爭相研究的熱點材料之一,目前已經取得十分可觀的研究成果。我國開始研究、應用FRP的時間更短,目前與發達國家的差距較大,但是我們相信,隨著國家經濟技術的發展及相關部門的高度重視,在FRP材料技術人員的不懈努力下,我國FRP材料在橋梁隧道中的應用水平會得到很大的提高,FRP在土木工程中應用將會解決傳統技術無法解決的一些工程問題,更經濟,更環保。
作者:陳玉成 劉仁燕 單位:江西通威公路建設集團有限公司 贛州市公路管理局南康分局