轻型FRP组合桥梁的方案设计与分析(5)

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（2）相比于钢材，大多数的FRP构件都存在弹性模量较低的缺陷，大约只是钢材的1/20~1/2，和木材与混凝土大致在同一个数量级上。FRP作为结构材料时的最大缺陷是它的弹模较低，所以设计时要充分考虑这一特点，可以通过对FRP构件截面形状进行特别设计、将FRP材料与钢筋混凝土材料合理混合组成相应的组合结构、也可以通过施加预应力等措施来降低FRP结构的变形，补偿FRP材料自身刚度的缺陷。

（3）FRP材料的层间拉伸和剪切强度仅约为其抗拉强度的1/20到1/5，相反，钢材的抗剪强度则大概是其抗拉强度的一半，这一差异使得FRP构件的连接技术和方法成为了非常棘手的问题。FRP构件可以采用栓接、铆接和粘接等方式进行连接，但不管是哪一种连接方法，连接的部位都会成为整个结构受力的薄弱部位。所以在设计FRP构件时，不仅要尽量减少连接，还要重视对于连接节点和连接方法的设计。

（4）相比于混凝土材料，FRP材料的防火性能一般都较差，临界温度仅为300℃上下，且FRP材料的某些组成成分是有可燃性的，可通过改变其内部成分的方法来提高防火性能，也可以在材料内部掺入阻燃剂，并在其表面进行相应的防火处理，这样FRP材料的防火效果就能够与混凝土材料构成的结构相媲美。

除了以上一些优缺点外，FRP材料还有以下一些值得关注的特点：

（1）研究表明，FRP材料比传统结构材料的抗疲劳性能要好，但是严格受制于其材料自身的初始缺陷和应用环境。所以还需要进一步加深对FRP结构抗疲劳能力的研究。

（2）研究人员都比较关心FRP材料的耐久性问题是，而FRP产品的生产商全都采用加速试验的方法来表明他们产品的使用寿命高达35年，但是FRP材料从诞生至今仅仅60余年的时间，在土建工程中的应用也不过就30年的光景。耐久性问题不只是材料的老化问题，还有温、湿度变化的影响、FRP构件的应力松弛和蠕变现象以及GFRP材料与混凝土之间的碱性反应等问题，并且在实际环境中这些因素是共同作用的，仅以老化试验来评价材料的耐久性是不合理的。因此深入研究FRP材料的耐久性问题。

（3）经济性也是各工程单位所关心的重点， FRP结构及其组合结构在价格上与钢筋、混凝土结构相比根本没有任何的优势，但是由于其自重轻，可以给整个工程建筑带来可观的综合效益。1986年在重庆建成了一座GFRP箱梁桥，建造成本比钢桥节省了一半。FRP构件作为桥梁的上部结构，可减轻结构自重，降低下部结构材料的用量与造价。就结构的整个生命周期而言，FRP结构及其组合结构具有非常明显的优势，因为这种结构的日常维护所需费用比钢筋混凝土结构可节省80%左右，改造的费用只是钢筋、混凝土结构的1/2左右。另外，目前FRP结构及其组合结构的实际应用还处在初步的研究阶段，初期费偏高是很正常的，但当在实际应用中的需求增大，生产技术进步，相应的FRP产品达到量产，其成本势必会大大降低，近年来，CFRP材料在加固混凝土结构中的应用就是例证。源'自:751-'论]文'网"www.751com.cn

1.3轻型FRP组合桥梁结构的优势与应用

轻型FRP组合桥梁结构主要有下面一些优点: 轻质，高强，恒载小，可利用的承载力相对较高，抗超载，耐锈蚀，不易开裂，抗化学腐蚀能力强，较长的使用寿命，模块化，施工快，施工时对附近的交通影响小，相比于其他类桥梁容易安装，而且不用使用大型的安装机械，工厂加工，生产环境容易控制并且可以保证质量，环境友好，花费较少等。

在国内，混凝土结构和钢结构等传统结构材料桥梁的加工、设计和施工技术都比较成熟，FRP桥梁在许多方面暂时还不能取代它们，但在下面的几个方面具有明显的优势：