纤维增强复合材料索桥制造技术

纤维增强复合材料索桥，包括索塔、拉索或吊索，其特征在于所述索桥的桥面主体为复数个沿索桥长度方向延伸的纤维增强复合材料桥梁构件并列设置构成。该索桥采用纵向设置的纤维增强复合材料桥梁构件作为桥面主体，可实现千米长跨距和数千米超长跨距索桥的桥面设计和施工，并具有较高的安全性能，桥体重量轻，桥面主体施工方便，使用寿命长，纤维增强复合材料索桥的制备方法施工方式简单，能够实现以纤维增强复合材料桥梁构件进行长跨距和超长跨距的索桥的快速安全建造。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于桥梁建筑结构领域，具体的涉及一种采用纤维增强复合材料作为桥面主体的纤维增强复合材料索桥。
技术介绍
纤维增强复合材料(FRP)是近年来在土木工程中应用日益广泛的一种新型的结构材料。它具有高强、轻质、耐腐蚀等显著优点，已经在结构的加固补强、围护防腐等方面得到了很好的应用。随着FRP材料的优越性能逐渐为工程界所认可，国外许多工程开始将它应用于新建的桥梁中，甚至是大跨度桥梁中。从上世纪70年代开始，FRP材料就开始在桥梁工程中尝试应用。英国、美国和以色列最先应用这种新型材料作为建筑结构和桥梁结构中的主要构件，当时大多采用的是GFRP(玻璃纤维增强复合材料，即玻璃钢)。70年代后期，我国也开始对GFRP进行研究。在1982年，北京密云建成了跨径20.7米、宽9.2米的GFRP简支蜂窝箱梁公路桥，设计荷载等级汽-15、挂-80，并进行了现场的荷载试验，证明了FRP作为承重构件的可行性。通车后出现蜂窝失稳导致桥面下陷和箱梁腹板上方局部压屈的问题。1987年进行了检修，将承重体系改造成GFRP-混凝土组合结构，使用至今，运行状况良好。现有采用纤维增强复合材料构筑的桥梁，特别是索桥，如单塔斜拉索桥、双塔斜拉索桥或吊索桥，其桥面主体的纤维增强复合材料多为纵横交错或横向分布组成，也有的采用立体网状结构的纤维增强复合材料桥梁构件，例如纤维增强复合材料的网架杆件，以增强整体桥面的强度。该种结构的索桥的长度设计可以达到数百米，但是存在的缺陷是随着索桥长度的增加，桥面在风雨、车辆或地震荷载作用下，柔性拉索的局部振动容易与结构整体振动间发生内部共振，产生过大的结构振动响应，长期处于振动中的纤维增强复合材料桥梁构件轻则影响行车的舒适度，重则引起疲劳破坏，缩短构件使用寿命，甚至危害结构安全。另一方面，由于采用较短长度或横向设置的纤维增强复合材料桥梁构-->件，因此桥面主体间的连接点较多，而纤维增强复合材料FRP的剪切强度、层间拉伸强度和层间剪切强度仅为其抗拉强度的5～20％，而金属的剪切强度约为其拉伸强度的50％。这使得FRP构件的连接成为突出的问题。FRP纤维增强复合材料虽然可以采用铆接、栓接和粘接，但不管那种连接方式，连接部位都是整个桥梁构件的薄弱环节。再者，现有纤维增强复合材料桥梁构件均采用工厂加工然后运至施工地点，再进行组装安装的方式，这致使桥梁建设中采用的所有纤维增强复合材料桥梁构件均为长度较短的构件，难于实现更大跨度的索桥的施工并保证桥梁的安全。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种采用纤维增强复合材料桥梁构件作为桥面主体，可适用于长跨距和超长跨距索桥的桥面设计的纤维增强复合材料索桥，它具有较高的安全性能、桥体重量轻，桥面主体施工方便，使用寿命长的优点，解决了现有以纤维增强复合材料桥梁构件为主体的索桥跨度低，连接点安全性能差的缺陷。为实现上述专利技术目的，本技术采用的技术方案如下：一种纤维增强复合材料索桥，包括索塔、斜拉索或吊索，其特征在于所述索桥的桥面主体为复数个沿索桥长度方向延伸的纤维增强复合材料桥梁构件并列设置构成。具体的，该索桥中所述纤维增强复合材料桥梁构件的长度与桥面长度相等，该纤维增强复合材料强梁构件为矩形截面的中空管状、实体或蜂窝状结构。所述纤维增强复合材料强梁构件的下方设置支撑横梁，所述支撑横梁由与斜拉索连接的吊索连接固定。所述纤维增强复合材料桥梁构件为拉挤型材，所述拉挤形材的长度为20～3000m。所述索桥为单塔斜拉索桥、双塔斜拉索桥或吊索桥，所述索桥两侧的护栏也为沿索桥长度方向延伸的纤维增强复合材料桥梁构件构成。上述纤维增强复合材料索桥的制备方法，其特征在于所述制备方法包括采用现场拉挤成型机械制备出与桥面长度相等的若干根纤维增强复合材料桥梁构件，将复数个纤维增强复合材料桥梁构件并列设置组成桥面主体。上述纤维增强复合材料索桥的制备方法，其特征在于所述制备方法具体包-->括：采用现场拉挤成型机械制备出与桥面长度相等的若干根纤维增强复合材料桥梁构件，将复数个纤维增强复合材料桥梁构件并列设置组成桥面主体；然后在纤维增强复合材料桥梁构件的下方设置支撑横梁，将支撑横梁与索连接的吊索连接固定；在纤维增强复合材料桥梁构件组成的桥面主体上面铺设路面材料。上述制备方法中所述纤维增强复合材料桥梁构件所采用的材料为树脂基体的玻璃纤维、碳纤维或芳纶纤维，所述纤维增强复合材料桥梁构件为矩形截面的中空管状、实体或蜂窝状结构。该纤维增强复合材料索桥改变国内外普遍使用的横向纤维增强复合材料桥梁构件铺设后连接组成桥面主体的结构形式，采用纵向排列组合横向纤维增强复合材料桥梁构件的方式，可以实现大跨距和更大跨距的斜拉索桥的建设，而不用考虑桥面主体的长度方向上的连接，即有效减少了因横向纤维增强复合材料桥梁构件连接存在的安全隐患，又消除了局部共振的影响，提高了桥面主体的强度和安全性能。纤维增强复合材料具有重量轻、强度高、抗腐蚀性强、拉伸强度高的优点，如常规的玻璃钢纤维复合材料FRP的比强度是钢材的20～50倍，采用纤维增强复合材料将会大大减轻结构自重。在桥梁工程中使用可使桥梁的极限跨度大大增加，并且可以减小地震作用的影响。工程师可以通过使用不同纤维种类、控制纤维的含量和铺陈不同方向的纤维设计出各种强度和弹性模量的纤维增强复合材料产品。而且产品的成型方便，形状可灵活设计。其对于海水、大气和低浓度的酸碱盐等都具有较好的抵抗能力。另外，由于纤维增强复合材料桥梁构件采用纵向拉挤成型，其可以无限拉伸，成型长度可以达到3000m以上。与索桥的桥体长度相当的多根纤维增强复合材料桥梁构件平列放置，即可形成强度高和共振性能较小的桥面主体，在桥面主体上可以铺设复合材料或无机材料形成路面，其重量降低到最小值，有效地降低了索塔、斜拉索或吊索的单位受力，可以有效地提高桥体的可设计长度。该纤维增强复合材料索桥制备时，可以采用现场拉挤成型的方式生产足够长度的纤维增强复合材料桥梁构件，然后将多根纤维增强复合材料桥梁构件并列拼合成足够宽度的桥面主体，然后通过桥面主体的支撑横梁将桥面主体进行斜拉索固定或者吊索固定，形成斜拉索桥或吊索桥。本技术的有益效果在于，该纤维增强复合材料索桥采用纵向设置的纤-->维增强复合材料桥梁构件作为桥面主体，可实现千米长跨距和数千米超长跨距索桥的桥面设计和施工，并具有较高的安全性能，桥体重量轻，桥面主体施工方便，使用寿命长，纤维增强复合材料索桥的制备方法施工方式简单，能够实现以纤维增强复合材料桥梁构件进行长跨距和超长跨距的索桥的快速安全建造。附图说明图1是本技术具体实施方式中桥面主体的组成结构示意图；图2是本技术具体实施方式中双塔斜拉索桥的组成结构示意图。具体实施方式实施例1如图1所示，该纤维增强复合材料索桥的桥面主体为复数个沿索桥长度方向延伸的纤维增强复合材料桥梁构件1并列设置构成，纤维增强复合材料强梁构件的下方间隔分布设置支撑横梁2，纤维增强复合材料桥梁构件的长度与桥面长度相等，该纤维增强复合材料强梁构件为矩形截面的中空管状结构，纤维增强复合材料桥梁构件为拉挤型材，所述拉挤形材的长度可以为1000m。，制备方法为采用现场拉挤成型机械制备出与桥面长度相等的若干根玻璃钢纤维增强复合材料桥梁构件，将复数个纤维增本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纤维增强复合材料索桥，包括索塔、拉索或吊索，其特征在于所述索桥的桥面主体为复数个沿索桥长度方向延伸的纤维增强复合材料桥梁构件并列设置构成。

【技术特征摘要】
1.一种纤维增强复合材料索桥，包括索塔、拉索或吊索，其特征在于所述索桥的桥面主体为复数个沿索桥长度方向延伸的纤维增强复合材料桥梁构件并列设置构成。2.根据权利要求1所述的纤维增强复合材料索桥，其特征在于所述纤维增强复合材料桥梁构件的长度与桥面长度相等，该纤维增强复合材料强梁构件为矩形截面的中空管状、实体或蜂窝状结构。3.根据权利要求1所述的纤维增强复合材料索桥，其特征在于所述纤维增强复...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁悦，
申请(专利权)人：北京海博思强桥梁新技术有限公司，
类型：实用新型
国别省市：11[中国|北京]