轻型FRP组合桥梁的方案设计与分析(4)

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Kelvar149 1.45 2.9 165 -3.6 1.3 2 114

HM-50 1.39 3.1 77 -1 4.2 2.23 55

钢 HRB400钢筋 7.8 0.42 206 12 18 0.05 26

高强钢绞线 7.8 1.86 200 12 3.5 0.24 26

出的高强轻质特性；CFRP材料的比模量约是钢材的5~10倍，AFRP材料的比模量大概是钢材的2~3倍，GFRP材料与钢材的比模量差不多。只是从比强度与比刚度的角度来看，在实际工程中，应用效果最好的是CFRP材料，不过它的延伸率较小，因此经常需要添加其他种类的纤维材料混合应用，以便取得更好的综合特性。

（2）FRP材料耐腐蚀性能较好，与传统的结构材料不同，它能够在酸、碱、盐等环境中长期使用。钢筋的锈蚀问题目前仍难以有效解决，在美国由于钢材腐蚀而造成的工程结构损失，每年大概都高达700亿美元，其中大约1/6的桥梁结构的损坏是由于钢材锈蚀造成的；加拿大每年约花费490亿加元来修复由于老化而损坏的工程结构，随着国内经济的告诉发展，钢材锈蚀所造成的损失亦在逐年增长。而FRP材料耐腐蚀的特性在盐渍地区的地下工程、化工建筑、海洋工程以及水下工程等方面，已经得到了很好的实际证明。部分发达国家甚至已经开始在近海地区和寒冷地区的桥梁工程中，大范围地使用配有FRP筋的混凝土结构以及纯FRP结构来抵抗盐分的侵蚀，这一举措大大减少了结构的维护资金，有效增加了结构的正常使用寿命。

（3）FRP材料拥有非常优异的可设计性。FRP材料属于人工材料，能够根据纤维材料和含量以及纤维铺设方向的不同，设计出具有不同强度、不同弹性模量和一些具有特殊性能要求的FRP相关产品，并且这些产品成型方便，形状的设计灵活方便。

(4) FRP材料的弹性性能非常好，材料的弹性特性表现为线弹性，即便出现了偶然的较大变形，仍然能够恢复到原来的形状，而且材料的塑性变形很小。

(5) FRP构件的质量相对较轻，运输方便并可节省运输费用，适合在工厂中生产，而且现场安装的施工操作方便，可有效提高工程效率、保证工程的质量以及建筑施工操作的机械化。

(6) 其它优势，FRP具有可着色的特性，所以可以根据需要进行上色，达到很好的美观效果和观赏性。FRP还有隔热、绝缘、热胀系数小、透电磁波等特点，这使得FRP材料和结构能够在一些特殊情况下发挥出重要作用，比如说地磁观测站、雷达设施以及医疗核磁共振设备等相关结构。

但是FRP材料也有一些缺点，例如：

（1）FRP材料一般表现为各向异性，沿纤维方向的抗拉强度与弹性模量明显高于垂直于纤维方向的抗拉强度与弹性模量，一些相关产品的数据显示，前者的抗拉强度、抗压强度和弹性模量分别约为后者的25倍，5倍和13倍，差异非常显著。此外，纤维方向上的抗拉强度大概是其抗压强度的1.3倍。因此在设计FRP构件时，需要对两个方向分别进行设计。