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FRP-應用基礎知識(二)

發布時間:2009/3/15 16:08:00 

 

GFRP的應用與發展

    FRP 筋的發展可以追溯二次世界大戰以后復合材料的廣泛使用,航空業很早**認識到復合材料的高強和輕質。在冷戰期間,航空事業和國防事業的****使復合材料的應用大大增加。而且美國經濟的快速發展,要求便宜的復合材料滿足顧客的需求。拉擠工藝是一種快速、經濟的生產 FRP的方法,一直以來,拉擠復合材料應用高爾夫球桿和釣竿,直到 20世紀 60年代,復合材料還嚴格限制用于混凝土結構加強。 在 20世紀 50年代,美國高速公路大大增加,導致必須進行長年的維護,在公路橋梁在的應用除冰鹽的措施相當普遍。因此,這些經常與鹽接觸的混凝土結構中,鋼筋經受嚴重的腐蝕變化成了主要的問題。各種各樣的解決方式包括鍍鋅涂層,粉末樹脂涂層,聚合物澆灌混凝土,環氧涂層及玻璃纖維筋(GFRP ACI440)等被考慮,相比較而言,環氧涂層鋼筋是****的,直到 20世紀 70年代,FRP 筋才在這方面有所應用。1983 年的《復合材料用于橋梁的設計和施工》是由美國交通部(USDOT)支助的****個項目。
    在美國馬歇爾有限公司****著**初 GFRP 的發展,由于聚合物混凝土和鋼筋之間熱膨脹系數的不協調性,GFRP 筋被認為是一種可以替換鋼筋在混凝土結構中應用的選擇。在20世紀 70年代后期,國際 Grating 公司進入了北美 FRP 筋市場,馬歇爾有限公司和國際Grating 公司領導著 FRP 筋的研究發展進入 80年代。 80年代的市場要求非金屬筋用于高科技領域, 其中 MRI 醫療設備對絕緣筋材的需求****。FRP 變成用于在這類結構中的標準材料。隨著 FRP 的優點越來越多的被發現,FRP在其他方面的應用也發展起來,尤其對海堤上,核反應電站,機場跑道,以及電學實驗室(Brown and Bartholomew 1996) 。
    90年代主要的擔心是因腐蝕而使年代久的橋梁破壞的問題越來越明顯(Boyle and karbhari 1994) ,另外,在普通的用環氧涂布鋼筋也有腐蝕現象使人們更多的去尋找替換的防腐方式。因此使用 FRP 再一次成為一種好的方法來解決這類橋面板中的腐蝕問題。

    在日本,有 100 多個 FRP 的應用示范工程,日本的土木工程設計和施工指南中包含了RP 的設計條款。 1997b 在歐洲, 1986Meier1992)年在德國有一個**早的預應力 FRP 高速公路橋梁中應用(Meier 1992 ,由于這座橋梁的建造,在歐洲很多關于 FRP 研究和應用的項目****增多。從 1991 年到 1996 年(Taerwe 1997 ,歐洲的 BRITE/EURAM 工程, “纖維復合材料與技術作為非金屬加固材料” 進行了大量關于 FRP 的分析和測試。而**近,BRITE/EURAM也領導著很多研究工作。 加拿大高速公路橋梁設計中心的土木工程師們在不斷進行 FRP 材料的研究應用,而且已經進行了大量顯著的工程項目。馬尼托巴湖的 Headingley 大橋**應用了碳纖維和玻璃在日本,有 100 多個 FRP 的應用示范工程,日本的土木工程設計和施工指南中包含了RP 的設計條款。1997b在歐洲, 1986Meier1992)年在德國有一個**早的預應力 FRP 高速公路橋梁中應用(Meier 1992 ,由于這座橋梁的建造,在歐洲很多關于 FRP 研究和應用的項目****增多。從 1991 年到 1996 年(Taerwe 1997 ,歐洲的 BRITE/EURAM 工程, “纖維復合材料與技術作為非金屬加固材料” 進行了大量關于 FRP 的分析和測試。 而**近, BRITE/EURAM也領導著很多研究工作。 加拿大高速公路橋梁設計中心的土木工程師們在不斷進行 FRP 材料的研究應用,而且已經進行了大量顯著的工程項目。馬尼托巴湖的 Headingley 大橋**應用了碳纖維和玻璃材料纖維加強材料(Rizkalla 1997),另外,Kent County路 10 號的也應用碳纖維格柵來加固負力矩區域(Tadros,Tromposch,和 Mufti1998) 。Joffre大橋,位于魁北克 sherbrooke的 st-francois河上,在橋面板上使用碳纖維格柵,在欄桿和人行道上使用了玻璃纖維筋,在1997年12月該橋開始正式通車使用。 同時光纖檢測也同步進行 (benmokrantighiouart, and Chaalal 1996) ,兩張橋梁應用的照片在圖 1.1和 1.2中顯示。 。

 

  

   

1.1GFRP bars installed during the construction of the Crowchild bridge deck in Calgary,

Alberta in 1997.

 

   

圖1.2 GFRP bars used in a winery in British Columbia in 1998

在美國,FRP 筋的先前在 ACI 440R 中已有所報道,如圖 1.3,1.4所示**近在橋梁面板設計上的應用。

 

   

 

圖1.3 FRP-reinforced deck constructed in Lima, Ohio (Pierce Street Bridge) in 1999. 

 

   

 

圖1.4GFRP bars used in the redecking of Dayton, Ohio’s Salem Avenue bridge in 1999  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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