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新型材料對(duì)橋梁發(fā)展的影響概述

論文導(dǎo)讀:現(xiàn)代交通的發(fā)展,對(duì)橋梁的質(zhì)量和壽命聽(tīng)出了更高的要求。普通混凝土的局限性,剛才的腐蝕性都影響著橋梁的發(fā)展。為了解決這些問(wèn)題,最近20年人們把目光轉(zhuǎn)向了新型材料,并且取得了實(shí)用性的成果。21世紀(jì),隨著高強(qiáng)度鋼、高強(qiáng)度混凝土、玻璃鋼、碳纖維等太空輕質(zhì)材料的大量啟用,橋梁建筑的主要材料也不斷在更新。
關(guān)鍵詞:橋梁,新型材料,混凝土,纖維

  1 前言
  現(xiàn)代交通的發(fā)展,對(duì)橋梁的質(zhì)量和壽命聽(tīng)出了更高的要求。普通混凝土的局限性,剛才的腐蝕性都影響著橋梁的發(fā)展。為了解決這些問(wèn)題,最近20年人們把目光轉(zhuǎn)向了新型材料,并且取得了實(shí)用性的成果。展望未來(lái)橋梁的新世紀(jì),隨著新型材料工業(yè)的技術(shù)進(jìn)步,規(guī)模化生產(chǎn)和成本的下降,它在橋梁結(jié)構(gòu)工程中的不斷擴(kuò)大,必把橋梁的發(fā)展推向一個(gè)新起點(diǎn)。
  2 歷史進(jìn)程中新型材料對(duì)橋梁的影響
  在漫長(zhǎng)歲月里,造橋的實(shí)踐積累了豐富的經(jīng)驗(yàn),創(chuàng)造了多種多樣的形式,但都離不開(kāi)材料的選擇。在最基本的三種橋式中,梁式橋起源于模仿倒伏于溪溝上的樹(shù)木而建成的獨(dú)木橋,由此演變?yōu)槟玖簶、石梁橋、直?9世紀(jì)的桁架梁橋;懸索橋起源于模仿天然生長(zhǎng)的跨越深溝而可資攀援的藤條而建成的竹索橋,演變?yōu)殍F索橋、柔式懸索橋,直至有加勁梁的懸索橋;拱橋起源于模仿石灰?guī)r溶洞所形成的“天生橋”而建成的石拱橋,演變?yōu)槟竟皹蚝丸T鐵拱橋。論文檢測(cè)。這些橋梁形式的改變同時(shí),其使用材料也在不斷的改變。2.1古代橋梁
  在17世紀(jì)以前,一般是用木、石材料建造的,并按建橋材料把橋梁分為石橋和木橋。
  木橋。在公元前2000多年前,巴比倫曾在幼發(fā)拉底河上建石墩木梁橋,其木梁可以在夜間撤除,以防敵人偷襲。
  石橋。古羅馬時(shí)代的石拱橋,拱圈呈半圓形,拱石經(jīng)過(guò)細(xì)鑿,砌縫不用砂漿。
  2.2近代橋梁
  在18世紀(jì)初,發(fā)明了用石灰、粘土、赤鐵礦混合煅燒而成的水泥。鐵的生產(chǎn)和鑄造,為橋梁提供了新的建造材料。19世紀(jì)50年代,開(kāi)始采用在混凝土中放置鋼筋以彌補(bǔ)水泥抗拉性能差的缺點(diǎn)。此后,于19世紀(jì)70年代建成了鋼筋混凝土橋。
  鍛鐵橋。1832年,英國(guó)在格拉斯哥開(kāi)始用I形截面鍛鐵建造梁式橋。
  鋼橋。19世紀(jì)50年代以后,靜定鋼桁架梁的內(nèi)力分析方法逐步被工程界所掌握。
  鋼筋混凝土橋。1900年前后鋼筋混凝土逐漸受到橋梁界重視,被用在拱橋和梁式橋中。鋼筋混凝土拱橋的跨度記錄不斷被刷新。
  2.3現(xiàn)代橋梁 20世紀(jì)30年代,預(yù)應(yīng)力混凝土和高強(qiáng)度鋼材相繼出現(xiàn),材料塑性理論和極限理論的研究,橋梁振動(dòng)的研究和空氣動(dòng)力學(xué)的研究,以及土力學(xué)的研究等獲得了重大進(jìn)展。論文檢測(cè)。從而,為節(jié)約橋梁建筑材料,減輕橋重,預(yù)計(jì)基礎(chǔ)下沉深度和確定其承載力提供了科學(xué)的依據(jù)。 由此可以看出新型材料的產(chǎn)生推動(dòng)新技術(shù)的發(fā)明從而推動(dòng)橋梁的發(fā)展,它們給橋梁帶來(lái)質(zhì)的飛躍。對(duì)于目前技術(shù)已經(jīng)定型且成熟的現(xiàn)代橋梁,未來(lái)橋梁的發(fā)展必然要有新型材料注入才能有所突破,所以新型材料的研究與發(fā)展才是橋梁飛躍的根本。
  3現(xiàn)代新型材料對(duì)橋梁的影響
  21世紀(jì),隨著高強(qiáng)度鋼、高強(qiáng)度混凝土、玻璃鋼、碳纖維等太空輕質(zhì)材料的大量啟用,橋梁建筑的主要材料也不斷在更新。美國(guó)聯(lián)邦公路署研究中心主任Phillip Yen曾說(shuō)“目前的橋梁根據(jù)材料分類(lèi)基本是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)兩大類(lèi)。論文檢測(cè)。我們希望通過(guò)發(fā)展新材料的性能,能夠把橋梁帶進(jìn)更高性能的層面。過(guò)去已經(jīng)發(fā)展過(guò)碳纖維、玻璃纖維等材料,我們現(xiàn)在發(fā)展處的高性能的鋼筋混凝土可以突破現(xiàn)在的性能極限,由此可以帶來(lái)設(shè)計(jì)的變化。高強(qiáng)度的鋼結(jié)構(gòu)可以從以前的36-50KSI達(dá)到70-100KSI,它的強(qiáng)度、可焊度、韌度都會(huì)加倍,在冷卻時(shí)還會(huì)保持原有的韌度,不會(huì)出現(xiàn)脆變。這是高性能材料發(fā)展對(duì)橋梁的作用。”具有關(guān)橋梁專(zhuān)家介紹,21世紀(jì)的橋梁主要材料將采用高強(qiáng)度,高韌性鋼材和抑振合金材料,以特殊纖維為輔。日本明石海峽大橋的加勁梁采用780兆帕焊接時(shí)低預(yù)熱型新型高強(qiáng)度鋼板,使其橋梁主跨設(shè)計(jì)刷新了20世紀(jì)的最大跨記錄達(dá)到1990米。美國(guó)緬因州的尼爾橋是由23條碳和玻璃纖維織物的拱形結(jié)構(gòu)組成,是纖維強(qiáng)化塑料應(yīng)用于公路取得的重大突破,土木工程師被它們的良好特性所吸引——高強(qiáng)度、重量輕、耐腐蝕。同時(shí)這項(xiàng)技術(shù)也引起了奧巴馬政府的重視,交通部長(zhǎng)拉胡德在去年8月參觀了該中心。去年9月歐洲最大的不飽和聚酯樹(shù)脂供應(yīng)商和基礎(chǔ)設(shè)施結(jié)構(gòu)生產(chǎn)商FiberCore-Europe在第十五屆中國(guó)國(guó)際復(fù)合材料工藝展覽會(huì)上,共同展示了一種在自重和載重能力上遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越了傳統(tǒng)鋼鐵和混凝土材質(zhì)的新型復(fù)合材料橋。其實(shí)現(xiàn)了制造和施工更便捷,使用壽命可達(dá)100年,產(chǎn)生的碳足跡(CarbonFootprint)低,對(duì)環(huán)境影響小。雖然只是一座人行橋,但它不僅可以承載六頓左右的應(yīng)急車(chē)輛,甚至可以承受重達(dá)30噸的重型車(chē)梁。21世紀(jì)鋼桁連續(xù)梁將大量采用高強(qiáng)度低預(yù)熱型焊接用鋼板,大線能量焊接用鋼板、高韌性鋼板、抗層狀撕裂型鋼板、異型鋼板、耐候鋼及鍍鋅鋼板、抑振厚板、玻璃鋼、抑振合金材料,不僅可有效地增大鋼桁梁橋的橋跨,而且能有效地降低梁體自重,實(shí)現(xiàn)大跨、輕質(zhì)的目標(biāo)。高強(qiáng)度混凝土是橋梁建設(shè)必不可少的主要材料之一,21世紀(jì)的混凝土材料將加入亞納米、水溶性聚合物、有機(jī)纖維以不斷提高強(qiáng)度與耐久性。
  對(duì)于現(xiàn)代橋梁的可持續(xù)性而言,設(shè)計(jì)者應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到如何使建筑材料發(fā)揮他們最大的特質(zhì)。比如,貝殼的抗拉強(qiáng)度遠(yuǎn)高于水晶,而成分卻很簡(jiǎn)單(95%的石灰石+5%蛋白質(zhì))。這種自然界的啟迪正引導(dǎo)著科學(xué)家們尋找化學(xué)組成簡(jiǎn)單、工藝簡(jiǎn)化并節(jié)省能量,又減少環(huán)境污染的新型材料。此外,仿生蝴蝶翅膀功能的材料,具有抗水性和自潔功能。又如,一些新型蓄光型自發(fā)光材料已經(jīng)用于公路標(biāo)志中,再結(jié)合各色燃料,使之具備白天充滿豐富的色彩感同時(shí)夜間可自發(fā)光照明的特性,徹底改變傳統(tǒng)照明能源消耗大的不足。
    4結(jié)束語(yǔ)
  我國(guó)橋梁建設(shè)發(fā)展過(guò)程中,與其他科技領(lǐng)域一樣,始終堅(jiān)持“自主創(chuàng)新”的指導(dǎo)思想,在消化吸收世界先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,取得了一批又一批豐碩的成果。現(xiàn)今,我國(guó)大規(guī)模的橋梁建設(shè)是橋梁技術(shù)創(chuàng)新、新型材料創(chuàng)新和實(shí)現(xiàn)超越的難得歷史機(jī)遇。我們要抓住歷史機(jī)遇,提升理念,自主創(chuàng)新。未來(lái)的橋梁將實(shí)現(xiàn)新型、大跨、輕質(zhì)、耐久、靈敏和美觀的國(guó)際橋梁發(fā)展的新目標(biāo)。新型材料橋梁的誕生不僅僅可以成為城市標(biāo)志性建筑,更能引領(lǐng)時(shí)代的進(jìn)步。

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