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基本信息
- 項目名稱：
- 基于FRP的便攜式整體預(yù)制圬工拱橋
- 小類：
- 機械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 本作品一條預(yù)制拱橋，其中拱圈及其他構(gòu)件均在預(yù)制工廠進行制作加工，同時采用了FRP土工柵格網(wǎng)作為拱塊的連接構(gòu)件（內(nèi)部軟化筋材），因此該拱圈改變了以往拱橋內(nèi)由于沒有筋材而導(dǎo)致的穩(wěn)定性能差和承載性能低的特點，同時又克服了鋼筋混凝土拱橋中由于鋼筋腐蝕而導(dǎo)致的耐久性能和結(jié)構(gòu)功能下降的問題。
- 詳細(xì)介紹：
- 目前在我國有很多小跨度的小河流，城鄉(xiāng)公路的建設(shè)又經(jīng)常會通過一些小型河流，所以隨著公路體系的不斷完善，小跨度公路橋梁的需求量將會不斷增加的。與此同時，現(xiàn)代橋梁工程由于鋼筋腐蝕問題突出，圬工拱橋由于其特殊的受力性能，對鋼筋的需求量較小，成為解決這一問題的有效途徑。但是由于拱橋施工難度大和施工成本高等問題的束縛而很難獲得更進一步的突破。本次作品將混凝土預(yù)制技術(shù)和高強復(fù)合纖維材料（FRP）應(yīng)用于圬工拱橋結(jié)構(gòu)中，所研發(fā)的結(jié)構(gòu)產(chǎn)品有效的解決了這一結(jié)構(gòu)體系施工難度大的問題，同時提高了結(jié)構(gòu)的耐久能力降低了維修成本。拱橋的拱圈及其他構(gòu)件均在預(yù)制工廠進行制作加工，同時采用了FRP土工柵格網(wǎng)作為拱塊的連接構(gòu)件（內(nèi)部軟化筋材），因此該拱圈改變了以往拱橋內(nèi)由于沒有筋材而導(dǎo)致的穩(wěn)定性能差和承載性能低的特點，同時又克服了鋼筋混凝土拱橋中由于鋼筋腐蝕而導(dǎo)致的耐久性能和結(jié)構(gòu)功能下降的問題，而且預(yù)制混凝土技術(shù)的引入有效地解決的現(xiàn)場澆筑混凝土造成的環(huán)境污染和能源的消耗，不僅能夠控制結(jié)構(gòu)構(gòu)件的質(zhì)量而且縮短施工工期，降低成本，減少勞動力，提高抗腐蝕能力等特點。這一結(jié)構(gòu)產(chǎn)品符合了國家對土木行業(yè)發(fā)展“節(jié)能環(huán)?！滦徒Y(jié)構(gòu)體系”的要求而且具有較高的可持續(xù)性。
作品專業(yè)信息
設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 基本思路： FRP材料與傳統(tǒng)材料的性能相比，F(xiàn)RP具有輕質(zhì)高強、耐腐蝕性能好、熱性能良好等性能。因此將FRP這一抗腐蝕好、抗拉強度高和與混凝土粘結(jié)力強的復(fù)合材料與整體預(yù)制混凝土技術(shù)相結(jié)合，并應(yīng)用到圬工拱橋結(jié)構(gòu)體系中去。 作品的特色和創(chuàng)新點： 本作品中預(yù)制混凝土技術(shù)的使用，改變了傳統(tǒng)現(xiàn)澆施工方法所造成對環(huán)境的破壞和能源的浪費。通過對兩種建造方式的對比，可以看出本次研制的便攜式整體預(yù)制拱橋的工業(yè)化程度較高（拱圈，橋墩，擋板均為預(yù)制混凝土產(chǎn)品）。因此易于模板設(shè)置，制造過程可以定量攪拌混凝土，不需要吊車澆筑，同時養(yǎng)護方便，材料強度得以保證。這樣的制造過程有效地節(jié)省對材料和能源的使用，從而達到了環(huán)保的作用。施工工期較短，結(jié)構(gòu)產(chǎn)品可以批量工業(yè)化生產(chǎn)，節(jié)省了建造成本等。
科學(xué)性、先進性
- 作品的科學(xué)性先進性： （1）改變了以往拱橋內(nèi)由于沒有筋材而導(dǎo)致的穩(wěn)定性能差和承載性能低的特點； （2）克服了鋼筋混凝土拱橋中由于鋼筋腐蝕而導(dǎo)致的耐久性能和結(jié)構(gòu)功能下降的問題 （3）研制的新型拱橋的工業(yè)化程度較高（拱圈，橋墩，擋板均為預(yù)制混凝土產(chǎn)品）。因此易于模板設(shè)置，制造過程可以定量攪拌混凝土，不需要吊車澆筑，同時養(yǎng)護方便，材料強度得以保證 （4）完成一套完善的拱結(jié)構(gòu)極限承載能力計算方法； （5）提供一種新的工業(yè)化程度較高的混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)品及其制造與施工方法，即新型預(yù)制拱橋施工吊裝技術(shù)方法
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 目前暫無
作品所處階段
- 實驗階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 專利轉(zhuǎn)讓
作品可展示的形式
- 實物、模型、視頻等
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預(yù)測
- 技術(shù)特點和優(yōu)勢：本次項目在保持原有圬工拱橋優(yōu)點的基礎(chǔ)上應(yīng)用了FRP材料和預(yù)制混凝土技術(shù)，提高了結(jié)構(gòu)的耐久性并解決傳統(tǒng)圬工拱橋施工困難較大的缺點。技術(shù)指標(biāo)：（1）較高的工業(yè)化生產(chǎn)程度。（2）耐久性能良好。（3）環(huán)保節(jié)能。（4）便于運送。（5）較高的穩(wěn)定性和承載能力。作品適用范圍：小跨度河流；具有施工周期短，現(xiàn)場施工困難等問題的施工環(huán)境。推廣前景的技術(shù)性說明：將橋梁施工過程對交通的干擾降為最小，采用預(yù)制拼裝技術(shù)，可加快施工進度；改善了施工環(huán)境的安全性，使得橋梁的施工更人性化；降低了環(huán)境因素給施工造成的壓力；在更易于控制的環(huán)境下進行，降低了橋梁在使用壽命期間的維修費用，獲得整體的經(jīng)濟效益。市場分析和經(jīng)濟效益預(yù)測：隨著公路體系的不斷完善，小跨度公路橋梁的需求量將會不斷增加的。該新型拱橋具有施工周期短，施工難度低，維護成本低，抗腐蝕能力強，使用的勞動力少，承受的荷載大等優(yōu)點，正好能夠滿足這一需求。
同類課題研究水平概述
- 目前國內(nèi)對拱橋結(jié)構(gòu)的研究主要集中在施工技術(shù)和拱結(jié)構(gòu)承載力的計算方法，其中施工方法是拱橋最關(guān)鍵的技術(shù)，而無支架施工是大跨徑拱橋的發(fā)展方向。目前我國拱橋主要施工方法有： 1.纜索吊裝法2.轉(zhuǎn)體施工法3.懸臂桁架法4.剛性骨架和半剛性骨架法5.拱架施工法。綜上所述可知：目前我國有許多先進且切實可行的施工方法，況且已形成了一套有自己特色的拱橋無支架施工方法即是以纜索吊裝為主，結(jié)合轉(zhuǎn)體施工法、半剛性骨架法及懸臂桁架法。當(dāng)然，還須進一步發(fā)展和完善。 雖然拱橋在我國發(fā)展了很長的時間，但是在橋梁結(jié)構(gòu)形式的發(fā)展變化過程中,拱橋作為壓彎結(jié)構(gòu) ,隨著跨徑的增大 ,高強材料的應(yīng)用受到穩(wěn)定問題的制約。鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土拱橋由于自重較大 ,施工架設(shè)問題突出。無支架施工的困難 ,也制約了拱橋的發(fā)展。還有就是某些拱橋在發(fā)大水的時候不能使用，不僅如此，現(xiàn)在的鋼筋混凝土拱橋也面對著鋼筋腐蝕這個大難題。舊有拱橋常用石塊或磚塊作為材料施工，但是到了后期隨著鋼筋混凝土橋和鋼拱橋的出現(xiàn)和使用，使得橋梁腐蝕的問題慢慢地凸顯出來了。與此同時，采用現(xiàn)澆技術(shù)進行的傳統(tǒng)拱橋施工技術(shù)也造成較為嚴(yán)重的環(huán)境破壞和能源消耗。本作品開發(fā)的拱橋?qū)⒛苡行У慕鉀Q以上問題。國內(nèi)外學(xué)者已對拱橋結(jié)構(gòu)極限承載力問題展開了較廣泛的研究, 并且通過采用帶有各自特點的方法進行極限承載力分析都取得了較好的效果, 為拱橋結(jié)構(gòu)極限承載力研究作出了不同程度的貢獻。然而, 隨著拱橋跨徑的不斷增大, 非線性效應(yīng)日益突出, 作用其上的荷載不斷復(fù)雜化, 因此, 勢必還存在許多問題有待于進一步探討。雖然預(yù)制混凝土技術(shù)對實現(xiàn)建筑物的環(huán)保節(jié)能和可持續(xù)發(fā)展有著重要的推動作用，但是在我國這一技術(shù)發(fā)展卻不容樂觀。我國著名混凝土結(jié)構(gòu)專家徐有鄰先生的一段話可以很好的總結(jié)出我國預(yù)制混凝土技術(shù)的現(xiàn)狀： “我國混凝土預(yù)制構(gòu)件行業(yè)在80年代中達到鼎盛時期，90年代開始衰退，到90年代中急轉(zhuǎn)直下持續(xù)滑坡，至今已到了生死存亡的地步?！比欢@一建筑技術(shù)卻在國外得到了廣泛的重視和發(fā)展，有一份2003來自英國的咨詢報告可以看出，預(yù)制混凝土行業(yè)將以每年18% - 20%的速度增長，并將“非工地制造業(yè)”定義為“朝陽產(chǎn)業(yè)”，尤其在政府大力發(fā)展住宅、教育和衛(wèi)生事業(yè)階段。 表1預(yù)制構(gòu)件在國外的發(fā)展
