維筋在橋梁建設(shè)中展現(xiàn)出重要應(yīng)用，其具有高強(qiáng)、輕質(zhì)、化學(xué)性能穩(wěn)定、抗疲勞性能優(yōu)良等特點(diǎn)，是鋼筋的理想替代品，日本早在九十年代初就修建了以碳纖維復(fù)合材料作為力筋的橋梁，我國雖起步較晚，但近年來也成果顯著，如2012年新孟涌大橋運(yùn)用碳纖維復(fù)合材料制成防撞設(shè)施，近幾十年，國內(nèi)外碳纖維及其復(fù)合材料工業(yè)高速發(fā)展，力學(xué)性能取得突破，生產(chǎn)技術(shù)和效率提高，成本穩(wěn)中有降，碳纖維復(fù)合材料拉索有望在懸索橋、斜拉橋、拱橋等更多類型橋梁建設(shè)中應(yīng)用，還可能在航空航天、建筑工程、

碳纖維筋在橋梁建設(shè)中的應(yīng)用

碳纖維筋的特性

碳纖維筋（Carbon Fiber Reinforced Plastic, CFRP）是一種由高強(qiáng)度、高模量的碳纖維增強(qiáng)體與高性能樹脂基體組成的復(fù)合材料。它具有輕質(zhì)高強(qiáng)的特點(diǎn)，其比強(qiáng)度（強(qiáng)度/密度）和比模量（模量/密度）遠(yuǎn)超傳統(tǒng)建筑材料，同時(shí)具有良好的抗疲勞性、耐腐蝕性和熱穩(wěn)定性。

碳纖維筋的應(yīng)用形式

橋梁加固

隨著運(yùn)輸量的日益增加以及橋梁使用年限的增加，既有橋梁中相當(dāng)一部分已不能滿足使用要求，需進(jìn)行維修加固。由于CFRP復(fù)合材料的諸多優(yōu)良特性，且能以較大長度供應(yīng)而無需搭接，能施加預(yù)應(yīng)力，可與混凝土、磚石、鋼、木材等牢固粘結(jié)，故已有越來越多的專家傾向于用CFRP板以加固既有橋梁來恢復(fù)和提高既有橋梁的承載能力。相對(duì)于粘貼鋼板加固，粘貼CFRP復(fù)合材料加固橋梁具有施工方便、適應(yīng)性好、耐腐蝕、幾乎不增加結(jié)構(gòu)自重、不必打孔，因而對(duì)原結(jié)構(gòu)不會(huì)造成新的損傷等優(yōu)點(diǎn)。

預(yù)應(yīng)力筋和體外筋

由于CFRP絞線和棒材具有耐腐蝕性好、強(qiáng)度重量比高、低松弛及耐疲勞等特性，目前大量用作橋梁的預(yù)應(yīng)力筋或體外筋。日本是第一個(gè)在混凝土橋梁中采用CFRP絞線作預(yù)應(yīng)力筋的國家，并修建了一系列CFRP作力筋的橋梁，不同類型的CFRP力筋性能試驗(yàn)及研究以及所需錨固系統(tǒng)都已完成。并且為了探測采用CFRP力筋的混凝土構(gòu)件的承載力和耐久性，做了靜載及疲勞試驗(yàn)。這些結(jié)果被用作CFRP力筋預(yù)應(yīng)力混凝土橋設(shè)計(jì)和施工的指導(dǎo)準(zhǔn)則。

碳纖維筋的優(yōu)勢

1. 高強(qiáng)度：CFRP具有比鋼材高出10幾倍的抗拉強(qiáng)度，一般為1500~1900MPa，高的可達(dá)2400~3000MPa。順纖維方向其抗拉強(qiáng)度遠(yuǎn)大于普通鋼筋，與高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力筋相近。

2. 抗疲勞性能優(yōu)良：據(jù)試驗(yàn)表明，當(dāng)平均應(yīng)力為550MPa時(shí)，200萬次循環(huán)荷載應(yīng)力幅度可達(dá)900MPa，高出鋼材3倍。

3. 減震性能好：CFRP自振頻率很高，可避免早期共振，同時(shí)內(nèi)阻也很大，一旦激震起來，衰減也很快。

4. 耐化學(xué)腐蝕性：CFRP是一種優(yōu)良的電絕緣體，用它制作的設(shè)備或構(gòu)件具有良好的耐酸、堿、鹽等化學(xué)介質(zhì)侵蝕的能力。

發(fā)展趨勢與前景

隨著技術(shù)進(jìn)步，碳纖維復(fù)合材料的制造成本逐漸降低，產(chǎn)品性能持續(xù)提升，已逐漸成為現(xiàn)代橋梁結(jié)構(gòu)領(lǐng)域的高性能材料。碳纖維復(fù)合材料已成為全球橋梁建設(shè)技術(shù)創(chuàng)新的重要方向之一。

綜上所述，碳纖維筋在橋梁建設(shè)中的應(yīng)用不僅能夠提高橋梁的承載能力和耐久性，還能簡化施工過程，減少維護(hù)成本，具有廣闊的發(fā)展前景。

碳纖維筋與傳統(tǒng)鋼筋對(duì)比

碳纖維筋橋梁加固案例分析

碳纖維筋在地震區(qū)橋梁的應(yīng)用

碳纖維筋的成本效益分析