复合材料桥梁的技术及成本

复合材料桥梁的技术及成本

一、技术及成本

采用碳纤维（CFRP）制造复合材料桥梁可以获得{zj0}的性能，但是碳纤维的成本比较高。玻璃钢（GFRP）的成本较低，但是其模量低，需要更多的材料以保证桥梁的刚性，重量增加。因此采取碳纤维（CFRP）与玻璃钢（GFRP）结合的方法，将碳纤维使用在{zd0}受力部位，可以取得复合材料桥梁制造成本与性能的平衡.

最早，复合材料桥梁采用手糊成型工艺，材料性能较低。后来，采用拉挤工艺制造，应用比较成功，但是拉挤工艺的局限性较大，难以实现个性化的制造，无法制造变截面有曲度的部件，且材料性能未得到发挥。随着当前复合材料工艺的发展和成熟，可以使用的工艺越来越多，如真空袋工艺、液态树脂灌注工艺、热压罐工艺等等。根据不同的设计，采用合理的工艺，可以在合理的成本下，获得满意的桥梁部件的性能。

山东中航泰达复合材料股份有限公司，针对复合材料桥梁的需求，开发了一套低成本快速成型技术。当前已有的成型技术，普遍存在如要最求低的工艺成本，材料性能下降显著，造成终端产品的重量提高，最终成本的降低效果不大。如最求高性能，工艺成本就提高，终端产品的重量轻，但总成本提高。山东中航泰达结合实际桥梁项目的需求，经过分析，认为在保证材料高性能的前提下，通过有效降低工艺成本，才可以使综合成本{zd1}，同时保证结构的重量最轻。这项技术应用于红水河某特大桥上，取得良好的效果。原设计钢结构总重约150吨，施工使用起重机械配合下，施工周期约1个月。改用复合材料结构后重量约15T，人工就可以搬运，施工周期1周。

当前手糊成型工艺因其环境污染问题，已经难以生存。现推行的复合材料成型技术均基于预浸料铺贴。而预浸料铺贴成型只有在适当压力下，才能可靠得获得高性能的材料。保证所获得的复合材料中较高的纤维含量，是获得良好力学性能的关键。并且，在较高的纤维含量下，同时材料致密的情况下，材料的抗老化的性能、抗蠕变性能更好，抗冲击性能提高显著。如玻璃钢（GFRP）手糊工艺获得的模量仅12～14GPa，拉挤工艺获得的模量仅16～18GPa，而热压工艺可以获得30～40 GPa。实际工程应用中，获得相同刚性效果，热压工艺制件重量是拉挤工艺的约70%，是手糊工艺的约50%。在热压工艺制件上采用碳纤维增强，更加能够有效发挥材料的性能，进一步减轻重量，最终产品的成本更加合理。

热压成型工艺，原来{zd0}的局限性是对设备依赖性大，尤其是大型结构件，配套的大型设备往往建设建设费用高昂，造成产品价格很高。山东中航泰达复合材料股份有限公司开发的低成本快速成型技术，用于桥梁部件等大型，结构形式不复杂的部件时，设备可以大大简化，使成本大大降低，生产效率较其它工艺大大提高。实现了“风电的价格，飞机的质量”，实际工程造价较其它传统工艺体现出较大的优势。

山东中航泰达复合材料股份有限公司开发的低成本快速成型技术，摆脱了传统工艺与传统设备结合的局限性，对产品尺寸无限制，产品尺寸对原材料性能要求没有变化，不需要调整工艺，可靠性高，一致性好。产品尺寸越大，批量越大，其优势越发显著。

二、应用途径

由于复合材料的性能是可设计的，力学性能各向异性，设计方法与传统材料不同，目前还没有通用标准方法。这就给桥梁设计增加了工作量，提高了难度。因此在大型桥梁的主体结构上使用还需要很多经验和数据的积累。应用要从小型桥梁和桥梁附件开始。由于从制造技术上可以保证复合材料具有高性能，因此，可以通过加大设计余量来简化设计计算，这样造出来的桥更结实。

复合材料桥梁应用于城市人行天桥，小型桥梁等市政设施，可以大大减少施工时间，减少桥墩数量和体积，减少面积占用。并且，复合材料造型的随意性，可以营造出独具特色的桥梁形式。

复合材料桥梁应用于山区、海滨等环境，可以大大减小工程量，减少施工对大型机械的依赖，缩短施工周期，降低成本。并且长期免维护，大大减小使用成本。

复合材料桥梁应用于jy等特殊用途，运输快捷，架设快速，存放期免维护。

复合材料桥梁的技术及成本

一、技术及成本

采用碳纤维（CFRP）制造复合材料桥梁可以获得{zj0}的性能，但是碳纤维的成本比较高。玻璃钢（GFRP）的成本较低，但是其模量低，需要更多的材料以保证桥梁的刚性，重量增加。因此采取碳纤维（CFRP）与玻璃钢（GFRP）结合的方法，将碳纤维使用在{zd0}受力部位，可以取得复合材料桥梁制造成本与性能的平衡.

最早，复合材料桥梁采用手糊成型工艺，材料性能较低。后来，采用拉挤工艺制造，应用比较成功，但是拉挤工艺的局限性较大，难以实现个性化的制造，无法制造变截面有曲度的部件，且材料性能未得到发挥。随着当前复合材料工艺的发展和成熟，可以使用的工艺越来越多，如真空袋工艺、液态树脂灌注工艺、热压罐工艺等等。根据不同的设计，采用合理的工艺，可以在合理的成本下，获得满意的桥梁部件的性能。

山东中航泰达复合材料股份有限公司，针对复合材料桥梁的需求，开发了一套低成本快速成型技术。当前已有的成型技术，普遍存在如要最求低的工艺成本，材料性能下降显著，造成终端产品的重量提高，最终成本的降低效果不大。如最求高性能，工艺成本就提高，终端产品的重量轻，但总成本提高。山东中航泰达结合实际桥梁项目的需求，经过分析，认为在保证材料高性能的前提下，通过有效降低工艺成本，才可以使综合成本{zd1}，同时保证结构的重量最轻。这项技术应用于红水河某特大桥上，取得良好的效果。原设计钢结构总重约150吨，施工使用起重机械配合下，施工周期约1个月。改用复合材料结构后重量约15T，人工就可以搬运，施工周期1周。

当前手糊成型工艺因其环境污染问题，已经难以生存。现推行的复合材料成型技术均基于预浸料铺贴。而预浸料铺贴成型只有在适当压力下，才能可靠得获得高性能的材料。保证所获得的复合材料中较高的纤维含量，是获得良好力学性能的关键。并且，在较高的纤维含量下，同时材料致密的情况下，材料的抗老化的性能、抗蠕变性能更好，抗冲击性能提高显著。如玻璃钢（GFRP）手糊工艺获得的模量仅12～14GPa，拉挤工艺获得的模量仅16～18GPa，而热压工艺可以获得30～40 GPa。实际工程应用中，获得相同刚性效果，热压工艺制件重量是拉挤工艺的约70%，是手糊工艺的约50%。在热压工艺制件上采用碳纤维增强，更加能够有效发挥材料的性能，进一步减轻重量，最终产品的成本更加合理。

热压成型工艺，原来{zd0}的局限性是对设备依赖性大，尤其是大型结构件，配套的大型设备往往建设建设费用高昂，造成产品价格很高。山东中航泰达复合材料股份有限公司开发的低成本快速成型技术，用于桥梁部件等大型，结构形式不复杂的部件时，设备可以大大简化，使成本大大降低，生产效率较其它工艺大大提高。实现了“风电的价格，飞机的质量”，实际工程造价较其它传统工艺体现出较大的优势。

山东中航泰达复合材料股份有限公司开发的低成本快速成型技术，摆脱了传统工艺与传统设备结合的局限性，对产品尺寸无限制，产品尺寸对原材料性能要求没有变化，不需要调整工艺，可靠性高，一致性好。产品尺寸越大，批量越大，其优势越发显著。

二、应用途径

由于复合材料的性能是可设计的，力学性能各向异性，设计方法与传统材料不同，目前还没有通用标准方法。这就给桥梁设计增加了工作量，提高了难度。因此在大型桥梁的主体结构上使用还需要很多经验和数据的积累。应用要从小型桥梁和桥梁附件开始。由于从制造技术上可以保证复合材料具有高性能，因此，可以通过加大设计余量来简化设计计算，这样造出来的桥更结实。

复合材料桥梁应用于城市人行天桥，小型桥梁等市政设施，可以大大减少施工时间，减少桥墩数量和体积，减少面积占用。并且，复合材料造型的随意性，可以营造出独具特色的桥梁形式。

复合材料桥梁应用于山区、海滨等环境，可以大大减小工程量，减少施工对大型机械的依赖，缩短施工周期，降低成本。并且长期免维护，大大减小使用成本。

复合材料桥梁应用于jy等特殊用途，运输快捷，架设快速，存放期免维护。