創(chuàng)新是社會(huì)發(fā)展的源泉。本書創(chuàng)新地闡述了CFRP筋(索)在斜拉橋、懸索橋和體外預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁三種典型工程中的工程應(yīng)用。主要內(nèi)容包括:纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(FRP)的材料性能、炭纖維增強(qiáng)復(fù)合材料CFRP筋錨具的受力性能分析、設(shè)計(jì)及試驗(yàn)研究、CFRP索斜拉橋的靜動(dòng)力性能分析及試驗(yàn)橋的設(shè)計(jì)和建造研究、CFRP懸索橋的靜動(dòng)力性能分析及實(shí)橋設(shè)計(jì),以及CFRP索體外預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁性能、設(shè)計(jì)方法研究、實(shí)橋設(shè)計(jì)與施工及試驗(yàn)。
本書可供從事橋梁設(shè)計(jì)、研究和施工的工程技術(shù)人員參考,也可作為高等院校橋梁專業(yè)研究生和高年級(jí)本科生的教學(xué)參考用書。
《FRP-混凝土橋梁結(jié)構(gòu)》作者以拓荒者的精神,創(chuàng)建新思維,開發(fā)新技術(shù),研究新材料,拓展新領(lǐng)域,打破了許多傳統(tǒng)概念下的不可能,創(chuàng)造了令人矚目的工程奇跡?梢赃@樣說(shuō),F(xiàn)RP-混凝土結(jié)構(gòu)引爆橋梁結(jié)構(gòu)的一場(chǎng)革命,它把混凝土結(jié)構(gòu)推上了一個(gè)新的臺(tái)階。
1995年1月,日本大阪神戶地區(qū)發(fā)生7.4級(jí)大地震,隨之,在日本掀起了采用高性能非金屬纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(FRP)加固建筑結(jié)構(gòu)和橋梁結(jié)構(gòu)的熱潮。當(dāng)時(shí),廢金屬纖維增強(qiáng)復(fù)合材料中的非金屬纖維主要有碳纖維(CFRP)、玻璃纖維(GFRP)和芳綸纖維(AFRP)三種。其中,以碳纖維復(fù)合材料(CFRP)的力學(xué)性能最好。因此,在工程結(jié)構(gòu)加固中應(yīng)用最為廣泛。阪神地震不久,旅日學(xué)者吳智深教授得知本書第一作者那段時(shí)間不僅繼續(xù)從事預(yù)應(yīng)力的理論分析、實(shí)驗(yàn)研究和工程應(yīng)用,而且還是全國(guó)建筑物鑒定與加固技術(shù)委員會(huì)委員,因此,他及時(shí)從日本寄來(lái)一大捆碳纖維布及相應(yīng)的粘貼用膠粘劑,促使我校在國(guó)內(nèi)最早開展CFRP混凝土結(jié)構(gòu)加固技術(shù)的研究和應(yīng)用,以致在2000年全國(guó)第一屆FRP加固混凝土結(jié)構(gòu)學(xué)術(shù)會(huì)議上,我校有我、吳剛等5人參會(huì)并做學(xué)術(shù)報(bào)告,從此,我校成為了我國(guó)研究和應(yīng)用FRP的最主要單位。
截至目前,F(xiàn)RP在土木工程中的應(yīng)用主要是結(jié)構(gòu)加固。實(shí)際上,高性能纖維復(fù)合材料(FRP)的最大特點(diǎn)是輕質(zhì)(鋼材容重的1/5)、高強(qiáng)(是預(yù)應(yīng)力高強(qiáng),鋼材抗拉強(qiáng)度的2倍以上)、耐久(不怕酸堿腐蝕)。因此,本書第一作者從2000年起就有計(jì)劃地開始了FRP-混凝土結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新研究,分別向江蘇省和國(guó)家自然科學(xué)基金委申報(bào)了“FRP索結(jié)構(gòu)的應(yīng)用基礎(chǔ)研究”等多項(xiàng)基金課題。
截至2005年,上述課題研究已全部完成,撰寫發(fā)表了多篇學(xué)術(shù)論文,創(chuàng)新地建造了CFRP拉索斜拉橋、預(yù)應(yīng)力FRP-混凝土箱梁橋,并研究設(shè)計(jì)了CFRP索懸索橋等實(shí)際工程。這些工程的建成,引起了國(guó)家自然科學(xué)基金委、科技部的注意,也引來(lái)了交通部門的科技人員的重視和參觀,他們還希望我們及時(shí)編著出版相應(yīng)的書籍,供更多人員學(xué)習(xí)參考。
但是,由于第一作者健康方面的原因,又忙于預(yù)應(yīng)力成果的總結(jié)、整理,另外幾位作者又忙于教學(xué)和科研工作,以致這本書稿拖延了下來(lái)。直到2015年夏天,我與長(zhǎng)安大學(xué)公路學(xué)院梅葵花副教授商量,請(qǐng)她大力協(xié)助共同早日完成這本書稿之后,加上江蘇鳳凰科學(xué)技術(shù)出版社的大力支持,才加快了這本書稿的編著出版進(jìn)度。
本書主要闡述CFRP在大跨、特大跨橋梁工程中的研究和創(chuàng)新應(yīng)用。具體介紹了梅葵花、王鵬、鄭宏宇等在攻讀博士學(xué)位期間所完成的研究和工程實(shí)踐成果,包括梅葵花的CFRP索斜拉橋的理論分析、設(shè)計(jì)研究和施工研究,鄭宏宇的CFRP索懸索橋的理論分析和設(shè)計(jì)研究及王鵬的CFRP索預(yù)應(yīng)力箱梁橋的理論分析、設(shè)計(jì)和建造研究,以及相應(yīng)的CFRP索的力學(xué)性能及錨具的研究與應(yīng)用。
呂志濤
2015年10月
呂志濤是中國(guó)工程院院士,東南大學(xué)土木工程學(xué)院教授,中國(guó)土木工程學(xué)會(huì)預(yù)應(yīng)力分會(huì)副理事長(zhǎng),江蘇省土木建筑學(xué)會(huì)理事長(zhǎng),東南大學(xué)學(xué)術(shù)委員會(huì)主任。