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荷兰生物复合材料人行桥

发布日期:2020-06-19

荷兰北部的弗里斯兰省正在修建一座生物复合材料人行桥。该桥采用设计—建造的模式修建。最初的方案是修建一座主跨17 m的桥梁,但是受到地形条件限制,最终方案定为全长66m的双主跨桥,2个主跨各长22 m,其中1个主跨为平旋式开启跨,全桥仅有1个混凝土桥墩。

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该桥是采用生物复合材料修建的第一座开启桥,也是目前使用这种材料修建的最大跨径桥梁。荷兰埃因霍芬理工大学最早采用生物复合材料修建桥梁,用大麻和亚麻纤维修建了一座跨径14 m的人行桥,已于201610月建成。

为了选出最适合的生物材料,对6种不同类型的树脂和6种不同类型的纤维进行了比选和试验,试验中共试配了36种复合材料。结果表明,亚麻纤维性能远比大麻纤维优越,最终选择了粗亚麻纤维和树脂的复合材料。比选的过程中还考虑了材料获取和加工过程的便利性。

如何将复合材料应用到结构中去是一个难题。亚麻增强树脂复合材料的徐变和热膨胀与其它纤维不同,在温度达到30 ℃时,表现出线性特征,热膨胀值保持稳定。但是当温度超过50 ℃,热膨胀值出现负值,徐变与应力变化成正比,但该特点不会影响亚麻增强树脂复合材料在桥梁上的使用。

该桥桥面宽3.65 m,主梁的生物复合材料顶、底板之间有巴沙木夹层。护栏的I形竖杆高1.2 m,同样采用生物复合材料制作,与主梁采用环氧胶水粘结。该桥上部结构重约30 t,可极大减小基础和下部结构尺寸。如果采用混凝土结构,上部结构重量将达到400 t

为了解该桥的疲劳寿命,制作了13的缩尺模型进行试验研究,对桥梁的开启、旋转和闭合进行了100万次模拟,结果表明该桥至少可以使用50年。

该桥总投资730万美元,2018年年中开始修建,预计工期约2年。