扬子晚报网11月24日讯(通讯员 尚雨迪 郑礼月 记者 万凌云 姜天圣)在江苏大学第六食堂与学生公寓F区之间,有座长55米、宽6.8米的人行天桥。数千名学生每天从桥上通过,但很少有人知道,这座桥是一位低沉的“探路前锋”。它没有富丽的表面,却承载着我国桥梁界对绿色低碳的斗胆幻想。它,便是我国首座选用碳纤维增强聚合物(CFRP)拉索制造的斜拉桥。2005年建成至今,这座桥简直零保护,静静地守护着江大校园,诠释着何为绿色、耐久与立异。
“最初为何需求建这样一座桥?”江苏大学土木工程与力学学院退休教授刘荣桂表明,这一设想源自他的导师——东南大学吕志涛院士。作为我国预应力技能范畴的威望,吕志涛前瞻性地提出将一种新型资料——CFRP使用于实践工程。CFRP具有质量轻、强度高、耐腐蚀等杰出优势,但也存在抗剪才能弱、传统夹片式锚具简单致其损害等技能应战。尽管如此,使用它探究大跨度结构的潜力,十分符合绿色低碳开展方向。
2004年前后,国内尚无CFRP资料在桥梁中的使用先例。时任江苏大学基建处处长的刘荣桂,研讨方向正是桥梁结构。恰逢校园规划在西山片区建筑人行天桥,而刘荣桂正参加一项与CFRP资料在土木工程中使用的国家“863”计划课题。因而,他向吕志涛主张,将这一国家科研项目与校园基建相结合,“这正是一次把前沿研讨落地为实践工程的要害”。
桥址选在六食堂邻近并非偶尔。那里原有两座小山,高差适中,这种地势为设置索塔和拉索供给了天然条件。桥梁总长55米,选用单塔双索面规划,斜拉索选用CFRP资料,主梁与索塔则为钢筋混凝土结构。
作为国内首座CFRP索斜拉桥,项目无先例可循。“这是一个全新的范畴,没有可学习的经历,悉数只能靠自己探究,”刘荣桂坦言,“其时国内没有相似的碳纤维张拉、锚固技能,在吕院士指导下,咱们做了很多试验,特别是在锚固办法上,资料怎样选、工艺怎样做,都进行了重复探究。”
桥梁规划由江苏大学团队与东南大学吕志涛院士团队一同完结,施工选用“表里结合”的办法:土建部分由校园施工队担任,而碳纤维索的制造、装置、张拉等核心技能环节,则由吕志涛团队和刘荣桂团队一同施行。
这座桥的索塔两边各安置了4对拉索,斜拉索悉数选用CFRP资料。因为CFRP资料质轻但脆性大、抗横向揉捏才能差等特性,吊装和张拉进程很困难。“其时场所尽管开阔,但难度较大,咱们一直在改善施行工程的计划,团队一同作战,重复试验,终究探究出了一套可行的施工办法。”刘荣桂回想道。
最具应战性的是锚固体系的研制。针对CFRP资料抗剪才能弱的特性,团队立异开发了直管内锥锚固体系,它奇妙结合了直管锚固和锥形锚固两种传统办法的长处,大幅度降低了CFRP杆的剪切和径向应力峰值。这一规划有用处理了碳纤维资料与传统衔接部件不兼容的技能难题,显着提高了锚固功率和长时间稳定性。
这座桥仍是一个大型试验渠道。研制团队在要害方位布设了多种永久性传感器,不只能长时间实时监测拉索的受力状况,还能收集桥梁在不同荷载与环境下的振荡等功能数据,为评价碳纤维锚固体系的全生命周期受力功能等供给了科学依据。
2005年9月,这座CFRP索斜拉桥正式建成。它外观朴素,常被学生误认为是一座“水泥桥”。桥上拉索的灰色不锈钢护套,用于保护内部碳纤维索免受横向剪切力影响。“碳纤维索有必要严厉防护,不能显露。”刘荣桂解释道。
刘荣桂说,吕院士要求低沉干事,因而桥梁建成后没有举办剪彩或庆典,但这座桥却在国表里学术界引起了广泛重视。北京工业大学、同济大学、华南理工大学、华中科技大学等多所高校团队先后前来观摩沟通,相关研讨成果发表于Construction and Building Materials等高水平学术期刊,取得国表里学者的重视和引证。
这座桥不只验证了CFRP资料在实践工程中使用的可行性,也催生了一系列科研项目。依托此桥,刘荣桂团队共申报了6项国家自然科学基金项目,完结多篇博士论文,并获教育部科研成果二等奖等多个奖项。
尤为值得一提的是,桥梁建成至今已20年,简直无需特别保护。刘荣桂骄傲地解释道,这得益于碳纤维资料杰出的耐腐蚀和抗疲劳特性。这种特性,极大地降低了桥梁的全生命周期本钱与碳排放。
现在,刘荣桂虽已退休,但他经常回到江大,向来访者介绍这座桥。“如果是专业技能人员,我会要点解说技能细节;如果是一般访客,我会论述其价值与含义,”他说,“这座桥不只是通行设备,更是CFRP资料在我国桥梁建设中初次使用的‘试验田’,关于当时开展绿色交通基础设备,仍具有学习含义。”