浅谈桥梁FRP夹芯板埋件系统验证和优化设计

刘贵锋

（天津城建集团有限公司，天津市 300000）

0 引 言

FRP作为新型复合材料，因其具有的抗拉强度高、抗腐蚀、质轻而硬、可塑性强的优点，已经在国内外一些大型地标性建筑中被作为装饰性结构而采用，如扎哈工作室、以色列拉宾纪念中心等。除以上提及的各种优点外，作为复合材料的FRP也有一些缺点，例如结构设计通常由变形控制，无法满足变形要求高的结构。该例桥梁外观的复杂曲面造型及抵抗较大的水流荷载等受力要求，使FRP材料成为了首选，将充分发挥其强度高、可塑性强的优点，装饰结构也降低了对变形的要求。本例是FRP作为装饰结构材料在国内桥梁工程中首次大量使用，埋件系统又是装饰结构与主体结构连接的重中之重，无成熟的设计施工工艺可以借鉴，必须通过试验验证，确保结构受力安全[1-5]。

1 概述

1.1 桥梁概述

北关大道跨北运河桥主桥为造型优美，寓意“千荷泻露”的城市景观桥，主体结构是钢结构连拱桥。整个外观曲面造型由FRP夹心板实现，包括腹部封护、步道护板、流水平台三部分组成，装饰块总面积约为9 000 m2，共分为870块。FRP夹芯板由外保护层，外面层，泡沫夹芯层和FRP内面层组成。装饰块体通过埋件系统、连接件与焊接在钢主梁或钢拱上的钢桁架固定。桥梁实景照片如图1所示。

图1 桥梁实景照片

1.2 夹芯板埋件系统概述

每块夹芯板内根据受力计算设计3～5个预埋连接件，预埋系统节点设计是整个方案里最重要的环节，预埋系统没有可以借鉴的施工经验及方法，通过多次的讨论最终确定的是复合材料-钢组合结构井字形预埋系统，由FRP垫板、钢耳板、预埋钢板、FRP井字肋板组成。……