要保證道路、橋梁及水運工程安全運行,防撞護欄設施是必不可少的裝置。
目前高速公路防護欄大多由鍍鋅波紋狀鋼護欄板和支撐鋼柱組成,但是鋼板易發生氧化生銹、容易刮傷汽車、養護成本高等問題。而航道工程常用的樁柱式防撞設施主要包括鋼筋混凝土樁、預應力混凝土樁、鋼管樁以及木樁等。傳統材料防撞設施在惡劣的使用環境中(腐蝕、潮濕、冰凍等)和各種外力作用下,性能逐漸劣化,并影響結構的安全性。
玻璃鋼護欄應運而生
玻璃鋼學名纖維增強復合材料(FRP),由于玻璃鋼護欄具有輕質高強、耐腐蝕、吸能性能好等特點,在土木工程領域越來越受到重視。除了在加固領域中有廣泛應用外,也被應用于新結構的建設,如全玻璃鋼橋、FRP玻璃鋼橋面板、FRP玻璃鋼板樁、組合結構、防撞結構等[3-6]。
例如上海外環線浦東段FRP玻璃鋼護欄,由玻璃鋼拉擠型材F立桿與FRP玻璃鋼模壓護板相結合, 采用無金屬拼裝。
陳忱等開展了FRP鋼管混凝土柱的側向沖擊性能的試驗研究和有限元仿真,研究表明:包裹FRP的玻璃鋼護欄能顯著提高鋼管混凝土的抗沖擊性能且軸向包裹試件的撓度遠小于環向包裹試件的撓度,縱向包裹更有利于抵抗變形[8-9]。Qasrawi等進行了FRP約束鋼筋混凝土柱和鋼筋混凝土柱的三點彎沖擊試驗,Chen等開展了受到軸向壓力的FRP包裹鋼管混凝土柱(CFST)試件的三點彎沖擊試驗。
研究表明:包裹FRP能提高CFST試件的抗沖擊能力、吸收更多的力量以及減小試件的整體撓度,玻璃鋼護欄復合材料(GFRP)試件比碳纖維復材(CFRP)試件的吸能效果好,整體撓度小[11]。Guades等研究了拉擠成型的FRP方管的殘余性能,通過720 J的沖擊力量軸向反復沖擊作用后,其殘余壓縮強度和彎曲強度均降低了,而拉伸強度變化很小[12]。玻璃鋼護欄FRP約束鋼管組合柱提高了鋼管的耐久性能,在同樣荷載條件下,可以減小鋼管壁厚,降低用鋼量,減輕結構質量。
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