现代无金属水工闸门的研究与应用

【摘要】： 碳纤维在工程领域的增强补强已经得到广泛运用。碳纤维复合增强筋(CFRP)是一种新型复合材料,具有比强度高、耐腐蚀性能好、抗疲劳性能好、非磁性等独特优点。因此,在混凝土结构中用CFRP筋代替钢筋,可以有效的克服钢筋的腐蚀问题,提高结构的耐久性。 目前我国有大中型水闸2300余座,仅天津市主要行洪道上的水闸就有340余座,闸门更是数以千计,其中绝大部分是金属闸门,普遍存在着锈蚀严重,维修更新费用高,且资金投入不足等问题,其安全可靠性大大降低,对防洪排涝安全构成威胁。 现场堆载试验和数值模拟都说明用复合碳纤维筋替代钢筋研制成的现代无金属水工闸门是可行的,并且具有良好的承载力,通过与试验结果的比较建立正确的模型,并以此展开进行其他条件下的数值模拟比较。比较结果表明复合碳纤维筋混凝土闸门的极限承载力是高于钢筋混凝土闸门的,但是挠度也比钢筋混凝土闸门的大,通过施加预应力和提高混凝土强度能有效的解决这个问题。 本文所研究的复合碳纤维筋混凝土水工闸门能很好的解决钢闸门及钢筋混凝土闸门作为水工闸门面临的各种环境介质所引起的锈蚀问题,并且具有良好的承载力,而且因为轻质高强可以减少启闭力从而降低启闭机的功率。充分发挥复合纤维材料受拉强度高和混凝土受压强度高的优点,组成具有重大技术经济潜力的组合结构,进而将其在水利行业中推广。