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1、論現(xiàn)代無金屬水工閘門　　我們研究纖維增強聚合物的應用已有多年了，一直致力力于土木工程結構FRP建造，倡導現(xiàn)代無金屬結構。所謂現(xiàn)代無金屬結構，就是用FRP替代結構中的金屬，或仿制、增強非金屬材料，得到新型無金屬結構。其概念含有民族科學文化內(nèi)涵。土木，“謂建筑之事也，如筑屋，架橋，筑堤，開路等工事是也”。顧名思義，中華土木工程結構本意就與金屬無關，是無金屬結構，符合中華古代“五行”理念。近代，鋼鐵等金屬材料大量應用，使中華“營造法式”落伍了，但是，金屬結構卻是短壽的?，F(xiàn)代FRP越來越多地用于補強加固，纖維混凝土結構建造設計試驗的成功

2、確立了現(xiàn)代無金屬結構概念的地位，XX年北戴河昌黎地磁觀測房屋的試制成功標志著現(xiàn)代無金屬結構在中國的誕生?！　≈档弥赋龅氖牵覀冊诿绹鳫excel公司復合纖維建筑加固性能研究實施期間，正值“98抗洪”時，美國的Gregory先生拿著解放軍抗洪“人背肩抗”的照片，表示一定要介紹Hexcel加固FRP材料給水利部門，以提高水工設施的安全度。中國水利專家表示如果美國已經(jīng)在水工建筑上使用了FRP材料，中國就立即可用。如果美國沒有用過，中國需要進行一定的試驗研究才可以用。帶著水利專家希望了解的問題，Hexcel公司方面后來回美國專門調(diào)研，結

3、果表明，美國也沒有把FRP用于水工建造的事例，但為本文研究奠定了初步的思想基礎。XX年天津市水利局設立了現(xiàn)代無金屬水工閘門研究課題，XX年7月在天津津南小站北湖村雙橋河閘附近進行了該水工閘門的堆載檢測[1]，并于XX年該水工閘門下水試用成功。本文將就這一研究過程進行深入地闡述?！　‖F(xiàn)代水工建筑物中，大多含有鋼材，屬于有金屬結構，水工建筑中也越來越多地使用了鋼材?，F(xiàn)代無金屬水工閘門就是研究在水工建筑中，采用復合碳纖維材料替代現(xiàn)代結構中的鋼材或增強非金屬結構，制成纖維混凝土水工閘門，取代水工鋼閘門或水工鑄鐵閘門、以及鋼筋混凝土閘門，

4、并在不增加造價的前提下明顯提高結構綜合防災能力?！　√旖蚴兴らl門有幾千座，大部分為全金屬的鋼鐵結構閘門，極少有木結構小閘門，也有鋼筋混凝土結構閘門。在水工閘門中普遍存在著鋼鐵材料腐蝕，壽命短，維修費用高等問題。由于水位變化，在經(jīng)常處于濕、干交替環(huán)境中和空氣或水中各種化學介質(zhì)易產(chǎn)生電化學作用，閘門銹蝕很嚴重。應用復合碳纖維材料將能很好地解決這一問題。同時可以充分發(fā)揮復合纖維材料受拉強度高和混凝土受壓強度高、價格低的優(yōu)點，組成具有重大技術經(jīng)濟潛力的新型復合結構，進而將其在水利行業(yè)中推廣，推動天津市水利工程技術的創(chuàng)新和發(fā)展。特別是X

5、X年，“南水北調(diào)”工程將在天津全面展開，迫切需要新材料、新技術來更好地完成這一劃時代的水利工程?！　∪欢?，現(xiàn)代無金屬結構新型水工閘門古今中外沒有先例，研制工作并不是很容易就能完成的，必然要根據(jù)具體實際情況，制訂了較為容易和可行的研究計劃，經(jīng)過努力創(chuàng)新的研究，就可以逐步滿足水利工程的實際需要，解決面臨的諸多實際問題?！∶绹鳫excel公司根據(jù)1991—1997年所做的復合纖維增強工程歸納結果，提出了有意義的建議，我們據(jù)此對采用復合纖維代替在原有鋼筋混凝土閘門當中的鋼筋而做成纖維混凝土水工閘門進行了可行性和合理性研究：　　本研究利用

6、天津市津南區(qū)河道管理所管轄的雙橋河閘更換閘門的機會，研制纖維混凝土閘門替代原來的鋼閘門。通過調(diào)研，考慮到纖維混凝土結構閘門的可行性在于：　　津南區(qū)原來就有鋼絲網(wǎng)混凝土水工閘門，且已工作了十幾年，這便說明鋼筋混凝土閘門的應用是有先例的，只不過我們要完成碳纖維材料替換鋼材的功能，使該閘門更具耐腐蝕能力，也能夠把閘門的尺寸做大，大到優(yōu)于鋼閘門。　　鋼筋混凝土閘門本身存在著很多局限性，例如，笨重，不適合反復啟閉，鋼閘門就輕些。又如，平時不能再做鋼筋的防腐處理，所以其使用過程中的安全度很難保證，而鋼閘門可隨時做除銹防腐處理，盡管這項工作量

7、很大，但能保證閘門使用過程中的安全度。因此，我國目前還沒有鋼筋混凝土閘門設計規(guī)范的技術標準，只是在教科書上、或個別論文有關于鋼筋混凝土閘門設計的技術方法介紹。這種情況說明了鋼筋混凝土閘門設計建造研究是可行的，但沒有安全保障。顯然，纖維混凝土結構閘門的設計、建造研究也是可行的，而且有可能形成國家有關部門的技術標準?！　±w維混凝土結構閘門的合理性主要在于：　　鋼閘門在使用期內(nèi)需要做大量的除銹防腐維護工作，纖維混凝土結構閘門從理論上說是可以終生免維護的。　　野外使用的鋼閘門面臨著被偷盜賣廢鐵的社會問題，纖維混凝土結構閘門可以避免類似問

8、題的發(fā)生?！　±w維混凝土的現(xiàn)代無金屬結構理念正是中華土木工程的基本理念，這種結構明確豎起了“無金屬”的大旗，即中華“五行”——金、木、水、火、土，《史記》說：“木生水，土生火”，土木工程用了“土”和“木”，也就是用了“水”和“火”，就是不用“金”，實際上幾千年的