A State-of-the-Art Review of Research and Application of FRP Composites in Railway Infrastructure
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摘要: 随着材料科学和工业技术的进步,复合材料的发展十分迅速,在多个领域得到了较为广泛的应用。目前我国铁路发展态势迅猛,铁路里程逐年增长,铁路网也更加密集。在铁路工程施工中或投入使用后,会出现一些技术难题,复合材料的使用提供了新的解决思路和方法。通过对材料和结构的合理优化,复合材料已经解决了一些难题,逐渐在铁路基础设施中得到应用。但由于铁路基础设施的特殊要求,复合材料的应用仍受到一定制约,潜力没有完全得到发挥。为促进复合材料在铁路基础设施中应用的进一步发展,总结了复合材料在铁路基础设施中的研究和应用现状,分析了其发展前景及阻碍其发展的原因,最后提出了有待发展的方向。Abstract: With the advancement of material science and industrial technology, composite materials have gained rapid development and been widely used in multiple fields. Currently, the railway has been booming in China, with the increase in railway mileage each year, the railway network has been becoming denser. Technical difficulties may arise in both the construction and service stages of railway, and the use of composite materials provides a new solution. Based on rational optimization of materials and structures, composite materials have solved some difficulties and gradually been used in railway infrastructure. However, due to the special requirements of railway infrastructure, the application of composite materials has still been restricted and their potential has not been fully unleashed. To promote the further development of composite materials in railway infrastructure, the state-of-the-art of the research and application of composite materials in railway infrastructure were reviewed, their development prospects and the problems hindering their development were analyzed. Finally, the development directions for future were proposed.
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Key words:
- composite materials /
- railway /
- infrastructure /
- current status of research and application /
- prospect
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[1] 王东杰,王海军. FRP材料特点及其在桥梁隧道工程中的应用[J]. 现代商贸工业,2010,22(23):432. [2] 汤洪雁,王秀艳. FRP复合材料在桥梁工程中的应用与发展[J]. 城市道桥与防洪,2016(3):182-183,18. [3] 雷运波,冉强,张百乐,等. 纤维增强复合材料在土木工程中的研究进展[J]. 四川建筑,2022,42(6):259-261,263. [4] 车士俊,张明睿. 复合材料在轨道交通中的应用综述[J]. 纤维复合材料,2022,39(2):100-104. [5] 张海,魏薇,钱若霖. 纤维复合材料在轨道交通车体中的发展研究[J].合成材料老化与应用,2023,52(5):127-129,132. [6] 蒋鞠慧,陈敬菊. 复合材料在轨道交通上的应用与发展[J]. 玻璃钢/复合材料,2009(6):81-85. [7] 肖守讷,江兰馨,蒋维,等. 复合材料在轨道交通车辆中的应用与展望[J]. 交通运输工程学报,2021,21(1):154-176. [8] 解祥夫,刘时海,张军. 复合材料在轨道交通中的应用[J]. 化工管理,2018(36):84-85. [9] 肖生灵. 我国铁路轨枕使用现状及轨枕材料发展趋势的研究[J]. 森林工程, 2005(4): 50-52. [10] 井国庆,宋佳宁,强伟乐,等. 复合轨枕道床横向阻力试验及优化分析[J]. 铁道标准设计,2020,64(8):27-33. [11] 宋佳宁,井国庆. 复合轨枕发展应用及标准对比分析[J]. 铁道技术监督,2019,47(5):6-9. [12] 李迪,胡舒龙,侯学杰,等. 铁路轨枕研究及应用进展[J]. 化学推进剂与高分子材料,2018,16(3):32-35. [13] 中华人民共和国住房和城乡建设部. 聚氨酯泡沫合成轨枕:CJ/T 399—2012[S]. 北京: 中国标准出版社, 2012. [14] 中国铁路总局. 铁路钢梁用HFFP复合材料桥枕及配套MQ-1型扣件暂行技术条件:TJ/GW 161—2019[S]. 北京: 中国铁路总公司, 2019. [15] LAMPO R G, NOSKER T J, SULLIVAN H W. Development,testing,and applications of recycled-plastic composite cross ties[C]//World Congress on Railway Research. 2003. [16] 曾志斌. 纤维增强复合材料轨枕的技术参数和试验方法[J]. 铁道建筑,2021,61(2):107-112,121. [17] 李新捷. 加筋再生塑料复合轨枕力学性能研究[D]. 北京:北京交通大学,2022. [18] 井国庆,杜文博,尤瑞林,等. 基于DIC混凝土轨枕和复合轨枕受弯特征分析[J]. 铁道科学与工程学报,2021,18(1):64-70. [19] 阁军谊,肖杰灵,武志刚,等. 铁路钢桁梁桥明桥面复合轨枕宏-细观力学行为研究[J]. 铁道标准设计,2024,68(2):60-67. [20] 沈毓婷,杨永明,闫雪,等. 复合轨枕无砟轨道疲劳试验研究[J]. 铁道标准设计,2019,63(1):57-61. [21] 赵振航,付娜,姚力,等. 基于功率流方法的再生复合轨枕减振机理研究[J]. 铁道学报,2021,43(11):129-136. [22] 李新捷,王创,尤瑞林,等. 再生塑料复合轨枕的研究现状与发展方向[J]. 铁道建筑,2021,61(11):17-23. [23] AWAD Z K,ARAVINTHAN T,YAN Z,et al. A review of optimization techniques used in the design of fibre composite structures for civil engineering applications[J]. Materials & Design,2012,33(33):534-544. [24] MANALO A,ARAVINTHAN T. Behaviour of full scale railway turnout sleepers from glue-laminated fibre composite sandwich structures[J]. Journal of Composites for Construction,2012,16(6):724-736. [25] 宋佳宁,庞玲,强伟乐,等. 复合轨枕道床横向阻力增强方法[J]. 铁道建筑,2020,60(9):117-122. [26] 陈金明,杨秀龙,孙涛,等. Ⅲ型扣件弹条静力学和动力学性能分析[J]. 机电工程技术,2024,53(2):47-50,115. [27] 李春艳. 高速铁路用玻纤增强尼龙66材料性能研究[D]. 北京:北京化工大学,2012. [28] 戴家桐,邵静玲. 聚酰胺复合材料在轨道交通中的应用[J]. 上海塑料,2013(2):17-23. [29] 石建江,邓凯桓,蒋婷婷,等. 改性聚酰胺66在铁道器材中的应用[J]. 铁道建筑,2008(5):95-97. [30] 张远庆,常杰,乔立军,等. 原材料对铁路扣件绝缘轨距块低温性能的影响研究[J]. 铁道建筑,2015(2):129-133. [31] 叶华文,唐诗晴,段智超,等. 预应力纤维增强复合材料(FRP)桥梁结构加固应用2020年度研究进展[J]. 土木与环境工程学报(中英文),2021,43(增刊1):185-189. [32] 蒋以华. 桥梁工程中FRP复合材料的发展与应用[J]. 合成材料老化与应用,2022,51(3):155-157. [33] 杨俊. 既有铁路桥梁维修与加固分析[J]. 工程建设与设计,2019(16):92-93. [34] 刘立红. 采用碳纤维材料加固既有铁路桥梁[J]. 湖南理工学院学报(自然科学版),2003(2):68-71. [35] 谷拴成,王展生. 碳纤维加固既有铁路桥梁结构技术的应用[J]. 铁道建筑,2009(8):31-33. [36] 李多伟. 高速铁路隧道衬砌裂缝整治措施研究[J]. 价值工程,2016,35(8):70-72. [37] 侯先冬,杨燕. 寒冷地区高速铁路隧道工程衬砌缺陷整治施工技术[J]. 运输经理世界,2022(19):85-87. [38] 陈东柱. 高速铁路隧道衬砌裂缝病害及其整治措施研究[D]. 长沙:中南大学,2012. [39] NADERZADEH M, ARABALIBEIK H, MONAZZAM M R, et al. Comparative analysis of AHP-TOPSIS and Fuzzy AHP models in selecting appropriate nanocomposites for environmental noise barrier applications[J/OL]. Fluctuation and Noise Letters,2017,16(4)[2024-04-06].https://doi.org/10.1142/S0219477517560399. [40] KELLER T, VALLEE T, RIEBEL F. GFRP posts for railway noise barriers-Experimental validation of load-carrying performance and durability[J]. Composite Structures,2008,85(2):116-125. [41] LYU L H,LU J,GUO J, et al. Sound absorption properties of multi-layer structural composite materials based on waste corn husk fibers[J]. Journal of Engineered Fibers and Fabrics,2020,15:1-8. [42] 邓宗才,李建辉. 新型FRP-混凝土组合桥面板的初步设计[J]. 玻璃钢/复合材料,2007(6):40-42. [43] 袁明.纤维复合材料在公路桥梁中的应用[J].江西建材,2015(3):172-172. [44] 成锋,杨溢,杨健,等. 超大跨碳纤维索桁桥的静动力性能研究[J]. 中外公路,2008,28(2):113-116. [45] 陈向前,刘伟庆,方海. 纤维增强复合材料模板在桥梁工程中的应用与发展[J]. 世界桥梁,2012,40(1):70-74. [46] CHEN A, DAVALOS J F. Transverse shear including skin effect for composite sandwich with honeycomb sinusoidal core[J]. Journal of Engineering Mechanics,2007,133(3):247-256. [47] ZOU B, CHEN A, DAVALOS J F, et al. Evaluation of effective flange width by shear lag model for orthotropic FRP bridge decks[J]. Composite Structures,2011,93(2):474-482. [48] 刘礼华,朱元林,秦斌,等. 桥梁用碳纤维复合材料索应用进展 [J]. 现代交通与冶金材料,2023,3(5):67-74. [49] 乔晋飞. 高速铁路常用跨度桥梁挠跨比限值研究[J]. 中国铁路,2019(2):89-93. [50] 冯鹏,叶列平,金飞飞,等. FRP桥梁结构的受力性能与设计方法[J]. 玻璃钢/复合材料,2011(5):12-19. [51] 王建翎. FRP复合材料在工程中的应用及其前景[J]. 居业,2020(2):12-14. [52] 刘伟民,窦斌强,陈智. FRP锚杆在石膏岩隧道中的支护效果研究[J]. 湖北工业大学学报,2023,38(4):92-96. [53] 夏晗,张敦福,黄大伟,等. FRP材料在软岩隧道维护中的应用[J]. 建材发展导向,2015,13(8):56-58. [54] 宋广信.GFRP格栅加劲混凝土板集中受力性能研究[D]. 北京:北京交通大学,2022. [55] 郭东,魏强,李锦辉,等.基于FRP筋自感知监测技术的隧道衬砌施工全过程应变分析[J]. 岩土力学,2022,43(12):3503-3512.
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