玻璃钢的特点及其在土木工程中的应用_孙凌云

5 层上部结构[1]。
2.3 玻璃钢产品在道路桥梁工程中的应用
1.6 隔音性好
玻璃钢人孔在高等级公路建设中的应用，缩短了工期，提高了
玻璃钢有吸收振动音及传播音的作用，解决了传统隔音性能好 效率，具有良好的经济效益，是高等级公路人孔的理想产品[4]。1986
的材料往往比重大、不易装配的缺点。通过优化设计，能使原来并不 年建成的重庆交院桥，采用 GFRP 箱梁，建造成本比钢桥省了 50%
前言
应用上受到诸多限制。玻璃钢的热膨胀系数接近于混凝土，将玻璃
玻璃钢也称为玻璃纤维增强材料，（GFRP，Glass Fiber Rein－ 钢与混凝土合理的组合，就如钢筋和混凝土两种不同材料的组合一
forced Plastic），1939 年美国发明的常温常压下成型的不饱和聚酯 样，发挥两种材料的长处，弥补各自的不足，如玻璃钢管混凝土柱，
45m、距地面高度 258m），弥补了一般玻璃易破碎、强度不高的弱点， 桥梁、特种结构等维修改造、加固工程中发挥重要作用。用玻璃钢代
将围护、采光两者结合起来考虑，对于其他材料来说，是难以实现 替钢板加固混凝土结构作用机理是利用树脂类材料将玻璃纤维粘
的。
贴在混凝土构件表面，由于玻璃钢的线膨胀系数与混凝土的线膨胀
车辆或人员不正常出现的行为为入侵冲突。这是一类很重要的冲 度，这样，飞机在完成一次机动后要满足最小间隔 Dmin。基本上来讲，
突，尤其是发生在跑道处。FAA 给的定义是当航空器在起飞或着陆
阶段，车辆或任何其他物体可能会产生碰撞的风险，或者间距不足
的情况[4]。与碰撞冲突不同的是，该冲突探测整条跑道的冲突，而不
科技创新
2015 年第 15 期 科技创新与应用
玻璃钢的特点及其在土木工程中的应用 *
孙凌云 （桂林理工大学博文管理学院，广西 桂林 541006）
摘 要：文章介绍了玻璃钢的一些特点以及玻璃钢产品在建筑工程、结构加固工程、道路桥梁工程、隧道工程、岩土工程等土木工 程中的应用。 关 键 词：玻璃钢；建筑工程；道路桥梁工程；隧道工程；岩土工程
* 基 金 项 目 ：独 立 学 院 《地 基 与 基 础 》课 程 教 学 改 革 研 究 与 实 践 （2014JGA418），广 西 高 等 学 校 特 色 专 业 及 课 程 一 体 化 建 设 项 目 立 项 （GXTSZY232）。
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科技创新与应用 2015 年第 15 期
科技创新
基于北斗二代的机场场面冲突探测算法研究 *
杜金峰 康强强 王天阔 袁佳瑞 曾国耀 （中国民航大学 空管学院，天津 300300）
摘 要：针对机场场面冲突问题，研究了北斗二代定位原理与场面冲突探测理论，根据航空器运动状态判定不同冲突类型，设定 不同的最小安全间隔，采用二维动态避让策略，提出了一种基于北斗二代定位数据的机场场面短期冲突探测算法。最后通过机 场场面冲突探测仿真程序验证了算法的可行性。 关 键 词：北斗二代；滑行冲突；冲突探测；仿真
但价格昂贵。针对此矛盾，文章提出一种基于北斗二代定位数据[2]的 都有特定的规则限制它：关闭区不允许有移动体，设置单行道限制
场面冲突检测算法，为解决该问题提供一种可行的方案。
移动方向以及动态约束等。为了制定具体规则，预计位置和目标物
1 场面冲突类型分析
的动态参数将用来确定是否破坏了规则的约束触发告警[5]。
而成的。直径都很小，表面经过偶联剂处理后提高了树脂的层间粘 用。鉴于以上特点，玻璃钢在建筑工程、桥梁工程、隧道工程、岩土工
结力，在玻璃钢中是增强材料，主要提供强度。树脂是玻璃钢中的基 程中应用很广。
质，起到传递剪力和包裹纤维的作用，使得玻璃钢具有耐热、耐腐
2.1 玻璃钢产品在建筑工程中的应用
蚀、耐老化性能。辅助材料为着色剂、耐磨剂、阻燃剂（卤化物），加入
树脂，与早前发明的玻璃纤维结合在一起，所形成的一种复合材料， 具有较高的强度、刚度、耐腐蚀性能。
在军工、建筑、交通运输、石油化工、农业机电等各个部门应用广泛。
2 玻璃钢产品在土木工程中的应用
玻璃纤维（包括玻璃布、毡等制品）是以玻璃在高温熔融状态下拉丝
玻璃钢的研究在理论上已经趋于成熟，并在工程实践上广泛应
1.5 电性能好
系数相近，二者得以共同工作。加固后提高了混凝土的抗压强度、极
玻璃钢热导率在室温下是金属的 1/100～1/1000，是优良的绝缘 限压应变，进而提高了被加固构件的抗弯、剪、扭、拉承载力和抗震
材料，用来制造绝缘体。微波透过性良好，可以用来建造电气通讯系 能力，达到不改变结构形式又不影响结构外观的效果。在湖南溆浦
统的建筑物，如输电线塔、用于电磁试验操作的建筑结构，或者是感 大江口桥、上海宝山飞云桥、广东官汕线郭屋楼桥、韶关地区风村桥
光电路金属板房间。第一个全 GFRP 建筑是美国苹果计算机公司的 以及南京长江大桥引桥等处，都采用环氧树脂粘贴玻璃布进行了加
电磁干涉实验室，另一个工程例子是 IBM 计算机公司电路板车间的 固[3]。
同时占用同一个点或滑行路段的行为。该类冲突主要表现为三种形 的选择要使管制员必须有充足的时间去提示飞行员或者是司机做
式：（1）对头冲突，即两架航空器同时占用同一段滑行道并且航向角 出机动动作来避免冲突。给定的时间必须要满足规避动作需要的时
相差 180 度；（2）交叉道口冲突，即两航空器在未来某时刻要同时占 间（即是使两架冲突飞机其中之一停下的时间），此时间由每个方案
入一定配方后的玻璃纤维筋与金属碰撞不会发生明火，安全性能 劳动强度，减少劳动量，缩短施工周期，降低能源消耗，保护环境。随
好。在地铁施工中可以利用玻璃钢的这些优点来替代盾构穿越影响 着生产技术的飞速发展，工人劳动费用的增加，玻璃钢产品在土木
范围内围护桩内的钢筋。盾构机可以直接切割玻璃纤维筋，避免人 工程中的应用范围将会越来越广。
使用环境不同，选用的树脂也不同，生产出来的玻璃钢耐多种 型的构件质量好，拆模后便于清理，维修方便，破损率低，可重复使
酸、碱、盐和有机溶剂以及耐微生物作用，达到防腐目的也不同。经 用，周转效率高。玻璃钢模板具有透光性能，可以直接观察到混凝土
常应用于化工建筑、地下工程和水下特殊工程的建筑。
的浇灌情况，保证了施工质量，以上这些优点是木模和钢模所无法
用玻璃钢建造的冷库和活动房隔热性能好，各侧墙和屋顶具有自身
玻璃钢门窗兼有钢、铝门窗的坚固性和塑钢门窗的耐腐蚀、耐
承载能力；也可以任意着色，制成各种美观漂亮的产品满足人们的 潮湿、保温节能性好的特点。玻璃纤维的抗折、抗弯性能好，热膨胀
需要；还可以通过选择不同原料、数量多少、玻璃纤维的铺层方式以 系数低，与墙体的热膨胀系数接近，玻璃钢门窗在炎热的环境下下
玻璃钢波纹板隔热保温、防水、透光、装饰效果好，具有抗腐蚀、
1.1 可设计性好
耐老化的优良特性，主要用于大型工业厂房、大型超市、体育场馆、
可以预制成各种形状，实心、空心、夹层等不同的结构，且夹层 大型集贸市场，属于可持续发展的绿色建筑材料。
结构中间填加聚胺酯泡沫提高了围护物（屋顶、墙壁）隔热性能，使
2.1.2 玻璃钢门窗
跑道等）内运行搜索算法来寻找可能发生跑道入侵的移动目标。探
测跑道入侵的方法是通过比较目标的停止距离与跑道的保护区来
确定冲突是否会出现。
1.3 偏离冲突
该冲突是由航空器实际滑行路径与预订滑行路径之间存在偏
（a）对头
（b）追及
差而产生的，可以通过航空器实际运行路径与预定路径之间允许的
图 1 汇聚航迹的集合图形
满足不同方向上的力学要求。
不会膨胀，严寒环境下不会收缩，在温度变化时窗框不会与墙体产
1.2 力学性能好
生缝隙，密封性能好，寿命长，可以节省更换门窗的费用。其综合性
玻璃钢的比重约为钢铁的 1/4~1/5，比铝合金还轻，属于轻质建 能优于其他类门窗。
筑材料。在运输、安装、维护过程中十分方便，大大减轻建筑物的自
1.4 透光性好
比拟的。
在玻璃钢制作过程中，如果加入透光树脂与玻璃纤维织物组
2.2 玻璃钢产品在结构加固中的应用
合，可以生产出透光且采光效果非常好的产品，如一些装饰性材料、
玻璃纤维强度高、重量轻、耐腐蚀性强，可以抑制混凝土劣化和
玻璃钢雷达天线罩、玻璃钢机房及东方明珠电视塔透波墙 （直径 钢筋锈蚀、提高结构的延性，不需要大型机械，便于施工。在建筑物、
用一个滑行道交叉口；（3）追尾冲突，即两航空器同时占用一段滑行 的特定动态（与速度、角度相关）决定。告警将在管制员该发出避让
道且航向相同[3]。
机动指令来避免冲突时发出[6]。
1.2 跑道入侵冲突
需要比较的阈值有：最小安全间隔（Dmin）用监视功能以保证，它
ICAO 规定一架航空器在机场保护区起飞或着陆时，遭遇任何 是随目标滑行所在的具体机场区域而变化的；取决于相对方位和速
只单独考虑一对冲突。如果一条跑道在一个确定的时间段内有航空
器要起飞或降落那么它会被标记激活。通常来讲一旦跑道开始运行
起飞降落程序就会划设相应的保护区保护区域必须被清空，排除其
他移动目标或障碍物。
该类型的冲突首先需要分析每一个机场跑道的激活情况并确
立保护区。然后，在相关的机场区域（例如快速脱离道，滑行道，交叉
大学城站、南宁轨道交通 1 号线广西大学站。
[2]翁雷，李萍.玻璃钢复合材料在建筑结构中的应用[J].玻璃钢，1998
2.5 玻璃钢产品在岩土工程中的应用
（2）：19-22.
玻璃钢可设计性强、耐腐蚀性好、自重轻，便于施工，用玻璃钢 [3]曾宪桃，车惠民.复合材料 FRP 在桥梁工程中的应用及其前景[J].
1.1 滑行冲突
2 场面冲突探测算法
航空器在机场地面的活动区域主要集中在跑道和滑行道上。滑
航空器只有ຫໍສະໝຸດ Baidu格根据一系列规则并保持一定的间隔运行才能
行冲突为两架或两架以上的航空器（因此处对车辆的冲突研究可将 保障安全。规则由航空器型号、航空器间的相对运动情况以及所在
其大致等同为航空器，故不再单独讨论）在未来的某个时刻有可能 滑行的具体机场区域及能见度、滑行道状态等因素决定。间隔标准
工拆除围护桩及钢筋发生的人身伤害，减少对地面环境的干扰，提
参考文献
高了施工效率；省去了洞口处钢筋及凿除混凝土桩的费用，经济效 [1]王全凤，杨勇新，岳清瑞.FRP 复合材料及其在土木工程中的应用
益及社会效益明显。如天津地铁 2 号线沙柳路站、深圳地铁 5 号线 研究[J].华侨大学学报（自然科学版），2005：1-6.
引言
最大侧向间隔来探测的。
随着民航业的快速发展，机场运行环境复杂性也逐渐增大[1]。近
1.4 未授权的运动
年来，全球发生了多次飞机与车辆相撞的事件，造成了巨大的财产
最后这种冲突是根据当前目标的活动情况来确定的。根据机场
损失。场面监视雷达能够在一定程度上解决机场交通冲突的问题， 的动态格局确定具体的规则，已经定位的目标无论出现在哪个区域
突出的玻璃钢隔音性能取得很好的效果。经同济大学测试，隔音板 [5]。玻璃钢材料制作的泄水管具有耐腐蚀、较易运输存放、市场无回
的指标达 23 分贝以上，结合隔音板（墙）自身刚度特点，使得玻璃钢 收价值，不易被破坏、不易被杂物堵塞，可根据实际情况设计成任意
隔音板能得到推广和使用[2]。
形状以满足排水，使用寿命长，比铸铁泄水管造价低等优点，在桥梁
建筑物的采光材料（玻璃钢波纹采光板）、围护材料（玻璃钢门
石英砂、抗静电剂等可增加玻璃钢的刚度。
窗）、采暖通风材料、玻璃钢模板、给排水工程材料、装饰装修材料、
1 玻璃钢的特点
结构加固补强材料等都大量使用了玻璃钢。
玻璃钢和树脂的有机组合，使得玻璃钢具有某些钢材无法比拟
2.1.1 玻璃钢波纹采光板
的优点。
2.1.3 玻璃钢模板
重，更加安全、可靠。抗拉强度接近甚至超过碳素钢，抗疲劳性好，力
玻璃钢模板容易加工成各种复杂的曲面形状，自重轻，仅为钢
学性能优良。
模板的 1/3 左右，无需太过复杂的支撑，安装拆卸比较容易，提高了
1.3 耐化学腐蚀性强
施工效率。模板表面光洁、接缝少、密封性好、平整度高、易脱模、成
1.7 玻璃钢的缺点
工程中得到了充分利用。
玻璃钢弹性模量比钢材低，即材料的刚性较差，容易变形；与钢
2.4 玻璃钢产品在隧道工程中的应用
材相比，其韧性差，伸长率较低，破坏时没有屈服平台，属于脆性破
玻璃钢可加工成与钢筋一样的形式与尺寸。与钢筋相比，其抗
坏，虽然可以满足土木结构对材料韧性的基本要求，但在土木工程 拉强度高、抗剪强度低，可切割性、抗腐蚀性能好，电传导能力低、加