PFI:AIR - TT: A Hybrid Metal/Glass Composite System for Multihazard Resilient Bridge Columns

PFI:AIR - TT:用于多种危险的弹性桥柱的混合金属/玻璃复合系统

基本信息

  • 批准号:
    1500293
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 20万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2015
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2015-09-01 至 2019-12-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

This PFI: AIR Technology Translation project focuses on translating a novel bridge column system to fill the need for cost-effective and sustainable bridges that are resilient to natural and man-made hazards such as earthquakes, terrorist attacks, vessel collisions/fires, and corrosive environments. The hybrid metal-glass composite column system is important because our nation is in critical need for durable and safe transportation infrastructure. Conventional structural materials, such as reinforced concrete and steel, are vulnerable to various hazards and environmental conditions. Traditional bridge construction methods are expensive, time consuming, and cause major traffic interruptions. This product enables accelerated construction of new bridges, increased work zone safety, and reduction of travel delays, which optimizes the stewardship of public funds to grow the nation?s infrastructure. The project will result in the proof-of-concept of a novel hybrid composite column system. This hybrid composite system integrates the unique energy dissipation of steel material, the excellent strength-to-weight ratio of glass fibers, and the exceptional durability of polymeric resins. These features provide the following advantages: superior structural performance, durability, cost-efficiency, and ease of construction when compared to the leading competing systems like conventional concrete-filled FRP tube (CFFT) systems in this market space. This project addresses the following technology gaps as it translates from research discovery toward commercial application: 1) understanding morphology of hybrid steel-glass composites, 2) validating superior structural performance of the column system, 3) developing reliable structural design methodology, and 4) identifying and addressing potential scalability and manufacturing difficulties. A series of structural experiments will be performed on tubes with diverse composite architecture under various loading conditions. This will be complemented by high fidelity finite element simulations to optimize the design of the prototype. After finalizing the design, structural testing of a large-scale bridge column will be performed. In addition, personnel involved in this project including multiple graduate and undergraduate students, some from underrepresented groups, will receive entrepreneurship and technology translation experiences through collaboration with industry partners and communication with Departments of Transportation and bridge construction companies. The project engages NOV Fiber Glass Systems to provide expertise in manufacturing of filament wound composite tubes and access to their testing facility in this technology translation effort from research discovery toward commercial reality.
该 PFI:AIR 技术翻译项目的重点是翻译一种新颖的桥柱系统,以满足对具有成本效益和可持续的桥梁的需求,这些桥梁能够抵御地震、恐怖袭击、船舶碰撞/火灾和腐蚀等自然和人为灾害。环境。 混合金属玻璃复合柱系统非常重要,因为我们的国家迫切需要耐用且安全的交通基础设施。 传统的结构材料,例如钢筋混凝土和钢材,容易受到各种危害和环境条件的影响。 传统的桥梁施工方法成本高昂、耗时,并且会造成严重的交通中断。 该产品能够加速新桥梁的建设,提高工作区的安全性,并减少旅行延误,从而优化公共资金的管理,以发展国家的基础设施。 该项目将验证新型混合复合柱系统的概念。 这种混合复合材料系统集成了钢材独特的能量耗散特性、玻璃纤维优异的强度重量比以及聚合物树脂卓越的耐用性。 与该市场领域的传统混凝土填充玻璃钢管 (CFFT) 系统等领先竞争系统相比,这些功能具有以下优势:卓越的结构性能、耐用性、成本效益和易于施工。 该项目在从研究发现转向商业应用的过程中解决了以下技术差距:1) 了解混合钢-玻璃复合材料的形态,2) 验证柱系统的卓越结构性能,3) 开发可靠的结构设计方法,以及 4)识别并解决潜在的可扩展性和制造困难。 将在各种载荷条件下对具有不同复合材料结构的管进行一系列结构实验。 这将辅之以高保真度有限元模拟,以优化原型的设计。 设计完成后,将进行大型桥柱的结构测试。 此外,参与该项目的人员包括多名研究生和本科生,其中一些来自弱势群体,将通过与行业合作伙伴的合作以及与交通部门和桥梁建设公司的交流获得创业和技术翻译经验。该项目聘请 NOV Fiber Glass Systems 提供长丝缠绕复合管制造方面的专业知识,并在从研究发现到商业现实的技术转化工作中使用其测试设施。

项目成果

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