纤维复材网格增强水泥基复合材料加固锈蚀钢筋混凝土梁受力性能研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51778507
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0806.工程建造与服役
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Aiming at the problems of quickly repairing and strengthening for corroded RC beam, a new strengthened technique is developed by using FRP grid reinforced engineering cementitious composite (ECC) as composite strengthened layer to improve the mechanical behavior and durability of corroded RC beam, to overcome disadvantages of externally bonded FRP technique such as poor durability and resistances of fire. The research plan focus on mechanical behavior of corroded RC beams strengthened with FRP grid reinforced engineered cementitious composites. A series of tests are conducted to determine the optimum proportion of wet spraying ECC. The effect of strength of concrete, interface treatment methods and interface finishing agent on mechanical properties of the bond between wet spraying ECC and concrete is investigated and a prediction model is then proposed to for the strength of the bonding interface. FRP grid reinforced wet spraying ECC is conducted under uniaxial tensile loading. Based on the experimental results and theoretical analysis, a stress-strain model of FRP grid reinforced ECC is established. Corroded RC beams strengthened with FRP grid reinforced ECC are tested under flexural, shear and fatigue loading to investigate their bending, shear, creep and fatigue properties. Theoretical analysis and tested study are combined to propose a design method of corroded RC beams strengthened with FRP grid reinforced ECC under flexural and shear loading. The equations are also formulated for calculating the creep and fatigue life.
针对氯离子腐蚀环境下锈蚀钢筋混凝土(RC)梁的快速修复加固问题,将锈蚀胀裂的混凝土保护层置换为高延性的纤维水泥基复合材料(ECC),纤维复材(FRP)网格配置于ECC内,形成FRP网格增强ECC加固锈蚀RC梁技术,克服外贴FRP片材加固技术中界面粘结剂耐久性差、耐火性不足等缺点,实现快速修复、受力性能和耐久性能提升的多重效果。项目首先开展湿喷ECC的制备研究;然后进行湿喷ECC与既有混凝土粘结性能研究,分析不同既有混凝土强度、界面处理方式等对界面粘结性能的影响规律,建立界面粘结强度模型;开展FRP网格增强ECC抗拉性能研究,建立相应的抗拉本构关系模型;在此基础上,开展FRP网格增强ECC加固锈蚀RC梁的受弯、受剪、徐变和疲劳性能研究,分析各种受力条件下加固锈蚀RC梁的工作机理,提出加固锈蚀RC梁承载力设计方法,建立加固锈蚀RC梁的徐变计算模型和疲劳寿命预测模型。

结项摘要

针对锈蚀钢筋混凝土梁的快速修复加固问题,将锈蚀胀裂的混凝土层置换为高延性的纤维水泥基复合材料(ECC),复材(FRP)网格配置于ECC内,形成FRP网格增强ECC加固锈蚀钢筋混凝土梁技术,克服外贴FRP片材加固技术中界面粘结剂耐久性差、耐火性不足等缺点。项目开展湿喷ECC的配合比设计研究,采用国产PVA纤维制备出极限拉应变达3.49%的ECC,给出了配合比;研究ECC与既有混凝土粘结性能以及FRP网格增强ECC抗拉性能,结果表明粘结强度随粘结面粗糙度增大而提高,且在粘结面湿饱和状态时浇筑更加有利于界面粘结强度的提高;与普通ECC试件相比,FRP网格增强ECC的轴向刚度、极限拉应变和抗拉强度均得到较大程度提高,二者协同工作性能良好;建立了ECC与既有混凝土粘结强度模型和FRP网格增强ECC的应力-应变本构方程。在此基础上,开展FRP网格增强ECC加固锈蚀钢筋混凝土梁的受弯、受剪、徐变和疲劳性能研究,分析锈蚀率、FRP网格类型和加固量等因素对加固锈蚀钢筋混凝土梁破坏模式、承载力、刚度等特性的影响。结果表明:采用FRP网格增强ECC置换锈蚀损伤混凝土层能有效提升梁的刚度和承载能力,与未加固锈蚀钢筋混凝土梁相比,加固梁的受弯和受剪承载力分别最高提升62.09%和36.44%,FRP网格利用率最高可达85.31%;提出了加固锈蚀钢筋混凝土梁受弯和受剪承载力计算公式;该修复加固体系对锈蚀钢筋混凝土梁的徐变挠度有明显抑制作用,且随着FRP网格加固量的增加,挠度抑制作用逐渐增强;与未加固的锈蚀钢筋混凝土梁相比,加固梁的疲劳寿命得到了显著提升,且提升幅度随着FRP网格加固量的增大而提高;建立了加固锈蚀钢筋混凝土梁的徐变计算模型和疲劳寿命预测模型。项目为锈蚀钢筋混凝土梁修复加固提供了一种新的方法,可实现快速修复、受力性能和耐久性能提升的多重效果,计算理论可为工程应用提供参考。

项目成果

期刊论文数量(9)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(3)
Electrochemical noise analysis of cathodically protected steel reinforcement in concrete using carbon fiber sheet as anode
以碳纤维片为阳极的混凝土中阴极保护钢筋的电化学噪声分析
  • DOI:
    10.1016/j.conbuildmat.2021.125474
  • 发表时间:
    2021-12
  • 期刊:
    Construction and Building Materials
  • 影响因子:
    7.4
  • 作者:
    Hu Jiyue;Wang Siyu;Lu Yiyan;Li Shan
  • 通讯作者:
    Li Shan
Physical and mechanical properties and micro characteristics of fly ash-based geopolymer paste incorporated with waste Granulated Blast Furnace Slag (GBFS) and functionalized Multi-Walled Carbon Nanotubes (MWCNTs)
掺有废弃粒状高炉矿渣 (GBFS) 和功能化多壁碳纳米管 (MWCNT) 的粉煤灰基地质聚合物浆体的物理机械性能和微观特性。
  • DOI:
    10.1016/j.jhazmat.2020.123339
  • 发表时间:
    2021-01-05
  • 期刊:
    JOURNAL OF HAZARDOUS MATERIALS
  • 影响因子:
    13.6
  • 作者:
    Li, Faping;Liu, Lisheng;Li, Shan
  • 通讯作者:
    Li, Shan
疲劳荷载作用下CFRP布与钢板复合加固RC梁的裂缝特性研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    铁道学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    卢亦焱;胡玲;李杉;王康昊
  • 通讯作者:
    王康昊
Shear strengthening of RC beams with corrosion-damaged stirrups using FRP grid-reinforced ECC matrix composites
使用 FRP 网格增强 ECC 基复合材料对带有腐蚀损坏箍筋的 RC 梁进行剪切强化
  • DOI:
    10.1016/j.compstruct.2021.114229
  • 发表时间:
    2021-09
  • 期刊:
    Composite Structures
  • 影响因子:
    6.3
  • 作者:
    Zheng Aohan;Li Shan;Zhang Dengfeng;Yan Yuhong
  • 通讯作者:
    Yan Yuhong
锈蚀钢筋压屈应力-应变本构关系模型研究
  • DOI:
    10.13245/j.hust.210618
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    华中科技大学学报(自然科学版)科技大学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李杉;李旺鹏;唐文水;卢亦焱
  • 通讯作者:
    卢亦焱

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其他文献

海洋环境下CFRP加固梁的时变可靠度分析
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    --
  • 发表时间:
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  • 作者:
    卢亦焱;李臻;李杉;李娜
  • 通讯作者:
    李娜
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  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    李 娜
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  • DOI:
    --
  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李杉;卢亦焱;李娜;黄银燊;李晓瑾
  • 通讯作者:
    李晓瑾
外周血内皮祖细胞纯化与细胞鉴定
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    中国科技论文在线精品论文
  • 影响因子:
    --
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FRP(纤维增强聚合物)片材单面搭接性能分析
  • DOI:
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
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    --
  • 作者:
    黄承逵;李杉;任慧韬;崔云飞
  • 通讯作者:
    崔云飞

其他文献

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李杉的其他基金

FRP网格/高延性地聚合物加固锈蚀RC柱设计理论研究
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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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