椭圆形FRP-混凝土-钢双壁空心管柱力学性能及设计方法研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    51778102
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    62.0万
  • 负责人：
    王言磊
  • 依托单位：
    大连理工大学
  • 学科分类：
    E0805.工程材料
  • 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

A novel type of elliptical FRP-concrete-steel double-skin tubular columns (EDSTCs) was proposed in the proposal for the research objects of high-rise bridge piers under severe corrosive environment. The proposed EDSTCs possess many advantages, such as excellent corrosion resistance, big flexural rigidity around major axis of symmetry as well as excellent seismic behavior. Experimental study, theoretical analysis and numerical simulation of the proposed EDSTCs for mechanical behavior and design method were conducted. Firstly, monotonic axial compression performances of stub EDSTCs were studied, the interaction mechanism among elliptical FRP tube, elliptical steel tube and the core concrete was revealed, the stress-strain model of confined concrete in EDSTCs under axial compression was proposed and practical bearing capacity formula for stub EDSTCs under axial compression was present. Secondly, cyclic axial compression performances of stub EDSTCs were studied, and the stress-strain model of confined concrete in EDSTCs under cyclic axial compression was proposed. Thirdly, eccentric compression performances of stub EDSTCs were studied, the stress-strain model of confined concrete in EDSTCs under eccentric loading was proposed and practical bearing capacity formula for stub EDSTCs under eccentric loading was present. Fourthly, axial and eccentric compression performances of long EDSTCs were studied, and the bearing capacity formulas of long EDSTCs under axial and eccentric loading were proposed, respectively. Fifthly, seismic behaviors of EDSTCs were investigated, and practical bearing capacity formula for EDSTCs was obtained. A set of mechanical performance analysis, testing and design methods for EDSTCs was built through the above researches.
以处于恶劣腐蚀环境下的桥梁高墩等为研究对象，本项目提出一种耐腐蚀、抗弯刚度大（绕强轴方向）和抗震性能优越的新型构件——椭圆形FRP-混凝土-钢双壁空心管柱，并对其力学性能和设计方法进行系统深入的试验研究、理论分析和数值模拟。首先，研究短柱的单调轴压力学性能，明晰椭圆形FRP管、钢管与核心混凝土之间的相互作用机理，提出单调轴压下椭圆形非均匀约束混凝土的应力-应变关系，建立轴压承载力公式；第二，研究短柱的循环轴压力学性能，提出循环轴压下椭圆形非均匀约束混凝土的应力-应变关系；第三，研究短柱的偏压力学性能，提出偏压下非均匀约束混凝土的应力-应变关系，建立偏压承载力公式；第四，研究长柱的轴压和偏压力学性能，分别提出长柱的轴压和偏压承载力公式；第五，研究空心管柱的抗震性能，提出实用的抗震设计方法。通过上述研究，建立一套实用的椭圆形双壁空心管柱的受力性能分析、试验与设计方法，为其工程应用提供科学依据。

结项摘要

对于处于恶劣腐蚀环境下的桥梁高墩等研究对象，为克服传统构件形式（如矩形钢筋混凝土空心柱、矩形中空夹层钢管混凝土柱等）的缺点，本项目提出了一种耐腐蚀、抗弯刚度大（绕强轴方向）和抗震性能优越的新型构件——椭圆形FRP-混凝土-钢双壁空心管柱，并对其力学性能和相关设计方法进行了系统深入的试验研究、理论分析和数值模拟。本项目的主要研究内容及结论如下：. (1)椭圆形双壁空心管短柱的单调轴压力学性能：通过短柱的单调轴压试验研究和理论分析，明晰了单调轴压下椭圆形FRP外管、钢内管与核心混凝土之间的相互作用机理，提出了面向设计的单调轴压下组合短柱中约束混凝土应力-应变关系模型，建立了短柱的单调轴压承载力计算公式，所提模型和计算公式与试验结果吻合较好。. (2)椭圆形双壁空心管短柱的循环轴压力学性能：对短柱进行了循环轴压试验研究和理论分析，研究结果表明：截面比对加卸载曲线的塑性应变和应力退化的影响较小，提出了具有较高精度的循环轴压下椭圆形双壁空心管短柱中约束混凝土的应力-应变关系模型。. (3)椭圆形双壁空心管短柱的偏压力学性能：通过短柱的偏压试验研究、理论分析和数值模拟，明晰了偏压下椭圆形FRP外管、钢内管与核心混凝土之间的相互作用机理，提出了面向设计的偏压下组合短柱中约束混凝土的应力-应变关系模型，建立了具有较高精度的短柱偏压承载力计算公式。. (4)椭圆形双壁空心管中长柱的轴压和偏压力学性能：基于OpenSees的精细化有限元模拟方法，分析了多个关键参数对中长柱稳定系数的影响规律，分别建立了中长柱的轴压和偏压稳定承载力计算公式。. (5)椭圆形双壁空心管柱的抗震性能：通过组合柱的抗震性能试验研究和精细化有限元模拟，考察了截面比、FRP管厚度以及侧向力加载方式等参数对其抗震性能的影响规律，建立了椭圆形双壁空心管柱的侧向荷载-位移恢复力模型。. 上述研究建立了一套实用的椭圆形双壁空心管柱受力性能试验、分析与设计方法，为其工程应用提供了科学依据。

项目成果

期刊论文数量（22）
专著数量（1）
科研奖励数量（1）
会议论文数量（1）
专利数量（2）
Comparison of monotonic axial compressive behavior of rectangular concrete confined by FRP with different rupture strains
不同断裂应变下FRP约束矩形混凝土单调轴压性能比较
  • DOI：
    10.1016/j.conbuildmat.2021.124241
  • 发表时间：
    2021
  • 期刊：
    Construction and Building Materials
  • 影响因子：
    7.4
  • 作者：
    Wang Yanlei;Liu Pu;Cao Qi;Chen Guipeng;Wan Baolin;Wei Zitao;Bai Yu-Lei
  • 通讯作者：
    Bai Yu-Lei
Properties and mechanisms of self-sensing carbon nanofibers/epoxy composites for structural health monitoring
用于结构健康监测的自感知碳纳米纤维/环氧树脂复合材料的性能和机制
  • DOI：
    10.1016/j.compstruct.2018.05.151
  • 发表时间：
    2018
  • 期刊：
    Composite Structures
  • 影响因子：
    6.3
  • 作者：
    Wang Yanlei;Wang Yongshuai;Wan Baolin;Han Baoguo;Cai Gaochuang;Li Zhizheng
  • 通讯作者：
    Li Zhizheng
Behavior of Circular Fiber-Reinforced Polymer-Steel-Confined Concrete Columns Subjected to Reversed Cyclic Loads: Experimental Studies and Finite-Element Analysis
圆形纤维增强聚合物钢约束混凝土柱在反向循环荷载作用下的行为：实验研究和有限元分析
  • DOI：
    10.1061/(asce)st.1943-541x.0002373
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    Journal of Structural Engineering
  • 影响因子：
    4.1
  • 作者：
    Wang Yanlei;Cai Gaochuang;Li Yunyu;Waldmann Daniele;Larbi Amir Si;Tsavdaridis Konstantinos Daniel
  • 通讯作者：
    Tsavdaridis Konstantinos Daniel
椭圆形GFRP管高强混凝土短柱轴压力学性能试验研究
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    玻璃钢/复合材料
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    王言磊;张祎男;刘青;许清风
  • 通讯作者：
    许清风
Axial compressive behavior and confinement mechanism of circular FRP-steel tubed concrete stub columns
圆形FRP钢管混凝土短柱轴压行为及约束机制
  • DOI：
    10.1016/j.compstruct.2020.113082
  • 发表时间：
    2021
  • 期刊：
    Composite Structures
  • 影响因子：
    6.3
  • 作者：
    Wang Yanlei;Chen Guipeng;Wan Baolin;Han Baoguo;Ran Jianghua
  • 通讯作者：
    Ran Jianghua

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其他文献

复合钢板对GFRP箱梁性能的影响
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  • 作者：
    王言磊;郝庆多;欧进萍
  • 通讯作者：
    欧进萍
FRP-混凝土组合桥面结构热应力分析
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  • 发表时间：
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  • 期刊：
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    --
  • 作者：
    王言磊;郝庆多;欧进萍;WANG Yan-lei1;HAO Qing-duo2;OU Jin-ping1;2(1.Schoo;2.School of Civil Engineering;Harbin Institute of
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    Harbin Institute of

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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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