基于防腐和受力性能的钢-碳纤维(CFRP)组合缆索截面形式研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51308466
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0805.工程材料
  • 结题年份:
    2016
  • 批准年份:
    2013
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2014-01-01 至2016-12-31

项目摘要

Cable consisting of steel and carbon fiber reinforced plastic(CFRP) which possesses the advantages of the two kinds of materials is a new direction of cable in suspension bridge. However, its composition style, structural behavior and anticorrosive property have not been studied at present. Theoretical, numerical and experimental studies are conducted to acquire the style of cable section consisting of steel and CFRP with better anticorrosive property and mechanical property. Firstly, in order to get a more optimized area ratio of steel and CFRP in composite section, the influence of the area ratio on the static and dynamic stiffness is discussed. Basing on the area ratio, the composition style of steel and CFRP is proposed. Then the mechanical behaviors of composite section subjected to single and coupling of multi-loading mode including tension, bend, twist and so on are researched by theoretical and numerical analysis. According to the research results, the style of composition section is further optimized. Furthermore, the accelerated corrosion tests are carried out to investigate the anticorrosive property of the composition section in various corrosion environments which is made up by one of acid, alkali, salt, wet, tensile stress etc. and some of them. Finally, the features of composition section under the worst loading mode are summarized. And the key points of design of composition section under the worst corrosion environment are proposed. Taking into account the above research results, the size of cable and other factors, the optimization design theory of composition section of steel-CFRP is proposed. The research results could be used to solve cable corrosion and limited spanning capacity of suspension bridge, and it is very significant.
钢-碳纤维(CFRP)组合截面缆索可同时结合两种材料的优点,是缆索形式一个新的发展方向,其截面形式、受力和防腐性能有待探索和研究。本申请拟通过理论、仿真分析和模型试验,研究具有良好防腐和受力性能的钢-CFRP组合缆索截面形式。首先研究钢和CFRP的面积比例对悬索桥静动力刚度和跨越能力的影响,确定优化目标比例,并初步拟定以防腐为目的的钢-CFRP组合缆索截面形式。其次,结合理论和仿真分析研究该组合截面在拉、弯、扭等受力模式的单独和耦合作用下的力学行为,进一步优化截面组合形式,并开展在酸、碱、盐、干湿、拉应力等各不利因素单独作用和其中几种不利因素的耦合作用下的加速腐蚀试验。最后,总结组合截面缆索在最不利受力模式下的力学行为特点和最不利腐蚀条件下的防腐设计要点,并考虑尺寸效应等诸多因素,提出钢-CFRP组合缆索截面优化设计理论。研究成果对解决悬索桥主缆腐蚀和跨越能力受限等问题有重大意义。

结项摘要

本项目因现役悬索桥全钢丝主缆存在严重锈蚀而立项,旨在通过本项目研究寻求一种兼具良好防腐和受力性能的钢-CFRP组合截面主缆形式。研究内容主要包含:(1)悬索桥组合截面主缆形式;(2)组合截面主缆防腐性能;(3)组合截面主缆受力性能;(4)组合缆索截面优化设计理论。本项目首先通过整理分析国内外实测和实验结果,得到全钢丝主缆内部腐蚀环境以及现役全钢丝主缆的内部腐蚀特点。再通过理论公式分析了组合截面主缆中钢和CFRP面积比例对悬索桥跨越能力和静动力刚度的影响。综合考虑悬索桥主缆的施工架设、锚固性能、组合截面材料性能差异,以及全钢丝主缆腐蚀特点,拟定的组合截面形式为:圆形主缆截面外围由耐腐蚀的CFRP棒,内部由高强钢丝径向对称构成。然后,分别研究了高强钢丝的腐蚀速率随温度、湿度、拉应力、盐溶液浓度之间的关系,研究表明:钢丝腐蚀速率随温度升高、湿度和拉应力增大、盐溶液浓度升高而加快,多因素耦合作用下加速更加显著。为研究组合截面的防腐特性,分别针对全钢丝截面试件和钢-CFRP组合截面试件进行了一系列的实验室多因素耦合作用的加速腐蚀实验。实验结果表明:与全钢丝截面试件相比,组合截面可降低主缆的整体腐蚀水平,但因CFRP与钢之间存在电位差,且因外围CFRP耐腐蚀,不会产生有助于阻止水汽进入内部的腐蚀产物,宜在外层CFRP与内部钢丝之间设置耐腐蚀绝缘性能好的高分子材料,进行隔绝,可以进一步提高组合截面主缆的防腐性能。基于接触-摩擦理论建立了组合截面主缆的有限元模型,分别分析了组合截面主缆在轴向拉力作用和复杂受力模式下的力学行为。分析结果表明:采用高弹模的CFRP可使组合截面中CFRP承担较多荷载,充分发挥CFRP的高强特点,降低内部钢丝应力。在吊索力作用下,组合截面主缆中各丝受力规律基本一致,安全系数差异较小,组合截面主缆受力性能良好。最后,将本课题的研究成果进行总结,得到钢-CFRP组合截面主缆优化设理论。本文的研究成果有利于提高悬索桥主缆的使用寿命,具有较高的工程意义和经济价值。

项目成果

期刊论文数量(6)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
超大跨径CFRP主缆悬索桥动力特性参数分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    西南交通大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李翠娟;徐勋;强士中
  • 通讯作者:
    强士中
悬索桥主缆中高强钢丝的腐蚀与脆化
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    中外公路
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    R.Betti;A.C.west;G.Vermaa;Y.Cao
  • 通讯作者:
    Y.Cao
分离式双箱主梁断面气动优化措施研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    土木工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李翠娟;李永乐;强士中
  • 通讯作者:
    强士中
基于细长梁单元的悬索桥主缆线形分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    计算力学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    严琨;沈锐利
  • 通讯作者:
    沈锐利
基于初弯曲梁单元的大跨度悬索桥主缆弯曲刚度分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    公路交通科技
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    严琨;沈锐利;王涛;唐茂林
  • 通讯作者:
    唐茂林

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--"}}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--" }}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--"}}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

其他文献

企业竞争优势的知识合作剩余创造
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    科学学研究, 2005/05
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李翠娟;宣国良
  • 通讯作者:
    宣国良
大跨斜拉桥混凝土索塔锚固结构形式比较
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    重庆交通大学学报(自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    叶华文;徐勋;李翠娟;强士中
  • 通讯作者:
    强士中
基于治未病理论的肾藏象相关疾病防治思路研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    陕西中医
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘子瑄;李翠娟
  • 通讯作者:
    李翠娟
基于知识资本的企业竞争力的评价
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    工业工程与管理, 2004/03
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李翠娟;宣国良
  • 通讯作者:
    宣国良
基于治未病理论的肾藏象相关疾病防治研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    陕西中医
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘子瑄;李翠娟
  • 通讯作者:
    李翠娟

其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--" }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--"}}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--" }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}
empty
内容获取失败,请点击重试
重试联系客服
title开始分析
查看分析示例
此项目为已结题,我已根据课题信息分析并撰写以下内容,帮您拓宽课题思路:

AI项目思路

AI技术路线图

相似国自然基金

{{ item.name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 批准年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}

相似海外基金

{{ item.name }}
{{ item.translate_name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 财政年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了

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]
      
关闭
close
客服二维码