拉挤GFRP型材翼缘-腹板结合部受力机理及疲劳性能研究

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基本信息

  • 批准号：
    51578406
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    62.0万
  • 负责人：
    刘玉擎
  • 依托单位：
    同济大学
  • 学科分类：
    E0805.工程材料
  • 结题年份：
    2019
  • 批准年份：
    2015
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2016-01-01 至2019-12-31

项目摘要

Pultruded glass fiber reinforced polymer (GFRP) profiles, which are made up by the third main construction material only ranking behind steel and concrete, could be used as main bearing components and strengthening members in the bridge engineering field and will have a good application prospect in future bridge construction. Similar to steel structures, there are various section forms for pultruded GFRP profiles used in bridge structures, such as I-shaped, channel-shaped etc. However, unlike welded steel profiles, GFRP profiles, especially flange-web joints, consist of various complex and anisotropic lamina lay-ups and easily form resin rich area making inter-laminar failure much susceptive under heavy bending, shearing and torsion vehicle loading. Thus, it is difficult for GFRP profiles to behave high strength, light weight and non-corrodible nature. .This research is to reveal the inter-laminar mechanism of flange-web joints, establish cohesive zone model (CZM) by comprehensively utilizing fracture mechanics, damage mechanics and composite material mechanics. In addition, it is also to improve inter-laminar mechanical performance of flange-web joints by optimizing lamina lay-ups and mixing short cut fiber with resin. Besides, static and fatigue tests on flange-web joints will be conducted in order to investigate tensile, shear and torsion mechanical performance and the bearing capacity calculation method and fatigue life prediction method will be proposed in the end. The purpose is to offer theoretical foundation for the design of pultruded GFRP profiles.
拉挤玻璃纤维增强复合材料（GFRP）型材可用于桥梁的主要承重构件或加固构件，是仅次于钢材、混凝土的第三种主要建筑材料，具有很好的应用前景。桥梁用拉挤GFRP型材有工字型、槽型等截面形式，与钢结构型材不同，其翼缘与腹板结合部由弯折的纤维织物-树脂铺层构成，易形成富胶区。结合部构造复杂且各向异性，在弯、剪、扭等作用下，结合部富胶区极易产生层间损伤，使GFRP型材整体性能难以发挥。.本研究拟综合运用断裂、损伤及复合材料力学理论，从细观层次上揭示GFRP型材结合部富胶区层间损伤机理，建立结合部富胶区裂纹粘聚力本构关系，通过研究结合部铺层构造改进和短纤维增韧技术，从而达到提高结合部层间性能的目的。在宏观层次上开展结合部静力及疲劳性能试验，探究结合部拉伸、剪切及扭转受力机理，建立结合部承载力计算方法和疲劳寿命预测方法。其目标为拉挤GFRP型材翼缘与腹板结合部合理设计提供理论基础。

结项摘要

桥梁中采用的拉挤GFRP型材有工字型、槽型等截面形式，其翼缘与腹板结合部由弯折的纤维织物-树脂铺层构成，易形成富胶区。因此，本课题将拉挤GFRP型材的翼缘-腹板结合部作为研究对象，开展了如下研究：（1）提出了新型损伤扩展准则和拉挤型材单层板厚度、纤维体积率评估方法，针对土木工程领域拉挤GFRP型材的特点，编制了可模拟单层板剪切非线性、加载/卸载的三维渐进失效材料用户子程序。（2）设计了新型结合部拉伸、剪切和弯曲试验装置，对6种不同FRP型材翼缘-腹板结合部开展试验，得到了结合部拉伸、弯曲及剪切性能承载力和刚度，提出了结合部三折线模型和双折线模型，并根据试验结果确定三折线模型和双折线模型参数。（3）开展了结合部湿热老化拉伸、弯曲、剪切性能加速试验，获得了结合部拉伸、弯曲和剪切性能在湿热环境中随时间变化规律，试验结果表明湿热老化对结合部弯曲性能影响最大，对结合部剪切性能影响次之，对结合部拉伸性能影响最小；（4）为研究结合部疲劳性能，开展了GFRP桥面板轮载疲劳试验，得到了不同荷载水平下的疲劳寿命、破坏模态，试验结果表明桥面板的刚度退化十分有限。

项目成果

期刊论文数量（17）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（0）
Evaluation on material behaviors of pultruded glass fiber reinforced polymer (GFRP) laminates
拉挤玻璃纤维增​​强聚合物 (GFRP) 层压板的材料行为评估
  • DOI：
    10.1016/j.compstruct.2017.09.006
  • 发表时间：
    2017-12-15
  • 期刊：
    COMPOSITE STRUCTURES
  • 影响因子：
    6.3
  • 作者：
    Xin, Haohui;Liu, Yuqing;Du, Ao
  • 通讯作者：
    Du, Ao
Experimental evaluation of shear behavior of pultruded GFRP perforated connectors embedded in concrete
嵌入混凝土中的拉挤 GFRP 穿孔连接件剪切性能的实验评估
  • DOI：
    10.1016/j.compstruct.2019.110938
  • 发表时间：
    2019-08
  • 期刊：
    Composite Structures
  • 影响因子：
    6.3
  • 作者：
    Xiong Zhihua;Liu Yuqing;Zuo Yize;Xin Haohui
  • 通讯作者：
    Xin Haohui
Flexural performance of a hybrid GFRP-concrete bridge deck with composite T-shaped perforated rib connectors
具有复合材料 T 形穿孔肋连接器的混合 GFRP-混凝土桥面的弯曲性能
  • DOI：
    10.1016/j.compstruct.2018.03.105
  • 发表时间：
    2018-06
  • 期刊：
    Composite Structures
  • 影响因子：
    6.3
  • 作者：
    Zuo Yize;Mosallam Ayman;Xin Haohui;Liu Yuqing;He Jun
  • 通讯作者：
    He Jun
Hygrothermal aging effects on shear behavior of pultruded FRP composite web-flange junctions in bridge application
湿热老化对桥梁应用中拉挤 FRP 复合材料腹板翼缘连接处剪切行为的影响
  • DOI：
    10.1016/j.compositesb.2016.10.093
  • 发表时间：
    2017-02
  • 期刊：
    COMPOSITES PART B-ENGINEERING
  • 影响因子：
    13.1
  • 作者：
    Haohui Xin;Ayman Mosallam;Yuqing Liu;Fei Yang;Youyou Zhang
  • 通讯作者：
    Youyou Zhang
Hygrothermal aging effects on flexural behavior of pultruded glass fiber reinforced polymer laminates in bridge applications
湿热老化对桥梁应用中拉挤玻璃纤维增​​强聚合物层压板弯曲行为的影响
  • DOI：
    10.1016/j.conbuildmat.2016.09.151
  • 发表时间：
    2016-11-30
  • 期刊：
    CONSTRUCTION AND BUILDING MATERIALS
  • 影响因子：
    7.4
  • 作者：
    Xin, Haohui;Liu, Yuqing;Wang, Congzhe
  • 通讯作者：
    Wang, Congzhe

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  • 通讯作者：
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    --
  • 作者：
    贺君;刘玉擎;吕展;李传习
  • 通讯作者：
    李传习

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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

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          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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