《纖維複合材料拉索疲勞性能及其高壽命大跨結構研究》是依託東南大學，由汪昕擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：纖維複合材料拉索疲勞性能及其高壽命大跨結構研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：汪昕
- 依託單位：東南大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
針對纖維複合材料（FRP）在土木工程中套用存在的理論研究不足，材料利用效率低和價格高的瓶頸問題，通過研究FRP及混雜FRP拉索長期疲勞性能及其高壽命大跨結構，建立FRP拉索疲勞壽命預測模型，完善其在高壽命大跨結構中的分析方法，推動FRP經濟高效套用。研究擬從微觀-細觀層次揭示FRP的疲勞損傷過程，闡明損傷機理，並結合巨觀FRP拉索的疲勞試驗，綜合評價並建立多尺度FRP拉索疲勞壽命預測模型。在此基礎上，通過對FRP拉索大跨結構的靜動力、穩定性和振動性能分析，完善結構性能分析和拉索設計方法。本研究特色在於通過集成掃描電鏡（SEM）-疲勞試驗機，實現疲勞載入的同時進行微-細觀層次的原位觀測，能夠全過程記錄FRP的疲勞損傷出現、積累和發展過程，為闡明損傷機理，綜合評價FRP拉索疲勞性能提供有力手段。此外，定量闡明纖維混雜效應和改性方法，對提升FRP拉索綜合性能具有重要意義。
結題摘要
項目通過對纖維增強複合材料（FRP）疲勞性能的多層次研究，並結合大跨橋樑中FRP拉索的力學性能分析和需求，提出FRP拉索在大跨橋樑中的設計方法和最佳化手段，以此實現大跨橋樑的高性能和長壽命。項目具體研究了FRP材料微細觀疲勞損傷規律，巨觀FRP筋疲勞強度和壽命預測，FRP筋蠕變性能以及在大跨斜拉橋中的FRP拉索最佳化設計方法和大跨懸索橋綜合力學性能。研究結果表明FRP材料中基體微裂紋發展是控制FRP疲勞性能的關鍵因素，並可通過基體增韌等方法進一步提升。玄武岩纖維FRP（BFRP）材料的疲勞性能高，抗蠕變性能強，遠遠滿足一般大跨橋樑對拉索的疲勞蠕變性能要求，是一種適用大跨橋樑的高性價比材料。不過，在套用中，BFRP拉索的錨固方法是控制疲勞性能的關鍵因素，合理解決錨固應力的緩慢過度是實現BFRP拉索套用的關鍵問題。多種FRP拉索在大跨斜拉橋中具有不同的最佳化設計參數，其由大跨斜拉橋非線性變形性能和拉索材料的疲勞蠕變性能共同決定。在大跨懸索橋中，多種FRP拉索表現出比傳統鋼拉索更加優越的靜動力性能。
