發(fā)展重大需求二報告下午

第七屆全國建設(shè)工程FRP第七屆全國建設(shè)工程FRP應(yīng)用學(xué)術(shù)交流10月15-16日，杭面向重大工程應(yīng)用FRP若干核研究問吳智汪吳東南大學(xué)城市工程科學(xué)技術(shù)研究院/土木工程學(xué)內(nèi)容內(nèi)容提研究背景、現(xiàn)狀及問FRP高性能化研性能設(shè)計與改善，預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)損傷可控及可修復(fù)性結(jié)構(gòu)輕量化及可持續(xù)化國家國家發(fā)展重大需求（一國家發(fā)展國家發(fā)展重大需求（二)l(investmentinvestmentv)rtrfit)l(investmentinvestmentv)rtrfit0我國：基礎(chǔ)設(shè)施維護成本已達(dá)3000億元規(guī) ttd(lliion)投資額（兆円整備水l國家發(fā)展重大需國家發(fā)展重大需求（三全壽命周期費用（LCC）龐LCC發(fā)達(dá)國家經(jīng)驗教訓(xùn)表明：提高重大工程現(xiàn)行的50-100壽命到0300年設(shè)計壽命，并適當(dāng)增加初期投資費用是實現(xiàn)重大工程LCC最小化目標(biāo)的方法之一重大工程結(jié)構(gòu)自身存在的重大問題重大工程結(jié)構(gòu)自身存在的重大問題（一服役安全、耐久性能需提鋼筋銹蝕等全、—重大工程結(jié)構(gòu)自身存在的重大問重大工程結(jié)構(gòu)自身存在的重大問題（二輕量化是提升結(jié)構(gòu)安全性和延長壽命的有效途建筑成本地震響應(yīng)自重重大工程重大工程結(jié)構(gòu)自身存在的重大問題（三纖維增強復(fù)合材料(FRP)應(yīng)力-關(guān)強彈密材料種耐腐蝕性抗疲勞強差低鋼是目5002301.能夠替代鋼材，解決纖維增強復(fù)合材料(FRP)應(yīng)力-關(guān)強彈密材料種耐腐蝕性抗疲勞強差低鋼是目5002301.能夠替代鋼材，解決性能的結(jié)構(gòu)料；同時維2802戰(zhàn)略性非金構(gòu)材料500702.高性長壽FRP加固結(jié)FRPFRPFRP加固結(jié)FRPFRP外FRP筋體內(nèi)嵌入式FRP索體外張拉加FRP筋替代FRP-混凝FRP筋替代FRP-混凝土組合柱/FRP輕型屋架/FRP各國規(guī)范的制美日歐各國規(guī)范的制美日歐我澳幻燈幻燈Jian-GuoDAI,2011-5-Jian-GuoDAI,2011-5-FRP加固FRP加固與新建結(jié)構(gòu)存在FRP對于重大工程結(jié)構(gòu)，加固比新建破壞機理更為復(fù)雜FRP增強結(jié)構(gòu)的破壞機理和設(shè)計理論與傳統(tǒng)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)3)缺乏核心應(yīng)用技術(shù)，F(xiàn)RP單一纖維FRP理論ComparisonwithcomputingvalueandComparisonwithcomputingvalueandtestdatumofdifferent纖維增強復(fù)合材料的綜合性能提升纖維增強復(fù)合材料的可靠性設(shè)計方法纖維增強復(fù)合材料長期性能定量化評估4）明確纖維復(fù)合材料探索探索纖維增強復(fù)合材料關(guān)鍵應(yīng)用1、具有超高綜合性能的纖維增強復(fù)合材料制品2、纖維增強復(fù)合材料-混凝土-鋼混合結(jié)構(gòu)體系3、超大型結(jié)構(gòu)的預(yù)應(yīng)力加固技術(shù)4、千米級斜拉橋纖維增強復(fù)合索錨固技術(shù)5、輕質(zhì)高強的大型梁板結(jié)構(gòu)輕量化技術(shù)內(nèi)容內(nèi)容提研究背景、現(xiàn)狀及問FRP高性能化研性能設(shè)計與改善，預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)損傷可控及可修復(fù)性結(jié)構(gòu)輕量化及可持續(xù)化FRPFRPFRP及其重大工程結(jié)構(gòu)的機理和設(shè)計方法急需FRP及其重大工程結(jié)構(gòu)的機理和設(shè)計方法急需明確和建航空領(lǐng)—實現(xiàn)從強容許破裂控制設(shè)200m跨度CFRP測模型和破裂控制設(shè)計方法及構(gòu)整體的可靠性設(shè)計理 FRP-混凝土界面性能的尺寸效 22322 FRP-混凝土界面性能的尺寸效 223221200FRPシート幅bfGfFRP具有性能的可設(shè)計性，滿足結(jié)構(gòu)的各種性能需σ斷FRP具有性能的可設(shè)計性，滿足結(jié)構(gòu)的各種性能需σ斷根據(jù)結(jié)構(gòu)性能進行各類材料性能損傷可控設(shè)計成為現(xiàn)實εP（載荷斷裂的始斷裂的始高度的高弾性繊維的斷続斷斷裂的始大幅度提鉄筋屈K開裂荷載的大δ（変形δy高弾性繊維安全（活用高強度繊維抗震等極限環(huán)境下的結(jié)構(gòu)性（活用高延性繊維1010Averageline ControlindexControlindex高彈模/高1010Averageline ControlindexControlindex高彈模/高強度碳纖高彈模碳纖維/PBO10Controlindex高彈模碳纖維/DyneemaEvaluationindexEvaluationindexEvaluationindexAveragelineAverageline鋼筋-連續(xù)外包的縱向纖螺紋鋼筋內(nèi)橫向纏FRP應(yīng)Steel殘余10鋼000 0Strain荷載Stress鋼筋-連續(xù)外包的縱向纖螺紋鋼筋內(nèi)橫向纏FRP應(yīng)Steel殘余10鋼000 0Strain荷載Stress鋼絲-連續(xù)混雜設(shè)計圖：高初始剛度、具一定的延P200sHS筋片HybridB/SFRPHybridB/SFRP00鋼絲-連續(xù)混雜設(shè)計圖：高初始剛度、具一定的延P200sHS筋片HybridB/SFRPHybridB/SFRP00Strain00FRP片材鋼絲直徑FRP筋材混雜比例StressSteel 玄武巖纖維筋（BFRP）及玄武巖/碳纖維混雜筋0B/CFRP0 Strain 和B/CFRPPStress玄武巖纖維筋（BFRP）及玄武巖/碳纖維混雜筋0B/CFRP0 Strain 和B/CFRPPStress類抗拉強fu彈性模E混雜纖維布增強結(jié)構(gòu)效3C2C1C2C005mm混雜纖維布增強結(jié)構(gòu)效3C2C1C2C005mm高強/高強/高彈摸/高延荷重BFRP網(wǎng)格材料開發(fā)（適才所用5ForCFRPBFRP網(wǎng)格材料開發(fā)（適才所用5ForCFRPForBFRPCFRP1400600＞1000GFRPグリBFRPグリ繊維含有率（體積比CFRPGFRPグリBFRPグリ434340-50CFRPグリッドBFRPグリッド14RCbeamstrengthenedprestressedFRPFRPPLimitedreinforcementRCbeamstrengthenedprestressedFRPFRPPLimitedreinforcementInitiationofofFRPFRPdebondingGreatenhancementsteelyieldingRCbeamstrengthenedwithFRPNormalRCGreatenhancementofstiffnessLimitedreinforcementeffect (Steelσ——既有預(yù)應(yīng)力FRP應(yīng)用一般纖維布干絲強度僅為FRP強度的30%作用，無法直接張和樹脂含浸硬化后可張拉，但界面粘結(jié)不好或——既有預(yù)應(yīng)力FRP應(yīng)用一般纖維布干絲強度僅為FRP強度的30%作用，無法直接張和樹脂含浸硬化后可張拉，但界面粘結(jié)不好或處理錨固端構(gòu)造復(fù)4CFT300CF321005Deflection增強能量吸收LoadDebondingoffibersheetsnearthemid-CrackPCgirderwith3layersofsheets(45%PCgirderwith3layersoffibersheets(33%prestress)PCgirderwith3layersoffibersheets(noprestress)PCgirder(nofiber——預(yù)應(yīng)力纖維布張拉加固0052-m通過混雜得到——預(yù)應(yīng)力纖維布張拉加固0052-m通過混雜得到——預(yù)應(yīng)力纖維布張拉加固預(yù)應(yīng)力FRP加固工U‐typeextrabondedPFSRC（RCbeam粘結(jié)材料（環(huán)氧tf:預(yù)應(yīng)力預(yù)張拉不含浸纖維粘結(jié)和養(yǎng)護-剪斷釋放端部纖維布截面應(yīng)力分——預(yù)應(yīng)力纖維布張拉加固預(yù)應(yīng)力FRP加固工U‐typeextrabondedPFSRC（RCbeam粘結(jié)材料（環(huán)氧tf:預(yù)應(yīng)力預(yù)張拉不含浸纖維粘結(jié)和養(yǎng)護-剪斷釋放端部纖維布截面應(yīng)力分開發(fā)成套P-PUTPC橋UPBOシー開發(fā)成套P-PUTPC橋UPBOシー——嵌入式預(yù)應(yīng)力FRP槽深小于保護混凝端部錨固應(yīng)力集中消去中——嵌入式預(yù)應(yīng)力FRP槽深小于保護混凝端部錨固應(yīng)力集中消去中部注入高剛度樹CFRP連續(xù)纖維布或柔性張拉裝置與CFRP索的連張張連續(xù)纖維布或柔性索粘結(jié)增強處理，改變破Interface①InterfaceGrooveAdhesiveConcreteInterface Adhesive——嵌入式預(yù)應(yīng)力FRP螺錨筋待加固植螺栓錨筋安裝錨固待加固混凝植螺栓錨筋(待加固植螺栓錨環(huán)氧樹筋聚合物砂螺 待加固植螺栓錨環(huán)氧樹聚合物砂——嵌入式預(yù)應(yīng)力FRP螺錨筋待加固植螺栓錨筋安裝錨固待加固混凝植螺栓錨筋(待加固植螺栓錨環(huán)氧樹筋聚合物砂螺 待加固植螺栓錨環(huán)氧樹聚合物砂筋聚合物砂內(nèi)容內(nèi)容提研究背景、現(xiàn)狀及問FRP高性能化研性能設(shè)計與改善，預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)損傷可控及可修復(fù)性結(jié)構(gòu)輕量化及可持續(xù)化FRP及其增強FRP及其增強結(jié)構(gòu)極端服役條件下的性能與FRP及增強結(jié)構(gòu)在FRP及增強結(jié)構(gòu)在多場耦合作用下的疲勞蠕變特性壽命可控設(shè)計理三個層次BristolGFRP（1的81、開發(fā)微觀-細(xì)觀-宏觀尺度下纖同步觀察SEM掃描電鏡疲勞試驗裝1、開發(fā)微觀-細(xì)觀-宏觀尺度下纖同步觀察SEM掃描電鏡疲勞試驗裝3、開發(fā)適合材料和結(jié)構(gòu)長壽命研究的短期加速-長期監(jiān)測結(jié)合的耐久性試置FRP混雜效應(yīng)研究——疲勞性70%of55%ofTransverse(b)混雜纖維疲勞壽命S-N此外，混雜效應(yīng)在FRP耐凍融循環(huán)和高溫下力學(xué)性能的作用將在下節(jié)介紹FRP混雜效應(yīng)研究——疲勞性70%of55%ofTransverse(b)混雜纖維疲勞壽命S-N此外，混雜效應(yīng)在FRP耐凍融循環(huán)和高溫下力學(xué)性能的作用將在下節(jié)介紹FRP在凍融循環(huán)下力學(xué)性FRP片材的抗凍融性能（BFRP、CFRP、GFRP三者比較0凍融循環(huán)次數(shù)(次0凍融循環(huán)次數(shù)(次0凍融循環(huán)次數(shù)(次最大100(b)相對彈性模111000最大200凍融循環(huán)凍融循環(huán)相對拉伸強彈性模量相相對彈性模量FRP在凍融循環(huán)下力學(xué)性FRP片材的抗凍融性能（BFRP、CFRP、GFRP三者比較0凍融循環(huán)次數(shù)(次0凍融循環(huán)次數(shù)(次0凍融循環(huán)次數(shù)(次最大100(b)相對彈性模111000最大200凍融循環(huán)凍融循環(huán)相對拉伸強彈性模量相相對彈性模量極限應(yīng)變相相對 FRP凍融循環(huán)作用后FRP片材拉伸性能的混雜111 000凍融循環(huán)凍融循環(huán)凍融(b)相對彈性模凍融循環(huán)作用下各FRP片材力學(xué)性能指標(biāo)平均值比0凍融循環(huán)次0凍融循環(huán)次0凍融循環(huán)次凍融循環(huán)作用后FRP片材力學(xué)性能指標(biāo)拉伸強度相對拉伸強度變異系數(shù)（CV)%彈性模量相對值彈性模量變異系數(shù)（CV)%極限應(yīng)變相對極限延伸率變異系數(shù)（CV)%FRP凍融循環(huán)作用后FRP片材拉伸性能的混雜111 000凍融循環(huán)凍融循環(huán)凍融(b)相對彈性模凍融循環(huán)作用下各FRP片材力學(xué)性能指標(biāo)平均值比0凍融循環(huán)次0凍融循環(huán)次0凍融循環(huán)次凍融循環(huán)作用后FRP片材力學(xué)性能指標(biāo)拉伸強度相對拉伸強度變異系數(shù)（CV)%彈性模量相對值彈性模量變異系數(shù)（CV)%極限應(yīng)變相對極限延伸率變異系數(shù)（CV)%FRP筋在堿腐蝕作用下性BFRP筋腐蝕前外25℃堿溶液中浸泡6周后外55℃堿溶液中浸泡6周后外恒溫浸泡2555FRP筋在堿腐蝕作用下性BFRP筋腐蝕前外25℃堿溶液中浸泡6周后外55℃堿溶液中浸泡6周后外恒溫浸泡25550aging0aging殘余強度與腐蝕齡彈性模量變化與腐蝕齡腐蝕后纖維及界面狀RatiooftensileRatioofelastic2555FatiguetestsFatiguetestsandNumericalDeterminationoflinear-viscoelastic-model’sItclearlycomesoutthattheincreaseofcomplianceduetosustainedloadingisthanthatduetofatigueloading.Moreover,evenifthefatigueloadingisrepresentedbythemaximumloadingvaluetheviscoelasticmodelhastheabilitytosimulatetheFRP-concreteinterface.ExperimentalandtheoreticalS-NComparisonbetweennumericalS-NdiagramandexperimentalExperimentalandtheoreticalS-NComparisonbetweennumericalS-NdiagramandexperimentalProposedmodelEnduranceNoNumberof?ThestaticbondslipparameterswereobtainedfromsimulationoftheofspecimenCS-3;Gf=1.26N/mm(Pmax.=27.5kN).thetheoreticalS-Ndiagramfallswithintherangeoftheexperimental?FRP在鹽腐蝕作用下性BFRP筋腐蝕前外55℃鹽溶液中浸泡6周外恒溫浸泡00agingaging彈性模FRP在鹽腐蝕作用下性BFRP筋腐蝕前外55℃鹽溶液中浸泡6周外恒溫浸泡00agingaging彈性模量變化與腐蝕齡期關(guān)殘余強度與腐蝕齡RatiooftensileRatiooftensileRatioofelastic FRP片材高FRP片材高溫下力學(xué)性能基本BFRP筋在高溫下力學(xué)性玄武巖纖維筋材試件（直徑8mm纖維體積含量60%,基體玻璃化溫度120度0TemperatureBFRP筋在高溫下力學(xué)性玄武巖纖維筋材試件（直徑8mm纖維體積含量60%,基體玻璃化溫度120度0TemperatureTensilestrength(MPa)(%)不同基體FRP在高溫下力學(xué)性 不同基體FRP在高溫下力學(xué)性 FRP61C1-54032100Temperature62B1C1-5043210高溫下強度的穩(wěn)定性提殘余強度可利用性證00Temperature62EG1C1-54321000TemperatureTensilestrengthTensilestrengthTensilestrengthRatiosofaveragetensilestrength(%)ofaveragestrengthRatiosofaveragetensileRatiosofaveragetensilestrengthFRP61C1-54032100Temperature62B1C1-5043210高溫下強度的穩(wěn)定性提殘余強度可利用性證00Temperature62EG1C1-54321000TemperatureTensilestrengthTensilestrengthTensilestrengthRatiosofaveragetensilestrength(%)ofaveragestrengthRatiosofaveragetensileRatiosofaveragetensilestrength碳纖維高溫下強度預(yù)測12)tanhT T/2)110rg0rT/2不同環(huán)氧樹脂碳纖維高溫下強度預(yù)測12)tanhT T/2)110rg0rT/2不同環(huán)氧樹脂CFRP試驗結(jié)果與預(yù)測模型NormalizedtensilestregnthBasaltFiberFire-Proofthebackoftheplatefterafter30℃NoflameBFBFBF網(wǎng)格BFBFBasaltFiberFire-Proofthebackoftheplatefterafter30℃NoflameBFBFBF網(wǎng)格BFBFA內(nèi)容內(nèi)容提研究背景、現(xiàn)狀及問FRP高性能化研性能設(shè)計與改善，預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)損傷可控及可修復(fù)性結(jié)構(gòu)輕量化及可持續(xù)化普通普通鋼筋混凝土柱的可修不同二次剛度的混凝土結(jié)構(gòu)殘余不同二次剛度的混凝土結(jié)構(gòu)殘余0建立損傷可控結(jié)構(gòu)體系及設(shè)計理念可以通過開發(fā)的具有穩(wěn)定二次剛建立損傷可控結(jié)構(gòu)體系及設(shè)計理念可以通過開發(fā)的具有穩(wěn)定二次剛度及彈性性能的損傷控制筋：鋼-連續(xù)纖維復(fù)合筋（SFCB）增強混凝土結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)，也可以通過混雜配筋代替鋼筋使用可修復(fù)中、大、特大震極限階損傷控制筋：FRP損傷控SFC載無需修不倒損傷可傳統(tǒng)結(jié)開O位殘余位移h/100（可修復(fù)限值損傷控制筋極限強度的安全儲同時，界面粘結(jié)滑移要有韌性，使得在筋材斷裂之韌性滑移0SFCB增強混凝土柱試東RC柱屈服平（次剛度接0”復(fù)合外包玄武巖纖維斷復(fù)合筋S10-B30二次剛度二次剛度000-----0柱頂側(cè)移----0-- 柱頂側(cè)移柱頂側(cè)移玄武巖纖維斷RC柱屈柱C-S10B30二次剛度效果最日本規(guī)范規(guī)定（1%柱屈服碳纖維斷SFCB柱屈0柱卸載剛度-混凝土開SFCB增強混凝土柱試東RC柱屈服平（次剛度接0”復(fù)合外包玄武巖纖維斷復(fù)合筋S10-B30二次剛度二次剛度000-----0柱頂側(cè)移----0-- 柱頂側(cè)移柱頂側(cè)移玄武巖纖維斷RC柱屈柱C-S10B30二次剛度效果最日本規(guī)范規(guī)定（1%柱屈服碳纖維斷SFCB柱屈0柱卸載剛度-混凝土開混凝土開--卸載殘余位0--0卸載點位移01234505 柱端荷載荷載殘余側(cè)移率1%柱柱腳嵌柱腳嵌入BFRP筋加固結(jié)柱腳嵌入FRP筋加損傷后混凝土柱的損傷后混凝土柱的二次內(nèi)容內(nèi)容提研究背景、現(xiàn)狀及問FRP高性能化研性能設(shè)計與改善，預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)損傷可控及可修復(fù)性結(jié)構(gòu)輕量化及可持續(xù)化解決HybridB/CFRPViscoelasticmaterialInnerBFRP,B/CorBFRP,B/CorFiberoptic解決HybridB/CFRPViscoel