2023 TDA 4-1 ONGOING
发布时间: 2024/07/08 发布者： 原创 浏览量：
| 项目编号：2023TDA 4-1 项目名称：纤维增强复合材料箍筋制备与应用关键技术及工程示范 承担单位：同济大学 参与单位：湖南大学、江苏恒美德新材料有限公司    |
项目负责人： 江佳斐  |
研究背景：
目前，国内外FRP纵筋的制备与应用技术研究已基本成熟，但有关FRP箍筋的制备与应用技术研究尚处于起步阶段，尚未形成三类典型箍筋（组合封闭、封闭与螺旋箍筋）的标准化、规模化制备技术。此外，已有的FRP箍筋弯拉强度计算方法尚未考虑其在复杂应力状态下的破坏机理，箍筋的蠕变性能与设计方法研究基本空白。同时，配置FRP纵筋与FRP箍筋的混凝土结构的抗剪及抗扭机理尚不明晰，设计方法尚待进一步研究。因此，实现三类箍筋的标准化、规模化生产，系统研究FRP箍筋及其在混凝土结构中的设计计算方法具有重要的理论意义和工程价值。
研究目标：
1. 开发三类FRP箍筋产品（包含组合封闭、封闭和螺旋箍筋）；
2. 建立考虑蠕变断裂效应的FRP箍筋弯拉强度计算方法，提出配置FRP纵筋与FRP箍筋的混凝土受剪和受扭构件的设计方法；
3. 实现FRP箍筋的工程示范。
中期进展：
1. 从成本可控、产品物理力学性能良好等方面着手，优化了组合封闭箍筋和螺旋箍筋生产线的工艺参数，研发了封闭箍筋生产设备，实现了新型封闭箍筋的产品生产。
2. 基于相关性分析和K-S检验法确定了适用于FRP箍筋强度保留率的分布模型，基于此，得到了不同保证率下的FRP箍筋强度保留率值。
3. 开展了基于B.12标准试验方法的组合封闭与螺旋箍筋弯拉强度试验，验证了关键工艺参数的影响规律，在此基础上，基于B.5标准试验方法设计并浇筑了组合封闭与螺旋箍筋弯拉强度试验的试件，预计2023年12月完成弯拉强度试验。
4. 开展了2批次封闭箍筋弯拉强度试验，基于试验结果进一步改进制备装置。目前，FRP封闭箍筋纤维含量提升至66.7%，基于B.12标准测试方法的弯拉强度保留率为46%左右，预测其基于B.5标准测试方法的弯拉强度保留率可达77%。
5. 系统总结了FRP筋（纵筋/箍筋）蠕变试验方法，提出了一种基于B.12标准测试方法的FRP箍筋蠕变试验装置设计方案。
6. 通过模型试验和数值模拟，系统研究 FRP 筋混凝土梁的受剪性能。采用 DIC技术表征了整个加载过程中剪跨内的裂缝发展和应变变化，揭示了 GFRP 筋混凝土梁的剪切破坏机理，研究确定了关键参数对破坏模式和抗剪承载力等的影响规律。
7. 提出了适用于FRP筋混凝土梁抗扭机理的混凝土斜压杆本构模型，建立了FRP筋混凝土梁和钢筋混凝土梁的抗扭全过程分析统一模型。
阶段性项目成果：
论文 2：江佳斐，吕嘉豪，薛伟辰. FRP箍筋强度保留率分布模型与可靠性分析, 建筑材料学报, 2023；
论文 3：江佳斐. 基于数据库的GFRP箍筋弯拉强度计算方法，哈尔滨工程大学学报, 2024, 45(11).
标准：CECS标准《纤维增强复合材料箍筋》
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阶段性项目成果：
论文 1：F Peng, Y H Cai, W J Yi, et al. Shear behavior of two-span continuous concrete deep beams reinforced with GFRP bars, Engineering Structures, 2023, 90: 116367.
论文 2：江佳斐，吕嘉豪，薛伟辰. FRP箍筋强度保留率分布模型与可靠性分析, 建筑材料学报, 2023；
论文 3：江佳斐. 基于数据库的GFRP箍筋弯拉强度计算方法，哈尔滨工程大学学报, 2024, 45(11).
标准：CECS标准《纤维增强复合材料箍筋》