2022 TDA 1-1 COMPLETED
发布时间: 2024/07/03 发布者： 原创 浏览量：
纤维复合材料工程结构件受力与耐火性能综合提升与改善方法研究
| 项目编号： 2022TDA1-1
项目名称： 纤维复合材料工程结构件受力与耐火性能综合提升与改善方法研究
承担单位：北京工业大学 参与单位：中国矿业大学（北京）、南京斯贝尔复合材料仪征有限公司    |
项目负责人： 刘天桥  |
研究背景：
纤维增强复合材料以轻质、高强、耐腐等优点在国内外土木工程建设中表现出了强大的应用潜力。但是，纤维复材因弹性模量较低、可连接性较弱、脆性破坏显著、耐火性较差、蠕变性能不明确等因素影响，尚未真正得到广泛应用，诸多工程“想用但不敢用，敢用但不会用”。
研究目标：
1. 研究纤维复材拉挤型材弹性模量和可连接性提升技术；
2. 建立具有延性破坏特征、大变形能力的复材筋和型材设计制备方法；
3. 建立具有延性破坏特征的纤维复材组合结构设计方法；
4. 建立具有高阻燃性的纤维复材组合构件设计方法；
5. 研究纤维复材蠕变行为的定量化分析方法。
中期进展：
1. 开发了高模量复材拉挤型材的弹性模量提升技术，M60级玻纤型材纵向拉伸弹性模量可超65GPa，碳纤维型材纵向拉伸弹性模量可超160GPa，碳玻混型材纵向拉伸弹性模量可超104GPa；基于5种复材试件，结合拉缠工艺，研究了具有多向纤维分布的拉缠型材的螺栓孔承压性能，适量缠绕纤维可以提高螺栓节点强度。
2. 确定了编织拉挤法和后固化法两种工艺路线，编织拉挤法试验复材筋直径10mm，采用玻璃纤维与碳纤维层间混杂，编织层厚度2mm，编织角度50度；后固化法编织绳直径12mm，编织层厚度2mm，编织角度45度。
3. 提出了一种跨中顶撑张拉预应力碳纤维板加固钢筋混凝土梁的方法，实现了伪延性的结构行为，加固后的混凝土梁极限承载力最高提升了43%，碳纤维板的最大应力达到1500MPa。
4. 开发了高阻燃环氧-酚醛二元树脂产品来提高复合材料高温稳定性，并实现B1级防火能力的复合材料拉挤型材的开发。
5. 设计了一套复合材料拉挤型材拉伸、压缩、弯曲蠕变性能一体化综合试验机，可满足测量高强度拉挤型材蠕变性能的需求。
项目阶段性成果：
论文 1: 'Analysis-oriented model for FRP tube-confined concrete: 3D interpretation of biaxial tube behaviour'
Engineering Structures, 2022, 272: 114987
DOI: https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2022.114987
论文 2: 'Strengthening RC beams with mid-span supporting prestressed CFRP plates:
An experimental investigation'
Engineering Structures, 2022, 272: 115022
DOI: https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2022.115022
论文 4: 'A binary resin system of epoxy and phenol-formaldehyde for improving the thermo-mechanical behavior of FRP composites'
论文 3: 'Application of ultra-lightweight and large-scale pultruded for external frame beam in high-rise buildings' (in Chinese)
Composites Science and Engineering, 2023, (1): 100-106
DOI: 10.19936/j.cnki.2096-8000.20230128.012
论文 4: 'A binary resin system of epoxy and phenol-formaldehyde for improving the thermo-mechanical behavior of FRP composites'
Construction and Building Materials, 2023, 389: 131790
DOI: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2023.131790
专利 1: A fire- and flame-retardant pultruded fiber reinforced composite and its manufacturing method (filed)
专利 2: A fire-retardant pultruded fiber reinforced composite profile (granted)
工程示范1：北京工业大学FRP型材在高层建筑外挂构架梁中的工程应用
工程示范1：北京工业大学FRP型材在高层建筑外挂构架梁中的工程应用
