學(xué)校名稱      

長(zhǎng)沙理工大學(xué)      

學(xué)生姓名      

學(xué)  號(hào)      

專      業(yè)      

性 別      

入 學(xué) 年 份      

桂羽彤      

201608020903      

土木工程      

女      

2016      

金呈顥      

201608020412      

土木工程      

男      

2016      

劉高成      

201608020940      

土木工程      

男      

2016      

王  諧      

201608021102      

土木工程      

女      

2016      

周  昊      

201608021120      

土木工程      

男      

2016      

指導(dǎo)教師      

曹水東      

李傳習(xí)      

職稱      

實(shí)驗(yàn)師      

教  授      

項(xiàng)目所屬      

一級(jí)學(xué)科      

土木工程      

項(xiàng)目科類(理科/文科)      

理科      

學(xué)生曾經(jīng)參與科研的情況      

桂羽彤，長(zhǎng)沙理工大學(xué)土木工程學(xué)院土木工程專業(yè)16級(jí)學(xué)生，學(xué)習(xí)成績(jī)專業(yè)排名第七，曾參加過李傳習(xí)教授團(tuán)隊(duì)的國家自然基金項(xiàng)目試驗(yàn)項(xiàng)目。大一期間參與了長(zhǎng)沙理工大學(xué)學(xué)生科技立項(xiàng)項(xiàng)目“斜拉荷載作用下擴(kuò)底樁的工程性狀”，參與長(zhǎng)沙理工大學(xué)結(jié)構(gòu)模型競(jìng)賽獲三等獎(jiǎng)，獲得過長(zhǎng)沙理工大學(xué)材料與地質(zhì)知識(shí)競(jìng)賽三等獎(jiǎng)。      

金呈顥，長(zhǎng)沙理工大學(xué)土木工程學(xué)院土木工程專業(yè)16級(jí)學(xué)生，學(xué)習(xí)成績(jī)優(yōu)異。曾參與長(zhǎng)沙理工大學(xué)學(xué)生科技立項(xiàng)項(xiàng)目，參與長(zhǎng)沙理工大學(xué)結(jié)構(gòu)模型競(jìng)賽、第八屆地質(zhì)與材料競(jìng)賽、CAD制圖大賽。      

劉高成，長(zhǎng)沙理工大學(xué)土木工程學(xué)院土木工程專業(yè)16級(jí)學(xué)生，學(xué)習(xí)成績(jī)位于專業(yè)前百分之十。大一期間參加長(zhǎng)沙理工大學(xué)結(jié)構(gòu)模型競(jìng)賽獲三等獎(jiǎng)，參加過數(shù)學(xué)建模大賽、CAD制圖大賽并取得了優(yōu)異成績(jī)。      

王諧，長(zhǎng)沙理工大學(xué)土木工程學(xué)院土木工程專業(yè)16級(jí)學(xué)生，學(xué)習(xí)成績(jī)優(yōu)異。大一期間參與了第十屆讀圖制圖大賽并獲得一等獎(jiǎng)、第八屆地質(zhì)與材料競(jìng)賽三等獎(jiǎng)，曾參與李傳習(xí)教授科研項(xiàng)目試驗(yàn)。      

周昊，長(zhǎng)沙理工大學(xué)土木工程學(xué)院土木工程專業(yè)16級(jí)學(xué)生，擔(dān)任過班長(zhǎng)，曾于高中參與研究性學(xué)習(xí)課題《學(xué)校飲用水亞硝酸鹽含量測(cè)量》獲得省級(jí)一等獎(jiǎng)，思維活躍，實(shí)踐能力強(qiáng)。      

指導(dǎo)教師承擔(dān)科研課題情況      

1、曹水東老師：研究領(lǐng)域?yàn)榻Y(jié)構(gòu)損傷識(shí)別與修復(fù)，大跨度橋梁施工控制理論。      

2、曹水東. 橋梁結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別研究[D]. 長(zhǎng)沙理工大學(xué), 2006.      

3、曹水東, 李傳習(xí), 徐飛鴻,等. 基于結(jié)構(gòu)柔度矩陣損傷識(shí)別的柔度曲率比法[J]. 電力科學(xué)與技術(shù)學(xué)報(bào), 2006, 21(1):85-88.      

李傳習(xí), 陳卓異,曹水東，周愛國等. 鋼箱梁橫隔板疲勞裂紋特征與實(shí)橋試驗(yàn)的輪載應(yīng)力[J]. 土木工程學(xué)報(bào), 2017(8):59-67.      

4、港珠澳大橋CB04標(biāo)世界第一吊吊具荷載試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)負(fù)責(zé)人。      

5、鋼箱梁橫隔板母材開裂機(jī)理及對(duì)策研究（51308070）國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目，2016年，曹水東，排名第10；      

6、空間主纜自錨式懸索橋成橋狀態(tài)確定及其科學(xué)實(shí)現(xiàn)的理論與方法（51378080），國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目，2013年，曹水東，排名第6；
7、空間主纜懸索橋自適應(yīng)的構(gòu)形與效應(yīng)協(xié)調(diào)控制的理論與方法（51078041），國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目，2010年，曹水東，排名第9；
8、復(fù)雜懸索橋多重非線性高效精細(xì)計(jì)算理論與方法(50778024)，國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目，2008年，曹水東，排名第8；
9、空間主纜力學(xué)特性及其懸索橋自適應(yīng)構(gòu)形控制理論，教育部博士點(diǎn)基金項(xiàng)目，2011年，曹水東，排名第9；
10、多座特大跨橋梁建設(shè)項(xiàng)的施工控制現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試組負(fù)責(zé)人，2001～至今；      

李傳習(xí)教授：      

1、鋼箱梁橫隔板母材開裂機(jī)理及對(duì)策研究（51308070）國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目，2016年，李傳習(xí)，排名第1；
2、空間主纜自錨式懸索橋成橋狀態(tài)確定及其科學(xué)實(shí)現(xiàn)的理論與方法（51378080），國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目，2013年，李傳習(xí)，排名第1；      

3、空間主纜懸索橋自適應(yīng)的構(gòu)形與效應(yīng)協(xié)調(diào)控制的理論與方法（51078041），國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目，2010年，李傳習(xí)，排名第1；
4、特大跨橋梁安全性設(shè)計(jì)與評(píng)定的基礎(chǔ)理論研究（2015CB057700），國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃（973計(jì)劃）項(xiàng)目，2015年，李傳習(xí)，項(xiàng)目主要成員；
5、復(fù)雜懸索橋多重非線性高效精細(xì)計(jì)算理論與方法(50778024)，國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目，2008年，李傳習(xí)，排名第1；
6、空間主纜力學(xué)特性及其懸索橋自適應(yīng)構(gòu)形控制理論，教育部博士點(diǎn)基金項(xiàng)目，2011年，李傳習(xí)，排名第1；
7、特大型橋梁風(fēng)、雨作用監(jiān)測(cè)與模擬技術(shù)研究（重大科技專項(xiàng)子項(xiàng)），西部交通建設(shè)科技項(xiàng)目，2011年，李傳習(xí)，排名第3。
8、多座特大跨橋梁建設(shè)項(xiàng)的施工控制研究負(fù)責(zé)人，2001～至今。
9、港珠澳大橋CB04標(biāo)世界第一吊吊具研究與復(fù)核計(jì)算負(fù)責(zé)人，2013～至今      

項(xiàng)目研究和實(shí)驗(yàn)的目的、內(nèi)容和要解決的主要問題      

1、研究和試驗(yàn)的背景        

我國現(xiàn)已建成鋼結(jié)構(gòu)橋梁百余座，鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)與民用建筑建設(shè)也方興未艾，而疲勞開裂是鋼結(jié)構(gòu)的突出問題[1-3]。一旦產(chǎn)生裂紋，如不及時(shí)處置將迅速擴(kuò)展，影響結(jié)構(gòu)的使用安全。相對(duì)于傳統(tǒng)加固方式，粘結(jié)CFRP加固對(duì)母材無損傷且具有輕質(zhì)、高強(qiáng)、高彈模、抗疲勞、耐久性好等特性。對(duì)其加固機(jī)理進(jìn)行研究具有現(xiàn)實(shí)意義。      

而采用CFRP膠結(jié)加固鋼結(jié)構(gòu)，其中CFRP與鋼材之間的粘結(jié)界面為該復(fù)合構(gòu)件的薄弱環(huán)節(jié)[4]。粘接材料的力學(xué)性能對(duì)粘結(jié)性能影響顯著，已有國外學(xué)者對(duì)部分加固用結(jié)構(gòu)膠粘劑的長(zhǎng)期力學(xué)性能進(jìn)行研究，結(jié)果表明在長(zhǎng)期荷載作用下，環(huán)氧膠粘劑會(huì)產(chǎn)生蠕變[5]（部分文獻(xiàn)中作“徐變”，方便行文統(tǒng)一為蠕變，下同）。而隨著時(shí)間的推移，此行為可能會(huì)影響加固系統(tǒng)粘接鍵合，造成其產(chǎn)生變形和應(yīng)力重分配，影響加固效果。      

本課題擬對(duì)鋼結(jié)構(gòu)加固用膠粘劑的蠕變性能及CFRP與鋼材之間的粘結(jié)界面長(zhǎng)期蠕變性能進(jìn)行初步的試驗(yàn)研究與分析，相應(yīng)的研究成果可為類似工程的設(shè)計(jì)與施工提供一定參考，本課題開展的研究工作具有一定的工程意義與學(xué)術(shù)價(jià)值。      

圖1 國外采用CFRP加固鋼混疊合梁結(jié)構(gòu)施工圖        

2、研究和試驗(yàn)的目的      

本課題擬通過考慮不同膠粘劑類型、持荷時(shí)間、加荷幅值、初始應(yīng)變等因素對(duì)加固構(gòu)件蠕變性能的影響試驗(yàn)測(cè)試，開展鋼結(jié)構(gòu)加固膠粘劑本體長(zhǎng)期蠕變力學(xué)性能及CFRP片材與鋼板粘結(jié)復(fù)合構(gòu)件的蠕變性能研究，揭示其蠕變性能及機(jī)理，定性分析該種復(fù)合構(gòu)件蠕變特性對(duì)加固效果的影響。預(yù)期研究成果將為CFRP加固鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工提供一定參考，具有一定的學(xué)術(shù)價(jià)值與工程意義；且有利于我們科研興趣的激發(fā)和科研基本技能的提升。      

3、試驗(yàn)實(shí)施的內(nèi)容        

（1）.膠粘劑基本力學(xué)性能測(cè)定。根據(jù)ASTM D638-10 制作狗骨棒試件，通過標(biāo)準(zhǔn)靜力拉伸試驗(yàn)測(cè)定不同類型膠粘劑（如延性膠A與脆性膠L）的拉伸強(qiáng)度，彈性模量，泊松比，剪切模量等力學(xué)參數(shù)及應(yīng)力-應(yīng)變曲線。      

圖2 膠粘劑鑄模                         圖3 膠粘劑試件      

（2）.膠粘劑蠕變性能測(cè)定。設(shè)計(jì)制作加載裝置，通過長(zhǎng)期荷載拉伸試驗(yàn)測(cè)定不同荷載條件下（靜力極限荷載20%、35%、50%等）膠粘劑在不同加載時(shí)限內(nèi)的蠕變應(yīng)變。      

圖4 膠粘劑蠕變測(cè)試裝置示意圖        

（3）.CFRP板/鋼復(fù)合構(gòu)件界面長(zhǎng)期蠕變性能測(cè)試。制作如圖5所示的雙剪試件，通過固定千分表測(cè)量CFRP板表面與鋼板相對(duì)滑移，采用應(yīng)變片測(cè)量CFRP表面的應(yīng)力分布或采用數(shù)字相關(guān)技術(shù)（DIC）獲得板表面連續(xù)應(yīng)變場(chǎng)，研究不同膠粘劑類型、持荷時(shí)間、加荷幅值、初始應(yīng)變等因素對(duì)該復(fù)合構(gòu)件界面蠕變力學(xué)性能的影響。      

圖5  CFRP板/鋼復(fù)合雙剪構(gòu)件示意圖        

4、試驗(yàn)解決的主要問題        

（1）得到不同類型膠粘劑力學(xué)性能，優(yōu)選出滿足鋼（鋼混）結(jié)構(gòu)加固服役條件的膠粘劑；      

（2）了解所研究的膠粘劑本體蠕變性能，為加固設(shè)計(jì)及仿真計(jì)算提供更完善的一手試驗(yàn)資料。      

（3）力求通過蠕變對(duì)CFRP板/鋼復(fù)合構(gòu)件界面長(zhǎng)期力學(xué)性能影響的試驗(yàn)研究，揭示其對(duì)鋼橋加固效果的影響，為CFRP加固鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工提供參考。      

國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展動(dòng)態(tài)      

目前碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料（CFRP）修復(fù)混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)己經(jīng)成熟并廣泛運(yùn)用于混凝土梁、板、柱等工程修復(fù)中。而在航天領(lǐng)域如粘結(jié)修補(bǔ)飛機(jī)、航空器部件的鉛金屬薄板缺陷的成功運(yùn)用，為其向鋼結(jié)構(gòu)工程領(lǐng)域的移植和拓展提供了技術(shù)基礎(chǔ)和借鑒。因此，近年來國內(nèi)外部分學(xué)者逐漸開始分別采用室內(nèi)試驗(yàn)、數(shù)值模擬，理論推導(dǎo)等方法對(duì)CFRP加固鋼結(jié)構(gòu)的性能進(jìn)行了一系列的研究，現(xiàn)對(duì)目前相關(guān)的研究工作進(jìn)行簡(jiǎn)要的介紹：      

膠粘劑力學(xué)性能方面：Makoto Imanaka等[6]對(duì)兩種環(huán)氧類及丙烯酸膠粘劑本體力學(xué)性能及粘接性能進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，環(huán)氧膠粘劑用于粘接加固效果明顯優(yōu)于丙烯酸，因此，結(jié)構(gòu)膠研究與應(yīng)用主要集中在環(huán)氧組分粘劑。而Feng CW.試驗(yàn)證明環(huán)氧膠粘劑具有蠕變特性且與應(yīng)力有關(guān)的^[4]:在線性粘彈性區(qū)域中，蠕變應(yīng)變是應(yīng)力的線性函數(shù)，隨著壓力水平的增加，行為通常會(huì)偏離到非線性。在此基礎(chǔ)上，Silva P, Valente T 等學(xué)者[7]對(duì)某低養(yǎng)護(hù)齡期膠粘劑長(zhǎng)期性能開展蠕變?cè)囼?yàn)研究，在一定拉應(yīng)力水平下，環(huán)氧膠粘劑將表現(xiàn)出線性粘彈性，兩不同等級(jí)應(yīng)力水平下（30%和40%的極限應(yīng)力）在持續(xù)80天的荷載后，與最初的應(yīng)變相比初始狀態(tài)均增加了140%，較標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下蠕變量顯著增大，證實(shí)了膠粘劑養(yǎng)護(hù)齡期對(duì)蠕變影響顯著。但是，以上研究所針對(duì)膠粘劑主要為加固混凝土所用，對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)加固用膠粘劑蠕變性能國內(nèi)外鮮有文獻(xiàn)報(bào)道。而我校李傳習(xí)教授團(tuán)隊(duì)（本試驗(yàn)指導(dǎo)老師為團(tuán)隊(duì)成員）已在試驗(yàn)的基礎(chǔ)上優(yōu)選出了適合鋼結(jié)構(gòu)加固用膠粘劑[8]，故繼續(xù)深入對(duì)適用膠粘劑蠕變性能的研究，對(duì)揭示鋼結(jié)構(gòu)加固機(jī)理有一定推動(dòng)作用。      

CFRP材料蠕變方面：由于碳纖維增強(qiáng)材料由樹脂基體及增強(qiáng)相碳纖維所組成，樹脂屬高分子材料，在持荷狀態(tài)下，其大分子鏈會(huì)發(fā)生結(jié)構(gòu)改變導(dǎo)致宏觀材料變形[9]。Malvar[10]指出對(duì)于各種應(yīng)力水平,徐變斷裂強(qiáng)度與荷載持續(xù)時(shí)間的對(duì)數(shù)成線性關(guān)系,并指出在相當(dāng)于50年的持續(xù)時(shí)間下,GFRP、AFRP、CFRP的最終斷裂強(qiáng)度只能推斷為初始強(qiáng)度的30%、47%、91% 。國內(nèi)大連理工大學(xué)任慧韜[11]通過對(duì)CFRP采用40%和60%（超過CFRP蠕變斷裂的最大應(yīng)力）的極限應(yīng)力水平進(jìn)行持續(xù)荷載試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)應(yīng)力幅為40%的蠕變值與初始應(yīng)變的比值大于應(yīng)力幅為60%的比值;且卸載后會(huì)發(fā)生不可恢復(fù)的殘余變形。在經(jīng)過蠕變?cè)囼?yàn)后,碳纖維片材的抗拉強(qiáng)度明顯下降,最大降幅達(dá)到一半以上,并且有蠕變系數(shù)越大,抗拉強(qiáng)度降幅越大的趨勢(shì)。      

CFRP板/鋼復(fù)合構(gòu)件界面性能方面：ZhaoXiaoLing[12, 13]對(duì)CFRP加固鋼結(jié)構(gòu)界面破壞模式做了以下六種分類：a型，CFRP/膠層界面破壞；b型，鋼/膠層界面破壞；c型，膠層內(nèi)聚破壞；d型，CFRP板層離；e型，CFRP板斷裂；f型，鋼板屈服（后三種通常較小出現(xiàn)）及混合破壞。并且對(duì)粘結(jié)劑類型、CFRP材料、鋼材表面處理方式、環(huán)境溫度、氯鹽侵蝕、沖擊等對(duì)其破壞形式、機(jī)制與極限承載力的影響進(jìn)行了綜述。國內(nèi)滕錦光院士團(tuán)隊(duì)[14, 15]研究了三種非線性粘結(jié)劑（即材料本構(gòu)呈非線性）時(shí) CFRP/鋼單搭接界面的粘結(jié)性能，發(fā)現(xiàn)采用不同粘結(jié)劑時(shí)粘結(jié)滑移曲線形態(tài)相似，但界面破壞形式不同，界面峰值剪應(yīng)力和局部滑移也相差較大；Wu C, Zhao X等[16]UHM-CFRP板/鋼雙剪疲勞試驗(yàn)表明疲勞壽命和加載荷載比存在線性對(duì)數(shù)關(guān)系。而疲勞加載后沒有破壞的試件則對(duì)其進(jìn)行了靜載試驗(yàn)，并和控制試件進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)疲勞加載并沒有改變CFRP－鋼雙剪試件的破壞模式及剩余粘結(jié)強(qiáng)度。我團(tuán)隊(duì)通過單搭接接頭的拉伸剪切試驗(yàn)，測(cè)試了四種粘結(jié)劑與兩種CFRP材料，CFRP板表面應(yīng)變分布，得到了CFRP/鋼界面粘結(jié)滑移本構(gòu)，討論了CFRP板/鋼界面抗剪極限承載力計(jì)算方法且基于粘聚力單元對(duì)FRP/鋼界面粘結(jié)力學(xué)行為進(jìn)行了數(shù)值模擬。對(duì)于CFRP/鋼界面長(zhǎng)期蠕變性能，已知文獻(xiàn)中僅有國內(nèi)盧奕焱教授團(tuán)隊(duì)對(duì)CFRP布材做過一些有益探討[17, 18]，而對(duì)于加固性能更優(yōu)的CFRP板材尚缺少相關(guān)研究。故在我團(tuán)隊(duì)已有研究基礎(chǔ)上，繼續(xù)對(duì)CFRP板/鋼界面蠕變性能進(jìn)行研究，具有一定的科研價(jià)值及工程意義。        

由上可知，國內(nèi)外學(xué)者對(duì)CFRP膠接加固鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行了較多的研究，但還存在以下幾個(gè)問題：①還沒有對(duì)適用于鋼結(jié)構(gòu)加固用膠粘劑材料長(zhǎng)期蠕變力學(xué)性能開展過相應(yīng)的研究。②目前用于疲勞加固的CFRP板材與鋼之間界面長(zhǎng)期蠕變力學(xué)性能及其機(jī)理尚缺乏基于試驗(yàn)研究的相關(guān)結(jié)論。因此，就粘貼CFRP加固鋼結(jié)構(gòu)長(zhǎng)期蠕變性能而言，對(duì)其組成材料及加固系統(tǒng)均少有研究成果可供工程應(yīng)用參考。因此，有必要開展一些具有針對(duì)性的研究。      

參 考 文 獻(xiàn)

 [1] 李傳習(xí), 李游, 陳卓異, 等. 鋼箱梁橫隔板疲勞開裂原因及補(bǔ)強(qiáng)細(xì)節(jié)研究[J]. 中國公路學(xué)報(bào), 2017,30(3):121-131.

 [2] 李傳習(xí), 陳卓異, 周愛國, 等. 鋼箱梁橫隔板疲勞裂紋特征與實(shí)橋試驗(yàn)的輪載應(yīng)力[J]. 土木工程學(xué)報(bào), 2017(8):59-67.

 [3] 曹水東, 李傳習(xí), 徐飛鴻, 等. 基于結(jié)構(gòu)柔度矩陣損傷識(shí)別的柔度曲率比法[J]. 電力科學(xué)與技術(shù)學(xué)報(bào), 2006,21(1):85-88.

 [4] 岳清瑞等. 碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(CFRP)加固修復(fù)鋼結(jié)構(gòu)性能研究與工程應(yīng)用[M]. 中國建筑工業(yè)出版社, 2009.

 [5] Feng, Chih-Wei. Prediction of long-term creep behavior of epoxy adhesives for structural applications[J]. 2005.

 [6] Imanaka M, Liu X, Kimoto M. Comparison of fracture behavior between acrylic and epoxy adhesives[J]. International Journal of Adhesion & Adhesives, 2017,75:31-39.

 [7] Silva P, Valente T, Azenha M, et al. Viscoelastic response of an epoxy adhesive for construction since its early ages: Experiments and modelling[J]. Composites Part B Engineering, 2017,116:266-277.

 [8] CFRP板-鋼界面粘結(jié)性能試驗(yàn)研究與數(shù)值模擬[J].

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本項(xiàng)目學(xué)生有關(guān)的研究積累和已取得的成績(jī)      

曹水東老師在主講《工程力學(xué)試驗(yàn)》課程中，除了教授課本基本試驗(yàn)內(nèi)容，同時(shí)注重我們視野的擴(kuò)展，經(jīng)常會(huì)將其科研團(tuán)隊(duì)在該方面的研究試驗(yàn)最新進(jìn)展穿插其中，大大激發(fā)了我們的試驗(yàn)興趣。并在李傳習(xí)教授所講授的《高等橋梁理論》課程中，對(duì)鋼箱梁存在病害及對(duì)策有較為全面的認(rèn)識(shí)，激發(fā)了小組成員對(duì)膠粘加固鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了濃厚興趣。項(xiàng)目組同學(xué)經(jīng)常找老師或我們同學(xué)之間進(jìn)行交流。      

本課題成員主要為2016級(jí)土木工程大類的大二本科生，其中有兩位同學(xué)分別承擔(dān)過校級(jí)科研課題，且均已參與了指導(dǎo)老師所在科研團(tuán)隊(duì)前期一些相關(guān)的試驗(yàn)研究基礎(chǔ)工作。      

第1承擔(dān)人桂羽彤大一期間參與了長(zhǎng)沙理工大學(xué)學(xué)生科技立項(xiàng)項(xiàng)目“斜拉荷載作用下擴(kuò)底樁的工程性狀”，并參與了結(jié)構(gòu)模型競(jìng)賽獲三等獎(jiǎng)；曾參與了李傳習(xí)教授團(tuán)隊(duì)國家自然基金項(xiàng)目試驗(yàn)，培養(yǎng)了試驗(yàn)基本技能，學(xué)習(xí)成績(jī)名列土木工程大類前茅，具備本課題研究所需的理論基礎(chǔ)和試驗(yàn)基本技能。項(xiàng)目其他成員均成績(jī)優(yōu)異，且部分同學(xué)參與過指導(dǎo)老師科研團(tuán)隊(duì)的相關(guān)試驗(yàn)工作，對(duì)實(shí)驗(yàn)室條件熟悉，且參與科學(xué)研究的愿望強(qiáng)烈，均希望參與本課題，提高自己理論知識(shí)水平和增強(qiáng)試驗(yàn)技能水平，加深對(duì)CFRP加固鋼結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)。      

項(xiàng)目的創(chuàng)新點(diǎn)和特色        

碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料（CFRP）修復(fù)鋼結(jié)構(gòu)的研究為近年來國內(nèi)外結(jié)構(gòu)加固領(lǐng)域內(nèi)的熱點(diǎn)， 其中的CFRP/鋼界面力學(xué)性能方面研究成果陸續(xù)有相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)導(dǎo)，但均主要集中在其短期靜力性能、考慮各種環(huán)境因素后性能及抗疲勞性能，對(duì)于長(zhǎng)期荷載作用可能產(chǎn)生的蠕變效應(yīng)研究尚不多。本項(xiàng)目的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)有：      

適用鋼結(jié)構(gòu)加固用的環(huán)氧膠粘劑具有蠕變特性，且隨著持荷時(shí)間、荷載水平及服役環(huán)境變化，其特性表現(xiàn)較為復(fù)雜，而國內(nèi)針對(duì)環(huán)氧膠粘劑長(zhǎng)期蠕變性能的研究還未曾涉及，本項(xiàng)目首次擬開展適用于鋼結(jié)構(gòu)加固用膠粘劑材料本體長(zhǎng)期蠕變力學(xué)性能研究。      

國內(nèi)僅有指導(dǎo)老師所屬科研團(tuán)隊(duì)正在進(jìn)行加固性能更優(yōu)的CFRP板/鋼界面性能的相關(guān)研究工作，本項(xiàng)目擬對(duì)其長(zhǎng)期蠕變性能的研究是在團(tuán)隊(duì)研究基礎(chǔ)上的深入。      

項(xiàng)目的技術(shù)路線及預(yù)期成果      

1、技術(shù)路線        

本項(xiàng)目的技術(shù)路線如下：      

1項(xiàng)目實(shí)施前的調(diào)研：通過查閱和研究國內(nèi)外文獻(xiàn)資料及工程應(yīng)用現(xiàn)狀，了解和掌握已有的研究成果及應(yīng)用現(xiàn)狀，發(fā)現(xiàn)研究的不足和工程應(yīng)用中需解決的問題，確定本項(xiàng)目的研究方向和研究?jī)?nèi)容。      

2研究方案設(shè)計(jì)與實(shí)施：共分三個(gè)層次進(jìn)行      

l 膠粘劑材料優(yōu)選的力學(xué)性能試驗(yàn)研究：在調(diào)研的基礎(chǔ)上，并結(jié)合指導(dǎo)老師研究團(tuán)隊(duì)的研究情況，初步確定待優(yōu)選的膠粘劑材料范疇，對(duì)待優(yōu)選膠粘劑進(jìn)行靜力拉伸強(qiáng)度、彈性模量、泊松比和剪切模量等力學(xué)參數(shù)及應(yīng)力-應(yīng)變曲線測(cè)定，結(jié)合橋梁鋼結(jié)構(gòu)加固特點(diǎn)，優(yōu)選出膠粘劑材料；      

l 膠粘劑本體材料的長(zhǎng)期蠕變性能試驗(yàn)研究：加工已選定膠粘劑本體材料試件，設(shè)計(jì)制作試驗(yàn)加載裝置，通過長(zhǎng)期荷載拉伸試驗(yàn)測(cè)定不同荷載條件下（靜力極限荷載20%、35%、50%等）膠粘劑本體材料在不同加載時(shí)限內(nèi)的蠕變應(yīng)變。      

l CFRP板/鋼復(fù)合構(gòu)件界面長(zhǎng)期蠕變性能試驗(yàn)研究：考慮不同膠粘劑類型、持荷時(shí)間、加荷幅值、初始應(yīng)變等因素的影響，通過CFRP板/鋼雙剪試件進(jìn)行拉伸試驗(yàn)，采用千分表測(cè)量CFRP板表面與鋼板的相對(duì)滑移，并采用電阻應(yīng)變片或數(shù)字相關(guān)技術(shù)（DIC）測(cè)量CFRP表面的應(yīng)力的方式獲得板表面連續(xù)應(yīng)力-應(yīng)變場(chǎng)。      

3研究結(jié)果整理與提煉：對(duì)本項(xiàng)目試驗(yàn)研究所獲取的結(jié)果進(jìn)行分析研究，初步揭示出膠粘劑材料本體和在CFRP板/鋼加固應(yīng)用工程應(yīng)用中，長(zhǎng)期蠕變的產(chǎn)生機(jī)理和性能特點(diǎn)，掌握長(zhǎng)期荷載作用下可能產(chǎn)生的蠕變效應(yīng)對(duì)加固效果的影響，使研究成果能用于指導(dǎo)工程實(shí)踐應(yīng)用。      

本項(xiàng)目試驗(yàn)研究流程為：      

項(xiàng)目實(shí)施前的調(diào)研→研究方案設(shè)計(jì)與實(shí)施→研究結(jié)果整理與提煉→項(xiàng)目結(jié)題。      

2、預(yù)期成果      

（1）依托本項(xiàng)目的研究結(jié)果，發(fā)表EI以上的研究論文1~2篇。      

（2）申請(qǐng)專利1-2項(xiàng)      

（3）通過膠粘劑本體和CFRP板/鋼復(fù)合雙剪試件的長(zhǎng)期蠕變性能試驗(yàn)研究，了解長(zhǎng)期蠕變特性及其對(duì)加固效果的影響，為CFRP片材加固鋼（鋼混）結(jié)構(gòu)長(zhǎng)期性能提供試驗(yàn)研究資料，用于指導(dǎo)工程實(shí)踐。      

3、試驗(yàn)費(fèi)用預(yù)算        

項(xiàng)目實(shí)施過程中的費(fèi)用主要包括以下幾個(gè)方面：      

1）科研業(yè)務(wù)費(fèi)      

①測(cè)試分析費(fèi)：3000元      

②論文版面費(fèi)：2000元      

2）試驗(yàn)材料費(fèi)      

①鋼板：3000元      

②CFRP及膠粘劑：6000元      

③應(yīng)變片、線纜：1000元      

④百分表及應(yīng)變儀借用：2000元      

3）資料、打印費(fèi)      

①資料費(fèi)：500元      

②打印費(fèi)：500元      

4）學(xué)生勞務(wù)：2000元      

共計(jì)：20000元      

年度目標(biāo)和工作內(nèi)容（分年度寫）      

2018年5月~2019年4月      

①全面收集國內(nèi)外關(guān)于膠粘CFRP加固鋼結(jié)構(gòu)方面的試驗(yàn)技術(shù)及理論成果，結(jié)合現(xiàn)有試驗(yàn)條件，制定本項(xiàng)目的研究計(jì)劃方案。      

②進(jìn)行試件及試驗(yàn)加載裝置初步設(shè)計(jì)，購置所需的材料，并對(duì)加載裝置進(jìn)行組裝，測(cè)試各個(gè)功能的可用性。      

③試件制作與養(yǎng)護(hù)。      

2019年5月~2020年4月      

①試驗(yàn)的正式實(shí)施。      

②各測(cè)試元件的數(shù)據(jù)進(jìn)行收集整理，分析得到試驗(yàn)結(jié)論。      

③試驗(yàn)報(bào)告的編寫及論文撰寫。      

指導(dǎo)教師意見      

項(xiàng)目申請(qǐng)人桂羽彤等同學(xué)是我在《工程力學(xué)試驗(yàn)》課程教學(xué)中了解的學(xué)生，其理論功底扎實(shí)，試驗(yàn)?zāi)芰?qiáng)，且學(xué)習(xí)中表現(xiàn)出對(duì)CFRP膠粘加固鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)生濃厚的興趣和創(chuàng)新意識(shí)；且于2017年以來參與了我團(tuán)隊(duì)試驗(yàn)基礎(chǔ)工作，具有一定知識(shí)積累。他們?cè)讷@知本人所在科研團(tuán)隊(duì)正在開展CFRP粘接加固鋼結(jié)構(gòu)相關(guān)研究工作后，于年底開始與本人交流探討關(guān)于開展CFRP板膠接加固鋼結(jié)構(gòu)長(zhǎng)期蠕變性能試驗(yàn)研究的初步構(gòu)想，其小組成員共同努力，查閱了大量國內(nèi)外文獻(xiàn)，于第二年的2月底提出了初步試驗(yàn)方案，本人覺得方案經(jīng)深化后可行，具有較大的學(xué)術(shù)價(jià)值與工程意義。      

鑒于此，本人同意申報(bào)。        

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