Based on the former research on fabrication technology and mechanical behavior of composites structures, the study presents a new form of bank protection structure with concrtete frame-composite plate in which high strength fibres are combined with reasonable materials through innovative construction. The structure possesses several advantages such as good corrosion resistance, environment friendly, high efficiency and safety. Moreover it can conserve land resources compared with traditional slpoing bank protection. According to the key scientific problems in engineering application, the innovative structure and systems will be studied as well as their combination theory. Then the common mechanism of components of bank protection structure will be discussed to determine the load transfer path, and simplified mechanical model under the lateral earth pressure. Based on the theory of composite viscoelastic mechanics, the effect of long-term performance of the bank protection structure on the lateral earth pressure will be investigated, thus the mechanics behaviors can be retrieved. Therefore a double-level optimal algorithm will be studied to control the lateral deformation of bank protection structure. Considering the effects of fiber layers, materials of components, combination modes, connections and load conditions, the design theory for the bank protection structure will be proposed. The study will establish the theory and design reference for concrete frame - composite plate bank protection structures in application of fairway constructions, bridge and road bank protections as well as harbor works.
在前期复合材料结构制备工艺与力学性能研究工作基础上,提出采用高强纤维,通过创新的结构构造与合理的材料组合,形成新型混凝土框架-复合材料板组合护岸结构,具有耐腐蚀、绿色环保、高效安全、可设计性强等显著优点,而且与斜坡护岸相比可节约土地资源。 针对该新型护岸结构在工程应用中需要重点解决的关键科学问题,本课题从构件和体系两个层次来研究护岸结构的创新构型与组合理论;探索土压力作用下护岸结构各组成部分的协同作用机理、荷载传递途径和力学简化模型;考虑复合材料粘弹性能,研究护岸结构长期变形对土压力的影响及结构受力行为反演;在上述研究基础上,提出以变形控制目标的护岸结构两级优化算法,并建立综合考虑纤维铺层、组分材料、组合方式、连接及受荷条件等因素的护岸结构设计理论,为其在航道建设、桥梁与路堤防护、港口工程等领域的大规模推广应用奠定理论基础与设计依据。
本课题提出采用高强纤维,通过创新的结构构造与合理的材料组合,形成新型混凝土框架-复合材料板组合护岸结构。针对该新型护岸结构在工程应用中需要重点解决的关键科学问题,本课题开展了以下研究工作:.1)从构件和体系两个层次来研究护岸结构的创新构型与组合理论;开展足尺拉挤玻璃纤维复合材料(GFRP)板桩抗弯试验。研究表明,提高纤维横向和纵向比例有利于改善板桩受压区翼缘和腹板连接处的撕裂破坏,从而显著提高复合材料板桩的承载力和刚度。增加钢质夹芯能提高板桩的刚度,但对极限承载力的提高有限,这是因为钢板与复合材料之间发生了粘结破坏,使得钢板的作用没有充分发挥。基于各向异性材料经典层合理论和Timoshenko 梁理论,推导出了空间折线型板桩抗弯和抗剪刚度简化计算公式。.2)探索土压力作用下护岸结构各组成部分的协同作用机理、荷载传递途径和力学简化模型;基于复合材料粘弹性理论,研究复合材料在干湿交替环境中的蠕变性能,并提出干湿交替环境与荷载耦合作用下复合材料蠕变预测方法。.3)建立护岸结构三维有限元模型,分析护岸结构在土压力作用下受力;综合考虑纤维铺层、组分材料、组合方式、连接及受荷条件等因素,建立护岸结构优化方法和设计理论,为其在航道建设、桥梁与路堤防护、港口工程等领域的大规模推广应用奠定理论基础与设计依据。
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数据更新时间:2023-05-31
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