复合桥梁开题教材.docx

南京理工大学硕士研究生 学位论文开题报告 姓 名： 胡成钲 学 号： 112111245 学 科： 土木工程 所在院系： 理 学 院 指导教师： 范 进、陈彦北 2013年 09月 21 日填 一、拟选学位论文的题目名称 FRP复合材料人行桥桥面板的延性研究二、选题的科学意义和应用前景 FRP材料以良好的力学性能，近十几年在工程结构领域，在国内外得到了的应用，并受到了工程界的广泛关注。较之钢筋混凝土，FRP材料有一下优点： （1）质轻高强。100t的钢筋混凝土桥梁，采用钢铁桥需要40t，然而采用FRP材料只需5到10t。玻璃纤维增强复合材料的比强度大概是在1.5左右，相比较而言钢材的比强度只有0.05。 （2）强耐腐蚀性。根据国内外的实验和研究，轻质高强并具有良好耐腐蚀性的纤维增强复合材料FRP对钢筋腐蚀引起的耐久性问题提供了一个良好的解决途径[1]。 （3）建设周期短。施工时间仅为常规桥架设时间的1/10左右。美国New York州某车行桥的改造，采用FRP桥板替换技术，仅用2天，而常规方法则预计需要20天左右。 （4）抗震性能好。采用FRP材料可有效减小截面尺寸，并减低结构的惯性力，因而对抗震有利。 （5）实现更大跨度。跨海，跨江等远距离，大规模的桥梁受到工程界的广泛青睐。但现有的桥梁最大跨度只能实现8000m，但是采用FRP桥梁可突破万米以上[2]。 （6）电绝缘性能好。FRP是优良的绝缘材料，用来制造绝缘体。高频下仍能保护良好介电性。微波透过性良好，已广泛用于雷达天线罩。 （7）热性能良好。FRP热导率低，室温下为1.25~1.67kJ/(m·h·k)，只有金属的1100~11000，是优良的绝热材料。 (8)可设计性好。根据FRP生产工艺可生产出根据需求的各种形状，并可在加工过程添加色浆，使制成成品具有鲜艳的颜色。 近年来，纤维增强复合材料（FRP）的种类和生产手段迅速发展，产品形式不断更新，使得FRP材料在桥梁中应用形式也更加多样，如FRP斜拉桥和悬索桥中的索、FRP桥面板、FRP组合梁板、FRP管混凝土柱，FRP网架体现出FRP材料在桥梁工程中应用的广阔前景。三、背景科研项目情况简介 本课题结合一个合作研究项目开展，株洲时代新材料科技股份有限公司专门成立了FRP复合材料研发课题组；与中交一院签署有FRP桥梁研发的战略合作协议。四、学位论文主要研究内容 1.对比分析国内外FRP复合材料人行桥桥面板的设计方法； 2.分析不同桥面板几何特征对整体构件的刚度影响； 3.分析不同的连接方法对桥面板以及整桥刚度的影响 4.根据国内外FRP人行桥梁的设计规范，结合国内情况，提出相应桥面板的刚度计算公式； 5.通过工程实例、数值模拟以及实验对FRP人行桥梁桥面板进行分析及对比；五、预期解决的主要问题 1. FRP桥面板刚度的计算理论； 2.FRP桥面板和支撑梁以及桥面板构件之间的连接对FRP桥梁刚度的影响； 3.提出适合国内相应FRP人行桥梁的刚度设计方法。六、开题条件 学术条件： 该课题的指导老师对土木工程有着丰富的理论和实践经验，为课题的完成提供了保证。 经费条件： 本项目由合作企业给予经费支持。 设备条件： 合作企业可提供相应的实验仪器和设备，可保证项目的进行。 七、文献综述 FRP复合材料人行桥桥面板的延性研究 0 引言 纤维增强复合材料(FRP)由增强材料和基体材料组成，高性能纤维为增强材料，合成树脂为基体材料。纤维具有很高的抗拉强度，是纤维增强复合材料强度的主要提供者，主要起承受荷载作用；基材有粘结、传递剪力的作用，其物理性质可以影响纤维增强复合材料的物理性质[3]。 与其它结构构件一样，FRP桥面板的刚度和承载力是受力分析和设计的主要目标。在刚度分析中，各向异性的材料弹性常数、纤维铺层设置、构件几何特征和连接刚度(大部分FRP桥面板都由FRP组件组合而成的)是主要的影响参数[4]；在承载力分析中，则需要考虑材料破坏、连接破坏和屈曲破坏等多种破坏模式以及它们之间的相互影响。 由于FRP材料与传统的结构材料的力学性能有很大的不同，主要体现为线弹性、各向异性、材料组成复杂、可设计性强。FRP结构和FRP组合结构的设计与传统的结构设计方法有很多不同，它的设计包括材料设计和结构设计两部分，它们相互联系紧密，不能采用等代替换传统材料的方法进行设计。目前，国际上还没有公布过针对FRP桥梁结构的设计规范。美国土木工程师协会(ASCE)制定FRP拉挤型材结构的设计标准。它被用于美国公路与交通局(AASHZTO