一、项目实施情况:
研究目标:
钢绞线锈蚀后的疲劳寿命研究对于处于酸碱盐等腐蚀环境中的预应力混凝土桥梁的剩余寿命预测可提供一定的理论依据,然而,目前对于钢绞线锈蚀后的疲劳性能研究还极少。
1.通过试验,了解锈蚀率和应力幅对钢绞线疲劳寿命的影响,进而归纳出锈蚀率和应力幅对疲劳寿命的影响规律;
2.通过试验,对试验结果进行拟合,参考他人的疲劳寿命模型,得出钢绞线疲劳寿命与锈蚀率以及应力幅的关系式。
研究过程:
为了研究预应力钢绞线的疲劳性能,采用电化学加速锈蚀方法制作腐蚀预应力钢绞线试件,并通过轴向拉伸疲劳试验对预应力钢绞线腐蚀后的疲劳性能退化规律进行研究分析。实验采用完全实验法,主要考察锈蚀率和应力水平对钢绞线疲劳寿命的影响,并且给出锈蚀钢绞线疲劳寿命与锈蚀率和应力水平的计算公式。该项目可以为研究锈蚀钢筋混凝土梁的疲劳性能奠定基础,也可以为沿海地区长期运营的预应力桥梁安全评估提供依据。前期的试件制备和锈蚀于福州大学岩土馆进行;土木学院配有锈蚀池、双路稳压稳流电源等。锈蚀钢绞线制备完成后于厦门理工大学进行锈蚀钢绞线的疲劳试验。(1)实验前期,购买相关实验材料,定制试件模具,制定实验具体场地及时间安排,熟悉实验流程和仪器的使用方法。(2)2018年7月开始实验,先完成部分试件的制作后对这些试件进行尝试性锈蚀,总结存在的问题后对实验的处理方法进行改进。
(3)2018年9月-2018年12月,陆续制作和锈蚀剩余的试件,完成钢绞线的钢绞线锈蚀实验
(4)2019年1月,到厦门理工大学进行钢绞线疲劳寿命研究实验。
(5)2019年5月,撰写总结报告、研究论文。
研究成果:
(1)从机理上明确锈蚀率和疲劳应力水平对预应力钢绞线疲劳寿命的影响规律;
(2)提出锈蚀预应力钢绞线疲劳寿命的理论计算公式。本项目研究为预应力混凝土梁疲劳性能研究的基础,研究成果可为在役预应力桥梁安全评估提供依据。
(3)发表论文《锈蚀疲劳后钢筋的力学性能》。
研究心得:
很感谢学校能提供这样一个让我们进行自主科研的机会,根据我们现阶段对钢绞线的研究,锈蚀对钢绞线的寿命影响有很大研究价值。而且目前关于钢绞线锈蚀寿命的研究相关甚少。但是经费在一定程度上影响着试验的研究深度,学校如果能加大在学生自主科研项目的经费投入。同时对有前景的研究组织相关专业的学生进一步研究,相信会很大的调动学生积极性,同时也能进一步推进科研事业的发展。
二、项目创新点与特色:
随着预应力混凝土结构的广泛应用,其耐久性问题已经成为普遍关注的研究课题。钢绞线作为预应力结构的关键材料,研究其锈蚀引起的耐久性问题具有较强的现实意义。如沿海地区的长期运营的桥梁预应力钢绞线、钢筋等普遍都会受到腐蚀,其中钢绞线的腐蚀对整座桥梁的安全影响最大。
本项目针对模拟锈蚀预应力钢筋混凝土梁,研究锈蚀预应力钢绞线的疲劳性能。采用完全实验法,控制其锈蚀率和疲劳应力水平两个主要影响因素。采用电化学法加速锈蚀预应力钢绞线,通过大量的实验分析其疲劳性能,根据实验数据建立锈蚀钢绞线疲劳寿命的计算公式。
三、项目成果:
项目申请书中的预期成果及成果提交形式
公开发表论文:1(篇),专利:0(项),调查报告:0(份),软件、著作:0(份)实物:0(件),竞赛获奖:0(次),其它:
项目结题时取得的成果
公开发表论文:1(篇),专利:0(项),调查报告:0(份),软件、著作:0(份)实物:0(件),竞赛获奖:0(次),其它:
项目主要研究成果情况
序号 | 成果名称 (获奖名称及等级) | 成果形式 | 作者(获奖者) | 出版社、发表刊物 或颁奖单位 | 时间(刊期) |
1 | 《锈蚀钢筋的力学性能研究》 | 论文 | 陈晓东、陈志凯、郑佳龙、阮晓飞、林方舟 | 《福建交通科技》 | 2019年第四期 |
四、研究体会和心得:
很感谢学校能提供这样一个让我们进行自主科研的机会,根据我们现阶段对钢绞线的研究,锈蚀对钢绞线的寿命影响有很大研究价值。而且目前关于钢绞线锈蚀寿命的研究相关甚少。但是经费在一定程度上影响着试验的研究深度,学校如果能加大在学生自主科研项目的经费投入。同时对有前景的研究组织相关专业的学生进一步研究,相信会很大的调动学生积极性,同时也能进一步推进科研事业的发展。
项目申请时,对书写格式不清,排版较乱,对项目的进展没有进行很好的时间安排。
项目进行之时,也时常有不懂的地方,在软件运用上成了我们的弱项,虽然没有尽可能的掌握更加便利的软件处理数据,但我们能用我们已有的知识补充不足,用已会使用的软件弥补专业软件的处理手段。但这使我们花了更多的时间去补足这个不足,使数据的统计工作超时完成,为后面的工作施加了压力。科研本身是一个遇到问题,解决问题的探索过程,作为科学研究项目的实施者,我们团队的自主探索能力偏弱,遇到问题基本就要求助于指导老师,在自助查阅资料后,只是驻足与理论,不敢大胆的实施,一方面是因为经费不足,其次也是因为我们行动力较差,有点畏首畏尾害怕失败,不敢跨出第一步,当研究进行到需要切实的一起辅助时,老师叫我们最好先着手一个简单版本的雷达用于初步设定框架,但我们死专于理论,觉得无法把它完成的比较完美就先继续把图纸构思好,结果最后由于时间紧张,又缺少实物,只能改变研究方向。
五、经费使用明细情况:
项目获批总经费:20000(元),项目实际投入经费:20000(元),实际使用资金:20000(元),结余资金:0(元)
项目经费开支情况
名目 | 用途 | 金额(元) | 备注 |
论文版面费 | 论文发表 | 1500 | |
专利申请费 | | | |
调研、差旅费 | 调研交通 | 900 | |
打印、复印费 | 打印材料 | 200 | |
资料费 | 资料、论文等 | 800 | |
试剂等耗材费 | 材料购置,试件制备 | 8000 | |
元器件、软硬件测试、小型硬件购置费 | 仪器设备、测试化验、燃料动力 | 8000 | |
其它 | 网络通讯 | 600 | |
指导教师意见:该项目针对锈蚀预应力钢绞线的疲劳寿命问题,采用电化学加速锈蚀方法,制作具有不同锈蚀率的预应力钢绞线试件,并开展了拉伸疲劳试验。基于试验实测数据,该项目小组分析了锈蚀率及应力幅对锈蚀预应力钢绞线疲劳寿命的影响规律。该项目试验工作为基础性研究工作,实测数据为预测锈蚀预应力钢绞线的疲劳寿命提供了依据。
同意结题。