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钢筋性能预报能手

申报人:张兢文 申报日期:2024-06-04

基本情况

2024年批次
钢筋性能预报能手 学生申报
创新训练项目
工学
土木类
学生自主选题
一年期
专业知识与技术背景: 钢筋性能预报能手通常具备深厚的材料科学和工程力学背景,对钢筋的力学性能、化学性能以及加工性能有深入的理解。 他们熟悉各种钢筋性能预报的方法和模型,如基于遗传算法优化的Bp神经网络模型等,能够根据实际情况选择合适的预报方法。 性能预报内容: 钢筋性能预报能手能够准确预报钢筋的力学性能,包括抗拉强度、屈服强度、延伸率等关键指标。 他们还能预报钢筋的化学性能,如碳含量、硫含量、磷含量等,这些元素含量对钢筋的性能有重要影响。 钢筋的加工性能预报也是他们的职责之一,如钢筋的可焊性、可加工性等。 预报方法与技术: 钢筋性能预报能手会运用各种先进的预报方法和技术,如人工智能、大数据分析等,对钢筋的性能进行精确预报。 他们可以通过建立数学模型,利用历史数据和实时数据对钢筋的性能进行动态预报,以及时调整生产和施工参数。 应用与实践: 钢筋性能预报能手的工作广泛应用于建筑工程、桥梁工程、隧道工程等领域,为这些工程的结构设计和施工提供了重要的技术支持。 他们通过精确预报钢筋的性能,可以帮助工程师优化结构设计,降低工程成本,提高工程质量和安全性。
曾获互联网+创新创业大赛区银
2012年9月-2016年7月,桂林理工大学,土木工程(应用),本科毕业;
2016年9月—2019年6月,桂林理工大学,地质资源与地质工程,研究生毕业。
2020年至今,桂林理工大学土木与建筑工程学院,助理实验师。
主要研究方向
该项目选题新颖,想法独特,对桥梁加固和钢丝碳纤维板的发展具有重要的意义。项目研究方案合理可行,有较好的创新性,此外,项目组研究基础雄厚,项目申请人基本具备完成项目研究的能力,可以取得预计研究成果。项目有一定的资金支持,项目指导老师会对项目的技术方面进行全方位的指导,同时对项目所需要的实验设备、资金等提供必要的支持。
校级

项目成员

序号 学生 所属学院 专业 年级 项目中的分工 成员类型
张兢文 土木工程学院 土木工程 2021 组织协调
陈正武 土木工程学院 土木工程 2021 数据统计
韦永顺 土木工程学院 土木工程 2021 收集信息
陈述明 土木工程学院 土木工程 2021 查阅文献

指导教师

序号 教师姓名 所属学院 是否企业导师 教师类型
朱翔宇 土木工程学院

立项依据

目前,我国桥梁建设速度已经大幅度减缓,但由于20年代桥梁建设技术有限,因此大部分已建设桥梁出现的问题层出不穷,因其承载能力不足,年久疲劳损坏问题已然逐渐暴露出来,当施加荷载超过桥梁的设计承载能力后,桥梁会发生严重破坏,因此我国桥梁建设方向也逐渐由建设转变为维护,若桥梁发生垮塌破坏则会造成更大的交通压力与经济损失,所以在桥梁发生更大损坏前,必需对桥梁进行加固。在此背景之下,旧桥加固问题已是我国桥梁研究领域的热点。据统计,自2023年止,有超过20万的桥梁面临加固和维修的问题,但传统加固方法的施工过程中需要中断交通,并且当前不需要中断交通的预应力碳纤维板加固系统也因为其材料的价格问题受限,这必然造成巨大的交通压力与经济损失。为了保证国家经济的正常发展,人民生活不被耽误,在目前的加固市场情况下,本团队经过不断摸索和开发,将高强钢丝碳纤维混杂复合拉挤制成内嵌钢丝的碳纤维板新型材料与原有的预应力碳纤维板锚固装置结合,致力于推广新一代预应力碳纤维板加固装置的应用,推动加固桥梁的同时,依旧能保证交通运输的正常进行 
钢丝因其具有轻质、高强、高弹模、耐化学腐蚀和施工方便等特有的优点,并结合预应力技术能够发挥CFRP高强度的优势,在加固混凝土结构中显著提高结构承载力、减小结构变形和提高结构刚度的同时,又能保证各项材料的利用率,近几年已经广泛应用于各种加固和修复工程中,也成为了许多科研单位和高校研究的热点。虽然国内外关于预应力碳纤维板加固混凝土结构的研究已经取得了大量科研成果,但关于碳纤维横向抗冲击性能差的研究和文献目前少之又少,在实际工程应用中,尤其是在受力时,碳纤维板在受到低速冲击损伤对其加固效果和整个结构的安全是致命的。针对此问题,本文采取了在原有生产碳纤维板的基础上均匀混杂高强钢丝于其中代替部分碳纤维,连续拉挤制成高性能碳纤维板材——钢丝—连续碳纤维复合(以下简称SCFRP)板,从而增强了碳纤维板的横向抗冲击韧性。
目前此领域研究处于发展中状态
虽然国内外关于预应力碳纤维板加固混凝土结构的研究已经取得了大量科研成果,但关于碳纤维横向抗冲击性能差的研究和文献目前少之又少,在实际工程应用中,尤其是在受力时,碳纤维板在受到低速冲击损伤对其加固效果和整个结构的安全是致命的。针对此问题,本文采取了在原有生产碳纤维板的基础上均匀混杂高强钢丝于其中代替部分碳纤维,连续拉挤制成高性能碳纤维板材——钢丝—连续碳纤维复合(以下简称SCFRP)板,从而增强了碳纤维板的横向抗冲击韧性。
钢丝作为一种广泛应用于建筑、机械、电
力、交通等领域的重要材料,其生产工艺和
技术的创新对于提升产品质量、降低成本、
满足市场需求具有重要意义。本文将探讨钢
丝创新技术路线拟解决的关键问题,包括环
保生产、拉拔工艺优化、成品质量提升、感
应加热技术、清洁生产涂层、异型钢丝处
理、直线度保证措施以及耐磨性与耐腐蚀性
等方面。
•、环保生产问题
环保生产是当前钢丝行业面临的重要挑战之
。传统钢丝生产过程中产生的废气、废水
和固体废弃物对环境造成较大影响
1.2023年4月到5月阅读有关碳纤维板材料的有关论文,并总结出碳纤维板材料的缺陷以及改进方案。
2.2023年5月到6月依照碳纤维板的力学性质缺陷,提出将不同钢丝直径的高强钢丝碳纤维混杂复合拉挤制成内嵌钢丝的碳纤维板提高碳纤维板的抗弯承载程度。
3.2023年6月到8月,通过猜想将内嵌钢丝碳纤维板材料制成,并通过实验对比钢丝碳纤维板比碳纤维板抗承载能力更强。
4.2023年9月到11月,为了进一步研究钢丝碳纤维板是否具备加固桥梁的能力,和探究在什么直径达到钢丝碳纤维板抗弯能力最强,本团队通过冲击试验和拉伸试验进行探究。
5.2023年11月到12月,得出钢丝碳纤维板适合取代碳纤维板成为新一代桥梁加固材料,并制作相关图表并着手撰写相关论文。
6.2024年1月到2月,待论文撰写完毕,并经过指导老师不断修改完善后,进行论文的投稿和发表事宜。
7.2024年2月到3月,将所有实验和论文整合,准备中期答辩和相关材料交递。
8.2024年3月之后,研发出最终钢丝碳纤维板成品后,基于数据试验,依照论文要求,完成最终结题论文撰写
1.与本项目有关的研究积累和已取得的成绩
1.与本项目有关的研究积累和已取得的成绩。
前期经过不断地翻阅相关学术论文,本团队成员对碳纤维板已经初步了解,明白其无法推广使用的原因,并且针对相关缺陷研究出了钢丝碳纤维板材料,并已经制作成功。并且我们已经进行了研究其抗弯和抗剪能力的相关力学试验;冲击试验和拉伸试验等。
2.已具备的条件,尚缺少的条件及解决方法

已具备的条件:两位指导老师主要研究领域为结构健康监测与加固方向。和健康监测,发表学术论文30余篇,其中SCI、EI检索共收录20余篇。特别是朱万旭老师,他是博士生导师,国务院特殊津贴专家,中国国际“互联网+”大学生创新创业大赛国赛评委,二级教授,中国天眼和港珠澳大桥建设者之一,国际结构混凝土协会(FIB)会员、中国土木工程学会混凝土及预应力混凝土分会理事,中国钢结构协会空间结构分会副秘书长,全国建筑物鉴定与加固专业委员会委员。学校和老师能提供专业的试验仪器,能提供实验器材和实验场地;项目组成员积极学习相关专业知识,有基本的模型建构、计算机编程、数据分析能力;并且,目前社会上在声发射、物联网、光伏幕墙等领域技术应用较为成熟。
尚缺少的条件:尚未进行实验验证数值模拟的正确性和合理性;在物联网技术和光伏幕墙技术上存在问题尚未解决;缺少对系统的整体测试;缺少进一步开展研究的资金。

经费预算

开支科目 预算经费(元) 主要用途 阶段下达经费计划(元)
前半阶段 后半阶段
预算经费总额 5600.00 5100.00 500.00
1. 业务费 1600.00 1100.00 500.00
(1)计算、分析、测试费 400.00 200.00 200.00
(2)能源动力费 300.00 300.00 0.00
(3)会议、差旅费 300.00 300.00 0.00
(4)文献检索费 300.00 200.00 100.00
(5)论文出版费 300.00 100.00 200.00
2. 仪器设备购置费 1000.00 1000.00 0.00
3. 实验装置试制费 1500.00 1500.00 0.00
4. 材料费 1500.00 1500.00 0.00
结束