2014.贵师大“创青春”项目申请书(成坤)：hrb500mpa级钢筋混凝土综合受力性能研究

贵州省科学技术基金项目申请书项目名称HRB500MPA级钢筋混凝土综合受力性能研究申请者成坤电请单位贵州师范大学材料与建筑工程学院通讯地址贵州师范大学材料与建筑工程学院邮政编码550014单位电话电子邮件1748540661QQCOM申报日期2014/03/15贵州省科学技术基金委员会所属学科0008E081402结构工程1402受理部门贵州师范大学收件日期受理编号基本信息姓名成坤性别男民族汉出生年月1992年01月学位大专职称学生主要研究领域结构电子邮件1748540661QQCOM传真无手请者信息工作单位曼谷宜佳国济有限公司名称贵州师范大学组织机构代码无联系人电子邮件电话网站地址申请单位信息手机主管部门单位名称法人代表合作单位信息项目名称HRB500MPA级钢筋混凝土综合受力性能研究项目类别一般项目所属学科E081402结构工程预计研究年限研究属性应用基础研究项目基本信息申请经费万元3摘要2011年7月1日起，混凝土结构设计规范GB500102010开始实施，规范中新增加的500MPA级钢筋将逐渐成为混凝土结构的主力筋。国内研究者在HRB500钢筋混凝土的受力性能方面做了大量的极具意义的工作并为新规范的编制提供了坚实的实验和理论基础。但已有研究更侧重于对HRB500钢筋混凝土构件某一单一受力性能的研究（即纯受弯或纯受压状态），对于复杂外力条件下HRB500钢筋混凝土构件的性能少有涉及。本项目拟在适筋范围内制作三组钢筋混凝土构件，一组HRB500高强混凝土构件，一组HRB500钢筋普通强度混凝土构件，一组HRB335钢筋普通强度混凝土构件。对三组构件进行弯剪（弯压）加载，分别测量出相对应位置处的挠度、应力、应变、裂缝状况（加载初始到完全破坏全过程的杆件内部及表面变化的微观记录）、钢筋与混凝土的相对位移等；对测量数据进行整理、对比、分析，总结出HRB500钢筋混凝土构件在综合受力下的破坏形态、变形特点等；从而得到适筋范围内，HRB500钢筋混凝土构件在弯剪（弯压）组合下的受力性能及其规律。并对新的混凝土设计规范相关条文做一定的实验阐释、局部修正或补充完善。关键词用分号分开，最多5个HRB500MPA钢筋混凝土；规范；综合受力性能；项目组主要成员不包括项目第一申报者编号姓名出生年月性别职称学位单位名称电话电子邮件项目分工每年工作时间月1陈燕菲196601女教授学士贵州师范大JCYFGZNUEDUCN方案、试验分析52吴发银198403男中级硕士贵州师范大学13885197003254520255QQCOM试件制作、力学分析63王晓斌197907男中级硕士贵州师范大学1376501054542879837QQCOM力学测试、数学建模64戴自然198510男中级硕士贵州师范大学13765148656267355058QQCOM数据整理、力学分析6按职称按学位总人数人正高级副高级中级初级其他博士硕士学士其他1441说明总人数含第一申报者、正高级、副高级、中级、初级、其他、博士、硕士、学士、其他全部为自动生成。经费申请表金额单位万元预算科目名称科技经费备注计算依据与说明一、研究经费271科研业务费15（1）测试/计算/分析费05支付各类试件的检查费用、数据分析费用、设备维护费（2）能源/动力费04实验室水电费（3）会议费/差旅费03购买材料差旅费4出版/文献/信息传播03版面费5其他2实验材料费121原材料/试剂/药品购置费10钢筋混凝土混凝土构件制作2其它02不可预见费3仪器设备费1购置2试制4实验室改装费5协作费二国内外合作与交流费1项目组成员出国合作交流2境外专家来华合作交流3国内学术交流三劳务费015四管理费015项目经费的5合计30国家省财政科技计划经费部门匹配其他与本项目相关的其他经费来源合计总计3万元报告正文（一）立项依据与研究内容1项目立项的依据2011年7月1日起，混凝土结构设计规范GB500102010开始实施，规范中新增加的500MPA级钢筋注本文着重研究HRB500MPA型将逐渐成为混凝土结构的主力筋，事实上新规范的一个目的就是高强钢筋（500MPA钢筋）的推广1。其实早在2007年6月由建设部印发的绿色建筑评价技术细则试行就将高强钢筋的使用作为绿色建筑评定的一个依据；HRB500MPA级钢筋符和国家节能减排的产业政策。随之，山东、云南、河北等地建设主管部门均下文推荐HRB500级钢筋在建筑工程中的应用。与此同时，莱钢、攀钢、首钢、南钢、萍钢、安钢、水钢等均已成功开发出HRB500级钢筋并实现了大批量生产。因此，HRB500级钢筋的大范围、大力度的推广与使用是必然的趋势。23当然，在国外HRB500级钢筋的使用已较为普遍，相当于我国II级钢强度的钢材用量已很少，发达欧美国家的400600MPA级钢筋用量已超过到9545。在国内，中国建筑科学研究院建筑结构研究所有教授、郑州大学土木工程学院刘立新、毛达岭教授、华侨大学王全凤教授等在HRB500的受力性能方面也做了大量的极具意义的工作并为新规范的编制提供了坚实的实验和理论基础。但他们的研究更侧重于对HRB500钢筋混凝土构件某一单一受力性能的研究（即所研究的构件仅处于受弯状态或仅处于受剪状态又或者仅处于受压状态），对于复杂外力条件下HRB500钢筋混凝土构件的性能鲜有研究；并且他们的研究中极少对结构受力的微观反应（包括裂缝的开展、钢筋与混凝土的相对位移等）做全过程微观的观测、对比与分析；另外，由于HRB500钢筋并未大范围地运用于生产实践，大多数的研究，特别是国内的研究都仅仅是实验室层面的构件研究，但随着新规范的颁布实行，基于实际工程的结构体的素材将增多，使得全方位多角度研究HRB500钢筋混凝土构件及结构成为可能。事实上，由于HRB500钢筋在我国是初次大范围应用于工程实践，在应用的过程中也必然会产生大量新的问题，而解决这些问题的前提是对HRB500钢筋混凝土综合受力性能的充分理解，当然反过来这些问题更能促使我们更深入理解HRB500钢筋混凝土的综合受力性能。621参考文献1中华人民共和国建设部主编混凝土结构设计规范（GB500102010），20102孟宪珩，白宗奇HRB500钢筋的研制J河北冶金，200563裴智,张维等HRB500钢筋的发展与设计施工要点J施工技术，200744裴智,王右权等HRB500钢筋的研究开发与应用J建筑结构，200385崔培耀，俞敏，徐军。HRB500钢筋的试制开发J中国冶金，2003116COELHO,ANAMGIROPERFORMANCEANDDESIGNISSUESFORHIGHSTRENGTHSTEELINSTRUCTURESADVANCESINSTRUCTURALENGINEERINGJUN20107RAMADAN,SANDGAILLET,LDETECTIONOFSTRESSCORROSIONCRACKINGOFHIGHSTRENGTHSTEELUSEDINPRESTRESSEDCONCRETESTRUCTURESBYACOUSTICEMISSIONTECHNIQUEAPPLIEDSURFACESCIENCEFEB20088ARAVICHANDRAN,KSUGUNAANDPNRAGUNATHSTRENGTHMODELINGOFHIGHSTRENGTHCONCRETEWITHHYBRIDFIBREREINFORCEMENTAMERICANJOURNALOFAPPLIEDSCIENCES62219223,20099徐有邻，王晓锋等混凝土结构理论发展及规范修订的建议J建筑结构学报2007210王全凤，刘凤谊等HRB500级钢筋混凝土简支梁受弯试验J华侨大学学报2007711王全凤，刘凤谊等HRB500级钢筋混凝土连续梁抗弯试验研究J四川建筑科学研究2008812卢建峰，蒋永生，梁书亭高强钢筋高强混凝土梁刚度的试验研究J东南大学学报19961113丁振坤，邱洪兴HRB500级钢筋混凝土梁受弯刚度试验J建筑工程与科学学报2009314毛达岭500MPA级钢筋混凝土受压构件受力性能研究郑州大学博士论文2008316刘立新，张艳丽等500MPA钢筋混凝土短柱轴压下受力性能研究郑州大学学报2006417毛达岭,刘立新,范丽HRB500级钢筋粘结锚固性能的试验研究工业建筑20041218张艇HRB500级钢筋混凝土构件受力性能的实验研究郑州大学硕士论文2004419戎贤，李强,李艳艳配置HRB500级钢筋的聚丙烯纤维混凝土梁受弯性能试验研究混凝土2010320戎贤，孙永成，任泽民HRB500钢筋混凝土梁受剪承载力分析自然灾害学报2008221李艳艳配置500MPA钢筋的混凝土梁受力性能的试验研究天津大学博士论文2007122项目的研究内容、研究目标、及拟解决的关键问题。21研究内容（1）适筋范围内，HRB500钢筋混凝土构件在弯剪组合下的受力性能及其规律，包括破坏形态、变形特点、承载性能以及构件从加载初始到完全破坏全过程的微观记录、对比、分析。并与HRB335钢筋混凝土构件进行对比。研究中拟采用三组构件，一组为HRB500钢筋高强混凝土构件，一组为HRB500钢筋普通强度混凝土构件，一组为HRB335钢筋普通强度混凝土构件，下同。（2）适筋范围内，HRB500钢筋混凝土构件在压弯组合下的受力性能及其规律，包括破坏形态、变形特点、承载性能以及构件从加载初始到完全破坏全过程的微观记录、对比、分析。并与HRB335钢筋混凝土构件进行对比。（3）适筋范围内，HRB500钢筋混凝土构件在弯剪扭组合下的受力性能及其规律，包括破坏形态、变形特点、承载性能以及构件从加载初始到完全破坏全过程的微观记录、对比、分析。并与HRB335钢筋混凝土构件进行对比。22研究的目标（1）系统地总结及研究出HRB500钢筋混凝土综合受力性能及其规律，并从微观的角度进行观测、对比、分析，对钢筋混凝土构件破坏机理做一些探讨。（2）对新的混凝土设计规范相关条文做一定的实验阐释、局部修正或补充完善。（3）促进HRB500钢筋混凝土在实践工程中的应用，并为解决实际工程中遇到的相关问题提供参考。23拟解决的关键科学问题（1）结构设计基本理论以何种形式如何反映研究中实验的结果，即实验结果涉及到哪些设计理论，这些理论如何解释这个实验结果。（2）拟采用的三组钢筋混凝土构件可比性的构造还应细化。（3）微观观测结果与宏观的结构效应之间的相关性。（4）HRB500钢筋混凝土与常规钢筋混凝土受力性能差异的发现、总结、分析。3拟采取的研究方案及可行性研究。31研究方法、实验手段和总体思路本项目将以构件的荷载试验、微观观测、数量统计为主要研究方法，以千斤顶、压力传感器、位移传感器、应变仪、电动抗折试验机、万能材料试验机、扫描电子显微镜等主要实验手段，按照文献检索、收集资料与熟悉新规范拟定实验方案或计划邀请专家咨询完善、确定实验方案与计划开展室内实验对比、分析室内实验结果，得到HRB500钢筋混凝土综合受力性能邀请专家进一步论证理论深化与总结，并完整项目相关资料实际工程的应用及进一步论证的总体思路进行研究。32研究方案（含技术路线）（1）适筋范围内，HRB500钢筋混凝土构件在弯剪组合下的受力性能及其规律研究中拟制作三组钢筋混凝土构件，一组为HRB500钢筋高强混凝土构件，一组为HRB500钢筋普通强度混凝土构件，一组为HRB335钢筋普通强度混凝土构件，它们均在适筋范围内（具体可比性的构造还在细化中）。对三组构件进行弯剪加载，分别测量出相对应位置处的挠度、应力、应变、裂缝状况（加载初始到完全破坏全过程的杆件内部及表面变化的微观记录）、钢筋与混凝土的相对位移等；对测量数据进行整理、对比、分析，总结出HRB500钢筋混凝土构件在弯剪组合下的破坏形态、变形特点等；从而得到适筋范围内，HRB500钢筋混凝土构件在弯剪组合下的受力性能及其规律。（2）适筋范围内，HRB500钢筋混凝土构件在弯压组合下的受力性能及其规律研究中拟制作三组钢筋混凝土构件，一组为HRB500钢筋高强混凝土构件，一组为HRB500钢筋普通强度混凝土构件，一组为HRB335钢筋普通强度混凝土构件，它们均在适筋范围内（具体可比性的构造还在细化中）。对三组构件进行弯压加载，分别测量出相对应位置处的挠度、应力、应变、裂缝状况（加载初始到完全破坏全过程的杆件内部及表面变化的微观记录）、钢筋与混凝土的相对位移等；对测量数据进行整理、对比、分析，总结出HRB500钢筋混凝土构件在弯压组合下的破坏形态、变形特点等；从而得到适筋范围内，HRB500钢筋混凝土构件在弯压组合下的受力性能及其规律。（3）适筋范围内，HRB500钢筋混凝土构件在弯剪扭组合下的受力性能及其规律研究中拟制作三组钢筋混凝土构件，一组为HRB500钢筋高强混凝土构件，一组为HRB500钢筋普通强度混凝土构件，一组为HRB335钢筋普通强度混凝土构件，它们均在适筋范围内（具体可比性的构造还在细化中）。对三组构件进行弯剪扭综合加载，分别测量出相对应位置处的挠度、应力、应变、裂缝状况（加载初始到完全破坏全过程的杆件内部及表面变化的微观记录）、钢筋与混凝土的相对位移等；对测量数据进行整理、对比、分析，总结出HRB500钢筋混凝土构件在弯压组合下的破坏形态、变形特点等；从而得到适筋范围内，HRB500钢筋混凝土构件在弯剪扭组合下的受力性能及其规律。33关键技术（1）拟采用的三组钢筋混凝土构件在可比性的构造及其细化。（2）微观观测结果与宏观的结构效应之间的相关性。（3）HRB500钢筋混凝土与常规钢筋混凝土受力性能差异的发现、总结、分析；实验结果的理论深化。34可行性分析国内学者徐有邻、刘立新、毛达岭、王全凤、于秋波、胡伦坚等在HRB500钢筋混凝土构件某一单一受力性能有较为系统的研究，他们实验方案、数据处理方面的技巧可以借鉴；本项目申请者已阅读、收集、整理了大量与该研究课题有关的中外文献，且具有三年结构设计的经验，熟悉相关规程与理论知识；课题组及可给予指导的专家们具备丰富的设计、科研经验与能力；目前实验室已有的相关设备压力传感器、位移传感器、应变仪、电动抗折试验机、万能材料试验机、扫描电子显微等。并且新规范的颁布实行，将给基于实际工程结构的HRB500钢筋混凝土综合性能研究带来足够的素材。4本课题的特色与创新之处HRB500MPA钢筋混凝土综合受力性能的研究，已有的研究成果多限于HRB500钢筋混凝土构件某一单一受力性能。采用微观观测的方式记录加载过程中整个杆件（包括杆件内部及表面）的微观反应全过程，有异于通常研究中对于反应结果的偏重，也有异于通常研究对于构件表面（比如最不利受拉纤维）变化特征的偏重。紧扣刚刚颁布实行的混凝土设计新规范，利用由此带来的大量的HRB500钢筋混凝土结构体进行研究，将比仅限于实验室的研究更深入角度也更广。同时，该研究也有利于HRB500钢筋混凝土在建筑行业的推广、应用。5年度研究计划及预期研究结果51年度研究计划整个项目计划用三年时间完成，具体计划如下（1）20128201212,进行文献检索、收集资料与熟悉新规范，初步拟定实验方案或计划并邀请专家咨询，完善、确定实验方案与计划。（2）20131201310，适筋范围内，HRB500钢筋混凝土构件在弯剪组合下的受力性能及其规律研究。（3）20131120146，适筋范围内，HRB500钢筋混凝土构件在弯压组合下的受力性能及其规律研究。（4）2014720152，适筋范围内，HRB500钢筋混凝土构件在弯剪扭组合下的受力性能及其规律研究。（5）2015320155，邀请专家进一步论证并进行理论深化与总结。（6）2015620157，项目结果综合分析，编写、校核、印刷项目研究报告，邀请专家，结题验收。52预期研究成果及其提交形式更系统完善地得到HRB500钢筋混凝土综合受力性能；提交包括全部研究内容、研究结果的报告一份；发表论文23篇，其中1篇核心。（二）研究基础与工作条件1、工作基础。本课题组具有扎实力学与钢筋混凝土结构方面的专业理论知识以及与本课题相关的实践经验。能熟练进行该课题相关的分析和测试。该课题申请者有三年设计院工作的经历，对钢筋混凝土结构涉及的问题较为清晰。2、工作条件。本项目依托于贵州师范大学，贵州师范大学材料与建筑工程学院工程材料中心、建筑材料试验室、结构实验室拥有的压力传感器、位移传感器、应变仪、电动抗折试验机、万能材料试验机、扫描电子显微镜等设备为课题的顺利进行提供了有力保障，所有试验条件基本能满足课题的完成。试验过程中可能出现的问题，可以通过聘请相关专家指导。3、申请人简历牟洪仲，男，讲师，2010年毕业于贵州大学结构工程专业，获硕士学位。20072010年在中铁二院贵阳设计院主要从事桥梁结构的设计，现在贵州师范大学主要从事理论力学、土力学、地基基础的教学科研工作。在本项目中承担的任务制定技术路线、管理、实验及力学性能分析等，最近三年已发表相关论文1牟洪仲，安竹石对公路桥涵设计中设计洪水频率的思考山西建筑201052陈泗平，安竹石，牟洪仲拱桥施工中三种常用钢拱架行为对比贵州大学学报201073牟洪仲，安竹石，吴发银优化弦杆长细比对钢拱架结构行为的改善贵州师范大学学报20123陈燕菲，土木工程教授，贵州省力学协会副理事长，主要从事土木工程材料领域应用研究。近几年与项目相关的主要论文有1陈燕菲，曹新明，大体积混凝土施工裂缝控制技术，贵州师范大学学报，2008（3），25卷，总87期2陈燕菲，EP材料在高层建筑中的应用，新型建筑材料（核心），2008（6），35卷，总第327期3陈燕菲，新技术在某高层建筑商住楼中的应用，工业建筑（核心），2008（7）4陈燕菲，苗宁会，体现地域特色的现代化交通建筑，四川建筑科学研究，2008（4）（核心）吴发银，男，讲师，2009年毕业于贵州大学固体力学专业，获工学硕士学位。2009年2010年贵州冶金设计院做结构设计。现在贵州师范大学主要从事材料力学、理论力学等教学和研究工作，在本项目中承担的任务负责试件制作、力学性能分析等。近三年与项目相关的主要论文有1吴发银，蔡长安聚合物丙烯腈丁二烯苯乙烯（ABS）应变疲劳性能研究贵州科学20092722王转,蔡长安,吴发银苯乙烯丁二烯丙烯腈在对称循环交变应力作用下的应力疲劳曲线拟合贵州科学20083王晓斌，男，讲师，2008年毕业于贵州大学结构工程专业，获硕士学位。2008年毕业至2011年在贵阳市建筑设计院主要从事结构设计工作，熟悉现行建筑结构设计规范,对高层结构设计有有较深的理解,结构概念清晰。相关论文