PVC板樁長(zhǎng)期力學(xué)特性及基于變形的設(shè)計(jì)理論研究
2019年06月04日 22:17
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湖南省大學(xué)生研究性學(xué)習(xí)和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)計(jì)劃
項(xiàng) 目 申 報(bào) 表
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學(xué)校名稱
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長(zhǎng)沙理工大學(xué)
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學(xué)生姓名
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學(xué) 號(hào)
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專 業(yè)
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性 別
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入 學(xué) 年 份
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鄧子君
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201408021115
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巖土工程
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男
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2014
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李娜
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201408020202
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巖土工程
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女
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2014
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王嫻
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201408020902
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巖土工程
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女
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2014
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黃鵬
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201408020311
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巖土工程
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男
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2014
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郭英豪
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201408020816
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巖土工程
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男
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2014
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指導(dǎo)教師
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賀煒
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職稱
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副教授
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項(xiàng)目所屬
一級(jí)學(xué)科
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土木工程
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項(xiàng)目科類(理科/文科)
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理科
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學(xué)生曾經(jīng)參與科研的情況
本小組王嫻參加2015年校科技立項(xiàng)，項(xiàng)目名稱為《湖南省大學(xué)生在校創(chuàng)業(yè)情況及對(duì)人生發(fā)展影響的調(diào)研》，此項(xiàng)目為問(wèn)卷調(diào)研，該成員在前期調(diào)研過(guò)程中負(fù)責(zé)調(diào)查問(wèn)卷發(fā)放及走訪；中期負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的分析和展示，以及中期答辯；后期協(xié)助團(tuán)隊(duì)完成調(diào)研論文，完成了終期答辯。
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指導(dǎo)教師承擔(dān)科研課題情況
[1]國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“橋臺(tái)樁基在蓄洪影響下的反應(yīng)性狀研究”，主持，已完成；
[2]湖南省自科基金項(xiàng)目"巖溶塌陷上方多層水平加筋體荷載傳遞機(jī)理與設(shè)計(jì)方法研究"，主持，已完成
[3]交通部主干學(xué)科基礎(chǔ)研究項(xiàng)目"巖溶塌陷上方水平加筋墊層的破壞機(jī)理與設(shè)計(jì)理論研究"，主持，已完成
[4]國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目“殘積土震致側(cè)移作用下山區(qū)斜坡樁基的破壞機(jī)理及控制研究”,主持，進(jìn)行中
[5]橫向課題“廣東虎門二橋坭洲水道橋東錨碇施工監(jiān)控技術(shù)研究”，主持，進(jìn)行中。
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項(xiàng)目研究和實(shí)驗(yàn)的目的、內(nèi)容和要解決的主要問(wèn)題
目的：PVC板樁是一種新型建材，在我國(guó)具有巨大的市場(chǎng)潛力，但其應(yīng)用的關(guān)鍵在于該材料的長(zhǎng)期性能與變形控制設(shè)計(jì)。本項(xiàng)目擬通過(guò)系統(tǒng)試驗(yàn)獲得材料蠕變特性及自然條件下力學(xué)性能衰減規(guī)律，以建立PVC板樁的變形控制技術(shù)。
內(nèi)容：
一：通過(guò)實(shí)驗(yàn)獲取關(guān)鍵參數(shù)。
? 蠕變特性（GB/T 11546.1-2008）:通過(guò)拉伸蠕變實(shí)驗(yàn)繪制出蠕變曲線，蠕變模量曲線，等時(shí)應(yīng)力-應(yīng)變曲線進(jìn)而得出ε=?(t,σ)平面；以及得出蠕變破斷曲線。
? 彈性模量, 抗彎強(qiáng)度（ASTM D790-2015e2）：通過(guò)塑料彎曲性能標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試方法，使用三點(diǎn)加載法得出彈性模量以及抗彎強(qiáng)度。
? 抗老化實(shí)驗(yàn)：測(cè)定在不同時(shí)間紫外線照射下，PVC板樁的力學(xué)性能的變化以及抗老化能力。
? 抗腐蝕實(shí)驗(yàn)：模擬工程環(huán)境進(jìn)行抗腐蝕試驗(yàn)。
二：計(jì)算
? 遵循JGJ 120-2012建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程，設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行計(jì)算（使用抗彎強(qiáng)度校核短期強(qiáng)度，使用彈性模量校核短期變形，蠕變特性校核長(zhǎng)期變形。）
? 使用ansys進(jìn)行檢驗(yàn)。
? 綜合分析，得出結(jié)論。
要解決的主要問(wèn)題：
? PVC板樁蠕變參數(shù)及力學(xué)性能衰減函數(shù)；
按變形控制的PVC板樁設(shè)計(jì)方法。
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國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展動(dòng)態(tài)
國(guó)外：PVC板樁起源于美國(guó)，針對(duì)此材料國(guó)外發(fā)表了有完整的長(zhǎng)期應(yīng)用研究報(bào)告，內(nèi)容涵蓋PVC板樁的拉伸，壓縮，彎曲強(qiáng)度，彈性模量，沖擊強(qiáng)度，紫外線老化，腐蝕，蠕變，防火，防雷擊，降解等各個(gè)方面。生產(chǎn)廠家也很多，較著名的有CMI,ESP,Nilex和Americanpole&Timber。PVC板樁在國(guó)外使用廣泛，用途包括：海堤保護(hù)，導(dǎo)流堤，防沙堤，高速公路路邊坡，魚池景觀護(hù)岸等，但目前仍沒(méi)有針對(duì)PVC板樁的設(shè)計(jì)規(guī)范。
國(guó)內(nèi)：我國(guó)臺(tái)灣百星產(chǎn)業(yè)有限公司與鳳城塑膠企業(yè)有限公司等幾家企業(yè)在生產(chǎn)PVC板樁，品質(zhì)優(yōu)良，符合ASTM、TAF及ISO認(rèn)證。他們根據(jù)ASTM標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)了PVC板樁的比重，硬度，抗拉，抗彎強(qiáng)度和壓縮強(qiáng)度。臺(tái)灣的使用案例有：屏東縣的放索溝整建工程，嘉義縣的栗子侖排水干線治理工程，臺(tái)灣交通部的大鵬灣海事工程，臺(tái)灣經(jīng)濟(jì)部的曾文溪上下游整治工程等，但還沒(méi)有使用PVC板樁進(jìn)行工程設(shè)計(jì)的相關(guān)規(guī)范。大陸目前僅有廣東盈創(chuàng)力新材料科技公司具有生產(chǎn)高分子PVC板樁的經(jīng)驗(yàn)。
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本項(xiàng)目學(xué)生有關(guān)的研究積累和已取得的成績(jī)
項(xiàng)目成員組成合理，成績(jī)優(yōu)異，獨(dú)立思考判斷和研究的能力強(qiáng)，注重團(tuán)體協(xié)作精神和集體觀念，敢于創(chuàng)新，接受新興事物與理念的能力強(qiáng)。本組成員已經(jīng)系統(tǒng)地學(xué)習(xí)了土木工程的基礎(chǔ)知識(shí)，包括《土力學(xué)》、《地基處理》、《地下工程》，為此次實(shí)驗(yàn)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
本組多名成員通過(guò)了計(jì)算機(jī)二級(jí)，對(duì)于計(jì)算機(jī)的分析編程比較了解。
本組成員曾獲得湖南省第十二屆力學(xué)競(jìng)賽三等獎(jiǎng)，長(zhǎng)沙理工大學(xué)第十屆力學(xué)競(jìng)賽二等獎(jiǎng)。
本組成員多次獲得獎(jiǎng)學(xué)金，其中包括國(guó)家獎(jiǎng)學(xué)金、國(guó)家勵(lì)志獎(jiǎng)、校級(jí)特等獎(jiǎng)，校級(jí)一等獎(jiǎng)，成績(jī)優(yōu)異。
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項(xiàng)目的創(chuàng)新點(diǎn)和特色
? 通過(guò)研究確定PVC板樁的材料特性和適用條件；
（2）可通過(guò)項(xiàng)目研究建立PVC板樁的設(shè)計(jì)理論和方法，有助于在國(guó)內(nèi)推廣應(yīng)用新型環(huán)保建筑材料。
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項(xiàng)目的技術(shù)路線及預(yù)期成果
 成果：
? PVC板樁長(zhǎng)期性能及設(shè)計(jì)技術(shù)研究報(bào)告。
? 發(fā)表學(xué)術(shù)論文1－2篇。
? PVC板樁設(shè)計(jì)計(jì)算軟件。
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年度目標(biāo)和工作內(nèi)容（分年度寫）
2016年12月：收集并熟悉實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范，熟悉實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，制作實(shí)驗(yàn)所需試樣。
2017年3月-6月：開(kāi)展PVC板樁長(zhǎng)期力學(xué)性能實(shí)驗(yàn)，并進(jìn)行數(shù)據(jù)分析；
2017年6月－12月：進(jìn)行計(jì)算與檢驗(yàn)，編制計(jì)算軟件，完成論文與報(bào)告。
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指導(dǎo)教師意見(jiàn)
同意
簽字：賀煒 日期：2017年4月16日
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