PVC板樁長期力學特性及基于變形的設計理論研究
2019年06月04日 22:17
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湖南省大學生研究性學習和創新性實驗計劃
項 目 申 報 表
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學校名稱
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長沙理工大學
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學生姓名
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學 號
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專 業
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性 別
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入 學 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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項目所屬
一級學科
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土木工程
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項目科類(理科/文科)
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理科
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學生曾經參與科研的情況
本小組王嫻參加2015年校科技立項，項目名稱為《湖南省大學生在校創業情況及對人生發展影響的調研》，此項目為問卷調研，該成員在前期調研過程中負責調查問卷發放及走訪；中期負責數據的分析和展示，以及中期答辯；后期協助團隊完成調研論文，完成了終期答辯。
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指導教師承擔科研課題情況
[1]國家自然科學基金項目“橋臺樁基在蓄洪影響下的反應性狀研究”，主持，已完成；
[2]湖南省自科基金項目"巖溶塌陷上方多層水平加筋體荷載傳遞機理與設計方法研究"，主持，已完成
[3]交通部主干學科基礎研究項目"巖溶塌陷上方水平加筋墊層的破壞機理與設計理論研究"，主持，已完成
[4]國家自然科學基金面上項目“殘積土震致側移作用下山區斜坡樁基的破壞機理及控制研究”,主持，進行中
[5]橫向課題“廣東虎門二橋坭洲水道橋東錨碇施工監控技術研究”，主持，進行中。
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項目研究和實驗的目的、內容和要解決的主要問題
目的：PVC板樁是一種新型建材，在我國具有巨大的市場潛力，但其應用的關鍵在于該材料的長期性能與變形控制設計。本項目擬通過系統試驗獲得材料蠕變特性及自然條件下力學性能衰減規律，以建立PVC板樁的變形控制技術。
內容：
一：通過實驗獲取關鍵參數。
? 蠕變特性（GB/T 11546.1-2008）:通過拉伸蠕變實驗繪制出蠕變曲線，蠕變模量曲線，等時應力-應變曲線進而得出ε=?(t,σ)平面；以及得出蠕變破斷曲線。
? 彈性模量, 抗彎強度（ASTM D790-2015e2）：通過塑料彎曲性能標準測試方法，使用三點加載法得出彈性模量以及抗彎強度。
? 抗老化實驗：測定在不同時間紫外線照射下，PVC板樁的力學性能的變化以及抗老化能力。
? 抗腐蝕實驗：模擬工程環境進行抗腐蝕試驗。
二：計算
? 遵循JGJ 120-2012建筑基坑支護技術規程，設計軟件進行計算（使用抗彎強度校核短期強度，使用彈性模量校核短期變形，蠕變特性校核長期變形。）
? 使用ansys進行檢驗。
? 綜合分析，得出結論。
要解決的主要問題：
? PVC板樁蠕變參數及力學性能衰減函數；
按變形控制的PVC板樁設計方法。
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國內外研究現狀和發展動態
國外：PVC板樁起源于美國，針對此材料國外發表了有完整的長期應用研究報告，內容涵蓋PVC板樁的拉伸，壓縮，彎曲強度，彈性模量，沖擊強度，紫外線老化，腐蝕，蠕變，防火，防雷擊，降解等各個方面。生產廠家也很多，較著名的有CMI,ESP,Nilex和Americanpole&Timber。PVC板樁在國外使用廣泛，用途包括：海堤保護，導流堤，防沙堤，高速公路路邊坡，魚池景觀護岸等，但目前仍沒有針對PVC板樁的設計規范。
國內：我國臺灣百星產業有限公司與鳳城塑膠企業有限公司等幾家企業在生產PVC板樁，品質優良，符合ASTM、TAF及ISO認證。他們根據ASTM標準檢驗了PVC板樁的比重，硬度，抗拉，抗彎強度和壓縮強度。臺灣的使用案例有：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，臺灣交通部的大鵬灣海事工程，臺灣經濟部的曾文溪上下游整治工程等，但還沒有使用PVC板樁進行工程設計的相關規范。大陸目前僅有廣東盈創力新材料科技公司具有生產高分子PVC板樁的經驗。
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本項目學生有關的研究積累和已取得的成績
項目成員組成合理，成績優異，獨立思考判斷和研究的能力強，注重團體協作精神和集體觀念，敢于創新，接受新興事物與理念的能力強。本組成員已經系統地學習了土木工程的基礎知識，包括《土力學》、《地基處理》、《地下工程》，為此次實驗打下堅實基礎。
本組多名成員通過了計算機二級，對于計算機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競賽三等獎，長沙理工大學第十屆力學競賽二等獎。
本組成員多次獲得獎學金，其中包括國家獎學金、國家勵志獎、校級特等獎，校級一等獎，成績優異。
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項目的創新點和特色
? 通過研究確定PVC板樁的材料特性和適用條件；
（2）可通過項目研究建立PVC板樁的設計理論和方法，有助于在國內推廣應用新型環保建筑材料。
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項目的技術路線及預期成果
 成果：
? PVC板樁長期性能及設計技術研究報告。
? 發表學術論文1－2篇。
? PVC板樁設計計算軟件。
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年度目標和工作內容（分年度寫）
2016年12月：收集并熟悉實驗和設計相關標準與規范，熟悉實驗內容，設計實驗，制作實驗所需試樣。
2017年3月-6月：開展PVC板樁長期力學性能實驗，并進行數據分析；
2017年6月－12月：進行計算與檢驗，編制計算軟件，完成論文與報告。
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指導教師意見
同意
簽字：賀煒 日期：2017年4月16日
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