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基础设施复合材料

2025-09-26

1.FRP 风力发电设施塔架

  为了提升获得风能的效率,建设更大的风机叶片及向深海发展已成为发展趋势。然而,使用钢结构塔筒时,塔身重量非常巨大,这意味建造漂浮式风力发电平台不仅体形及重量巨大,而且造价昂贵。用FRP(纤维增强复合材料)建造上述塔架,支撑风力叶片系统(叶片也可以由FRP制作而成)将显著减轻塔筒系统重量,从而可以支撑在更加便宜的海上漂浮平台之上。然而,至今为止并未有针对支撑风力叶片的FRP塔架结构研究;此类研究的主要挑战同时存在于材料(耐久性,强度及尺寸效应)、结构系统(结构形式及连接节点)及性能评估环节(强度,刚度及动力效应)。对风力叶片及支撑结构的结构健康监测也是一个巨大的挑战。


2.多层飘浮平台FRP上部结构

  振兴绿色经济,加强粮食安全及可持续性的国家战略使建造飘浮式多层上部结构成为必然。此类多层漂浮结构将用于饲养鱼类、家禽及生产农产品。因为漂浮结构的固有特征,将其建造为轻质及耐久的结构是有益的。在此背景下,对比传统的钢与混凝土材料,利用具有轻质、高强、耐腐蚀特点的FRP建造所述漂浮上部结构有很多优势。然而至目前为止,尚缺乏对在严酷海洋环境中建造漂浮结构的相关研究。在海洋环中建设此类漂浮结构,必须评估使用FRP结构的性价比。此外,在材料层面(耐久性,强度及尺寸效应)、结构性能层面(结构形式、节点形式)及结构性能评估层面(强度、刚度、疲劳性能)均需要开展相关研究。


3.基于FRP-混凝土-钢双壁空心组合构件的新型桥梁结构体系研发及应用

  利用FRP高强、轻质、耐腐蚀、耐疲劳等特点,将其与传统建设材料(钢、混凝土)组合形成能充分三类材料力学性能及功能特点的新型组合结构,是将FRP引用于基础设施的创新思路。本联合研究中心成员陈光明教授团队基于香港理工大学滕锦光教授提出的“FRP-混凝土-钢双壁空心组合构件”,研发了系列新型桥梁结构并应用于10余项桥梁示范工程,获国内外学术界及产业界高度肯定。基于该技术在华南理工大学国际校区建造了236米净跨FRP-混凝土-钢双壁空心拱肋上承式拱桥,被国际土木工程FRP学会(IIFC)会会刊(IIFC Newsleter, 2024,Vol. 21, No. 2, pp.19-21)评价为“世界首次建造该类新型拱桥”。