1、成果概述
针对我国近年来自然灾害(震灾、风灾)、人为事故(火灾、车船撞击)频发,为进一步研究在极端环境及条件下混凝土桥梁的结构性能,研究团队展开了火灾下混凝土梁的破坏准则研究,火灾高温传导模式和热传导混合边界条件研究,不同火灾模式下混凝土梁桥的破坏模式;多跨连续桥的船撞倒塌机理研究,GFRP防船撞设施研究,低速冲击混凝土本构模型研究;基于位移法的桥梁抗震设计方法及试验研究;大跨度斜拉桥合理约束体系及减隔震方法研究;黄土地区桥梁桩-土相互作用研究;三维桥梁颤振分析的全模态方法;非线性空气静力稳定分析的理论研究;桥梁风振的概率性评价和可靠性分析;数值风洞及其在桥梁抗风研究中的应用;桥梁主梁断面的颤振导数和气动导纳的识别方法等。研究成果为我国攻克了极端环境及条件下的混凝土桥梁结构性能分析及评价关键科学技术问题,形成了桥梁结构极端环境及条件下的多项创新成果。
2、成果创新
该项目的主要创新包括:(1)首次基于质量元热增量模型建立了焰域空间和桥梁结构相互耦合的桥梁环境火灾模型,提出了桥梁结构热力耦合计算方法;(2)建立了火灾高温场评判模型,揭示了梁桥结构灾变耦合机理,提出了损伤区域网权评判法和火灾后桥梁结构安全评价方法;(3)揭示了火荷载下配筋率、混凝土保护层厚度、预应力度等多参数影响的梁桥结构性能衰变规律,提出了火荷载下梁桥结构多参数耦合影响的极限状态增量迭代分析方法;(4)首次建立了混凝土梁桥火灾后技术状况评价模型及桥梁承载能力极限状态和正常使用极限状态的评定方法。(5)首次揭示了火灾下混凝土桥梁有效预应力衰变机理,建立了火灾下混凝土桥梁有效预应力衰变预测方法。(6)首次提出了火灾下考虑损伤特征和有效预应力储备度的预应力混凝土桥梁承载能力分析方法。(7)首次对极为复杂的桥梁船撞连续倒塌工程事故进行了超大规模数值模拟,揭示了多跨连续桥的船撞连续倒塌机理;(8)研究了GFRP材料在桥梁防船撞上的应用,对复杂的防船撞装置进行了有限元精细建模,揭示了该类防撞装置的防撞吸能特点;
3、成果水平
发表论文80余篇(SCI/EI/ISTP收录40余篇),研发桥梁结构计算及评价系列专利和权著20余项;成果《火灾下桥梁结构灾变机理、安全评价与加固技术及其工程应用》获2018年省部级二等奖;《中小跨径梁桥荷载试验关键技术研究》获2014年中国公路学会二等奖;《混凝土桥梁工程组合加固技术研究与工程应用》获2015年中国公路学会三等奖;2013年中国交通运输企业科技创新成果奖励一等奖。
4、成果应用
研究成果在全国进行了重点推广应用,培训行业技术骨干300多人。研究团队将上述研究成功应用于港珠澳大桥、杭州湾跨海大桥海中平台及观光塔、黄泥坪大桥、左线南河桥、派河大桥、潮汕环线高速榕江大桥等十余座大跨桥梁,为确保极端环境及条件下长大跨桥梁的安全提供了先进理论与系列技术,取得了显著的经济和社会效益。