通知公告
通知公告
当前位置:首页  通知公告
2018年高等学校科学研究优秀成果奖推荐项目公示
发布人:王庆瑞  发布时间:2018-07-05   浏览次数:10

奖种:自然科学奖                        

推荐单位:清华大学

项目名称

钢管被动约束下混凝土的本构关系模型

主要完成单位:清华大学,福州大学,哈尔滨工业大学

主要完成人:韩林海,尧国皇,杨华

项目简介:

钢管混凝土是一种组合结构,准确掌握钢管及其核心混凝土间的约束效应、确定钢管约束下其核心混凝土的本构关系模型是钢管混凝土结构研究领域的重要基础,也是制约钢管混凝土结构技术进一步发展的瓶颈性难题。在国家杰出青年科学基金等课题资助下,项目构建了完整的基于约束效应的受钢管约束的核心混凝土通用性本构关系模型,奠定了多种截面的钢管混凝土结构在压(拉)、弯、扭、剪及复合受力,短期和长期荷载,地震和火灾等多因素(耦合)作用下精细化模拟的理论基础,为新截面形状、新截面组成及新核心混凝土材料提供了外延式理论基础,也使复杂钢管混凝土结构的精确分析与合理设计成为可能。项目的主要科学发现和贡献如下:

(1)揭示了钢管混凝土受力全过程中核心混凝土所具有的被动约束效应的变化规律。定义了钢管混凝土“约束效应系数”,实现了不同截面形状的钢管混凝土在多种受力模式及多灾害(耦合)作用下被动约束效应的通用性数学表达;提出了以约束效应系数为基本变量的核心混凝土应力-应变关系的关键力学指标的计算方法。澳大利亚工程院H. Hao院士等评价为“两个应用广泛的模型之一”;中国工程院曾庆元院士等称引入约束效应系数在“理论上取得了重大进展”。

(2)揭示了短期、长期和反复荷载作用对核心混凝土被动约束效应的影响规律。明晰了反复荷载下核心混凝土的卸载刚度退化与软化特征,建立了可综合考虑短期、长期和反复荷载作用下核心混凝土的应力-应变关系模型。美国工程院S. P. Shah院士等评价该模型“被广泛采用”;中国工程院沈祖炎院士等称“是目前最通用的方法”。

(3)揭示了“荷载-温度-时间”耦合作用对核心混凝土被动约束效应的影响规律。明晰了三参数耦合作用下核心混凝土的力学性能及损伤机理,建立了可综合考虑升、降温影响的高温下/后核心混凝土应力-应变关系模型。火灾领域权威期刊《Fire Safety Journal》主编L. A. Bisby教授等称该模型是目前“唯一可用的”;西班牙瓦伦西亚理工大学勋章获得者A. Hospitaler教授等称“世界范围广泛采用”。

10篇代表作被中、美、英等32个国家或地区(WOS数据库)学者他引5000多次(SCI他引600多次)。成果被12位中国科学院/工程院院士,9位美、英等国院士及国际ASCCS学会主席、国际权威期刊主编等多位知名学者高度评价。应邀在领域系列国际学术会议上做特邀报告15次。

提出的核心混凝土本构模型是目前钢管混凝土领域中采用最广泛的模型:据不完全统计,该模型被直接采纳600多次,并拓展应用至40多类组合构件中。基于约束效应系数的钢管混凝土结构设计理论被4部国家标准、7部行业标准、12部地方标准及19部教材/学术专著采用。

成果为重大钢管混凝土工程结构的精细化分析和计算提供了理论基础,被直接应用于北京中国尊(8度抗震设防区世界最高楼)、广州新电视塔(世界最高钢管混凝土电视塔)、四川腊八斤特大桥(世界最高钢管混凝土叠合桥墩)、浙江舟山大跨越塔(世界最高输电塔)等多个大型复杂工程结构的设计。

代表性论文专著目录

1. Han L H, Yao G H, Tao Z. Performance of concrete-filled thin-walled steel tubes under pure torsion. Steel Construction, 2008, 45(1):24-36.

2. Han L H. Tests on stub columns of concrete-filled RHS sections. Journal of Constructional Steel Research, 2002, 58(3):353-372.

3. 韩林海. 钢管混凝土结构—理论与实践. 科学出版社, 2007(第二版;2000年第一版,2004年第一版修订版)

4. Han L H, Yao G H, Zhao X L. Tests and calculations for hollow structural steel (HSS) stub columns filled with self-consolidating concrete (SCC). Journal of Constructional Steel Research, 2005, 61(9):1241-1269.

5. Han L H. Flexural behaviour of concrete-filled steel tubes. Journal of Constructional Steel Research, 2004, 60(2):313-337.

6. Han L H, He S H, Liao F Y. Performance and calculations of concrete filled steel tubes (CFST) under axial tension. Journal of Constructional Steel Research, 2011, 67(11):1699-1709.

7. Yang H, Han L H, Wang Y C. Effects of heating and loading histories on post-fire cooling behaviour of concrete-filled steel tubular columns. Journal of Constructional Steel Research, 2008, 64(5):556-570.

8. Han L H, Zhao X L, Yang Y F, Feng J B.Experimental Study and Calculation of Fire Resistance of Concrete-Filled Hollow Steel Columns. Journal of Structural Engineering, 2003, 129(3):346-356.

9. Han L H, Yang Y F, Xu L. An experimental study and calculation on the fire resistance of concrete-filled SHS and RHS columns. Journal of Constructional Steel Research, 2003, 59(4):427-452.

10. Han L H, Lu H, Yao G H, Liao F Y. Further study on the flexural behaviour of concrete-filled steel tubes. Journal of Constructional Steel Research, 2006, 62(6):554-565.

主要完成人情况:(公示每个完成人情况,包括:姓名、排名、技术职称、工作单位、完成单位、对本项目技术创造性贡献、曾获科技奖励情况。)

 

姓名

韩林海

排名

1

技术职称

教授

工作单位

清华大学

完成单位

清华大学

曾获奖励情况

1. 基于强劲骨架的特大跨钢筋混凝土拱桥关键技术,中国公路学会科学技术奖一等奖,排序第5,2012 年。

2. 脱空钢管混凝土计算理论与质量控制成套技术,四川省科技进步奖一等奖,排序第4,2013 年。

对本项目的主要学术贡献

1. 对科学发现点1作出贡献,提出了“约束效应系数”的基本概念,揭示了被动约束效应的变化规律(代表性论著1、2、3、4 和6)。

2. 对科学发现点2作出贡献,建立可综合考虑短期单调荷载、长期荷载和反复荷载作用下核心混凝土的应力-应变关系模型(代表性论著1、3、4、5 和10);其中,与尧国皇共同研究了短期单调荷载作用下核心混凝土的应力-应变关系模型(代表性论著1、4 和10)。

3. 对科学发现点3作出贡献,建立了高温下核心混凝土的应力-应变关系模型(代表论著3、8 和9);与杨华共同研究了可综合考虑升、降温影响的高温下和高温后核心混凝土的应力-应变关系模型(代表性论著7)。

 

姓名

尧国皇

排名

2

技术职称

高级工程师

工作单位

深圳信息职业技术学院

完成单位

福州大学

曾获奖励情况

 

对本项目的主要学术贡献

1. 对科学发现点2作出贡献,与韩林海教授共同发展了短期单调荷载作用下核心混凝土的应力-应变关系模型(代表性论著1、4 和10)。

 

姓名

杨华

排名

3

技术职称

教授

工作单位

哈尔滨工业大学

完成单位

哈尔滨工业大学

曾获奖励情况

1. 钢-混凝土组合扁梁及其框架的承载性能与设计理论研究,中国钢结构协会科学技术特等奖,排名第4,2014 年。

对本项目的主要学术贡献

1. 对科学发现点3作出贡献,与韩林海教授共同发展了可综合考虑升、降温影响的高温下和高温后核心混凝土的应力-应变关系模型(代表性论著7)。