走訪武漢大學(xué)高性能混凝土材料與結(jié)構(gòu)團(tuán)隊(duì)

2023年6月2日下午，《建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報(bào)》編輯部一行3人走訪了武漢大學(xué)高性能混凝土材料與結(jié)構(gòu)研究團(tuán)隊(duì)。團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人徐禮華教授及骨干成員池寅副教授、劉素梅副教授、黃樂副研究員等參加了交流活動。

徐禮華教授代表武漢大學(xué)高性能混凝土材料與結(jié)構(gòu)團(tuán)隊(duì)對編輯部的到訪表示了熱烈歡迎，并對研究團(tuán)隊(duì)基本情況進(jìn)行了簡要介紹。隨后，池寅副教授匯報(bào)了團(tuán)隊(duì)的研究工作及成果，具體如下：

一、高性能纖維混凝土強(qiáng)度理論與本構(gòu)關(guān)系

1、高性能纖維混凝土三維空間破壞準(zhǔn)則

提出了考慮混雜纖維特征參數(shù)影響的破壞包絡(luò)面拉、壓子午線方程，建立了三維空間破壞準(zhǔn)則，開發(fā)了強(qiáng)度準(zhǔn)則的圖形用戶界面（GUI）人機(jī)交互，形成了軟件著作權(quán)，解決了復(fù)合應(yīng)力狀態(tài)下高性能纖維混凝土屈服和破壞判斷以及復(fù)雜加載路徑下的強(qiáng)度計(jì)算難題。

2、高性能纖維混凝土彈塑性損傷本構(gòu)模型

創(chuàng)建了高性能纖維混凝彈塑性損傷本構(gòu)理論模型及其優(yōu)化半隱式回映算法，具有物理意義明確、普適性好、魯棒性強(qiáng)、收斂速度快等優(yōu)勢，突破了復(fù)雜受力下材料及結(jié)構(gòu)損傷破壞行為高效準(zhǔn)確預(yù)測的瓶頸。

創(chuàng)建了鋼筋-高性能纖維混凝土黏結(jié)-滑移彈塑性損傷本構(gòu)模型及纖維-基體黏結(jié)-滑移本構(gòu)模型，可以真實(shí)模擬不同纖維特征參數(shù)的高性能纖維混凝土與不同外形的鋼筋（變形鋼筋和光圓鋼筋）在不同加載路徑（單調(diào)加載、重復(fù)加載和低周反復(fù)加載）下的黏結(jié)-滑移全過程，為復(fù)雜工程結(jié)構(gòu)全壽命周期性態(tài)模擬與災(zāi)變過程控制提供了理論基礎(chǔ)和技術(shù)支持。

3、高性能纖維混凝土構(gòu)件精細(xì)化分析模型及設(shè)計(jì)計(jì)算理論

建立了細(xì)觀結(jié)構(gòu)隨機(jī)骨料模型及等效概率模型，形成了結(jié)構(gòu)性能多尺度非線性分析及精細(xì)化模擬的基礎(chǔ)理論和方法，揭示了纖維增強(qiáng)機(jī)理及細(xì)觀損傷機(jī)理，突破了傳統(tǒng)建模方法難以真實(shí)模擬高性能纖維混凝土構(gòu)件損傷發(fā)展過程及力學(xué)響應(yīng)規(guī)律的局限。建立了高性能纖維混凝土構(gòu)件靜力及抗震承載力計(jì)算方法，提出了恢復(fù)力模型，為保障工程結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計(jì)及安全服役提供了理論支撐。

創(chuàng)建了鋼筋-高性能纖維混凝土黏結(jié)-滑移彈塑性損傷本構(gòu)模型及纖維-基體黏結(jié)-滑移本構(gòu)模型，可以真實(shí)模擬不同纖維特征參數(shù)的高性能纖維混凝土與不同外形的鋼筋（變形鋼筋和光圓鋼筋）在不同加載路徑（單調(diào)加載、重復(fù)加載和低周反復(fù)加載）下的黏結(jié)-滑移全過程，為復(fù)雜工程結(jié)構(gòu)全壽命周期性態(tài)模擬與災(zāi)變過程控制提供了理論基礎(chǔ)和技術(shù)支持。

二、鋼管高性能混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論

1、組合鋼管混凝土受力性能和設(shè)計(jì)理論

為適應(yīng)高層建筑對有效空間和視覺效果的要求，提出了組合異形鋼管混凝土柱的構(gòu)造形式，有效解決了傳統(tǒng)異形鋼管混凝土柱焊縫質(zhì)量難以保證、截面形狀不易控制、套箍約束小、鋼管陰角易壞的難題。揭示了多種組合鋼管混凝土柱在壓、彎、剪、扭及其組合受力狀態(tài)下的工作機(jī)理和破壞機(jī)制，提出了力學(xué)分析模型，建立了受壓、受彎及受剪承載力計(jì)算方法。

提出了組合異形鋼管混凝土柱-鋼梁節(jié)點(diǎn)和雙側(cè)板穿心式鋼管混凝土柱-鋼梁節(jié)點(diǎn)的構(gòu)造形式，創(chuàng)新發(fā)展了加腋內(nèi)隔板貫穿式鋼管混凝土柱-鋼梁節(jié)點(diǎn)；揭示了上述節(jié)點(diǎn)及框架結(jié)構(gòu)在地震作用下的動力反應(yīng)規(guī)律，提出了相應(yīng)的減震措施。有效解決了多種組合鋼管混凝土梁柱節(jié)點(diǎn)連接的難題，實(shí)現(xiàn)了“梁鉸破壞機(jī)制”，保證了“強(qiáng)柱弱梁，強(qiáng)節(jié)點(diǎn)”的抗震設(shè)計(jì)要求。

2、鋼管超高性能混凝土受力性能和設(shè)計(jì)理論

闡明了矩形和圓形鋼管超高性能混凝土柱的受壓工作機(jī)理及破壞機(jī)理，建立了復(fù)雜作用下矩形（圓形）截面構(gòu)件承載力計(jì)算方法；構(gòu)建了鋼管超高性能混凝土柱靜力試驗(yàn)數(shù)據(jù)庫，并提出了基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的承載力統(tǒng)一計(jì)算方法。

闡明了鋼管超高性能混凝土柱的抗震破壞機(jī)理和耗能機(jī)制，揭示了地震作用下鋼管和超高性能混凝土的相互作用規(guī)律；構(gòu)建了鋼管超高性能混凝土構(gòu)件抗震試驗(yàn)的數(shù)據(jù)庫，提出了基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的抗震分析模型。

闡明了標(biāo)準(zhǔn)火災(zāi)下鋼管超高性能混凝土柱高溫失效機(jī)理，提出了基于平均溫度的構(gòu)件耐火承載力計(jì)算方法；建立了標(biāo)準(zhǔn)火災(zāi)下鋼管混凝土平均溫度計(jì)算公式，提出了適用多種混凝土類型的鋼管混凝土防火設(shè)計(jì)方法。

3、鋼管約束超高性能混凝土本構(gòu)模型

提出了含粗骨料/混雜纖維的超高性能混凝土隨機(jī)細(xì)觀結(jié)構(gòu)幾何模型快速重構(gòu)方法，建立了鋼管超高性能混凝土的宏-細(xì)觀組合模型，突破了鋼管與核心超高性能混凝土相互作用機(jī)制準(zhǔn)確描述的難題。建立了超高性能混凝土主動約束應(yīng)力-應(yīng)變模型、橫向應(yīng)變-軸向應(yīng)變模型，創(chuàng)建了鋼管約束超高性能混凝土本構(gòu)模型，可準(zhǔn)確描述鋼管超高性能混凝土力學(xué)行為，為相應(yīng)結(jié)構(gòu)力學(xué)行為非線性分析提供了理論支持。

研究成果已成功應(yīng)用于武漢濱江天街項(xiàng)目工程、武漢中心、軍山長江大橋橋面工程、白沙洲長江大橋、馬池路立交橋、長豐橋、荊州長江大橋、湖北武黃高速等工程。

學(xué)術(shù)交流后，徐禮華教授帶領(lǐng)編輯部一行參觀了極端服役環(huán)境下材料及結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室。

通過交流學(xué)習(xí)，增進(jìn)了《建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報(bào)》編輯團(tuán)隊(duì)和武漢大學(xué)高性能混凝土材料與結(jié)構(gòu)團(tuán)隊(duì)的相互了解，期待今后開展更多的交流合作。

本次學(xué)術(shù)走訪活動得到了武漢大學(xué)高性能混凝土材料與結(jié)構(gòu)團(tuán)隊(duì)的大力支持和周到安排，《建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報(bào)》編輯部全體工作人員深表謝意！

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原文標(biāo)題：學(xué)術(shù)前沿|走訪武漢大學(xué)高性能混凝土材料與結(jié)構(gòu)團(tuán)隊(duì)

來源作者： 建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報(bào)池寅

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