关于推荐申报2017年度国家科学技术奖候选项目的公示(五)

     发布日期:2017-01-12 阅读次数:

    我校参加完成的“高性能纤维复材提升混凝土结构受力性能关键技术与工程应用”成果拟申报推荐2017年度国家科技进步奖。根据相关要求,现对项目进行公示,公示材料见附件。

    项目公示期为:2017年1月12日至2017年1月21日,公示期10天。在公示期内,任何单位或者个人对推荐项目的创新性、先进性、实用性及推荐材料的真实性及项目完成人、完成单位及排序持有异议的,可以书面向科技处提出,并提供必要证明文件。科技处联系电话:51688552。

    根据相关要求,为了便于核实、查证,确保实事求是、公正地处理异议,提出异议的单位或者个人,应当表明真实身份,凡匿名异议和超出期限的异议一般不予受理。

    特此公示。

                                                  北京交通大学科技处

                                                  2017年1月12日

附件:

一、项目基本情况

推荐单位:湖北省科学技术厅

项目名称:高性能纤维复材提升混凝土结构受力性能关键技术与工程应用

公布名:高性能纤维复材提升混凝土结构受力性能关键技术与工程应用

主要完成人:卢亦焱、吴智敏、高丹盈、赵顺波、王文炜、周长东、李杉、任慧韬、何英明、张磊

主要完成单位:武汉大学、大连理工大学、郑州大学、华北水利水电大学、东南大学、北京交通大学、武大巨成结构股份有限公司

二、推荐单位意见

混凝土结构修复加固是保障我国基础设施安全服役的重要举措,关系到国家经济持续增长和社会稳定。针对我国混凝土结构加固领域缺少合理有效加固技术以及相应设计理论的突出问题,该项目开展高性能纤维复材提升混凝土结构受力性能关键技术及工程应用,发明了纤维复材—钢复合加固与增强混凝土结构技术、自锁式预应力纤维复材加固混凝土结构的技术、纤维复材-功能水泥基材料复合加固技术,并提出了相应的设计理论;创新了纤维复材与混凝土界面粘结性能理论计算体系,提出了纤维复材加固混凝土双向板、剪力墙、框架节点、内压力管道、局部受损构件的计算理论。成果在混凝土结构性能提升技术与设计理论方面取得了重大突破,经教育部和湖北省分别组织鉴定,专家认为成果总体达到国际领先水平。成果获得湖北省科技进步奖一等奖2项,教育部高等学校科学技术进步奖一等奖1项;获授权发明专利26项、实用新型专利18项、软件著作权7项;参编国家和行业标准9部,出版学术著作3部,发表论文258篇,其中SCI收录36篇,EI收录163篇。并成功应用于武汉市汉口火车站南广场改扩建工程、三峡专用公路桥涵维修加固工程等100余项工程。

推荐该项目申报2017年度国家科学技术进步奖一等奖。

三、项目简介

项目属土木建筑工程领域。混凝土结构作为我国土木工程中最主要的结构型式之一,其安全性与国家经济持续增长和社会稳定紧密相关。然而,由于受到各种因素的影响,目前我国有相当数量在役混凝土结构受力性能严重退化,迫其需要对其进行受力性能的提升。由于问题的突出性和复杂性,提升混凝土结构受力性能技术受到政府、学术界和工程界的高度重视。高性能纤维复材具有轻质高强、耐腐蚀、热膨胀系数小、可设计性强等优点,适合提升混凝土结构受力性能技术的发展需要,符合现代施工技术的工业化要求。为了使纤维复材安全可靠地应用于提升混凝土结构受力性能,项目组历时15年,在1项国家重大基础研究(973)前期研究专项、9项国家自然科学基金和8项省部级项目持续资助下,对纤维复材提升工程结构受力性能的关键技术、计算理论和工程应用进行了系统创新研究,取得了以下主要创新性成果:

创新点一:原创发明了自锁式预应力纤维复材加固混凝土结构的技术。创造性地研发了预应力纤维复材张拉控制与自锁锚固以及施工成套技术,建立了预应力纤维复材加固混凝土柱、梁计算理论体系。突破了传统技术张拉控制预应力低、预应力损失大的瓶颈,从根本上解决了外粘纤维复材强度利用率低的技术难题,纤维复材强度利用率提高40%以上,同时显著缩短了施工工期,并实现了混凝土结构功能的修复与提升。

创新点二:首创了纤维复材—钢复合加固与增强混凝土结构技术。首次将高强纤维复材与塑性钢材相结合,发明了纤维复材—钢复合加固混凝土结构技术,建立了纤维复材—钢复合加固混凝土梁、板和柱的计算理论;该技术使被加固结构承载力提高50%以上,并大幅度提高了加固结构的抗震性能,延性指标提高80%以上;研发了纤维复材-钢管混凝土新型组合柱、纤维复材-钢-混凝土新型组合桥面板,实现了桥梁结构的模块式建造和快速更换。

创新点三:原创发明了纤维复材格栅-功能水泥基材料复合加固技术。首次研制了国产聚乙烯醇(PVA)纤维制备功能水泥基复合材料,突破了国外的技术垄断,成本仅为国外同类产品的1/4;将高延性的功能水泥基复合材料和高性能纤维复材结合,原创发明了纤维复材格栅-功能水泥基复合材料复合加固混凝土技术,提出了加固梁、柱的设计方法;解决了恶劣环境下纤维复材与混凝土结构界面耐久性差的技术难题。

创新点四:创新了纤维复材与混凝土界面粘结性能理论计算体系,提出了纤维复材加固混凝土双向板、剪力墙、框架节点、内压力管道、局部受损构件的计算理论。基于非线性断裂力学,揭示了纤维复材与混凝土界面的I型、II型和I/II混合型断裂特性,解决了纤维复材与混凝土界面粘结的关键技术难题;提出了纤维复材加固混凝土双向板、剪力墙、框架节点、内压力管道、局部受损构件的计算理论;突破了纤维复材加固混凝土传统结构形式的技术瓶颈。

该项目获26项国家发明专利、18项实用新型专利和7项软件著作权,发表论文258篇(SCI收录36篇,EI收录163篇),出版著作3部,参编的9部国家及行业标准得到推广应用。经教育部、湖北省分别组织鉴定,专家认为研究成果整体达到国际领先水平,获湖北省科技进步奖一等奖2项,教育部高等学校科学技术进步奖一等奖1项。并成功应用于武汉市汉口火车站南广场改扩建工程、三峡专用公路桥涵维修加固工程等100余项工程,获得经济效益约6.86 亿元。并在节约资源、保护环境、防灾减灾等方面获得了显著的社会效益。

四、客观评价

1、科技鉴定评价

(1)本项目形成的FRP增强与加固混凝土结构系列研究成果通过教育部组织的成果鉴定,中国工程院钟登华院士等专家形成的鉴定结论:“FRP片材加固剪力墙及节点、角钢与CFRP片材复合加固混凝土柱、钢板与CFRP片材复合加固混凝土梁、板受力性能及加固方法方面取得了创新成果,并在工程中推广应用,取得显著的经济效益和社会效益,研究成果达到国际领先水平”。(本项目创新点二和四的内容。)

(2)本项目形成的FRP加固工程结构关键技术与应用系列研究成果通过湖北省科技厅组织的成果鉴定,秦顺全院士为组长的专家组鉴定结论:“FRP与钢板粘结应力计算公式、徐变模型和疲劳寿命预测方法,评价荷载与环境共同作用下FRP与混凝土界面粘结耐久性能分析方法,FRP加固双向板、混凝土内压力管道、局部损伤柱设计方法等整体达到国际领先水平。(本项目创新点二和四的内容。)

(3)本项目形成的高性能纤维复材提升混凝土结构受力性能关键技术与应用系列研究成果通过湖北省科技厅组织的成果鉴定,秦顺全院士为组长的专家组鉴定结论:纤维复材-钢管组合柱和组合桥面板承载力计算方法,预应力纤维复材约束柱及其设计方法,预应力纤维复材加固梁受弯承载力计算公式,纤维复材格栅-功能水泥基复合加固技术,国产PVA纤维制备功能水泥基材料技术等方面整体达到国际领先水平。(本项目创新点一、二和三的内容。)

2、科技奖励

(1)纤维增强聚合物加固工程结构关键技术研究与应用. 获2011年湖北省科技进步奖一等奖;

(2)纤维聚合物增强与加固混凝土结构计算理论及其应用,获2011年教育部高等学校科学技术进步一等奖;

(3)高性能纤维复材提升混凝土结构受力性能关键技术与应用,获2016年湖北省科技进步奖一等奖。

3、行业评价

本项目的主要研究成果编入了9部国家和行业标准:《混凝土结构加固设计规范》(GB50367-2013)、《工程结构加固材料安全性鉴定技术规范》(GB50728-2011)、《建筑结构加固工程施工质量验收规范》(GB50550-2010)、《公路桥梁加固设计规范》(JTG/T J22-2008)、《结构加固修复用碳纤维片材》(JG/T 167-2016)、《纤维片材加固修复结构用粘接树脂》(JG/T 166-2016)等,成为指导纤维复材加固混凝土结构设计和施工的法律文件。研究成果受到中国长江三峡科技与环境保护部等用户的欢迎,表示“该项目的研究成果成功解决了三峡多座桥梁的修复加固关键技术问题,经济和社会效益显著,加固工程竣工至今使用情况良好”。

五、推广应用情况

项目组将本研究成果应用于三峡专用公路桥、汉口火车站南广场改扩建工程、阜锦线大凌河特大桥等100多个工程,涉及桥梁、土木建筑和水电等领域,解决了提升混凝土结构受力性能的技术难题,提高了混凝土结构的承载力、刚度等性能,延长了混凝土结构的使用寿命,实现低碳和环保的目的,缩短了工期,显著降低了工程维修费用,经济效益约6.86 亿元,并获得了显著的社会效益。