高等学校科学技术进步奖推荐项目公示 - 四川大学科研院.pdfVIP

高等学校科学技术进步奖推荐项目公示 项目名称 波形钢腹板组合梁结构抗疲劳关键技术及应用 推荐单位 四川大学 项目简介 本项目研究对象是波形钢腹板组合梁结构，符合国家交通建设的“十三五”规划报告中关于“将大力发展钢—混凝 土组（混）合结构桥梁，并形成支撑我国公路桥梁由混凝土材料为主向钢—混凝土组合材料为主整体转变的技术体系，促 进我国公路桥梁建设向资源节约、环境友好转型发展”的发展要求。2015年，香山科学会议“中国桥梁技术发展战略”指 出加强桥梁新结构等核心技术是未来我国桥梁技术的发展方向，而疲劳设计和疲劳寿命预测成为组合结构在桥梁设计和安 全评估的关键技术之一。针对这种新型结构的疲劳性能和寿命评估两大问题，近8年来课题组申报国家、省、市级课题6余 项；发表论文21篇，其中SCI收录10篇。 1. 主要技术内容 （1）相关桥梁用结构钢及接头疲劳性能的超声加速检测技术方法 ① 率先基于超声疲劳原理，提出相关桥梁用结构钢及接头的疲劳寿命测试技术方法； ② 建立考虑频率、环境效应等因素的超声振动超长寿命疲劳实验装置； ③ 研究了弹性模量、几何尺寸偏差等对相关试件的超声振动特性影响。 （2）评价波形钢板连接细节的疲劳实验装置与方法 ① 首次提出基于连接细节的波形钢板梁疲劳强度疲劳测试方法； ② 明确了波形钢腹板梁疲劳性能的机理和参数效应，获得循环应力特性和寿命之间的内在关系，完善了波形钢腹板 梁结构基础理论； ③ 率先建立了考虑波形钢板连接细节参数的疲劳寿命预测方法。 （3）开孔钢板剪力连接件的高周疲劳损伤性能评价 ① 率先开展了疲劳荷载下开孔钢板剪力连接件与混凝土粘接滑移力学特征的研究； ② 完善了分析影响开孔钢板剪力连接件高周疲劳损伤的相关影响参数； ③ 建立了开孔钢板剪力连接件的疲劳寿命特征及承载力评价方法。 （4）提高波形钢腹板组合梁疲劳寿命的构造与方法 ① 基于波形钢腹板组合梁的疲劳试验研究结果，完善了波形钢腹板组合梁疲劳寿命的计算理论； ② 率先提出了波形钢腹板组合梁细节和组合连接件的疲劳强度改善方法； ③ 创新提出了实现波形钢腹板组合梁疲劳延寿的构造工艺措施。 四川省科技厅下属四川省技术市场协会组织专家进行了鉴定，结论为：部分成果为国际领先水平，整体水平达到国 际先进。 2. 授权专利情况 获得国家发明专利4 项，实用新型专利7 项。 3. 技术经济指标 （1）基于超声疲劳原理测试方法可大大缩短相关了桥梁用结构钢及接头疲劳性能检测周期，单根1 千万次循环的试 件可在8.3 小时完成，提高检测效率，便于工程应用； （2）研发的提高波形钢腹板组合梁细节和组合连接件的疲劳强度改善方法可将检修更换计算周期由3 年提高到5.89 年，使全寿命周期使维修成本降低48%； （3）抗疲劳波形钢腹板组合梁结构，相比传统混凝土腹板组合梁可在施工过程中减少混凝土模板用量 60%，机械及 人工时38%，节能32%。 4. 应用及效益情况 本项目成果已纳入行业规范，可直接应用于波形钢腹板组合梁桥的设计和施工。课题成果已在东宝河新安大桥、长 虫沟大桥和景家湾大桥、合肥南淝河大桥和郑州朝阳沟水库大桥等波形钢腹板组合梁桥等项目中得到成功运用，取得显著 的经济效益和社会效益。 主要完成单位及创新推广贡献 1. 四川大学 对本项目的贡献： 主持承担了教育部长江学者计划创新团队项目“灾变动力学与防灾减灾”课题、国家自然科学基金课题等，参编省部级 规范，对四个创新点均有贡献。对于创新点[1]，完善和发展了超声加速检测结构钢的试验方法。建立了结构钢在疲劳荷载 下损伤失效的理论和方法；提出了与超声加速试验相关的影响参量；建立了考虑频率、温度效应等因素的超声振动超长寿命 疲劳实验方法，以及模拟结构钢疲劳失效的力学模型；提出了弹性模量、几何尺寸偏差等对桥梁用结构钢试件的超声振动特 性影响因素数值拟合模型。创新点[2]研发评价波形钢板连接细节疲劳寿命的方法，开展波形钢板连接模型的疲劳试验，获 得其疲劳损伤相关因素的规律性认识，提出了相关疲劳寿命评价模型。创新点[3]揭示了开孔钢板剪力连接件的疲劳破坏机 理