[01912691]大型结构基于可靠性高效提升的绿色设计与建造

成果获省部级、行业协会科技奖励5项，已在国内外50余项交通、建筑、市政等基础设施中应用；培养了 结构可靠性领域内的湖南省杰出青年基金获得者、湖南省湖湘青年英才支持计划人选在内的青年教 师、研究生30余人。具体成果分述如下： Ø大型结构可靠度高效量化方法 u 结构可靠性是工程结构领域的发展趋势。国家自科基金委发展规划等多个战略文件中明确指出大型 结构可靠性为优先发展领域之一。欧美国家亦将可靠性列为大型桥梁结构长期性能研究计划的重点 目标。 u 提出了失效方程零残差拟合、降维分解计算可靠度的创新思路，突破了结构可靠度分析与优化设计效 率和精度难以兼顾等技术瓶颈，建立了高维随机变量下大型结构基于多响应面与子空间划分的结构失 效模式解耦搜寻与可靠度高效方法，结构失效模式搜寻效率提升200倍以上，可靠度计算效率较IASSAR （国际结构安全与可靠性协会）前主席Gerhart I. Schuëller提出的线抽样方法提升20倍以上。依托该 创新方法的项目被鉴定为“……研究成果总体上达到国际领先水平”，为我国工程结构可靠性领域的技 术进步做出了重要贡献。 u 已获湖南省科技进步一等奖1项，在《Structural Safety》《建筑结构学报》等国际国内权威期刊等上发 表论文30余篇，授权国内专利3项，软件著作权5项；获批“复杂不确定性下时变可靠度分析方法”和“特 大跨桥梁安全性设计与评定的可靠度方法”国家重点研发计划项目专题及国家、湖南省自科基金项目5 项。 Ø新型高性能工程结构及其绿色设计建造 u 研发了基于开孔钢板拉压屈服的耗能阻尼器、自复位桥墩和具有高抗连续倒塌性能的大跨度张弦梁等 多种新型装置、构件和结构体系，系统开展了基于新型组件的张弦梁结构、装配式混凝土框架与桥梁结 构的抗连续倒塌、抗震性能试验与有限元分析，揭示了该类结构受力性能随关键参数的变化规律；提出 了该类高性能工程结构绿色设计建造措施，构建其全寿命周期成本模型，明确了该类结构的合理应用 范围。 u 创新了灌浆套筒封浆装置及灌浆饱满度检测、止水钢板穿柱结构方法及装置、开洞钢筋混凝土梁承载 性能的内置型钢增强等技术，形成了融合设计方法、施工工艺、专利技术为一体的结构绿色施工与性能 提升成套技术，部分成果被纳入国家钢管混凝土拱桥技术标准、湖南省装配式混凝土建筑钢筋套筒灌 浆连接技术规程。 u 提出了 3D 打印混凝土早期本构模型，研发了适用于复杂构件/曲面单元的 3D 打印成型与单元拼接技 术；揭示了不同打印路径对3D打印混凝土构件/结构可连续打印性能的影响，构建了基于摩尔库伦本构 及生死单元法的3D打印混凝土结构建造全过程有限元模型，通过3D打印混凝土永久模壳方式，可实现 少/免支撑复杂曲面混凝土构件/结构的建造成型。 u 已获湖南省科技进步二等奖2项，在《Engineering Structures》《建筑结构学报》等国内权威期刊上发 表论文20余篇；授权美国专利1项、国内发明和实用新型专利7项，转让专利1项