《混凝土断裂损伤分析与性能提升的基础理论研究》

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混凝土材料是土木工程中最主要的建筑材料,在高层建筑、高速铁路/公路、水利水电工程、桥梁隧道等各领域得到了极为广泛的应用。由于混凝土抗拉强度较低、断裂韧性差,荷载或环境作用下裂缝扩展和非线性演化严重威胁混凝土结构的安全服役性能。该项目针对混凝土断裂损伤分析及纤维增韧机理开展了系统深入的基础理论研究,发现了裂缝扩展对混凝土材料力学性能劣化和结构损伤断裂行为的影响规律,并深刻揭示了不同纤维的增韧机理,为新型纤维增强混凝土材料研制及其结构应用奠定了理论基础。项目研究建立了系统的混凝土断裂力学基础理论,提出了具有较高国际影响力的双K断裂理论模型和新KR阻力曲线理论,发现了混凝土裂缝扩展过程中的韧度增值机理,为混凝土结构裂缝的安全评价提供了科学依据;分别提出了基于势理论的准脆性材料多场耦合断裂分析的解析方法以及混凝土损伤模型的数学和热力学表述,建立了混凝土破坏全过程的断裂损伤分析理论,为混凝土结构精细化分析和设计提供了高精度的理论工具;在国际上首次提出了充分发挥不同纤维各自优点的非金属连续纤维/短切纤维的新型混杂纤维增强混凝土材料的新概念,为研发复杂环境条件下的新型混凝土结构奠定了基础。项目研究共发表SCI论文196篇,EI论文369篇,得到了国内外同行学者高度评价和广泛引用,共计被引用4090次,其中SCI引用1364次,SCI他引1059次。9篇代表性论文均发表于该领域国际权威期刊(最高影响因子3.7,平均1.6),共计被他人引用572次,被SCI论文引用344次,其中SCI他引257次。国际著名学术组织RILEM专门成立了“混凝土裂缝扩展的双K断裂准则标准实验方法”技术委员会,专门负责制定双K断裂准则的国际试验标准;同时,以该理论为基础制定了我国第一部水电水利行业标准《水工混凝土断裂试验规程》,在混凝土大坝等大体积混凝土结构的裂缝评定和控制中发挥了重要作用。

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