試驗(yàn)室調(diào)查報(bào)告

1、武漢理工大學(xué)道路橋梁與結(jié)構(gòu)工程實(shí)驗(yàn)室調(diào)查報(bào)告1 .實(shí)驗(yàn)室概況武漢理工大學(xué)道路橋梁與結(jié)構(gòu)工程湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室成立于2004年9月，2007年以優(yōu)異成績(jī)通過(guò)省教育廳和省科技廳組織的湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)收。實(shí)驗(yàn)室隸屬于湖北省科技廳、湖北省教育廳，依托武漢理工大學(xué)土木工程、材料科學(xué)與工程、交通運(yùn)輸工程等強(qiáng)勢(shì)學(xué)科，以解決道路、橋梁和結(jié)構(gòu)工程建設(shè)中的基礎(chǔ)理論和應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)為研究目標(biāo)，開展對(duì)工程結(jié)構(gòu)振動(dòng)的智能控制、服役工程結(jié)構(gòu)的性能評(píng)價(jià)與預(yù)警、工程鋼結(jié)構(gòu)結(jié)點(diǎn)焊縫疲勞壽命的評(píng)定、大跨度鋼混組合橋梁結(jié)構(gòu)空間結(jié)構(gòu)分析與性能評(píng)價(jià)、深部巖體力學(xué)特性與深地下大跨度工程關(guān)鍵技術(shù)、新型材料在道路橋梁結(jié)構(gòu)工程中的應(yīng)用研究、交通

2、荷載引起的環(huán)境振動(dòng)及減振降噪控制等課題的研究。實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有建筑面積8000m2,擁有3M3M地震模擬振動(dòng)臺(tái)、光纖光柵傳感結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)試驗(yàn)平臺(tái)（96通道）、MR阻尼試驗(yàn)系統(tǒng)、多軸疲勞加載試驗(yàn)系統(tǒng)、土木結(jié)構(gòu)多功能模擬試驗(yàn)系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)靜動(dòng)態(tài)響應(yīng)測(cè)試儀等先進(jìn)試驗(yàn)設(shè)備，并擁有橋梁與隧道工程、結(jié)構(gòu)工程、防災(zāi)減災(zāi)工程和巖土工程等學(xué)科的博士、碩士授予權(quán)及博士后流動(dòng)站。近五年來(lái)實(shí)驗(yàn)室先后承擔(dān)了國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目及面上項(xiàng)目、國(guó)家“973'"863'國(guó)家支撐計(jì)劃等國(guó)家級(jí)項(xiàng)目共計(jì)57項(xiàng)，獲國(guó)家科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)1項(xiàng)，省部級(jí)科技獎(jiǎng)勵(lì)13項(xiàng)，獲授權(quán)國(guó)家發(fā)明專利29項(xiàng)，發(fā)表學(xué)術(shù)論文被三大檢索收錄論文

3、220篇，出版專著和教材9部。實(shí)驗(yàn)室注重科技成果的應(yīng)用與轉(zhuǎn)化，一批科技成果成功運(yùn)用在武漢大興洲公鐵兩用斜拉橋、深圳市民中心、大崗山水電站樞紐工程、三峽工程、武漢二七長(zhǎng)江大橋、武漢長(zhǎng)江隧道等重大工程建設(shè)中，取得了良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。該實(shí)驗(yàn)室擁有土木工程一級(jí)學(xué)科博士學(xué)位授權(quán)點(diǎn)；巖土工程、結(jié)構(gòu)工程、市政工程、橋梁與隧道工程、防災(zāi)減災(zāi)工程及防護(hù)工程、供熱供燃?xì)馔L(fēng)及空調(diào)工程、歷史城市與建筑修復(fù)工程、智能結(jié)構(gòu)及其系統(tǒng)信息化、土木工程建造與管理等9個(gè)二級(jí)學(xué)科博士點(diǎn)；巖土工程、結(jié)構(gòu)工程、市政工程、橋梁與隧道工程、防災(zāi)減災(zāi)工程及防護(hù)工程、供熱供燃?xì)馔L(fēng)及空調(diào)工程、建筑歷史與理論、建筑設(shè)計(jì)及其理論、城市規(guī)劃與

4、設(shè)計(jì)（含：風(fēng)景園林規(guī)劃與設(shè)計(jì)卜土木工程建造與管理等10個(gè)碩士點(diǎn)；建筑與土木工程、項(xiàng)目管理2個(gè)工程碩士領(lǐng)域；巖土工程、結(jié)構(gòu)工程2個(gè)省級(jí)重點(diǎn)學(xué)科；設(shè)有土木工程博士后科研流動(dòng)站。實(shí)驗(yàn)室注重國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)交流，先后與美國(guó)、法國(guó)、日本、澳大利亞等國(guó)家和地區(qū)的十多所大學(xué)和科研機(jī)構(gòu)建立了密切學(xué)術(shù)交流與合作關(guān)系。常年派出教師和學(xué)生出國(guó)進(jìn)修或開展科研合作，并經(jīng)常邀請(qǐng)國(guó)內(nèi)外專家學(xué)者前來(lái)講學(xué)。實(shí)驗(yàn)室全體工作人員辛勤耕耘，勵(lì)精圖治，抓住機(jī)遇，探索創(chuàng)新，強(qiáng)化優(yōu)勢(shì)，突出特色，致力于建成國(guó)內(nèi)一流的實(shí)驗(yàn)基地。目前實(shí)驗(yàn)室在工程結(jié)構(gòu)振動(dòng)的智能控制研究領(lǐng)域達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)、國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平，在巖土工程、橋梁隧道工程部分研究領(lǐng)域達(dá)到了國(guó)內(nèi)先進(jìn)

5、、省內(nèi)領(lǐng)先水平，已成為湖北省乃至全國(guó)道路橋梁與結(jié)構(gòu)工程科學(xué)研究和人才培養(yǎng)的基地，并重點(diǎn)為湖北省道路橋梁與結(jié)構(gòu)工程建設(shè)提供科學(xué)技術(shù)支撐和人才保障。2 .學(xué)術(shù)團(tuán)隊(duì)實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有專任教師19人，其中正高職稱7人、副高職稱6人。實(shí)驗(yàn)室主任是劉沐宇，首席教授是瞿偉廉。在編博士生導(dǎo)師6人、碩士生導(dǎo)師13人，聘請(qǐng)國(guó)內(nèi)外著名專家學(xué)者擔(dān)任實(shí)驗(yàn)學(xué)術(shù)委員會(huì)成員和兼職教授。目前，目前共有在校碩士研究生107人，在校博士研究生19人。3 .實(shí)驗(yàn)室總體定位和發(fā)展目標(biāo)總體定位：以解決道路、橋梁和結(jié)構(gòu)工程建設(shè)中的基礎(chǔ)理論和應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)為研究目標(biāo)，為湖北省道路橋梁與結(jié)構(gòu)工程建設(shè)提供科學(xué)技術(shù)支撐和人才保障。發(fā)展目標(biāo)：使本重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室在

6、部分研究領(lǐng)域達(dá)國(guó)際先進(jìn)、國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平，在部分研究領(lǐng)域達(dá)國(guó)內(nèi)先進(jìn)、省內(nèi)領(lǐng)先水平，成為湖北省及至全國(guó)道路橋梁與結(jié)構(gòu)工程科學(xué)研究和人才培養(yǎng)的基地。4 .實(shí)驗(yàn)設(shè)備4.1 MR智能阻尼器MR智能阻尼器是一種優(yōu)秀的半主動(dòng)控制裝置，具具有控制力大，可調(diào)范圍寬，溫度適應(yīng)性強(qiáng)，響應(yīng)速度快，能耗低等優(yōu)點(diǎn)。該裝置的最大特點(diǎn)是利用了磁流變液在磁場(chǎng)作用下能在毫秒級(jí)的時(shí)間內(nèi)從牛頓流體轉(zhuǎn)變成具有一定屈服強(qiáng)度的粘塑性體的智能特性。它只需要很小的能量輸入就能調(diào)節(jié)和產(chǎn)生較大的阻尼力，克服了主動(dòng)控制裝置費(fèi)用高、能耗大和裝置復(fù)雜的缺點(diǎn)，非常適合在土木工程上應(yīng)用。該試驗(yàn)裝置包括：英國(guó)生產(chǎn)的INSTRON.1341電液伺服材料試驗(yàn)機(jī)。該

7、試驗(yàn)機(jī)加載范圍為100kN,激勵(lì)器行程為75mm,工作頻率為0-80Hz。材料試驗(yàn)機(jī)將高壓油作用在激勵(lì)器的活塞上，對(duì)試樣加載。利用傳感器將力學(xué)量轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，與控制指令信號(hào)比較，調(diào)節(jié)伺服閥，使反饋信號(hào)等于指令信號(hào)，精確才S制MR阻尼器的位移和加載速率。直流電源。輸出為60伏特、3安培的直流電源用來(lái)給MR阻尼器輸入電流。阻尼試驗(yàn)機(jī)MR阻尼器試驗(yàn)系統(tǒng)控制部分MR阻尼器試驗(yàn)油源系統(tǒng)MR阻尼器手動(dòng)控制臺(tái)4.2 多軸疲勞子結(jié)構(gòu)試驗(yàn)系統(tǒng)該設(shè)備可以完成混凝土及巖石等材料的兩軸拉及三軸拉壓疲勞試驗(yàn)這一功能。該三軸儀三方向的加載均由計(jì)算機(jī)控制下的液壓伺服作動(dòng)器自動(dòng)實(shí)現(xiàn)，三方向有各自獨(dú)立的液壓缸，可以分別實(shí)現(xiàn)各自

8、獨(dú)立異步的加、卸載。系統(tǒng)的控制和數(shù)據(jù)的采集也全部由計(jì)算機(jī)自動(dòng)實(shí)現(xiàn)。該系統(tǒng)可以對(duì)混凝土進(jìn)行各種靜、動(dòng)多軸拉壓試驗(yàn)，能夠滿足混凝土等材料的結(jié)構(gòu)多軸疲勞試驗(yàn)的要求。它有控制系統(tǒng)、加載系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)組成。其中加載系統(tǒng)由承力框架、加載、頭液壓伺服作動(dòng)器和荷載傳感器等設(shè)備組成。多軸疲勞子結(jié)構(gòu)試驗(yàn)系統(tǒng)4.3 地震模擬振動(dòng)臺(tái)電液伺服地震模擬振動(dòng)臺(tái)設(shè)備由臺(tái)面及其支撐系統(tǒng)、激振系統(tǒng)、模控系統(tǒng)、數(shù)控系統(tǒng)、液壓源系統(tǒng)以基礎(chǔ)、供電等7部分組成，下面簡(jiǎn)要介紹其中的幾部分。(1)臺(tái)面及支撐系統(tǒng)臺(tái)面為箱式網(wǎng)格焊接結(jié)構(gòu)，尺寸為3mM3m,高0.6m。臺(tái)面上每隔40cm設(shè)有安裝試件的螺孔，共64個(gè)孔，帶有64套雙頭螺桿，作固

9、定試件用。臺(tái)面下設(shè)置4根帶有雙頭自滑潤(rùn)軸承萬(wàn)向絞的支撐連桿，除支撐臺(tái)重荷載外，還起在主振方向的導(dǎo)向作用，限制了垂直向荷載兩個(gè)翻轉(zhuǎn)的運(yùn)動(dòng)。臺(tái)面一側(cè)設(shè)置2根帶有雙頭自潤(rùn)滑軸承萬(wàn)向絞的導(dǎo)向連桿，限制了側(cè)向平移和臺(tái)面回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。臺(tái)面底面安裝有l(wèi)臺(tái)控制用的力平衡加速度計(jì)。(2)液壓伺服系統(tǒng)液壓伺服系統(tǒng)的激振器為雙作用缸，最大出力為156kN,最大行程為11.0cm,兩端帶有自潤(rùn)滑軸承萬(wàn)向銀，與臺(tái)面運(yùn)動(dòng)方向相連接。激振器上帶有二級(jí)滑閥式伺服閥，空載流量為440L/min,壓力為21Mpa。其上裝有由1cm的DCLVDT差動(dòng)變壓器式的位移傳感器。(3)液壓源系統(tǒng)液壓源系統(tǒng)由主泵站、間隙回油泵站、水冷卻系統(tǒng)、油

10、源控制柜組成。主泵站由3臺(tái)110L/min流量、電機(jī)功率為45kW帶動(dòng)的定量泵組成，它帶有2立方容積的油箱，上裝調(diào)節(jié)閥組、開關(guān)，以及油溫、油壓、液面顯示儀表，25L蓄能器2個(gè)，以作流量補(bǔ)充用。間隙回油泵站，設(shè)置振動(dòng)臺(tái)基坑內(nèi)，搜集激振臺(tái)上的間隙回油，定時(shí)泵回主油箱。水冷卻系統(tǒng)，包括冷卻器，15m3/h的中溫冷卻塔。油源控制柜，分本地控制和遠(yuǎn)程控制，本地控制在泵內(nèi)，遠(yuǎn)程在?？毓裆?，所有控制有可編程器將程序固化。地震模擬振動(dòng)臺(tái)地震模擬振動(dòng)臺(tái)油源5 .研究方向本重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室有七個(gè)優(yōu)勢(shì)研究方向，下面將分別進(jìn)行簡(jiǎn)介。5.1 工程結(jié)構(gòu)振動(dòng)的智能控制此方向是繼磁流變液阻尼器智能控制技術(shù)之后又一新的前沿研究領(lǐng)域。

11、主要研究磁流變彈性體智能材料與器件對(duì)重大工程結(jié)構(gòu)振動(dòng)智能控制的設(shè)計(jì)理論和應(yīng)用技術(shù)。在此領(lǐng)域，我們將研究磁流變彈性體及其智能材料器件設(shè)計(jì)制作的關(guān)鍵技術(shù)，研究它們應(yīng)用于工程結(jié)構(gòu)振動(dòng)智能控制的設(shè)計(jì)理論與實(shí)現(xiàn)技術(shù)。5.2 服役工程結(jié)構(gòu)的性能評(píng)價(jià)與預(yù)警此方向主要研究服役工程結(jié)構(gòu)在環(huán)境和災(zāi)害等荷載條件下性能衰變的監(jiān)測(cè)、評(píng)價(jià)和預(yù)警技術(shù)。在此領(lǐng)域，我們將研究工程結(jié)構(gòu)基于環(huán)境腐蝕效應(yīng)的安全預(yù)警和評(píng)估方法，高聳結(jié)構(gòu)、大跨橋梁與大跨空間結(jié)構(gòu)風(fēng)致破壞的識(shí)別與診斷技術(shù)，并將它們應(yīng)用于工程實(shí)際。5.3 工程鋼結(jié)構(gòu)結(jié)點(diǎn)焊縫疲勞壽命的評(píng)定此方向主要研究工程鋼結(jié)構(gòu)焊接節(jié)點(diǎn)焊縫裂紋萌生與擴(kuò)展疲勞壽命的評(píng)定技術(shù)。著重研究焊接殘余應(yīng)

12、力對(duì)疲勞壽命的影響及工程鋼結(jié)構(gòu)焊接節(jié)點(diǎn)焊縫進(jìn)入彈塑性階段時(shí)基于應(yīng)變疲勞的疲勞壽命評(píng)定技術(shù)，并將此技術(shù)應(yīng)用于疲勞應(yīng)力超過(guò)設(shè)計(jì)規(guī)范時(shí)工程鋼結(jié)構(gòu)的疲勞壽命評(píng)定。5.4 大跨度鋼混組合橋梁結(jié)構(gòu)空間結(jié)構(gòu)分析與性能評(píng)價(jià)此方向主要研究鋼混組合橋梁結(jié)構(gòu)施工和運(yùn)營(yíng)過(guò)程中的空間結(jié)構(gòu)特性。著重研究大跨度鋼混組合橋梁結(jié)構(gòu)空間精細(xì)化仿真模型的建立及非線性特征，分析混凝土橋面板彈性轉(zhuǎn)動(dòng)約束下鋼混組合梁高腹板的局部穩(wěn)定性，提高鋼混組合橋梁負(fù)彎矩區(qū)混凝土橋面板的抗裂性能，明確超長(zhǎng)時(shí)間混凝土收縮徐變對(duì)鋼混組合橋梁長(zhǎng)期性能的影響。并將其應(yīng)用于跨海、跨江河的重大橋梁工程。5.5 深部巖體力學(xué)特性與深地下大跨度工程關(guān)鍵技術(shù)研究深部裂

13、隙巖體的加卸載力學(xué)特性，研究高地應(yīng)力條件下爆炸應(yīng)力波在裂隙巖體中的傳播和衰減規(guī)律。在此領(lǐng)域進(jìn)行世界級(jí)水電工程（三峽水電工程、溪洛渡水電工程）中的圍巖動(dòng)力特性與穩(wěn)定分析、地下廠房巖錨梁精細(xì)爆破開挖技術(shù)試驗(yàn)、地下洞室群的爆炸應(yīng)力波的傳播和衰減規(guī)律研究，解決深地下國(guó)防戰(zhàn)略工程、重大水電工程中施工與安全技術(shù)難題。5.6 新型材料在道路橋梁結(jié)構(gòu)工程中的應(yīng)用研究開展超高強(qiáng)高延性鋼管混凝土材料設(shè)計(jì)、制備技術(shù)研究，開發(fā)高韌性、高強(qiáng)輕質(zhì)混凝土材料和抗滑、降噪、耐磨的橋面瀝青混凝土材料，制備具有減縮、增韌的高延展致密勻質(zhì)的鋼混組合橋梁混凝土橋面板材料，研究這些新型材料施工關(guān)鍵技術(shù)，并應(yīng)用于大型道路橋梁結(jié)構(gòu)工程中。

14、5.7 交通荷載引起的環(huán)境振動(dòng)及減振降噪控制此方向是為減輕振動(dòng)噪聲公害、改善人們生活質(zhì)量而興起的熱點(diǎn)研究領(lǐng)域。主要研究各種交通荷載下結(jié)構(gòu)的振動(dòng)預(yù)測(cè)及其減振降噪控制策略，考慮交通荷載的弱振特點(diǎn)，研究交通振動(dòng)對(duì)環(huán)境影響的分析方法、弱振下結(jié)構(gòu)精細(xì)化模型構(gòu)建方法和結(jié)構(gòu)減振降噪控制理論與實(shí)現(xiàn)技術(shù)。6 .實(shí)驗(yàn)室特色與展望試驗(yàn)室研究方向符合學(xué)科領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)和當(dāng)前科學(xué)技術(shù)的需要，結(jié)合學(xué)校的優(yōu)勢(shì)科目和先進(jìn)設(shè)施，將研究主要鎖定了六個(gè)大方向，形成了自己的主要特色，它們是：工程結(jié)構(gòu)振動(dòng)的智能控制，工程結(jié)構(gòu)的健康監(jiān)測(cè)與損傷診斷，軌道交通對(duì)環(huán)境的影響與控制，大跨度橋梁施工控制的理論與應(yīng)用，高性能混凝土在道橋工程中的應(yīng)用，纖維增強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)及其工程應(yīng)用。另外還有三個(gè)發(fā)展中的研究方向，它們是：工程結(jié)構(gòu)抗火的