研究领域

以大型交通基础设施寿命提升为目标,课题组从高性能材料研发与结构应用、耐久性设计理论、桥梁长期性能衰变评估理论、桥梁无损检测技术等角度,以精细化仿真模拟、数字孪生模型和智能监测手段为工具,对空间结构-时变效应-环境作用构成的多尺度、多维度问题开展研究。

(以下排名无先后)

研究方向1:大跨度桥梁精细化施工控制、智能建造与智能管养技术

研究目标

大跨度桥梁结构复杂程度高,施工周期长,施工过程受环境气候、临时荷载等作用影响大,施工期间风险因素多,施工过程安全保障和合理成桥状态的控制存在一定难度,信息化程度低,施工监测过程对人工的依赖性较高。大跨度桥梁建成后,桥梁日常检测维护的工作量巨大、工作内容繁琐,从业人员经验参差不齐,基于大量数据的结构性能评估方法尚存在不足。

针对上述问题,课题组从精细化有限元仿真模型的角度出发,通过大型有限元软件二次开发以及自编程序、研发智能监测系统(装备)、建立数字孪生模型以及探索云边结合技术等手段,探索在施工控制和长期监测领域加强信息化、标准化,提高桥梁建设质量和建设效率的新方法。

研究进展

目前在此研究方向上有在研科研课题2项,2020年以来作为技术负责人参与的特大桥1项,在读硕士研究生1名,累计辅助指导硕士研究生3名。

服务重大项目

1.鹤大高速佳木斯松花江大桥,跨径布置110+4×200+110m五塔单索面矮塔斜拉桥,桥长1020m。担任该桥施工监测与控制的技术负责,2020-2022。


研究方向2:桥梁用高性能与超高性能混凝土材料研发

研究目标

高性能材料是工程结构具有良好力学性能与耐久性能的重要保障。提高混凝土的性能,将对提升预应力混凝土桥梁的整体性能起到显著作用。目前高性能混凝土在桥梁建设中已被广泛接受,但其性能的“可定制性”以及成本空间尚存在不小的优化余地。超高性能混凝土(UHPC)在桥梁工程中的应用尚处于起步阶段,受材料成本、制备工艺等因素制约较多,距离广泛应用仍有较大距离。

针对上述问题,课题组从寒区高性能/超高性能混凝土抗冻耐久性提升措施角度的研究出发,以实验研究为主要方法,以原材料优选与配合比设计为主要手段,探索低成本、高效能、有利于结构长期性能提升、环境保护与“双碳”目标达成的先进材料制备方法。

研究进展

目前该研究方向有校际合作研究课题1项(已立项,在研),支撑本科生在研省级科研立项训练项目1项,作为项目负责人参与相关桥隧工程技术服务6项。


研究方向3:基于实测数据的桥梁长期性能评估与主动控制方法研究

研究目标

桥梁的长期性能保持问题比较复杂,既包含承载能力保持的问题,也包含正常使用极限状态对有限度结构变形问题的要求;既涉及到材料耐久性问题,也涉及到结构损伤与承载力衰退问题;既与结构试验与检测工作有关,也与结构长期健康监测工作有关。目前对于桥梁长期性能的保障与提升问题的研究还不够系统,不够深入,可用的评估方法不多,桥梁运营期间的主动维护理论尚不完善,对桥梁长期性能发展规律的认识与控制手段存在不足。

针对上述问题,课题组从桥梁结构的时变行为特性研究为基础,通过对结构在荷载-环境复杂作用下的性能演变规律、基于结构响应实测数据的桥梁长期性能衰退过程反演分析、桥梁无损检测与状态快速评定方法等问题的研究,为促进桥梁长期性能、提高大型交通基础设施预期使用寿命探索新的技术路径。

研究进展

目前该研究方向有在研科研课题1项,培养在读硕士研究生1名。


研究方向4:基于热力耦合的寒区桥梁温度影响分析与热控制技术

研究目标

东北地处严寒地区,日温差、季节温差、年温差均较大。无论在施工期间还是桥梁运营期间,较大温度梯度对结构的不利影响始终存在。对于工期紧张的项目,冬季施工环境近乎严酷,工程质量保障难度较大。温度的影响体现在大体积混凝土(承台、零号块等部位)浇筑过程中的水化热控制、日照辐射作用下施工过程中的结构变形等方面。此外,寒区桥梁物理除冰雪问题也有很大的提升空间,现有方法均存在或多或少的不足之处。

针对上述问题,课题组从热力耦合仿真模拟的角度出发,对结构在寒冷高温度梯度环境下的结构行为,以及热源在结构内受控分布下的结构性能评价角度开展研究,探索受温度影响小、保障寒区桥梁结构冬季运营安全的方法。

研究进展

目前该方向建立了跨校跨专业领域研究团队1个,培养在读硕士研究生1名。

 

 

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