[01452887]建筑结构缺陷特征与协同失稳机理研究及工程应用

该项目运用现场勘察、数值模拟、物理试验、理论研究（主要应用协同学和损伤力学、断裂力学）等手段相结合的研究方法，首次应用协同学的基本理论和方法研究混凝土受载条件下的损伤演化问题。通过从微观到宏观、从裂纹起裂到裂纹扩展、从单个裂纹演化到裂纹的相互影响这一研究途径，逐步深入地揭示了混凝土受载条件下的损伤演化行为特征。通过研究，有望得到混凝土损伤演化的更本质的描述，以指导工程实践。　　该项目在对建筑结构缺陷调查和对混凝土材料非线性分析的基础上，通过若干方面的理论分析、数值模拟和物理试验，研究结论表明，利用协同学的理论和方法进行混凝土受载状态下的力学特征是可行的。研究成果有望在以下方面的混凝土建筑工程中得到应用：　混凝土破坏预测及安全性评价。混凝土在损伤演化直至破坏的过程中，某些参量是不断发生变化的。如果我们找到这些参量随着混凝土的损伤的演化的变化规律，那么，在混凝土结构的使用过程中，就可以跟踪这些参量的变化，进而就可以对混凝土的破坏做出预测，对混凝土构件进行安全性评价；　　混凝土裂纹演化的控制。通过对混凝土原始裂纹和加载后裂纹的控制，来达到控制混凝土损伤演化过程的目的；　　混凝土动力损伤的研究。混凝土材料是多相复合材料，动荷载作用下其力学行为非常复杂。合理的混凝土材料本构模型对于准确预测和分析结构抗震或其他动荷载作用下的结构反应和安全度是非常必要的。该项目研究成果中给出的沿混凝土骨料界面法向方向上的在动力荷载下混凝土应变的演化规律及其与混凝土弹模、阻尼等参量的关系以及混凝土损伤的累积性、不同材性混凝土在不同加载速率下混凝土的极限应变的求解方法等，都为混凝土动力损伤的研究提供了理论依据；　　高性能混凝土的研制。综合运用该项目的研究结果，可以解释诸多高性能混凝土的机理：采取在混凝土中添加减水剂，减小混凝土的水灰比，掺加细颗粒的粉煤灰、硅粉等，选用密实的天然岩石作为粗骨料，加强混凝土的精心施工、养护等措施可减少混凝土原始的孔隙率；预防混凝土冻融循环、碱—骨料反应、钢筋锈蚀、化学腐蚀等造成混凝土内孔隙形成和扩张；在混凝土中加入纤维，制成纤维混凝土，用纤维抵抗拉力以控制裂纹的扩展，延缓混凝土的损伤演化；通过调整混凝土的弹模和阻尼特性，研制具有不同动力承载性能的混凝土等。