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文档简介

1、破解破解“接触面接触面”之谜之谜 清华大学土木水利学院水利系教授张建民等人完成的“大型结构与土体接触面力学试验系统研制及应用”项目，突破了建筑安全控制方面的薄弱环节，获2013年度国家技术发明奖一等奖。 随着我国高坝大结构、高层建筑、地下结构及各类基础设施的大量修建以及对其变形控制要求的不断提高，迫切需要研发合理的测试和模拟新技术，深入研究和评价各种结构与土体接触面力学问题，以克服已有认知和理论描述的明显不足。 该项目属于土木建筑领域。各类结构材料和土体变形能力的显著差异，会导致结构与土体接触面处发生应力集中甚至非连续剪切大变形，所以结构与土体接触面是各种结构与土体系统安全控制方面的薄弱环节，

2、也是结构设计中的关键基础性难题。 该项成果历时十七年，着力于再现和描述各种结构与土体接触面的“真三维、非线性、非连续、大变形”力学行为，解决了大尺寸、高压力、高精度的复杂加载与测量等试验测试条件下所涉及到的机械、液压、力学、控制和计算机等诸多交叉与集成技术难题，突破了试验测试和数值模拟方面的技术瓶颈，取得了如下的主要技术发明与理论创新成果： 1）发明了整机真三维接触面加载技术，研制了以大型为主、大中小型配套的高精度接触面法向控制技术和柔性接触面测试技术，研制了以大型为主、大中小型配套的高精度接触面静动力学试验设备，填补了国内外在大型接触面试验技术领域的空白。设备实体图设备结构图 2）发明了接触

3、面微小变形、大变形、接触面内土颗粒运动、土颗粒破损及物态演化等位变测试技术，首次精确测定了接触面内土颗粒平移与转动及接触面特征厚度，同时发明了在单一设备上实现各类接触面力学试验及土料的直剪、单剪、压缩、固结、湿化试验等多功能测试技术。清华大学水利系张建民教授等完成项目中，接触面力学测试技术与典型结果。 3）发现了结构与土体接触面的物态演化律、强度律、剪切律、剪胀律和压缩律等五项基本的本构规律，构筑了接触面力学建模理论框架和三维弹塑性本构模型，发明了系列化接触面数值模拟技术。 4）阐明了土性、结构面板和加载方式等三类十多种主要因素对结构与土体接触面静动力学特性影响的基本规律和物理机制，建立了极具

4、实用价值的接触面力学试验数据库。 项目在结构与土体接触面力学的试验设备、测试技术、基础理论和工程应用诸方面完成了系统创新，已直接和推广应用到公伯峡和马来西亚巴贡等高坝、地铁、高铁、建筑、桥基、港航、海上风电等国内外大型工程结构设计论证，支撑了5部设计规范标准修订，完成了我国高土石坝90%以上的接触面力学试验，为各种结构与土体共同工作系统的研究和设计提供了基础性测评技术平台，使接触面力学行为的测评实现了从以往的半经验到科学、合理和精细化水平的跨越，提高了结构系统静动力设计和变形控制水平，取得显著的社会和经济效益。 日新月异的中国工程建设领域，有太多关键性的技术问题正等待着不断加以探索和解决。在各种工程建设中，我们可以看到无论结构在地面、地下或海上，都仍然会涉及到结构与土体共同工作问题，接触面的熟悉“身影”会浮

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