实验室调查报告

1、武汉理工大学道路桥梁与结构工程实验室调查报告1. 实验室概况武汉理工大学道路桥梁与结构工程湖北省重点实验室成立于2004年9月，2007年以优异成绩通过省教育厅和省科技厅组织的湖北省重点实验室验收。实验室隶属于湖北省科技厅、湖北省教育厅，依托武汉理工大学土木工程、材料科学与工程、交通运输工程等强势学科，以解决道路、桥梁和结构工程建设中的基础理论和应用关键技术为研究目标，开展对工程结构振动的智能控制、服役工程结构的性能评价与预警、工程钢结构结点焊缝疲劳寿命的评定、大跨度钢混组合桥梁结构空间结构分析与性能评价、深部岩体力学特性与深地下大跨度工程关键技术、新型材料在道路桥梁结构工程中的应用研究、交通

2、荷载引起的环境振动及 减振降噪控制等课题的研究。实验室现有建筑面积8000m2，拥有M地震模拟振动台、光纤光栅传感结构健康监测试验平台（96通道）、MR阻尼试验系统、多轴疲劳加载试验系统、土木结构多功能模拟试验系统和结构静动态响应测试仪等先进试验设备，并拥有桥梁与隧道工程、结构工程、防灾减灾工程和岩土工程等学科的博士、硕士授予权及博士后流动站。近五年来实验室先后承担了国家自然科学基金重点项目及面上项目、国家“973”、“863”、国家支撑计划等国家级项目共计57项，获国家科技进步一等奖1项，省部级科技奖励13项，获授权国家发明专利29项，发表学术论文被三大检索收录论文220篇，出版专著和教材9

3、部。实验室注重科技成果的应用与转化，一批科技成果成功运用在武汉天兴洲公铁两用斜拉桥、深圳市民中心、大岗山水电站枢纽工程、三峡工程、武汉二七长江大桥、武汉长江隧道等重大工程建设中，取得了良好的经济和社会效益。该实验室拥有土木工程一级学科博士学位授权点；岩土工程、结构工程、市政工程、桥梁与隧道工程、防灾减灾工程及防护工程、供热供燃气通风及空调工程、历史城市与建筑修复工程、智能结构及其系统信息化、土木工程建造与管理等9个二级学科博士点；岩土工程、结构工程、市政工程、桥梁与隧道工程、防灾减灾工程及防护工程、供热供燃气通风及空调工程、建筑历史与理论、建筑设计及其理论、城市规划与设计(含：风景园林规划与设

4、计)、土木工程建造与管理等10个硕士点；建筑与土木工程、项目管理2个工程硕士领域；岩土工程、结构工程2个省级重点学科；设有土木工程博士后科研流动站。实验室注重国内外学术交流，先后与美国、法国、日本、澳大利亚等国家和地区的十多 所大学和科研机构建立了密切学术交流与合作关系。常年派出教师和学生出国进修或开展科 研合作，并经常邀请国内外专家学者前来讲学。实验室全体工作人员辛勤耕耘，励精图治，抓住机遇，探索创新，强化优势，突出特色， 致力于建成国内一流的实验基地。目前实验室在工程结构振动的智能控制研究领域达到了国 际先进、国内领先水平，在岩土工程、桥梁隧道工程部分研究领域达到了国内先进、省内领 先水平

5、，已成为湖北省乃至全国道路桥梁与结构工程科学研究和人才培养的基地，并重点为 湖北省道路桥梁与结构工程建设提供科学技术支撑和人才保障。2. 学术团队实验室现有专任教师19人，其中正高职称7人、副髙职称6人。实验室主任是刘沐宇，首席教授是瞿伟廉。在编博士生导师6人、硕士生导师13人，聘请国内外著名专家学者担任实验学术委员会成员和兼职教授。目前， 目前共有在校硕士研究生107人，在校博士研究生19人。3. 实验室总体定位和发展目标总体定位：以解决道路、桥梁和结构工程建设中的基础理论和应用关键技术为研究目标，为湖北省道路桥梁与结构工程建设提供科学技术支撑和人才保障。发展目标：使本重点实验室在部分研究领

6、域达国际先进、国内领先水平，在部分研究领域达国内先进、省内领先水平，成为湖北省及至全国道路桥梁与结构工程科学研究和人才培养的基地。4. 实验设备4.1 MR智能阻尼器MR智能阻尼器是一种优秀的半主动控制装置，其具有控制力大，可调范围宽，温度适应性强，响应速度快，能耗低等优点。该装置的最大特点是利用了磁流变液在磁场作用下能在毫秒级的时间内从牛顿流体转变成具有一定屈服强度的粘塑性体的智能特性。它只需要很小的能量输入就能调节和产生较大的阻尼力，克服了主动控制装置费用高、能耗大和装置复杂的缺点，非常适合在土木工程上应用。该试验装置包括：英国生产的INSTRON1341电液伺服材料试验机。该试验机加载范

7、围为100kN，激励器行程为75mm，工作频率为0-80Hz。材料试验机将高压油作用在激励器的活塞上，对试样加载。利用传感器将力学量转换为电信号，与控制指令信号比较，调节伺服阀，使反馈信号等于指令信号，精确控制MR阻尼器的位移和加载速率。直流电源。输出为60伏特、3安培的直流电源用来给MR阻尼器输入电流。 阻尼试验机 MR阻尼器试验系统控制部分 MR阻尼器试验油源系统 MR阻尼器手动控制台4.2 多轴疲劳子结构试验系统该设备可以完成混凝土及岩石等材料的两轴拉及三轴拉压疲劳试验这一功能。该三轴仪三方向的加载均由计算机控制下的液压伺服作动器自动实现，三方向有各自独立的液压缸，可以分别实现各自独立异

8、步的加、卸载。系统的控制和数据的采集也全部由计算机自动实现。该系统可以对混凝土进行各种静、动多轴拉压试验，能够满足混凝土等材料的结构多轴疲劳试验的要求。它有控制系统、加载系统、数据采集系统组成。其中加载系统由承力框架、加载、头液压伺服作动器和荷载传感器等设备组成。多轴疲劳子结构试验系统4.3 地震模拟振动台电液伺服地震模拟振动台设备由台面及其支撑系统、激振系统、模控系统、数控系统、液压源系统以基础、供电等7部分组成，下面简要介绍其中的几部分。(1)台面及支撑系统台面为箱式网格焊接结构，尺寸为，高0.6m。台面上每隔40cm设有安装试件的螺孔，共64个孔，带有64套双头螺杆，作固定试件用。台面下

9、设置4根带有双头自滑润轴承万向绞的支撑连杆，除支撑台重荷载外，还起在主振方向的导向作用，限制了垂直向荷载两个翻转的运动。台面一侧设置2根带有双头自润滑轴承万向绞的导向连杆，限制了侧向平移和台面回转运动。台面底面安装有l台控制用的力平衡加速度计。(2)液压伺服系统液压伺服系统的激振器为双作用缸，最大出力为156kN，最大行程为110cm，两端带有自润滑轴承万向铰，与台面运动方向相连接。激振器上带有二级滑阀式伺服阀，空载流量为440Lmin，压力为21Mpa。其上装有±11cm的DCLVDT差动变压器式的位移传感器。(3)液压源系统液压源系统由主泵站、间隙回油泵站、水冷却系统、油源控制柜

10、组成。主泵站由3台110L/min流量、电机功率为45kW带动的定量泵组成，它带有2立方容积的油箱，上装调节阀组、开关，以及油温、油压、液面显示仪表，25L蓄能器2个，以作流量补充用。间隙回油泵站，设置振动台基坑内，搜集激振台上的间隙回油，定时泵回主油箱。水冷却系统，包括冷却器，15m3/h的中温冷却塔。油源控制柜，分本地控制和远程控制，本地控制在泵内，远程在模控柜上，所有控制有可编程器将程序固化。 地震模拟振动台 地震模拟振动台油源5研究方向本重点实验室有七个优势研究方向，下面将分别进行简介。5.1工程结构振动的智能控制此方向是继磁流变液阻尼器智能控制技术之后又一新的前沿研究领域。主要研究磁

11、流变弹性体智能材料与器件对重大工程结构振动智能控制的设计理论和应用技术。在此领域，我们将研究磁流变弹性体及其智能材料器件设计制作的 关键技术，研究它们应用于工程结构振动智能控制的设计理论与实现技术。5.2服役工程结构的性能评价与预警此方向主要研究服役工程结构在环境和灾害等荷载条件下性能衰变的监测、评价和预警技术。在此领域，我们将研究工程结构基于环境腐蚀效应的安全预警和评估方法，高耸结构、大跨桥梁与大跨空间结构风致破坏的识别与诊断技术，并将它们应用于工程实际。5.3工程钢结构结点焊缝疲劳寿命的评定此方向主要研究工程钢结构焊接节点焊缝裂纹萌生与扩展疲劳寿命的评定技术。着重研究焊接残余应力对疲劳寿命

12、的影响及工程钢结构焊接节点焊缝进入弹塑性阶段时基于应变疲劳的疲劳寿命评定技术，并将此技术应用于疲劳应力超过设计规范时工程钢结构的疲劳寿命评定。5.4大跨度钢混组合桥梁结构空间结构分析与性能评价此方向主要研究钢混组合桥梁结构施工和运营过程中的空间结构特性。着重研究大跨度钢混组合桥梁结构空间精细化仿真模型的建立及非线性特征，分析混凝土桥面板弹性转动约束下钢混组合梁高腹板的局部稳定性，提高钢混组合桥梁负弯矩区混凝土桥面板的抗裂性能，明确超长时间混凝土收缩徐变对钢混组合桥梁长期性能的影响。并将其应用于跨海、跨江河的重大桥梁工程。5.5深部岩体力学特性与深地下大跨度工程关键技术研究深部裂隙岩体的加卸载力

13、学特性，研究高地应力条件下爆炸应力波在裂隙岩体中的传播和衰减规律。在此领域进行世界级水电工程（三峡水电工程、溪洛渡水电工程）中的围岩动力特性与稳定分析、地下厂房岩锚梁精细爆破开挖技术试验、地下洞室群的爆炸应力波的传播和衰减规律研究，解决深地下国防战略工程、重大水电工程中施工与安全技术难题。5.6新型材料在道路桥梁结构工程中的应用研究开展超高强高延性钢管混凝土材料设计、制备技术研究，开发高韧性、高强轻质混凝土材料和抗滑、降噪、耐磨的桥面沥青混凝土材料，制备具有减缩、增韧的高延展致密匀质的钢混组合桥梁混凝土桥面板材料，研究这些新型材料施工关键技术，并应用于大型道路桥梁结构工程中。5.7交通荷载引起

14、的环境振动及减振降噪控制此方向是为减轻振动噪声公害、改善人们生活质量而兴起的热点研究领域。主要研究各种交通荷载下结构的振动预测及其减振降噪控制策略，考虑交通荷载的弱振特点，研究交通振动对环境影响的分析方法、弱振下结构精细化模型构建方法和结构减振降噪控制理论与实现技术。6. 实验室特色与展望试验室研究方向符合学科领域的发展趋势和当前科学技术的需要，结合学校的优势科目和先进设施，将研究主要锁定了六个大方向，形成了自己的主要特色，它们是：工程结构振动的智能控制，工程结构的健康监测与损伤诊断，轨道交通对环境的影响与控制，大跨度桥梁施工控制的理论与应用，高性能混凝土在道桥工程中的应用，纤维增强建筑结构及其工程应用。另外还有三个发展中的研究方向，它们是：工程结构抗火的设