1、武漢理工大學道路橋梁與結構工程實驗室調查報告1 .實驗室概況武漢理工大學道路橋梁與結構工程湖北省重點實驗室成立于2004年9月，2007年以優異成績通過省教育廳和省科技廳組織的湖北省重點實驗室驗收。實驗室隸屬于湖北省科技廳、湖北省教育廳，依托武漢理工大學土木工程、材料科學與工程、交通運輸工程等強勢學科，以解決道路、橋梁和結構工程建設中的基礎理論和應用關鍵技術為研究目標，開展對工程結構振動的智能控制、服役工程結構的性能評價與預警、工程鋼結構結點焊縫疲勞壽命的評定、大跨度鋼混組合橋梁結構空間結構分析與性能評價、深部巖體力學特性與深地下大跨度工程關鍵技術、新型材料在道路橋梁結構工程中的應用研究、交通

2、荷載引起的環境振動及減振降噪控制等課題的研究。實驗室現有建筑面積8000m2,擁有3M3M地震模擬振動臺、光纖光柵傳感結構健康監測試驗平臺（96通道）、MR阻尼試驗系統、多軸疲勞加載試驗系統、土木結構多功能模擬試驗系統和結構靜動態響應測試儀等先進試驗設備，并擁有橋梁與隧道工程、結構工程、防災減災工程和巖土工程等學科的博士、碩士授予權及博士后流動站。近五年來實驗室先后承擔了國家自然科學基金重點項目及面上項目、國家“973'"863'國家支撐計劃等國家級項目共計57項，獲國家科技進步一等獎1項，省部級科技獎勵13項，獲授權國家發明專利29項，發表學術論文被三大檢索收錄論文

3、220篇，出版專著和教材9部。實驗室注重科技成果的應用與轉化，一批科技成果成功運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、武漢二七長江大橋、武漢長江隧道等重大工程建設中，取得了良好的經濟和社會效益。該實驗室擁有土木工程一級學科博士學位授權點；巖土工程、結構工程、市政工程、橋梁與隧道工程、防災減災工程及防護工程、供熱供燃氣通風及空調工程、歷史城市與建筑修復工程、智能結構及其系統信息化、土木工程建造與管理等9個二級學科博士點；巖土工程、結構工程、市政工程、橋梁與隧道工程、防災減災工程及防護工程、供熱供燃氣通風及空調工程、建筑歷史與理論、建筑設計及其理論、城市規劃與

4、設計（含：風景園林規劃與設計卜土木工程建造與管理等10個碩士點；建筑與土木工程、項目管理2個工程碩士領域；巖土工程、結構工程2個省級重點學科；設有土木工程博士后科研流動站。實驗室注重國內外學術交流，先后與美國、法國、日本、澳大利亞等國家和地區的十多所大學和科研機構建立了密切學術交流與合作關系。常年派出教師和學生出國進修或開展科研合作，并經常邀請國內外專家學者前來講學。實驗室全體工作人員辛勤耕耘，勵精圖治，抓住機遇，探索創新，強化優勢，突出特色，致力于建成國內一流的實驗基地。目前實驗室在工程結構振動的智能控制研究領域達到了國際先進、國內領先水平，在巖土工程、橋梁隧道工程部分研究領域達到了國內先進

5、、省內領先水平，已成為湖北省乃至全國道路橋梁與結構工程科學研究和人才培養的基地，并重點為湖北省道路橋梁與結構工程建設提供科學技術支撐和人才保障。2 .學術團隊實驗室現有專任教師19人，其中正高職稱7人、副高職稱6人。實驗室主任是劉沐宇，首席教授是瞿偉廉。在編博士生導師6人、碩士生導師13人，聘請國內外著名專家學者擔任實驗學術委員會成員和兼職教授。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 .實驗室總體定位和發展目標總體定位：以解決道路、橋梁和結構工程建設中的基礎理論和應用關鍵技術為研究目標，為湖北省道路橋梁與結構工程建設提供科學技術支撐和人才保障。發展目標：使本重點實驗室在

6、部分研究領域達國際先進、國內領先水平，在部分研究領域達國內先進、省內領先水平，成為湖北省及至全國道路橋梁與結構工程科學研究和人才培養的基地。4 .實驗設備4.1 MR智能阻尼器MR智能阻尼器是一種優秀的半主動控制裝置，具具有控制力大，可調范圍寬，溫度適應性強，響應速度快，能耗低等優點。該裝置的最大特點是利用了磁流變液在磁場作用下能在毫秒級的時間內從牛頓流體轉變成具有一定屈服強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節和產生較大的阻尼力，克服了主動控制裝置費用高、能耗大和裝置復雜的缺點，非常適合在土木工程上應用。該試驗裝置包括：英國生產的INSTRON.1341電液伺服材料試驗機。該

7、試驗機加載范圍為100kN,激勵器行程為75mm,工作頻率為0-80Hz。材料試驗機將高壓油作用在激勵器的活塞上，對試樣加載。利用傳感器將力學量轉換為電信號，與控制指令信號比較，調節伺服閥，使反饋信號等于指令信號，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給MR阻尼器輸入電流。阻尼試驗機MR阻尼器試驗系統控制部分MR阻尼器試驗油源系統MR阻尼器手動控制臺4.2 多軸疲勞子結構試驗系統該設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這一功能。該三軸儀三方向的加載均由計算機控制下的液壓伺服作動器自動實現，三方向有各自獨立的液壓缸，可以分別實現各自

8、獨立異步的加、卸載。系統的控制和數據的采集也全部由計算機自動實現。該系統可以對混凝土進行各種靜、動多軸拉壓試驗，能夠滿足混凝土等材料的結構多軸疲勞試驗的要求。它有控制系統、加載系統、數據采集系統組成。其中加載系統由承力框架、加載、頭液壓伺服作動器和荷載傳感器等設備組成。多軸疲勞子結構試驗系統4.3 地震模擬振動臺電液伺服地震模擬振動臺設備由臺面及其支撐系統、激振系統、模控系統、數控系統、液壓源系統以基礎、供電等7部分組成，下面簡要介紹其中的幾部分。(1)臺面及支撐系統臺面為箱式網格焊接結構，尺寸為3mM3m,高0.6m。臺面上每隔40cm設有安裝試件的螺孔，共64個孔，帶有64套雙頭螺桿，作固

9、定試件用。臺面下設置4根帶有雙頭自滑潤軸承萬向絞的支撐連桿，除支撐臺重荷載外，還起在主振方向的導向作用，限制了垂直向荷載兩個翻轉的運動。臺面一側設置2根帶有雙頭自潤滑軸承萬向絞的導向連桿，限制了側向平移和臺面回轉運動。臺面底面安裝有l臺控制用的力平衡加速度計。(2)液壓伺服系統液壓伺服系統的激振器為雙作用缸，最大出力為156kN,最大行程為11.0cm,兩端帶有自潤滑軸承萬向銀，與臺面運動方向相連接。激振器上帶有二級滑閥式伺服閥，空載流量為440L/min,壓力為21Mpa。其上裝有由1cm的DCLVDT差動變壓器式的位移傳感器。(3)液壓源系統液壓源系統由主泵站、間隙回油泵站、水冷卻系統、油

10、源控制柜組成。主泵站由3臺110L/min流量、電機功率為45kW帶動的定量泵組成，它帶有2立方容積的油箱，上裝調節閥組、開關，以及油溫、油壓、液面顯示儀表，25L蓄能器2個，以作流量補充用。間隙回油泵站，設置振動臺基坑內，搜集激振臺上的間隙回油，定時泵回主油箱。水冷卻系統，包括冷卻器，15m3/h的中溫冷卻塔。油源控制柜，分本地控制和遠程控制，本地控制在泵內，遠程在模控柜上，所有控制有可編程器將程序固化。地震模擬振動臺地震模擬振動臺油源5 .研究方向本重點實驗室有七個優勢研究方向，下面將分別進行簡介。5.1 工程結構振動的智能控制此方向是繼磁流變液阻尼器智能控制技術之后又一新的前沿研究領域。

11、主要研究磁流變彈性體智能材料與器件對重大工程結構振動智能控制的設計理論和應用技術。在此領域，我們將研究磁流變彈性體及其智能材料器件設計制作的關鍵技術，研究它們應用于工程結構振動智能控制的設計理論與實現技術。5.2 服役工程結構的性能評價與預警此方向主要研究服役工程結構在環境和災害等荷載條件下性能衰變的監測、評價和預警技術。在此領域，我們將研究工程結構基于環境腐蝕效應的安全預警和評估方法，高聳結構、大跨橋梁與大跨空間結構風致破壞的識別與診斷技術，并將它們應用于工程實際。5.3 工程鋼結構結點焊縫疲勞壽命的評定此方向主要研究工程鋼結構焊接節點焊縫裂紋萌生與擴展疲勞壽命的評定技術。著重研究焊接殘余應

12、力對疲勞壽命的影響及工程鋼結構焊接節點焊縫進入彈塑性階段時基于應變疲勞的疲勞壽命評定技術，并將此技術應用于疲勞應力超過設計規范時工程鋼結構的疲勞壽命評定。5.4 大跨度鋼混組合橋梁結構空間結構分析與性能評價此方向主要研究鋼混組合橋梁結構施工和運營過程中的空間結構特性。著重研究大跨度鋼混組合橋梁結構空間精細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動約束下鋼混組合梁高腹板的局部穩定性，提高鋼混組合橋梁負彎矩區混凝土橋面板的抗裂性能，明確超長時間混凝土收縮徐變對鋼混組合橋梁長期性能的影響。并將其應用于跨海、跨江河的重大橋梁工程。5.5 深部巖體力學特性與深地下大跨度工程關鍵技術研究深部裂

13、隙巖體的加卸載力學特性，研究高地應力條件下爆炸應力波在裂隙巖體中的傳播和衰減規律。在此領域進行世界級水電工程（三峽水電工程、溪洛渡水電工程）中的圍巖動力特性與穩定分析、地下廠房巖錨梁精細爆破開挖技術試驗、地下洞室群的爆炸應力波的傳播和衰減規律研究，解決深地下國防戰略工程、重大水電工程中施工與安全技術難題。5.6 新型材料在道路橋梁結構工程中的應用研究開展超高強高延性鋼管混凝土材料設計、制備技術研究，開發高韌性、高強輕質混凝土材料和抗滑、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鍵技術，并應用于大型道路橋梁結構工程中。

14、5.7 交通荷載引起的環境振動及減振降噪控制此方向是為減輕振動噪聲公害、改善人們生活質量而興起的熱點研究領域。主要研究各種交通荷載下結構的振動預測及其減振降噪控制策略，考慮交通荷載的弱振特點，研究交通振動對環境影響的分析方法、弱振下結構精細化模型構建方法和結構減振降噪控制理論與實現技術。6 .實驗室特色與展望試驗室研究方向符合學科領域的發展趨勢和當前科學技術的需要，結合學校的優勢科目和先進設施，將研究主要鎖定了六個大方向，形成了自己的主要特色，它們是：工程結構振動的智能控制，工程結構的健康監測與損傷診斷，軌道交通對環境的影響與控制，大跨度橋梁施工控制的理論與應用，高性能混凝土在道橋工程中的應用，纖維增強建筑結構及其工程應用。另外還有三個發展中的研究方向，它們是：工程結構抗火的