截面cornerradius

学科代码与名称3101420结构工程及材料学科评审组代码与名称070土建水成果登记号360-17-11010062高等学校科学研究优秀成果奖自然科学奖推荐书项目名称:复合结构关键基础理论的分析和试验研究第一完成单位:浙江大学通信地址:浙江省杭州市余杭塘路866号电话:0571-88981082邮政编码:310058推荐时间:01010101-102D1,D21高等学校自然科学奖推荐书(2017年度)一、项目基本情况学科评审组:土建水1,2,项目名称中文名复合结构关键基础理论的分析和试验研究英文名Analyticalandexperimentalstudiesofthefundamentaltheoriesforcompositestructures主要完成人徐荣桥,吴宇飞,陈伟球,沈旭栋主要完成单位浙江大学,香港城市大学推荐单位(盖章)浙江大学主题词钢混组合结构、FRP外包混凝土结构、粘结滑移、受约束混凝土、精确分析学科分类名称1结构工程及材料代码31014202土木结构代码3101410所属科学技术领域任务来源D1-国家自然科学基金;D2-其它基金;具体计划、基金的名称和编号:(限300字)D1国家自然科学基金面上项目,部分作用组合结构的分析理论及多尺度模拟,11172266D2香港研资局基金,CharacterizationofamechanicallyenhancesFRPbondingsystem,123711D2中央高校基本科研业务费,部分作用组合梁桥的静动力特性及施工过程分析,2009QNA4022发明专利(项)授权:申请:其他知识产权/标准(项)项目起止时间起始:2005-01-01完成:2014-12-31教育部科技发展中心制2二、项目简介本项目属于土木建筑学科的结构工程领域.
钢和混凝土是传统的土木工程材料,纤维增强聚合材料FiberReinforcedPolymer(FRP)在土木工程中的应用则主要在近二十年左右.
这三种材料具有完全不同的性能,但是它们结合起来组成复合结构,可以充分发挥各自的特点,从而获得优异的经济和技术指标.
比如钢混组合梁,外包FRP的钢筋混凝土柱,外贴FRP加固钢筋混凝土结构等等.
本项目对这些复合结构的受力特性进行了详细的理论分析和试验研究,完整地建立了考虑层间滑移的钢混组合梁静动力及屈曲特性的分析理论,提出了外包FRP混凝土柱的应力应变关系,揭示了FRP与混凝土界面剥离特性的物理机制,为复合结构的分析和设计理论奠定了理论基础.
主要科学发现如下:(1)提出并建立了基于一阶剪切梁理论和基于二维理论的考虑层间滑移的钢混组合梁静动力及屈曲分析的分析理论,发现了剪切连接键的刚度对钢混组合梁的静动力特性和屈曲特性的影响规律,给出了定量的解析公式,被国际同行大量引用来校核数值和试验结果,并把我们提出的分析理论与国际结构大师N.
M.
Newmark建立的模型平列进行详细对比,更有学者在《J.
Struct.
Eng.
》上发表文章,建议把我们给出的钢混组合梁自由振动频率公式写入欧洲规范.
(2)建立了以位移和内力表示的组合梁静动力和屈曲分析的各类变分原理,把传统的基于Lagrange体系的钢混组合梁动力分析方法导入到Hamilton体系,给出了在广义边界条件下证明钢混组合梁振型正交性的一般方法,该方法可推广应用于其他复杂结构形式.
所得变分原理被国际同行直接应用构造组合梁的新型混合有限元列式.
(3)发现了受包裹混凝土的强度增加量与矩形截面倒角半径呈线性关系,量化了矩形混凝土柱截面长宽比对于FRP包裹作用的影响规律,提出了统一的外包FRP钢筋混凝土柱的强度以及应力应变关系模型,发现了外贴FRP发生端部非稳定剥离的物理本质,即FRP内储藏的弹性应变能释放量超过了剥离所需的断裂能和表面能.
该发现点有两篇代表性论文引用都超过100次,被ESI认定为高被引论文.
本项目在复合结构的理论分析和试验研究两方面形成了独特的研究风格,取得了重要原创性成果,推动了考虑界面滑移的钢混组合结构的静动力分析理论,形成了以一维梁理论和二维弹性力学理论为依据的严格的分析体系,得到的钢混组合梁静动力问题的精确解和解析解为数值分析或其他近似求解提供了比较的基准,推广了Hamilton体系在结构分析中的应用,加深了对受FRP包裹作用钢筋混凝土柱的受力特性的理解,统一了受约束混凝土的应力应变关系,揭示并阐明了FRP与混凝土界面剥离时若干重要现象.
10篇代表论著被来自美、德、英、日、法、意、加、西、澳等24个主要国家和地区以及国内的400余位学者在30余种SCI期刊的论文中正面他引383次,Scoups他引520次,在国内外同行中产生重要的学术影响.
共发表SCI论文65篇,所发表论著被他人SCI论文引用900余次.
3三、重要科学发现1.
重要科学发现(限5页)研究背景钢和混凝土是传统的土木工程材料,纤维增强聚合材料FiberReinforcedPolymer(FRP)在土木工程中的应用则主要在近二十年左右.
这三种材料具有完全不同的性能,但是把它们结合起来组成复合结构,可以充分发挥各自的特点,从而获得优异的经济和技术指标.

比如钢混组合梁,充分利用了钢材的抗拉性能和混凝土的抗压性能,在房屋建筑和桥梁工程中得到了大量的应用.
而外包FRP的钢筋混凝土柱,由于受FRP约束可显著地改善混凝土材料的抗压性能和延性,在结构加固和结构抗震中获得了大量的关注.
另外,由于优异的施工性能,直接外贴FRP被大量应用于加固钢筋混凝土结构.
但是对这些复合结构的分析理论并不完善,其核心问题是需要发展考虑层间滑移的组合结构的分析理论,建立受约束混凝土的应力应变关系和FRP与混凝土之间的粘结剥离特性.
依托国家自然科学基金和香港研究资助局项目,本项目对复合结构的受力特性进行了详细的理论分析和试验研究,完整地建立了考虑层间滑移的钢混组合梁静动力及屈曲特性的分析理论,提出了外包FRP混凝土柱的应力应变关系,揭示了FRP与混凝土界面剥离特性的物理机制,为复合结构的分析和设计理论奠定了理论基础,具有重要的学术价值和工程应用价值.
针对"项目简介"中提及的3个主要科学发现点,进一步分项阐述如下:科学发现一:提出并建立了考虑一阶剪切变形和转动惯量以及层间滑移的钢混组合梁静动力及屈曲分析的统一理论模型,得到了在各种边界条件下的精确解和解析解,分析了钢混组合梁的各参数对其静动力特性和屈曲特性的影响,给出了定量的解析公式,发现挠度、振动频率和临界荷载对于抗剪连接件的抗剪刚度都有一敏感区域,即当抗剪连接件的抗剪刚度处于这一敏感区域时,抗剪刚度的变化可极大地影响钢混组合梁的挠度、频率和临界荷载.
而在敏感区域以外,则基本没有影响.
首次提出了考虑层间滑移的钢混组合梁静动力及屈曲分析的二维理论模型,得到了在两端简支条件下的精确解,可作为各种梁理论和其他近似方法的比较基准,详细分析了截面上剪力随抗剪连接件刚度的变化分布规律,给出了基于一维梁理论所得结果的误差范围.
学科分类:土木结构(3101410);支撑材料:代表性论文1,2,5(1)基于一维梁理论的分析模型及界面相对滑移对结构静动力特性和屈曲特性的影响规律著名的结构力学专家N.
M.
Newmark在1950年代通过试验提出了钢混组合梁的抗剪连接件所受的剪力与其变形成线性关系的假设,在此基础上基于经典梁理论,最早建立了考虑层间滑移的钢混组合梁的分析模型理论.
本项目则首次提出了考虑剪切变形和转动惯量的钢混组合梁理论,并建立了统一的静力学和屈曲分析模型.
在钢混组合梁中,钢和混凝土是通过剪切连接件的力和变形的传递共同受力,而经典梁理论则忽略了剪切变形,这是一对无法调和的矛盾.
因此钢混组合梁的分析模型理应考虑各部分的剪切变形,而其中一阶剪4切变形梁理论又是最方便的一种,这样既考虑了剪切变形,又不致分析模型数学上过于复杂而难于求解和应用.
如果忽略剪切变形和转动惯量的影响,本项目提出的分析模型又可以退化为基于经典梁理论的钢混组合梁分析模型.
在此基础上,求得了均布荷载作用下钢混组合梁静力挠度的精确解,并把其分成了三部分,即不考虑层间滑移和剪切变形的挠度、层间滑移导致的挠度和剪切变形导致的挠度,这样就可以详细分析了个参数对挠度的影响,发现由于剪切变形导致的挠度增加量与梁的高跨比平方成正比,而层间滑移导致的挠度则对抗剪连接件的抗剪刚度有一个非常敏感的区域,这些现象和规律具有重要的理论意义和实际应用价值.
另外,也求得了钢混组合梁自由振动频率的表达式,同样在其中提取出了层间滑移、剪切变形和截面转动惯量对振动频率的影响因子,通过参数分析,发现自由振动频率对抗剪连接件的抗剪刚度同样有一个非常敏感的区域,另外剪切变形和转动惯量对频率的影响随振动模态阶次的提高而迅速增大,也也表明如果要分析钢混组合梁的高阶频率必须考虑剪切变形和转动惯量.
屈曲分析得到的钢混组合梁的临界荷载,其随抗剪连接件的刚度以及剪切变形的影响,与频率类似.
这些重要的规律可为钢混组合梁的设计理论提供有力的支撑.
(2)考虑界面相对滑移的组合梁分析的二维理论基于梁理论的考虑层间相对滑移的钢混组合梁分析模型,必须引进沿梁高度方向的变形假设,无论是否考虑剪切变形.
为了更加精确地分析钢混组合梁的静动力和屈曲特性,本项目在国际上首次提出了基于二维理论的考虑层间滑移的分析模型,首先通过截面等效方法,把钢混组合梁等效为具有不同材料特性的多层平面应力模型,然后通过状态空间法建立了分析模型,通过引入抗剪连接件的层间弹簧模型,得到了两端简支条件下的精确解.
对于非两端简支条件,利用半解析半数值方法求得了近似解.
这些解可为其他基于梁理论的近似方法或者数值方法提供比较依据;通过参数分析,得到了梁理论在不同高跨比情况下的误差范围,同时发现不同的边界条件,相同高跨比下梁理论的精度有明显差别.
另外,抗剪连接件的刚度可以显著地影响截面上剪应力的分布.
这些现象可为设计方法提供理论依据.
科学发现二:把传统的基于Lagrange体系的钢混组合梁动力分析方法导入到Hamilton体系,利用广义内力和广义位移的辛对偶关系,给出了在广义边界条件下证明钢混组合梁振型正交性的一般方法,在此基础上,提出了分析钢混组合梁强迫振动的手段.
建立了以内力及其对应广义位移表示的钢混组合梁的各类能量变分原理,包括虚功原理、功的互等定理、最小势能原理、最小余能原理、两类变量的广义变分原理、以及关于自由振动和屈曲的变分原理,可直接用于钢混组合梁的近似分析或构造有限单元列式.
学科分类:土木结构(3101410);支撑材料:代表性论文3,4(1)基于Hamilton体系的组合梁动力特性分析理论5采用辛几何(SymplecticGeometry)的对偶变量,可把传统只利用单一变量(力或者位移),也即基于Lagrange体系的分析方法变换到同时把力和位移作为基本未知量的Hamilton体系中,这一个开创性工作归功于我国著名的结构计算分析专家钟万勰院士.
本项目把其应用于考虑层间滑移的钢混组合梁的分析中,首次给出了钢混组合梁的状态空间描述.
利用状态变量的辛内积,推导了在广义边界条件下,钢混组合梁模态关于质量和刚度的正交关系.

关于质量的模态正交关系可以退化到常规边界条件,而关于刚度的正交关系,则是国际上首次发表,在此之前未见类似工作报道,因此这个研究工作具有重要的首创性.
更值得指出的是,本项目提出的推导模态正交关系的方法,由于采用了矩阵表述,在数学形式上具有统一性,即可以推广应用于更为复杂的结构,而不会增加数学推导上的难度,如变截面特性的钢混组合梁或多跨的钢混组合梁,这大大推广了本项目方法的实用性.
实际上,本项目提出的基于辛内积和采用矩阵形式的方法,可推广应用于一般结构模态关于质量和刚度正交性的推导和证明.
在此基础上,还发展了考虑界面相对滑移的组合梁的强迫振动分析方法,可进一步扩展应用于车-组合梁桥的相互作用分析.
(2)组合梁静动力特性和屈曲特性的变分原理变分原理具有重要的理论意义和实际应用价值,即可用来推导问题的控制方程及其对应的边界条件,也是近似或数值解法(比如限元方法)的理论基础.
在本项目发表这一系统性工作之前,也有人基于类似的虚功原理和最小势能原理推导相应的有限单元,但是工作很不系统,而且采用了应力和应变作为基本未知量,这对于基于梁理论的以弯矩、剪力、挠度、转角、相对滑移和层间剪力为基本未知量的分析方法非常不便.
在前面工作的启发下(见重要科学发现1.
3),本项目系统性地建立了用弯矩、剪力、挠度、转角、相对滑移和层间剪力表示的各类能量变分原理.
其中功的互等定理、最小余能原理、两类变量的广义变分原理以及关于自由振动和屈曲的变分原理,均为国际上首次导出,填补了考虑层间滑移梁理论在能量变分原理研究方面的空白,丰富了变分原理的研究工作.
科学发现三:针对不同截面形式的外包FRP钢筋混凝土柱,进行了详细的试验和理论研究,分析和量化了混凝土柱矩形截面的倒角半径对混凝土受FRP包裹效应的影响,发现了受包裹混凝土的强度增加量与截面倒角半径呈线性关系;研究了矩形截面的长宽比系数对受FRP包裹的混凝土应力应变关系的影响,量化了长宽比系数对于FRP的包裹作用.
在此基础上,提出了统一的外包FRP钢筋混凝土柱的强度以及应力应变关系模型,可适用于不同的截面形式和参数,为外包FRP钢筋混凝土柱的设计提供了理论基础.
研究了在各种荷载下FRP的端部剥离和在内部裂缝处的剥离特性.
发现了发生端部剥离时FRP内储藏的弹性应变能释放量超过了剥离所需的断裂能和表面能,因此FRP的端部剥离是非稳定的.
学科分类:土木结构(3101410);支撑材料:代表性论文6,7,8,9,10(1)外包FRP的方形截面混凝土柱的应力应变关系6通过外包FRP约束混凝土柱中的混凝土,改善其强度和延性,在结构加固和抗震设计中得到了较大的关注.
在此之前研究圆形截面柱的较多,但是矩形/方形截面外包FRP后的性能十分复杂研究则相对少很多.
与圆形截面不同,其他截面形状柱在FRP外包作用下,内部混凝土的约束是不均匀的.
有人认为截面形状的尖角处FRP无法提供约束,而有人反而认为FRP约束的有效性部分来自于截面的尖角.
因此本项目对外包FRP的方形截面柱进行了详细的试验研究,制作了108个外包CFRP的混凝土柱试样,针对不同的倒角半径、CFRP横向刚度和混凝土标号,揭示和阐明了这些参数对FRP包裹效应的影响.
测试结果表明,外包FRP对内部混凝土的约束水平极大地受倒角半径的影响,重要发现是(1)倒角半径对受约束混凝土的强度增强比有直接的线性关系,该线性关系在所有测试的倒角半径范围、不同的约束水平和所有的混凝土标号情况下都存在;(2)具有尖角的截面,在加载的开始阶段,尖角无法提供足够的约束有效性去提高受包裹柱的强度;但是一旦越过加载峰值,具有尖角的截面其延性得到了显著的增加;(3)对于高标号混凝土,在增加结构延性方面约束是有效的,但是对于大倒角半径的截面,增加约束无助于提高其延性;(4)对于低标号混凝土,除了小倒角半径的截面,约束不仅无法增加柱子的延性,反而有可能降低.

外包FRP混凝土柱的抗压强度模型和应力应变关系是一个非常基础和重要的科学问题.
这也是对于FRP在土木工程中进行大量应用的一个困难的任务.
由于原先的研究大部分集中于圆形截面的混凝土柱,因此所得结果并不适用于其他截面形状的混凝土柱.
通过本项目的研究工作(重要发现2.
1和2.
2),理论模型中应该考虑截面形状参数.
为此,首先提出了统一截面形状的数学方法及引入形状参数,当该参数从0变化到1时,截面形状从方形渐变为圆形.
然后把该参数引入已有的模型中,通过本项目详细的试验结果(重要发现2.
1和2.
2)和收集的其他试验数据得到的数据库,标定其中的待定常数,得到了统一的强度模型,可以适用于任意倒角半径系数的截面.
该模型包含了两个特殊情形,即当形状参数为1时,截面形状是圆,而当形状参数为0时,截面形状为具有尖角的方形.
通过与已有试验结果的比较和模型预测,表明本项目提出的统一模型具有更好的试验相关性.
值得指出的是,本项目提出这个模型的方法具有一般性,也可以用来建立其他类似结构,比如钢管混凝土的强度模型和应力应变关系.
将来如果有更多更详细的试验结果,还可以对该模型的具体参数进行进一步的调整,以适应不同情况.
(2)外包FRP的矩形截面混凝土柱的应力应变关系除了倒角半径极大地影响矩形/方形截面柱的FRP包裹效应,矩形截面的长宽比也是一个重要的影响因子.
但是这方面的研究工作相对较少,因此本项目继续展开详细的试验研究,制作了48个试验,矩形截面的长宽比分别为1.
00、1.
25、1.
50、1.
75、2.
00,外包CFRP的层数分别为0、1和2.
通过详细的试验研究发现(1)FRP的包裹作用改善了矩形截面混凝土柱的性能,FRP的包裹效应对方形截面比矩形截面更加有效,随着矩形截面长宽比的增大,FRP的包裹效应对混凝土柱强度的增加不断减少,当长宽比为2时,FRP的包裹效应7已经可以忽略不计;(2)随着矩形截面长宽比的增大,混凝土的应力应变关系从一个单调递增和应变硬化类型变成应变软化类型.
对于长宽比较大的截面,需要更厚的FRP包裹,否则有可能由于FRP包裹的失效导致混凝土柱强度的退化;(3)FRP的破坏强度不随混凝土柱截面的长宽比影响.
在前面工作的基础上(重要科学发现2.
1,2.
2和2.
3),建立了一个最新的应力应变关系统一模型,用于受FRP约束混凝土柱的设计.
该模型在数学上具有更一般的统一性,可适用于圆形、方形和矩形截面.
这种统一性不仅使该模型更通用,由于其中的参数具有更大的变化范围,而且采用了最新的试验结果,进一步提高了模型的精度和性能.
最主要的特点是(1)在应力应变试验曲线上确定选取极限点是获取精确而且合理的应力应变模型的基础,本项目提出了应力应变曲线上的极限点是一个稳定的物理过程的终点和不稳定物理过程的起点,该点常常与最终的FRP破坏点不同,尤其是当曲线具有一个下降的分支时.
(2)由于采用了上述具有明显物理意义的极限点确定方法,本项目给出的模型可以比已有的描述受FRP包裹的矩形截面柱的应力应变模型更加精确地解释过了峰值荷载后的下降段,这对研究混凝土柱的延性和抗震性能具有重要的理论和实际意义.
(3)FRP与混凝土界面的粘结剥离特性由于FRP材料的高强、轻质、抗腐蚀等优异性能和便于施工的特点,通过局部外贴FRP或者采用FRP整体包裹混凝土结构,进行结构加固,在近二十年得到了大量的应用和关注.

其中FRP与混凝土之间的粘结剥离常常导致加固措施提前失效,因此对此进行深入的理论和试验研究,揭示并阐明粘结剥离破坏的现象和本质具有重要的理论和实际应用意义.
本项目针对已经受弯产生裂缝的混凝土梁,在外贴FRP后,构造了横向荷载作用下的状态方程,利用弱连接的弹簧模拟弯曲裂缝,并用内聚力区模型(Cohesivezonemodel)仿真FRP和混凝土之间的粘结层,提出了可分析任意荷载,任意弯曲裂缝分布情况下的FRP与混凝土的界面受力以及剥离破坏分析方法,并编制了通用的计算程序.
计算结果表明,如果对FRP端部的几何形状进行渐变处理,可有效地降低由于应力集中导致的剪应力峰值,但是无助于提高FRP剥离破坏的极限承载能力.
对于含弯曲裂缝的混凝土梁,FRP的剥离有两种形式,一种是在FRP的端部发生剥离(称为端部剥离),另一种是在弯曲裂缝处的剥离(称为内部剥离).
这两种剥离形式发生时有显著的不同,即当发生端部剥离时,FRP和混凝土之间的粘结层会很快从端部开始迅速破坏直至整条FRP完全从混凝土梁上剥离.
而当发生内部剥离时,剥离范围被局限在弯曲裂缝尖端附近有限的区域内.
通过进一步深入分析,这种现象的原因是在发生剥离破坏之前,FRP内的弹性应变能已经超过了界面剥离所需的断裂能和表面能,当发生端部剥离时,FRP内的弹性应变能可完全释放,成为界面剥离的能量来源,导致剥离迅速发生.
但是内部剥离,虽然FRP在弯曲裂缝附近与混凝土之间的界面已经剥离,但是FRP的其余部分仍然粘结在混凝土梁上,无法释放内部的弹性应变能,所以界面剥离还需要外荷载驱动.
82.
研究局限性(限1页)(1)本项目在考虑界面滑移的钢混组合梁受力性能的方面主要集中于结构整体性能和短期正常使用状态下的受力行为.
对于组合结构的局部(如剪切连接件)的刚度和强度的理论分析和试验研究均未涉及,也没有开展钢混组合结构的长期受力性能(如疲劳特性等)的研究.
(2)对于变分原理在钢混组合结构中的研究目前还只限于小变形和线弹性范围,如需要进一步对结构极限承载力的评定以及长期性能的研究,还需要引入大变形和材料的弹塑性本构关系,这也是本项目今后将要研究的一个内容.
(3)对于受约束混凝土的本构关系,只研究了简单应力路径的荷载试验和应力应变关系模型,对于复杂应力路径如循环荷载作用下的情况还需要进一步研究.
FRP与混凝土界面剥离的分析模型目前还只是一维模型,更加复杂的二维模型也有实际需求.
这些也正是本项目成员今后的主要研究方向.
9四、第三方评价(限2页)本项目在复合结构的理论分析和试验研究两方面形成了独特的研究风格,取得了重要原创性成果,10篇代表性论著发表在《J.
Struct.
Eng》、《J.
Eng.
Mech》、《Int.
J.
SolidStruct.
》和《Compos.
Sci.
Tech.
》等国际著名期刊上,被来自美、德、英、日、法、意、加、西、澳等24个主要国家和地区以及国内的400余位学者在30余种SCI期刊的论文中正面他引383次,Scoups他引520次,在国内外同行中产生重要的学术影响.
共发表SCI论文近70篇,被他人SCI论文引用900余次.
下面择要说明典型正面评价.
针对发现点一的评价:1、意大利著名学者Martinelli等人(J.
Const.
SteelRes.
,2012,75:21-31)把我们给出的基于Timoshenko梁理论的组合结构分析模型(代表性论文1,1)与国际结构大师Newmark等人(Proc.
Soc.
Exp.
StressAnal.
,1951,9:75-92)给出的模型平列,并加入另一种分析模型分成三组,进行了详细比较,他们在论文中写道"theformulationsthathavebeenproposedforplanarsteel–concretecompositebeamsinpartialinteractioncanbebasicallyclassifiedinthefollowingthreegroups:1.
Shear-rigidcompositebeammodels(Group1):…well-knownBernoulliBeamTheory[3];2.
Constrainedshear-flexiblecompositebeammodels(Group2):thesearemodelsthatassumeasingleshearstraindistributionforbothconnectedlayersandfollowthewell-knownTimoshenkoBeamTheory(planesectionsremainplaneafterthedeformation)[18];3.
…",这段话中的文献[3]就是Newmark等人发表的开创性工作,而文献[18]则是本项目的代表性论著1.
说明了我们的工作具有重要的理论意义和实际应用价值.
2、Rattanadit等人(Mech.
Mat.
,2009,41:691-706)直接采用我们给出的挠度公式和频率公式(代表性论著1,1)用于计算弹性基础上颗粒材料层的静动力特性,并与离散元-有限元耦合分析的结果对比,结果符合很好.
这篇施引文献的工作是研究颗粒材料的力学特性,且直接利用了本项目关于组合梁研究工作的结论,因此这是一个跨学科的应用,充分说明了我们这个工作具有重要的研究价值和科学意义,并具有普适性.
3、葡萄牙学者Santos等人(J.
Struct.
Eng.
,2015,141:04015029)直接利用我们导出的自由振动频率的精确解(代表性论文5,5),与他们进行的木头-混凝土组合楼板的振动测试结果进行了对比,取得了极好的效果,他们甚至建议应该把这篇代表性论著中得到的计算基频的公式写入欧洲规范(EN1995-1-1),他们在论文中写道"ThecomparisonofnumericalmodelproposedbyWuetal.
(2007)forasimplysupportedcompositebeamwiththeexpressiongiveninEN1995-1-1(CEN2004b),appliedtoaTCCbeam(assumingtheeffectivestiffnessfromgammamethod),showedthatthesolutionisthesameforthefundamentalfrequency.
ForasimplysupportedTCCfloor,thefundamentalfrequencycouldbepredictedbyassuminganeffectivewidthequaltothemeanspacingbetweenbeams.
PossiblytheexpressionbyWuetal.
(2007)couldbeintroducedinEN1995-1-1(CEN2004b)forthecalculationofthefundamental10frequencyofatwo-end-supportedcompositefloor.
Thecomparisonbetweentheexperimentalresultswiththeonesprovidedbythosemodelsalsoshowedgoodaccuracywithmeandeviationsof2.
1,4.
8,and2.
4%forthetimberfloor,TCCfloor,andTCCbeams,respectively.
".
这里的Wuetal(2007)即为本项目的代表性论著5,充分说明本项目的研究工作具有重要的实际应用价值.
4、澳大利亚著名的组合结构研究先驱D.
J.
Oehlers及其合作者(J.
Struct.
Eng.
,2013,139:47-56)利用我们的二维理论(代表性论文2,2)来校核并验证他们提出的部分作用组合梁的高阶理论.
比如他们在论文中写道"Table1alsoshowsthatthepresentresultsbasedontheonedimensionalHBTareveryaccurateandclosertothosegivenbythe2DsolutionbyXuandWu(2008),asexpected.
"以说明施引文献的工作是正确的.
文中的XuandWu(2008)就是本项目的代表性论文2.
针对发现点二的评价:1、【代表性论著4】Santos和Silberschmidt(Compos.
Struct.
,2014,108:646-656)就直接利用我们的成果,构造并验证了他们提出的用于分析部分作用组合梁的混合有限元.
他们在论中写道"Following[32,40],thetotalpotentialenergyfunctionalcanbetransformedintothetotalcomplementaryenergyfunctional…",这里的文献[40]就是本项目的代表性论著4,说明了该工作具有重要的理论和实际应用价值.
针对发现点三的评价:1、代表性论著6被ESI认定为高被引论文.
2、代表性论著7被ESI认定为高被引论文.
3、清华大学土木系陆新征教授把本项目的代表性论著6、7、8所做研究工作评为2014年结构工程的主要研究热点的第一名.
11五、论文、论著目录1.
不超过10篇代表性论文、专著序号论文、专著名称/刊名/作者影响因子年卷页码年(卷):页码发表年月通讯作者/第一作者(中文名)SCI他引次数他引总次数是否国内完成1Static,dynamic,andbucklinganalysisofpartialinteractioncompositemembersusingTimoshenko'sbeamtheory,InternationalJournalofMechanicalSciences,徐荣桥,吴宇飞.
2.
4812007(49):1139-11552007-10吴宇飞/徐荣桥6689是12Two-dimensionalanalyticalsolutionsofsimplysupportedcompositebeamswithinterlayerslips,InternationalJournalofSolidsandStructures.
徐荣桥,吴宇飞.
2.
0812007(44):165-1752007-01吴宇飞/徐荣桥2838是13Dynamicanalysisofpartial-interactioncompositebeams,CompositesScienceandTechnology,沈旭栋,陈伟球,吴宇飞,徐荣桥.
3.
8972011(71):1286-12942011-07徐荣桥/沈旭栋1016是14Variationalprincipleofpartial-interactioncompositebeamsusingTimoshenko'sbeamtheory,InternationalJournalofMechanicalSciences,徐荣桥,王冠楠.
2.
4812012(60):72-832012-07徐荣桥/徐荣桥1012是15Freevibrationsofthepartial-interactioncompositememberswithaxialforce,JournalofSoundandVibration,吴宇飞,徐荣桥,陈伟球.
2.
1072006(299):1074-10932006-02吴宇飞/吴宇飞2041是16EffectofcornerradiusontheperformanceofCFRP-confinedsquareconcretecolumns:Test.
EngineeringStructures,王雷鸣,吴宇飞1.
8932008(30):493-5052008-02吴宇飞/王雷鸣97133是17Effectofcross-sectionalaspectratioonthestrengthofCFRP-confinedrectangularconcretecolumns.
EngineeringStructures,吴宇飞,韦有忆.
1.
8932010(32):32-452010-01吴宇飞/吴宇飞7792是18Unifiedstrengthmodelforsquareandcircularconcretecolumnsconfinedbyexternaljacket.
JournalofStructuralEngineering(ASCE),吴宇飞,王雷鸣.
1.
7002009(135):253-2612009-03吴宇飞/吴宇飞3346是19Unifiedstress-strainmodelofconcreteforFRP-confinedcolumns.
ConstructionandBuildingMaterials.
韦有忆,吴宇飞2.
4212012(26):381-3922012-01吴宇飞/韦有忆3747是1121.
不超过10篇代表性论文、专著序号论文、专著名称/刊名/作者影响因子年卷页码年(卷):页码发表年月通讯作者/第一作者(中文名)SCI他引次数他引总次数是否国内完成10CZM-BasedDebondingSimulationofCrackedBeamsStrengthenedbyFRPSheets,JournalofEngineeringMechanics(ASCE),徐荣桥,刘承.
1.
3462012(138):210-2202012-02徐荣桥/徐荣桥56是113五、论文、论著目录2.
上述代表性论文被他人引用代表性引文、专著目录(不超过10篇)序号被引论文、专著名称/刊名/作者引文名称/刊名/作者引文刊名(影响因子)引文发表年月1Static,dynamic,andbucklinganalysisofpartialinteractioncompositemembersusingTimoshenko'sbeamtheory,InternationalJournalofMechanicalSciences,徐荣桥,吴宇飞.
Dimensionlessformulationandcomparativestudyofanalyticalmodelsforcompositebeamsinpartialinteraction,JournalofConstructionalSteelResearch,MartinelliE,NguyenQH,HjiajM.
1.
7022012-082Two-dimensionalanalyticalsolutionsofsimplysupportedcompositebeamswithinterlayerslips,InternationalJournalofSolidsandStructures.
徐荣桥,吴宇飞.
Dynamicresponseofcompositebeamswithpartialshearinteractionusingahigher-orderbeamtheory.
JournalofStructuralEngineering(ASCE).
ChakrabartiA,SheikhAH,GriffithM,OehlersDJ.
1.
7002013-013Dynamicanalysisofpartial-interactioncompositebeams,CompositesScienceandTechnology,沈旭栋,陈伟球,吴宇飞,徐荣桥.
Effectsofshearstiffness,rotatoryandaxialinertia,andinterfacestiffnessonfreevibrationsofatwo-layerbeam.
JournalofSoundandVibration,LenciS,Clementi,F.
2.
1072012-114Variationalprincipleofpartial-interactioncompositebeamsusingTimoshenko'sbeamtheory,InternationalJournalofMechanicalSciences,徐荣桥,王冠楠.
Hybridequilibriumfiniteelementformulationforcompositebeamswithpartialinteraction.
CompositeStructures.
SantosHAFA,SilberschmidtVV.
3.
8532014-025Freevibrationsofthepartial-interactioncompositememberswithaxialforce,JournalofSoundandVibration,吴宇飞,徐荣桥,陈伟球.
Modalfrequenciesofareinforcedtimber-concretecompositefloor:testingandmodeling.
JournalofStructuralEngineering(ASCE).
dosSantosPGG,MartinsCED,SkinnerJ,HarrisR,DiasAMPG,GodinhoLMC.
1.
7002015-116EffectofcornerradiusontheperformanceofCFRP-confinedsquareconcretecolumns:Test.
EngineeringStructures,王雷鸣,吴宇飞ReviewofcurrentdesignguidelinesforcircularFRP-wrappedplainconcretecylinders.
JournalofCompositesforConstruction.
GulerS,AshourA.
2.
5032016-047Effectofcross-sectionalaspectratioonthestrengthofCFRP-confinedrectangularconcretecolumns.
EngineeringStructures,吴宇飞,韦有忆.
StresspredictionmodelforFRPconfinedrectangularconcretecolumnswithroundedcorners.
JournalofCompositesforConstruction.
PhamTM,HadiMNS.
2.
5032014-028Unifiedstrengthmodelforsquareandcircularconcretecolumnsconfinedbyexternaljacket.
JournalofStructuralEngineering(ASCE),吴宇飞,王雷鸣.
ConcreteconfinedbyFRPsystems:Confinementefficiencyanddesignstrengthmodels.
CompositesPartB–Engineering.
RealfonzoR,NapoliA.
3.
8502011-069Unifiedstress-strainmodelofconcreteforFRP-confinedcolumns.
ConstructionandBuildingMaterials.
韦有忆,吴宇飞EvaluationofultimateconditionsofFRP-confinedconcretecolumnsusinggeneticprogramming.
Computers&Structures.
LimJC,KarakusM,Ozbakkaloglu,T.
2.
4252016-01142.
上述代表性论文被他人引用代表性引文、专著目录(不超过10篇)序号被引论文、专著名称/刊名/作者引文名称/刊名/作者引文刊名(影响因子)引文发表年月10CZM-BasedDebondingSimulationofCrackedBeamsStrengthenedbyFRPSheets,JournalofEngineeringMechanics(ASCE),徐荣桥,刘承.
AnextendedhighordercohesiveinterfaceapproachtothedebondinganalysisofFRPstrengthenedbeams.
InternationalJournalofMechanicalSciences.
RabinovitchO.
2.
4812014-0415六、近五年教学与人才培养情况1.
授课情况课程名称授课对象总课时数弹性力学的变分原理及其应用博士生(土木\水利)160结构分析的有限元法硕士生(桥梁与隧道)160弹性力学本科生(土木工程)160有限元导论本科生(土木工程)322.
指导研究生情况指导博士生毕业人数:2指导硕士生毕业人数:6在读人数:6在读人数:23.
编写教材情况教材名称是否主编是否国家规划教材出版社出版时间4.
教学成果获奖情况获奖教学成果名称获奖时间等级奖项名称授奖部门(单位)注:仅限第一完成人16七、本项目成果曾获科技奖励情况获奖项目名称获奖时间奖项名称奖励等级授奖部门(单位)本表所填内容是指本项目科技成果曾经获得的科技奖励,具体为:1.
经登记的社会力量设立的科技奖励;2.
厅、局、地级市设立的科技奖励;3.
国际组织和外国政府设立的科技奖励;4.
其他科技奖励.
17八、完成人情况表姓名徐荣桥性别男1排名1出生年月1970-01-14出生地浙江慈溪民族汉族01身份证号330222197201146012党派中国共产党01国籍中国1行政职务所长归国人员是1归国时间2005-01-01工作单位浙江大学所在地浙江303办公电话0571-88206843家庭住址浙江省杭州市马塍路33-4-3-502住宅电话通讯地址浙江大学建筑工程学院交通工程研究所邮政编码310057电子信箱xurongqiao@zju.
edu.
cn移动电话13588185518毕业学校浙江大学文化程度研究生01毕业时间1999-07-07技术职称教授11专业、专长桥梁与隧道最高学位博士1完成单位浙江大学单位性质大专院校02所在地浙江303曾获科技奖励情况多功能非均匀材料结构力学性能研究,教育部自然科学奖,二等奖,2013年1月,排名第4.
参加本项目起止时间自2005-01-01至2014-12-31本人对本项目主要学术贡献:(限300字)主持项目的全面工作,开展了考虑界面滑移的组合结构的一维和二维分析理论,揭示了抗剪连接件的抗剪刚度对组合梁的静动力及其屈曲特性的影响规律,建立了组合结构的变分原理,研究了FRP与混凝土的界面剥离特性.
是代表性论文1和2的第一作者,代表性论文3的通讯作者,代表性论文4和10的第一作者和通讯作者,代表性论文5的共同作者.
研究工作占本人工作量的80%.
声明本人严格按照要求,如实提供了本推荐书及相关材料,且不存在任何违反《中华人民共和国保守国家秘密法》和《科学技术保密规定》等有关法律法规的情形,如有不符,本人愿意承担相关后果并接受相应的处理.
本人签名:年月日18八、完成人情况表姓名吴宇飞性别男1排名2出生年月1962-09-22出生地浙江金华民族汉族01身份证号R250329(7)党派群众02国籍中国1行政职务归国人员否2归国时间工作单位澳大利亚皇家墨尔本理工大学(RMIT)所在地其他999办公电话613-99252493家庭住址GPOBox2476MelbourneVIC3001,Australia住宅电话通讯地址6/87EarlStreet,Kew,VIC3101,Australia邮政编码3001电子信箱yufei.
wu@rmit.
edu.
au移动电话+61-432068371毕业学校阿德莱德大学文化程度研究生01毕业时间2002-02-28技术职称教授11专业、专长结构工程最高学位博士1完成单位香港城市大学单位性质大专院校02所在地香港801曾获科技奖励情况纤维增强复合材料的高性能化及结构性能提升关键技术与应用,国家科技进步奖,二等奖,2012年,排名第4.
参加本项目起止时间自2005-01-01至2014-12-31本人对本项目主要学术贡献:(限300字)项目的主要研究人员和完成人,发现了方形截面的倒角半径对混凝土强度的增加是线性关系,确定了长宽比系数的增大不利于FRP的包裹作用,参与建立了钢混组合结构的一维和二维分析理论.
是代表性论文5、7、8的第一作者和通讯作者,代表性论文1、2、6、9的通讯作者,也是代表性论文3的共同作者.
对本项目的科学发现1和3都做出了重要贡献.
研究工作占本人工作量的70%.
声明本人严格按照要求,如实提供了本推荐书及相关材料,且不存在任何违反《中华人民共和国保守国家秘密法》和《科学技术保密规定》等有关法律法规的情形,如有不符,本人愿意承担相关后果并接受相应的处理.
本人签名:年月日19八、完成人情况表姓名陈伟球性别男1排名3出生年月1969-06-04出生地江苏吴江民族汉族01身份证号330106196906040437党派中国共产党01国籍中国1行政职务系主任归国人员是1归国时间1999-03-01工作单位浙江大学所在地浙江303办公电话0571-87951866家庭住址浙江省杭州市西湖区求是村48幢401室住宅电话通讯地址浙江省杭州市浙大路38号浙江大学工程力学系邮政编码310027电子信箱chenwq@zju.
edu.
cn移动电话13958010963毕业学校浙江大学文化程度研究生01毕业时间1996-03-01技术职称教授11专业、专长固体力学最高学位博士1完成单位浙江大学单位性质大专院校02所在地浙江303曾获科技奖励情况多功能非均匀材料结构力学性能研究,教育部自然科学奖,二等奖,2013年1月,排名第1.
参加本项目起止时间自2005-01-01至2014-12-31本人对本项目主要学术贡献:(限300字)项目的主要研究人员,把传统的基于Lagrange体系的钢混组合梁动力分析方法导入到Hamilton体系,利用广义内力和广义位移的辛对偶关系,给出了在广义边界条件下证明钢混组合梁振型正交性的一般方法.
是代表性论文3和5的共同作者.
研究工作占本人工作量的40%.
声明本人严格按照要求,如实提供了本推荐书及相关材料,且不存在任何违反《中华人民共和国保守国家秘密法》和《科学技术保密规定》等有关法律法规的情形,如有不符,本人愿意承担相关后果并接受相应的处理.
本人签名:年月日20八、完成人情况表姓名沈旭栋性别男1排名4出生年月1982-02-02出生地浙江杭州民族汉族01身份证号330105198202022532党派群众02国籍中国1行政职务归国人员否2归国时间工作单位浙江大学所在地浙江303办公电话0571-87951866家庭住址浙江省杭州市拱墅区上塘街道皋亭社区神龙桥7号住宅电话通讯地址浙江省杭州市浙大路38号浙江大学工程力学系邮政编码310027电子信箱vibration@zju.
edu.
cn移动电话13588155391毕业学校浙江大学文化程度研究生01毕业时间2012-06-01技术职称讲师13专业、专长结构工程最高学位博士1完成单位浙江大学单位性质大专院校02所在地浙江303曾获科技奖励情况无参加本项目起止时间自2005-01-01至2014-12-31本人对本项目主要学术贡献:(限300字)项目的主要研究人员,推导了Hamilton体系下,考虑界面滑移的组合梁的状态向量及其状态方程,证明了在广义边界条件下组合梁模态关于质量和刚度的正交性质,实现了分析组合梁强迫振动的方法,并对各种计算参数进行了详细的计算和分析.
是代表性论文3的第一作者.
研究工作占本人工作量的50%.
声明本人严格按照要求,如实提供了本推荐书及相关材料,且不存在任何违反《中华人民共和国保守国家秘密法》和《科学技术保密规定》等有关法律法规的情形,如有不符,本人愿意承担相关后果并接受相应的处理.
本人签名:年月日21九、完成单位情况表单位名称浙江大学所在地浙江303排名1单位性质大专院校02传真联系人赵彬联系电话0571-88981082移动电话13858042889通讯地址浙江省杭州市余杭塘路866号邮政编码310058电子信箱kjckf2@zju.
edu.
cn对本项目的贡献:我校是本项目的第一承担单位,该项目在国家自然科学基金及其他基金的资助下完成.
第一完成人徐荣桥教授于1999年起在我校建工学院土木系工作,期间2003-2004在日本长冈技术大学访问交流.
现任我校交通工程研究所所长,博士生导师.
第三完成人陈伟球教授于1996年起在我校建工学院任教,2009年调至我校航空航天学院任教,现任工程力学系系主任,博士生导师.
第四完成人沈旭栋原为本项目第一和第三完成人共同指导的博士生,现为本校博士后.
我校对本项目完成在人、物、财等方面给予了保障和支持.
本项目的主要创新和学术贡献是在我校主持下完成的.

完成单位(公章)年月日22九、完成单位情况表单位名称香港城市大学所在地香港801排名2单位性质大专院校传真联系人P.
Lau联系电话852-34429059移动电话+852-91378545通讯地址香港九龙达之路香港城市大学邮政编码电子信箱bcplau@cityu.
edu.
hk对本项目的贡献:我校是本项目的第二承担单位.
第二申请人吴宇飞于2013年12月-2015年10月在我校任副教授,他是代表性论文5、7、8的第一作者和通讯作者,代表性论文1、2、6、9的通讯作者,也是代表性论文3的共同作者.
这些论文都是他在我校工作期间完成的.
我校对本项目完成在人、物、财等方面给予了充分的保障.
我校对本项目创新点1和3都做出了重要贡献.
完成单位(公章)年月日23十、推荐单位意见推荐意见:(限600字)声明:我单位严格按照有关规定和要求,对推荐书内容及全部材料进行了严格审查,确认该项目符合《高等学校科学研究优秀成果奖(科学技术)奖励办法》规定的推荐资格条件,推荐材料全部内容属实,且不存在任何违反《中华人民共和国保守国家秘密法》和《科学技术保密规定》等有关法律法规的情形.

我单位承诺将严格按照有关规定和要求,认真履行作为推荐单位的义务并承担相应的责任.