2021年度湖南省自然科學(xué)獎(jiǎng)提名公示材料

1、2021年度湖南省自然科學(xué)獎(jiǎng)提名公示材料一、項(xiàng)目名稱(chēng)：工程結(jié)構(gòu)抗沖擊性能與防護(hù)設(shè)計(jì)理論二、提名意見(jiàn)：提名該項(xiàng)目為湖南省自然科學(xué)獎(jiǎng)三等獎(jiǎng)三、項(xiàng)目簡(jiǎn)介：工程結(jié)構(gòu)服役過(guò)程中可能遭受人為或意外的沖擊荷載作用（車(chē)船、泥石流和浮冰碰撞等），結(jié)構(gòu)可能產(chǎn)生顯著的動(dòng)力響應(yīng)和非線(xiàn)性大變形，若結(jié)構(gòu)薄弱部位或關(guān)鍵構(gòu)件失效，可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)整體或局部倒塌，造成生命財(cái)產(chǎn)的重大損失。針對(duì)當(dāng)前理論研究的不足，本項(xiàng)目從材料、界面、構(gòu)件和結(jié)構(gòu)等幾個(gè)層面對(duì)工程結(jié)構(gòu)的抗沖擊性能和防護(hù)設(shè)計(jì)理論進(jìn)行研究，取得了一系列重要的研究成果。主要科學(xué)發(fā)現(xiàn)包括：（1）建立了車(chē)輛碰撞下結(jié)構(gòu)柱的防護(hù)設(shè)計(jì)理論基于精細(xì)化有限元分析和實(shí)車(chē)碰撞試驗(yàn)揭示了車(chē)輛與結(jié)構(gòu)

2、柱的碰撞機(jī)理，理清了影響車(chē)輛撞擊力的關(guān)鍵參數(shù)，在國(guó)際上較早地提出了卡車(chē)碰撞的兩階段特性；創(chuàng)造性地提出了卡車(chē)與結(jié)構(gòu)柱碰撞的耦合-質(zhì)量-彈簧-阻尼（CMSD）模型，可準(zhǔn)確、高效地計(jì)算出車(chē)輛撞擊力和結(jié)構(gòu)響應(yīng)，并為今后建立通用的、隨機(jī)車(chē)輛力學(xué)模型奠定重要基礎(chǔ)；首創(chuàng)了車(chē)輛撞擊下結(jié)構(gòu)柱反力計(jì)算的反應(yīng)譜方法；提出了一種等效卡車(chē)鋼架模型，用于對(duì)縮尺的結(jié)構(gòu)柱進(jìn)行室內(nèi)模擬車(chē)輛碰撞試驗(yàn)，為深入研究結(jié)構(gòu)柱的車(chē)撞損傷機(jī)理奠定試驗(yàn)研究基礎(chǔ)。（2）提出了組合結(jié)構(gòu)材料及界面的抗沖擊性能預(yù)測(cè)理論研發(fā)了一種新型大尺寸分離式霍普金森壓桿和電爐裝置，并對(duì)高溫下鋼管混凝土（CFT）材料的沖擊力學(xué)行為進(jìn)行了試驗(yàn)研究，揭示了高溫、沖擊速度

3、和鋼材比例等參數(shù)對(duì)CFT試件力學(xué)行為的影響規(guī)律，提出了高溫下CFT材料動(dòng)態(tài)極限強(qiáng)度的簡(jiǎn)化計(jì)算公式；落錘沖擊試驗(yàn)揭示了沖擊荷載對(duì)GFRP-混凝土界面粘結(jié)行為的影響規(guī)律，提出了沖擊作用下GFRP板-混凝土界面有效粘結(jié)長(zhǎng)度和極限粘結(jié)力的計(jì)算方法。（3）探明了FRP增強(qiáng)RC結(jié)構(gòu)的沖擊損傷與倒塌機(jī)制研究發(fā)現(xiàn)了環(huán)繞式CFRP布可有效提升RC梁的抗沖擊剪切能力，可使構(gòu)件由剪切破壞轉(zhuǎn)變?yōu)檠有缘膹澢茐模换诟哔|(zhì)量沖擊試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)CFRP的剪切強(qiáng)度貢獻(xiàn)進(jìn)行了量化分析，提出了CFRP布抗沖擊剪切加固的設(shè)計(jì)建議；提出新型的無(wú)粘結(jié)CFRP板帶對(duì)RC框架進(jìn)行加固，試驗(yàn)結(jié)果證明該加固方式可有效避免柱失效后結(jié)構(gòu)進(jìn)入懸鏈線(xiàn)階段

4、，從而起到抗倒塌的作用；提出了一種CFRP板帶加固RC框架抗倒塌能力的計(jì)算方法。本項(xiàng)目得到國(guó)家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的資助，成果在Eng Struct、J Struct Eng、Mater Struct、J Bridge Eng和J Compos Constr等本領(lǐng)域TOP期刊上發(fā)表并被廣泛引用，其中8篇代表作及論文SCI他引77次。相關(guān)工作得到國(guó)內(nèi)外院士、國(guó)家杰青等團(tuán)隊(duì)的充分肯定。四、客觀評(píng)價(jià)：本項(xiàng)目共取得了三項(xiàng)系統(tǒng)性科學(xué)發(fā)現(xiàn)。8篇代表性論文發(fā)表在本領(lǐng)域TOP期刊上，SCI他引77次。引文包括Comps Struct、Eng Struct和Int J impact Eng等著名刊物。本項(xiàng)目成果在

5、國(guó)內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域產(chǎn)生了廣泛學(xué)術(shù)影響并得到了高度評(píng)價(jià)與引用。五、代表作及論文目錄序號(hào)代表作及論文名稱(chēng)/刊名/作者影響因子年卷頁(yè)碼（xx年xx卷xx頁(yè)）發(fā)表時(shí)間（年月 日）通訊作者（含共同）第一作者（含共同）國(guó)內(nèi)作者（排序）知識(shí)產(chǎn)權(quán)是否歸國(guó)內(nèi)所有是否代表作1Reduced Models for Simulating Collisions between Trucks and Bridge Piers/Journal of Bridge Engineering/ Lin Chen, Sherif El-Tawil, Yan Xiao.3.0662016年21卷01016020頁(yè)2016年2月1日Lin

6、 ChenLin Chen陳林, 肖巖是是2Response Spectrum-based Method for Calculating the Reaction Force of Piers Subjected to Truck Collisions/Engineering Structures/ Lin Chen, Sherif El-Tawil, Yan Xiao4.4712017年150卷852-863頁(yè)2017年8月5日Lin ChenLin Chen陳林, 肖巖是是3Experimental study on impact behaviour of concrete-filled

7、steel tubes at elevated temperatures up to 800oC/Materials and Structures/Jingsi Huo, Yuanming He and Baisheng Chen3.4282014年47卷第263-283頁(yè)2013年4月3日J(rèn)ingsi HuoJingsi Huo霍靜思, 何遠(yuǎn)明, 陳柏生是是4CFRP strip cable retrofit of RC frame for collapse resistance/Journal of Composites for Construction/ T. Liu, Y. Xiao,

8、 J. Yang, B. S. Chen3.9252017年21卷04016067頁(yè)2016年7月5日Y. XiaoT. Liu劉濤, 肖巖,楊嬌, 陳柏生是是5Experimental Study on Dynamic Behavior of GFRP-to-Concrete Interface/Engineering Structures/Jingsi Huo, Jingya Liu, Yuan Lu, Jin Yang, Yan Xiao4.4712016年118卷第371-382頁(yè)2016年4月16日J(rèn)ingsi HuoJingsi Huo霍靜思, 劉靜雅, 盧淵, 楊進(jìn), 肖巖是是6

9、Impact Tests of Model RC Columns by an Equivalent Truck Frame/Journal of Structural Engineering/ L. Chen, Y. Xiao, S. El-Tawil3.3122016年142卷04016002頁(yè)2016年1月6日Y. XiaoL. Chen陳林, 肖巖是否7Impact Behavior of CFRP-Strip Wrapped RC Beams without Stirrups/ Journal of Composites for Construction/T. Liu and Y. X

10、iao3.9252017年21卷04017035頁(yè)2017年4月25日Y. XiaoT. Liu劉濤, 肖巖是否8防撞柱實(shí)車(chē)碰撞性能研究/振動(dòng)與沖擊/肖巖, 陳林, 肖果, 陳柏生, 劉春霖1.5112013年32卷第1-6頁(yè)2013年6月15日肖巖陳林肖巖,陳林,肖果,陳柏生是否六、主要完成人情況序號(hào)姓名排名行政職務(wù)技術(shù)職稱(chēng)工作單位主要完成單位對(duì)本項(xiàng)目的貢獻(xiàn)1陳林第一系副主任副教授湖南科技大學(xué)湖南科技大學(xué)負(fù)責(zé)研究總體方案、制定技術(shù)路線(xiàn)和協(xié)調(diào)項(xiàng)目順利完成；是第一發(fā)現(xiàn)點(diǎn)的主要貢獻(xiàn)者，代表性論文1、2、6的第一作者，代表性論文1、2的通訊作者，代表性論文8的第二作者，相關(guān)代表性論文見(jiàn)附件1、2、6

11、和8。主要學(xué)術(shù)貢獻(xiàn)包括：（1）揭示了大型卡車(chē)碰撞結(jié)構(gòu)柱的作用機(jī)理；（2）提出了卡車(chē)與結(jié)構(gòu)柱碰撞的耦合-質(zhì)量-彈簧-阻尼（CMSD）力學(xué)模型；（3）建立了車(chē)輛撞擊下橋墩反力的反應(yīng)譜計(jì)算方法；（4）提出了車(chē)輛與結(jié)構(gòu)柱碰撞的模型試驗(yàn)方法。2霍靜思第二系主任教授華僑大學(xué)華僑大學(xué)是第二發(fā)現(xiàn)點(diǎn)的主要貢獻(xiàn)者，代表性論文3和5的第一作者及通訊作者，相關(guān)代表性論文見(jiàn)附件3和5。主要學(xué)術(shù)貢獻(xiàn)包括：（1）揭示了纖維增強(qiáng)復(fù)合材料（FRP）-混凝土界面和高溫下鋼管混凝土（CFT）材料的沖擊力學(xué)行為；（2）提出了CFT材料動(dòng)態(tài)極限強(qiáng)度、沖擊下FRP板-混凝土界面有效粘結(jié)長(zhǎng)度和粘結(jié)力的計(jì)算理論；3劉濤第三無(wú)講師湖南科技大學(xué)

12、湖南大學(xué)是第三發(fā)現(xiàn)點(diǎn)的主要貢獻(xiàn)者，代表性論文4和7的第一作者，相關(guān)代表性論文見(jiàn)附件4和7。主要學(xué)術(shù)貢獻(xiàn)包括：（1）揭示了CFRP布加固無(wú)腹筋RC梁沖擊剪切破壞機(jī)理；（2）探明了無(wú)粘結(jié)CFRP板加固RC框架的倒塌機(jī)制。4陳柏生第四無(wú)工程師湖南大學(xué)湖南大學(xué)對(duì)科學(xué)發(fā)現(xiàn)一、二、三有重要貢獻(xiàn)，分別是代表性論文3的第三作者，代表性論文4和8的第四作者，相關(guān)代表性論文見(jiàn)附件3、4和8。主要學(xué)術(shù)貢獻(xiàn)包括：（1）研發(fā)了新型大尺寸分離式霍普金森壓桿和電爐裝置，實(shí)現(xiàn)對(duì)鋼管混凝土材料進(jìn)行高溫下的沖擊試驗(yàn)研究；（2）參與提出了實(shí)車(chē)碰撞試驗(yàn)以及空間RC框架結(jié)構(gòu)倒塌試驗(yàn)加載與測(cè)量方案。七、主要完成單位情況序號(hào)單位名稱(chēng)排名對(duì)

13、本項(xiàng)目的貢獻(xiàn)1湖南科技大學(xué)第一提名項(xiàng)目中3篇代表性論文主要在湖南科技大學(xué)完成，自2009年至今陳林副教授研究團(tuán)隊(duì)一直從事結(jié)構(gòu)抗沖擊研究，湖南科技大學(xué)提供了高性能數(shù)值仿真工作站和多臺(tái)高精度的實(shí)驗(yàn)儀器，為本項(xiàng)目的實(shí)驗(yàn)研究和數(shù)值模擬，提供了堅(jiān)實(shí)的實(shí)驗(yàn)和后勤保障。本項(xiàng)目湖南科技大學(xué)作為第一完成單位，取得了以下重要成果：（1）揭示了大型卡車(chē)碰撞結(jié)構(gòu)柱的作用機(jī)理，在國(guó)際上較早地提出了卡車(chē)碰撞的兩階段特性；（2）提出了卡車(chē)與結(jié)構(gòu)柱碰撞的耦合-質(zhì)量-彈簧-阻尼（CMSD）力學(xué)模型，可準(zhǔn)確、高效地計(jì)算出車(chē)輛撞擊力和結(jié)構(gòu)響應(yīng)，為今后建立通用的、隨機(jī)車(chē)輛力學(xué)模型奠定重要基礎(chǔ)；（3）首創(chuàng)了車(chē)輛撞擊下橋墩反力的反應(yīng)譜計(jì)

14、算方法，為橋墩或其它結(jié)構(gòu)柱的抗車(chē)撞設(shè)計(jì)奠定重要基礎(chǔ)；（4）提出了一種等效卡車(chē)鋼架模型，用于對(duì)縮尺的結(jié)構(gòu)柱進(jìn)行室內(nèi)模擬車(chē)輛碰撞試驗(yàn)，為深入研究結(jié)構(gòu)柱的車(chē)撞損傷機(jī)理奠定試驗(yàn)研究基礎(chǔ)。2湖南大學(xué)第二提名項(xiàng)目中重要科學(xué)發(fā)現(xiàn)二和三的部分工作是在湖南大學(xué)完成。本項(xiàng)目開(kāi)展了工程結(jié)構(gòu)抗沖擊性能與防護(hù)設(shè)計(jì)理論研究，湖南大學(xué)作為參與完成單位，做出了以下重要貢獻(xiàn)：（1）研發(fā)了一種新型大尺寸分離式霍普金森壓桿和電爐裝置，并對(duì)高溫下鋼管混凝土（CFT）材料的沖擊力學(xué)行為進(jìn)行了試驗(yàn)研究，揭示了高溫、沖擊速度和鋼材比例等參數(shù)對(duì)CFT試件力學(xué)行為的影響規(guī)律，提出了高溫下CFT材料動(dòng)態(tài)極限強(qiáng)度的簡(jiǎn)化計(jì)算公式；（2）發(fā)現(xiàn)了環(huán)繞式CFRP布可有效提升RC梁的抗沖擊剪切能力，并基于試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)CFRP的剪切強(qiáng)度貢獻(xiàn)進(jìn)行了量化分析，提出了CFRP布抗沖擊剪切加固的設(shè)計(jì)建議；（3）提出了無(wú)粘結(jié)CFRP板帶加固RC框架抗倒塌的新方法，并提出了相關(guān)加固設(shè)計(jì)建議。3華僑大學(xué)第三提名項(xiàng)目中重要科學(xué)發(fā)現(xiàn)二的部分工作是在華僑大學(xué)完成。華僑大學(xué)提供了多臺(tái)測(cè)試儀器，多款大型數(shù)值計(jì)算分析軟件，為本項(xiàng)目提供了有力支撐。本項(xiàng)目華僑大學(xué)作為參與完成單位，做出了以下重要貢獻(xiàn)：（1）發(fā)現(xiàn)了GFRP板與混凝土界面粘結(jié)性為具有明顯的應(yīng)變率效應(yīng)，并揭示了沖擊荷載對(duì)GFRP-混凝土界面粘結(jié)行為的影響規(guī)律；（2）提出了GFRP板-混凝土