方寸之间凝结星河之光 | “星河奖”（预应力技术领域）优秀论文揭晓

工业建筑杂志社杨颖芳社长揭晓“星河奖”

中国工程院院士、中冶建筑研究总院有限公司曾滨总工程师为获奖代表颁发“星河奖”金奖

摘要：预应力混凝土结构自引入我国以来，经历了几十年消化吸收和再创新过程，已成为实现结构性能再提升和满足多样化设计需求的重要结构形式之一，应用广泛，且目前已建成了大量的预应力混凝土建、构筑物。从发展历程、性能评价需求、预应力检测监测技术、服役性能评价方法等方面阐述了预应力混凝土结构服役性能评价领域的关键技术和发展现状；从理论、技术、应用三方面展望了预应力混凝土结构未来发展趋势；重点提出了不确定性评价理论、材料-结构一体化评价技术和智能化服役性能评价方法等未来发展方向；旨在为预应力混凝土结构领域研究和实践提供参考。 

许庆,徐晓达,曾滨,等.预应力混凝土结构性能评价技术研究进展及展望[J].工业建筑,2024,54(10):1-8.

摘要：预制预应力混凝土结构兼有预制混凝土结构和预应力混凝土结构的特点，在建筑和基础设施领域中具有良好的应用前景。系统总结了包括本课题组在内的国内外研究团队关于预制预应力混凝土框架、剪力墙和综合管廊结构受力性能的研究进展，研究对象主要包括预制预应力混凝土框架结构(预制节点核心区和现浇节点核心区两类)、预制预应力混凝土剪力墙结构和预制预应力混凝土综合管廊结构。已有研究表明：上述三种预制预应力混凝土结构均具有良好的承载力和变形恢复能力，采用现浇节点核心区的框架结构总体抗震性能“等同现浇”，而相比之下，采用预制节点核心区的预制预应力混凝土框架结构则具有典型的半刚性特征，延性和耗能稍差；预制预应力混凝土剪力墙结构在地震作用下的变形以刚体转动为主，墙体自身损伤和残余变形均较小，延性和耗能较差；预制预应力混凝土综合管廊整体结构具有良好的防水性能、较高的承载力与变形恢复能力。此外，还介绍了上述三种预制预应力混凝土结构的工程应用和技术标准现状。最后，对预制预应力混凝土结构的研究方向进行了展望。 

薛伟辰,张保证,陈盛扬,等.预制预应力混凝土结构（建筑与管廊）受力性能研究进展[J].工业建筑,2024,54(10):9-20.

摘要：核电厂安全壳是保障核电机组安全运行的重要实体屏障，打压试验是验证安全壳结构强度和密封性的重要手段，在核电厂建造完成投入使用前，通过打压试验来验证安全壳建造质量和结构性能是否满足设计要求。由于预应力安全壳结构复杂，准确地计算预测安全壳在打压试验下的结构响应较为困难。以某三代核电厂预应力混凝土安全壳为研究对象，基于ANSYS建立了安全壳精细化三维有限元模型，在安全壳预应力张拉和打压试验期间持续监测结构整体变形和应变，并通过预应力钢束分批次张拉期间混凝土应变实测值和计算值的吻合分析，开展有限元模型初始修正。基于修正后的有限元模型，在打压试验前计算预测安全壳在试验压力下的结构变形。打压试验期间的监测实测数据表明：通过上述有限元模型修正方法，可以较为准确地计算预测安全壳在试验压力下的结构性能。

李忠诚,周艳兵,蓝天云,等.基于有限元模型修正的预应力混凝土安全壳结构性能评估[J].工业建筑,2022,52(10):84-88,77.

摘要：针对拉索张拉过程中索力预测精度和智能化程度低的问题,提出了数字孪生驱动的预应力拉索索力智能预测方法。根据对拉索张拉的研究现状,分析了影响拉索索力的主要因素,总结了当前预应力拉索索力预测的方法。在智能预测闭环控制的理论框架下,探索了数字孪生驱动的预测维护方法。在此基础上,搭建了基于数字孪生的融合型预测方法框架,并探索了融合型预测维护方法的实施流程,通过数据的融合由工况参数预测出拉索的索力。针对轮辐式索桁架进行案例分析,验证了该方法的有效性。由数字孪生驱动的预应力拉索索力智能预测方法可以由工况参数直接预测索力的状态,提高了预应力钢结构安全评估的精确性和智能化。

刘占省,史国梁,王竞超.数字孪生驱动的预应力拉索索力智能预测方法研究[J].工业建筑,2021,51(5):1-9,123.

北京学者、北京工业大学张爱林教授和全国工程勘察设计大师、中国建筑标准设计研究院有限公司郁银泉总工程师为获奖代表颁发“星河奖”银奖

摘要：为了促进装配式混凝土框架在强震区的应用，针对一种新型预应力装配式混凝土框架-屈曲约束支撑体系(BRB-PPCF) ,进行了20 条地震波作用下6、9和12 层BRB-PPCF算例的动力时程分析。结果表明：在罕遇地震烈度和极罕遇地震烈度下，BRB-PPCFs的最大层间位移角( θ_max )平均值均远小于2.0%，最大残余层间位移角( θ_r ) 均小于0.5%。随BRB-PPCF中抗弯子框架(MSF)与抗侧子桁架(TSS)的层间初始刚度比α_c的减少，BRB-PPCFs的 θ_max 和 θ_r 均逐渐减少，可有效提 其抗震能力和震后可恢复性能。在线性极限状态下MSF的层间剪力与在屈服时TSS的层间剪力的比值 ψ 增加，BRB-PPCFs 的 θ_max 和 θ_r 均表现出先减少后增加，但影响相对较小。预应力筋的初张应力与其比例极限强度的比值 σ_pi/ σ_pl 对 BRB-PPCF 的 θ_max 和 θ_r 的影响可以忽略。 

卿缘,巩兆辉,王春林,等.预应力装配式混凝土框架-屈曲约束支撑体系参数分析[J].工业建筑,2024,54(10):31-37.

摘要：预应力拼装框架结构体系是一种全干式连接的装配式结构体系，深入研究预应力拼装柱节点的力学性能对推动该体系的发展具有重要意义。通过低周往复加载试验研究了三种预应力钢棒拼装柱节点的力学性能，分别选取无黏结预应力钢棒拼装柱节点(UBPC)、有黏结预应力钢棒拼装柱节点(BPC)以及纵筋和无黏结预应力钢棒拼装柱节点(RUBPC)三种节点形式，开展了单向偏压作用下的拟静力试验。试验结果表明，三种节点均具有较好的延性，当加载位移幅值达到弹塑性层间位移角限值1/50时，各试件的最大承载力均在极限承载力的85%以上；UBPC和BPC通过柱底黏接面的张开可有效减轻预制柱构件的损伤程度，但其最大承载力较RUBPC降低了15%～20%;UBPC和BPC的耗能能力弱于RUBPC,但其具有较好的自复位特性和更小的残余变形；预应力钢棒在试验加载过程中均处于弹性变形阶段，当加载至试件破坏时，RUBPC和UBPC中预应力钢棒的初始预加拉力下降了12%左右；相比较而言，BPC较UBPC具有更好的极限承载能力和耗能性能。承载力计算方法，其预测结果与有限元及试验结果吻合良好。

岳红原,郁银泉,雷远德,等.全干式预应力拼接柱节点单向偏压试验研究[J].工业建筑,2022,52(11):144-150,168.

摘要：进行了4组12个预应力胶合木-混凝土组合梁试件的受弯试验，试验参数为抗剪连接型式，包括凹槽连接、凹槽加螺钉连接、多种组合连接。结果表明：预应力胶合木-混凝土组合梁试件的主要破坏模式为木材的受弯破坏；对于同样采用凹槽加螺钉连接的组合梁试件，施加预应力后的平均受弯承载力提高了20.3%、破坏刚度提高了10.1%。组合梁试件破坏时,剪力连接处发生明显的滑移;采用凹槽加螺钉连接的组合梁试件在破坏时整体性和受弯承载力均优于其余两组组合梁试件，连接效果较好。 

陈溪,许清风,张富文,等.预应力胶合木-混凝土组合梁受弯性能的试验研究[J/OL].工业建筑,1-10[2024-10-22].http://kns.cnki.net/kcms/detail/11.2068.TU.20241011.1602.002.html.

摘要：碳纤维增强树脂(CFRP)复合材料相较于钢绞线具有轻质高强、耐腐蚀、耐疲劳、抗蠕变等优异性能，用于土木工程结构，可以减轻结构自重，延长结构寿命。单向CFRP材料具有典型正交各向异性特征，其抗剪及横向抗压性能较差，导致CFRP材料的锚固成为难题。本文采用试验与有限元模拟的方法，对多束平行碳纤维增强树脂复合材料拉索锚固系统的静载性能及应力分布进行了研究。研究结果表明：当采用多锥形锚具锚固多束CFRP平行拉索时，锚具导致的应力集中会损伤荷载端CFRP筋表面，导致CFRP拉索承载力下降；提出以黏结滑移本构表征CFRP筋与环氧树脂界面行为的有限元模拟方法，研究了CFRP拉索的破坏模式和应力分布情况，揭示了锚具挤压对CFRP拉索损伤的影响机制，预测了CFRP拉索的极限锚固承载力；最后，通过对锚具系统优化发现，增加CFRP拉索的锚固长度，可将锚固系统的锚固效率由70%提升至90%以上。

王梓豪,李承高,咸贵军,等.多束平行碳纤维复合材料拉索锚固系统的承载性能研究[J].工业建筑,2022,52(9):18-27.

摘要：提出了一种采用新型连接节点构造的自复位装配式混凝土框架结构。设计并制作了两榀单层单跨框架结构试件，包括一榀现浇混凝土框架和一榀新型装配式混凝土框架。其中，对装配式混凝土框架结构进行了两次拟静力试验，第二次试验是在第一次试验完成后并更换结构的耗能钢筋进行的。试验结果表明：新型装配式混凝土框架结构的承载能力和耗能能力略低于现浇混凝土框架结构，但延性较现浇框架有较大提高，层间位移角超过1/50时，承载力仍无下降趋势；另外，装配式混凝土框架结构在第一次试验后的残余变形约为现浇框架结构的15%,构件损伤轻微，结构可以实现自主复位；装配式框架结构在第二次试验中的承载力较第一次试验略有下降，残余变形有所增大，仍然具有一定的自主复位能力，结构损伤仍较轻微，说明其经过简单地更换耗能钢筋就可以实现抗震能力的基本恢复。

刘航,李牧,杨学中,等.自复位装配式混凝土框架结构抗震性能试验研究[J].工业建筑,2022,52(1):65-73.

摘要：为研究预应力超高性能混凝土(UHPC)拼装梁的受弯性能,完成了5片试验梁,研究参数主要为有、无拼接缝,键齿类型及预压应力。获取了试验梁的破坏模式、受拉区钢绞线应力增量、荷载-挠度曲线及应变分布规律。试验发现:试验梁均呈现典型的弯曲破坏,受压区UHPC均压碎,破坏时受压边缘的最大压应变可达7.2×10^-3以上,无论是否设置拼接缝应变沿截面高度的分布规律基本满足平截面假定;与整浇梁裂缝不同,拼接梁的弯曲裂缝主要集中在拼接缝位置; UHPC试验梁均具有较好的延性,且拼接梁的延性优于整浇梁;预压应力会影响试验梁的开裂荷载,但对极限荷载的影响较小; UHPC拼装梁比同条件下整浇梁的抗弯承载能力低9%～15%,接缝构造对抗弯承载能力也有一定影响,多齿构件承载力比同条件下单齿构件的低4.5%,平齿构件承载力比多齿构件的低5.7%。基于试验分析发现美国国家公路交通管理学会AASHTO标准节段梁设计提出的接缝折减系数基本适合UHPC节段拼装梁,但折减系数还应与键齿类型有关。

梁雪娇,郑辉,轩帅飞,等.超高性能混凝土节段预制拼接梁受弯性能试验研究[J].工业建筑,2021,51(1):30-36,72.

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