泉源：科技日报
晋海细密制造有限公司科技日报记者 俞慧友
在地处8度抗震设防区的内蒙古金山热电厂，，， ，，耸立着一座高达195米的冷却塔。。。。。 。。修建物下部的斜交支持结构中，，， ，，浇筑了一种特殊的钢管混凝土柱。。。。。 。。
与平时使用的钢管混凝土柱差别，，， ，，这种特殊的钢管混凝土柱应用了中南大学教授丁发兴团队自主研发的拉筋增强手艺。。。。。 。。现场原位测试、缩尺构件实验验证与整体结构模子剖析显示，，， ，，使用了这一手艺的钢管混凝土柱，，， ，，使得修建体抗震能力提高了40%，，， ，，抗震能力高于国家标准9度抗震设防最高品级。。。。。 。。
“从理论研究到将手艺应用在钢管混凝土柱中，，， ，，我们破费了20多年时间。。。。。 。。”克日，，， ，，在中南大学天心校区土木匠程学院一间办公室里，，， ，，丁发兴对科技日报记者说。。。。。 。。
推演混凝土可“塑”理论公式
钢管混凝土柱由外层钢管和内部填充的混凝土组合而成，，， ，，在我国超高层修建、大型高铁站房和机场航站楼等大跨度修建中有着普遍的应用。。。。。 。。
在遭遇地动时，，， ，，具有塑性特征的钢管部分可充当阻尼器，，， ，，抵消震惊的耗能。。。。。 。�；；； ； ；；炷林蛞蚱浯嘈蕴卣鞫薹绺鹤枘崞鹘巧�。。。。。 。。因此，，， ，，若是要提高修建物体的抗震能力，，， ，，往往需为修建物添加阻尼器来增添其抗震性能。。。。。 。。
2000年9月，，， ，，丁发兴入读中南大学，，， ，，师从中国工程院院士、中南大学教授余志武。。。。。 。。在开展一项混凝土单偏向受压实验时，，， ，，他注重到在混凝土因受力增大而被压碎破损的历程中，，， ，，其在纵向和横向变形中都泛起出了少量的塑性行为。。。。。 。。
虽然此前有大宗实验显示，，， ，，三向受压下的混凝土应力水平会大幅度提升，，， ，，并泛起出显着的塑性特征。。。。。 。。但百年来，，， ，，学界对证料的脆性断裂和塑性屈服两种破损模式，，， ，，仍停留在强度理论的履历公式阶段。。。。。 。。
“那次试验后，，， ，，我想实验推导出混凝土泛起塑性的准确公式。。。。。 。。由于混凝土泛起塑性时，，， ，，修建体自身的抗震‘阻尼’效果将大幅提升。。。。。 。。”他说。。。。。 。。
基于实验，，， ，，丁发兴提出了横向和纵向变形都可以剖析为弹性和塑性变形的基本假设。。。。。 。�？？？？Ｋ剂康交炷辆哂锌寡骨慷雀摺⒖估慷鹊偷奶氐�，，， ，，丁发兴以为，，， ，，古板塑性耗能率盘算模子难以有用反应其拉压差别的影响，，， ，，因此，，， ，，他改用相对耗能率盘算模子。。。。。 。。
不到1年时间，，， ，，丁发兴通过精练的数学推导，，， ，，建设了新强度理论的基础表达式，，， ，，并将其命名为“损伤比理论”。。。。。 。。但这一理论公式中最焦点的要害参数，，， ，，即反应质料差别受力状态下，，， ，，差别破损模式的“损伤比指数”，，， ，，却很难以公式的形式表述。。。。。 。。
为推演出广适的“损伤比指数”表达式，，， ，，事情后的丁发兴，，， ，，组建了自己的团队，，， ，，继续开展相关攻关。。。。。 。。不想，，， ，，一干就是20年。。。。。 。。
通过一连论证，，， ，，团队将受压时的损伤比指数表达式简化为带4个履历系数的变量，，， ，，并团结受拉损伤比指数，，， ，，终于获得了相对成熟的理论模子。。。。。 。。“损伤比理论作为一种诠释质料破损原理的理论，，， ，，能乐成诠释高压下脆性子料（混凝土、岩石等）转变为塑性状态的物理征象。。。。。 。。”丁发兴说。。。。。 。。
丁发兴向记者展示了一个摆放在办公室里的“红心”立体模子：“这是我们凭证最终混凝土损伤比理论所表达的空间数学曲面，，， ，，3D打印出来的模子。。。。。 。。你看，，， ，，它竟然是一个三面临称的爱心形状！凭证PT视讯(中国区)官网公式，，， ，，可以盘算出混凝土展现出塑性的‘点位’。。。。。 。。”
团队通过网络差别质料在三向荷载下的强度实验数据并举行较量剖析，，， ，，发明损伤比理论不但适用于通俗混凝土，，， ，，也适用于海水海砂珊瑚礁混凝土等其他新型混凝土，，， ，，岩石、黄土、冻土等地球外貌的自然质料，，， ，，以及沥青路面、铸铁等。。。。。 。。
开发钢管混凝土拉筋增强手艺
在获得了损伤比理论后，，， ，，丁发兴团队最先思量怎样将混凝土在理论上表征出的塑性行为应用于修建工程领域。。。。。 。。
“受到导师的一段亲自履历启发，，， ，，我们想到了拉筋手艺的优化。。。。。 。。”丁发兴说。。。。。 。。
2000年前后建设的台湾省台北101大厦，，， ，，接纳磷浦管混凝土内拉筋做法。。。。。 。。余志武曾在该大厦施工现场旅行。。。。。 。。不过，，， ，，其时拉筋手艺主要用于在混凝土浇筑时避免矩形钢管鼓曲。。。。。 。。
在导师指导下，，， ，，丁发兴向导团队开展了起源实验、模子验证、优化剖析与再次实验验证的多次循环论证，，， ，，明确了拉筋结构形式，，， ，，深入量化了拉筋的用量和使用部位。。。。。 。。模子剖析效果显示，，， ，，通过运用增强版的拉筋手艺，，， ，，拉筋钢管混凝土柱不但承载能力增强，，， ，，且具备了阻尼器效果。。。。。 。。将其用于修建结构抗震时，，， ，，结构耗能能力可提升40%—100%，，， ，，这意味着修建抗震清静度提升一个品级。。。。。 。。
别的，，， ，，钢材具有受热膨胀的基本特征，，， ，，而混凝土质料则具有缩短的基本特征。。。。。 。。因此，，， ，，钢管混凝土柱在使用历程中，，， ，，钢管与混凝土之间的“界面”容易脱黏，，， ，，影响修建承载和抗震能力。。。。。 。。
团队通过在实验室抗震试验、长沙西站和西安曲江文创中心超高层工程实测等多场景、多标准条件下举行有用测试，，， ，，进一步论证了合理的拉筋结构。。。。。 。。
“拉筋增强手艺下的钢管混凝土晋海细密制造有限公司结构还能提高质料使用效率。。。。。 。。”丁发兴诠释，，， ，，相同修建在拉筋加持下，，， ，，将可遭受更重的荷载，，， ，，实现更高的高度与更大的跨度。。。。。 。。而在相同性能时，，， ，，其可以镌汰钢材与混凝土用量，，， ，，使建设工程更经济和低碳。。。。。 。。