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特等奖(2)| 中国钢结构协会2025年度科学技术进步奖成果展示
2025-11-047

项目背景


纤维增强复合材料,简称FRP,具有轻质、高强、耐腐、可设计、温度效应小等优点,可实现传统材料难以实现的效果,若将其与钢结构结合应用,将成为一种高效的技术手段,尤其在复杂环境中具有独特的应用优势。

本项目实施前,FRP在其他结构中已得到较多的应用,体现出其优越性能,但用FRP增强钢结构的研究还非常缺少,FRP增强钢结构的设计方法尚不完备、相关技术不成熟,并缺少标准规范与示范应用,工程中面临“不能用”、“不会用”和”不敢用”的困局。2008年,岳清瑞院士带领项目团队率先突破,成功应用FRP加固440吨钢吊车梁。此后,项目组经十多年攻关,围绕钢结构加固与新建高性能结构两大需求,深入开展设计理论、关键技术和应用示范研究,取得了一系列的创新成果。

图1 项目总体情况


创新成果



1

【基础理论与方法】

建立了FRP增强钢结构性能的理论分析模型:揭示了FRP-钢界面、FRP局部疲劳增强和弹性-弹塑性协同受力等基本组合状态下的工作机理、破坏模式和承载力影响规律,提出了针对不同应用环境条件下的设计计算方法,形成了FRP增强钢结构设计方法体系。基于研究发表SCI、EI收录论文102篇,被多位国内外院士在内的专家学者他引2000多次。项目成果被7部标准规范所采纳,为FRP提升复杂环境下钢结构性能方面的应用提供了技术支撑与保障。

2

【加固技术与示范】

研发了FRP加固钢结构系列技术:发明了FRP抗疲劳加固及自动化粘贴技术,发明了基于“缠-填-撑”的FRP防屈曲加固技术,研发了基于性能表征与评估的FRP耐腐蚀加固钢结构技术,提出了相应的应用设计方法与构造措施。基于上述技术,完成了世界首个大跨桥梁正交异性钢横隔板抗疲劳加固工程、首个预应力FRP索加固高耸通讯塔工程等示范应用。

3

【新建结构与示范】

研发了FRP-钢组合新建结构系列技术:提出了FRP壳-钢组合结构技术,发明了预应力FRP索提升结构刚度、调控温度应力、预防受压屈曲等增强结构技术,发明了FRP疲劳预防贴,提出了相应的应用设计方法与构造措施。基于上述技术,完成了世界最大面积FRP曲面板桥梁封护系统、最大的旋转风帆结构、首个FRP温度效应减控超长屋盖钢结构等示范应用。


示范应用

项目研究直接服务于450余项重要钢结构工程的安全服役和延寿增韧,助力了钢结构的提质升级和可持续发展。基于本项目创新成果,成功实现了FRP在工业与民用建筑、大跨桥梁、海洋工程、能源设施、通信设施等领域中钢结构工程的应用突破,取得了显著的社会、经济和环境效益。在本项目的支撑下,FRP以其独特的性能为钢结构赋能,打开了更广阔的应用空间。

图2 代表性工程应用


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