我国与发达国家该领域科研的特点及差距分析

(1)纤维增强加固、修复技术。我国在该领域的开发比国际上滞后了20多年,1996年后才开始研发此类材料,1998年开始在工程上应用,而国外在1981年即开始在工程上应用。因此,目前我国在该领域的研究落后于国外。据调查,仅日本就有1000多个工程加固项目采用了此项技术,我国至2002年也仅有100多项加固工程应用了此项技术。说明我们在此项技术的材料与技术、理论和应用各方面与国外相比均存在较大差距,急需加大研发投入。

我国在纤维增强材料的研究与制备方面,发展滞后多年。最近几年,FRP 的研究和应用才有了较大的发展。2000年召开了首届中国纤维增强混凝土结构技术交流会。2001年颁布了第一个碳纤维布加固修复混凝土结构技术规程。主要差距表现为:材料方面主要是粘贴材料品种质量还有待开发和提高;基础理论研究欠缺;工程应用还有限;未形成FRP材料国产化和产业化规模。

(2)建筑物损伤理论。关于材料、构件、结构损伤的研究,国际上目前还处于前沿性研究范畴,虽然已提出各种各样的模型,但不是理论模型过于简单,计算结果与实际不符,就是模型过于繁琐,不确定或难以确定的因素过多,以至难以应用。作为研究损伤学科的基本理论,损伤力学至今尚未形成国际公认的理论体系,仍处在百家争鸣的学术讨论阶段,损伤力学学者们研究的内容和水平,离工程师对建筑结构设计与鉴定的目的和要求差距很大,具体反映在设计规范或鉴定规范中几乎没有出现损伤力学中的损伤变量、损伤本构关系等。尽管国内外科技人员开始将损伤力学中的概念和思维方式及技术路线引入工程鉴定中,但具体内容和方法出入很大,且此类科技人员为数甚少,如何将损伤力学理论应用到建筑结构设计和鉴定工程实践中,如何沟通损伤与耐久性学科中基础理论和工程应用理论之间的鸿沟,将是21世纪中结构损伤与耐久性学科研究的两大战略性要求。建筑结构损伤分析研究需在以下方面作出努力。

1)损伤研究分别在材料、构件、结构3个层次上展开,其中对材料层次研究得较多,今后应加强对构件和结构层次进行研究。

2)工程界对结构疲劳损伤研究较多,对地震损伤的研究次之。实际上,影响结构损伤因素很多,如火灾、腐蚀等。需拓展其他类结构损伤研究。(www.xing528.com)

3)针对常用材料组成的典型结构(如混凝土结构和钢结构),需建立更能反映材料和构件损伤机理的较统一的损伤模型,该模型对于不同的损伤原因(如地震和火灾等)应具有广泛的适应性。

4)在结构层次上,应研究结构局部损伤与整体损伤之间的关系,将结构损伤机理有机联系起来。弄清材料损伤到构件损伤,最终到结构损伤的传递关系,与目前建筑结构可靠性鉴定学科中的结构树失效原理结合起来。

5)研究不同因素交替作用下或同一因素多次作用下结构损伤机理和损伤积累的规律。因为在结构生命周期中,往往要受到多种因素(火灾、地震、腐蚀等)的共同作用。同一因素也可能对结构发生多次作用,如主震与多次余震。已有调查资料显示,有些建筑物在强度很高的主震中并未倒塌,却在强度不大的余震中倒塌,这就是主震中的结构累积损伤在起作用。目前大多数学者提出的损伤模型,其损伤基本上是构件或结构在单一因素一次作用下的损伤,设计依据是首次跨越破坏理论,具有一定的局限性。