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我校俞小彤博士與瑞典研究團隊

合作提出自然腐蝕條件下

混凝土梁內(nèi)鋼筋粘結(jié)-滑移關(guān)系的反演分析方法

鋼筋銹蝕是鋼筋混凝土（Reinforced Concrete, RC）結(jié)構(gòu)最主要的劣化因素，銹蝕不但減小鋼筋截面積，而且生成膨脹性銹蝕產(chǎn)物導(dǎo)致混凝土保護(hù)層脹裂，改變鋼筋混凝土粘結(jié)性能。良好的粘結(jié)是鋼筋混凝土協(xié)同工作的基礎(chǔ)，因此明晰銹蝕鋼筋混凝土的粘結(jié)-滑移關(guān)系對腐蝕RC構(gòu)件/結(jié)構(gòu)性能評估至關(guān)重要。近日，港航院俞小彤博士與瑞典查爾姆斯理工大學(xué)（Chalmers University of Technology）Karin Lundgren教授團隊共同開展自然腐蝕條件下RC梁內(nèi)鋼筋粘結(jié)-滑移關(guān)系的研究，并取得突破性進(jìn)展。

以往，學(xué)者們大多對鋼筋進(jìn)行加速銹蝕，隨后開展拉拔試驗，分析不同銹蝕程度的鋼筋與混凝土的粘結(jié)-滑移關(guān)系。然而實驗室加速銹蝕的研究結(jié)果能否預(yù)測自然腐蝕條件下鋼筋混凝土粘結(jié)特性尚存爭議。在RC構(gòu)件/結(jié)構(gòu)承載過程中，鋼筋屈服后由于泊松效應(yīng)會發(fā)生環(huán)向頸縮，大大降低粘結(jié)力，該現(xiàn)象難以在常規(guī)的拉拔試驗中反映。盡管腐蝕RC梁、柱等構(gòu)件承載性能演化有大量研究，但由于缺乏精細(xì)的測量手段，未能深入認(rèn)識構(gòu)件內(nèi)部鋼筋的行為發(fā)展，缺少鋼筋粘結(jié)-滑移關(guān)系的反演分析方法。

俞小彤博士與Karin Lundgren教授團隊依托瑞典一座服役80年的RC橋梁（Gullspng Bridge），現(xiàn)場選取橋梁的邊梁進(jìn)行三點彎曲等試驗，分析荷載-撓度曲線、鋼筋銹蝕與屈服形態(tài)。研究發(fā)現(xiàn)自然腐蝕RC梁極限撓度由端部粘結(jié)性能決定，鋼筋屈服具有不對稱性（圖1），并提出了不對稱因子（a=Δl/0.5l）量化不對稱程度。

圖1.不對稱的鋼筋屈服

采用DIANA有限元軟件對試驗梁的受彎過程進(jìn)行非線性分析，為了反映屈服對粘結(jié)的影響，創(chuàng)新性地賦予鋼筋屈服段與未屈服段2類粘結(jié)-滑移本構(gòu)形式（圖2），準(zhǔn)確地再現(xiàn)了試驗梁的抗彎承載特性，包括荷載-撓度曲線、開裂模式與寬度、鋼筋屈服位置與長度（圖3）。在此基礎(chǔ)上，作者對9個粘結(jié)-滑移參數(shù)的敏感性及在反演過程中的確定方法進(jìn)行研究，提出了RC梁內(nèi)鋼筋粘結(jié)-滑移關(guān)系的反演方法。

（a）未屈服段 （b）屈服段

圖2.RC梁內(nèi)鋼筋粘結(jié)—滑移本構(gòu)形式

（1）荷載—撓度曲線對比

（a）試驗梁外側(cè)面（digital image correlation 測量）

（b）試驗梁內(nèi)側(cè)面

（c）模擬梁外側(cè)面 （d）模擬梁內(nèi)側(cè)面

（2）試驗梁與模擬梁開裂模式與寬度對比

（3）鋼筋屈服位置與長度對比

（黑色虛線為鋼筋實測屈服位置，綠色虛線為鋼筋屈服應(yīng)力）

圖3. 模擬梁準(zhǔn)確再現(xiàn)試驗梁彎曲特性

為探明腐蝕梁表觀損傷程度，鋼筋銹蝕程度、澆筑位置對自然腐蝕鋼筋粘結(jié)性能的影響，根據(jù)提出的反演分析方法，確定9根試驗梁中共18根受拉鋼筋的粘結(jié)-滑移關(guān)系并分析（圖4）。對于鋼筋未屈服部位，粘結(jié)強度越高，相應(yīng)的殘余粘結(jié)強度也越高，但滑移平臺長度減小。保護(hù)層混凝土剝落損傷會降低殘余粘結(jié)強度，而開裂損傷幾乎無影響。最有趣的發(fā)現(xiàn)是，不對稱的鋼筋屈服會導(dǎo)致一端的粘結(jié)長度顯著減小，決定了RC梁極限承載能力。為節(jié)約計算時間，許多研究基于對稱性假定僅模擬半梁，但這會高估粘結(jié)長度，導(dǎo)致粘結(jié)失效破壞提前發(fā)生，因此不對稱的鋼筋屈服在RC結(jié)構(gòu)承載分析中需要更多關(guān)注。

（a）頂部澆筑，未銹蝕 （b）頂部澆筑，銹蝕

（c）底部澆筑，未銹蝕 （d）底部澆筑，銹蝕

圖4. 混凝土梁內(nèi)鋼筋粘結(jié)-滑移關(guān)系

（虛線為試驗加載中鋼筋未屈服，數(shù)字為實測的鋼筋銹蝕率）

研究工作由中國中央高校基本科研業(yè)務(wù)費項目、瑞典科學(xué)研究委員會、瑞典交通部等提供經(jīng)費支持。相關(guān)成果以“Numerical assessment of bond-slip relationships for naturally corroded plain reinforcement bars in concrete beams”為題于7月15日發(fā)表于《Engineering Structures》。論文第一單位是河海大學(xué)港口海岸與近海工程學(xué)院。第一作者是俞小彤博士，其所在的近海工程鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)腐蝕防護(hù)與修復(fù)技術(shù)團隊是江蘇省“六大人才高峰”創(chuàng)新人才團隊，長期致力于海洋環(huán)境腐蝕機制、鋼筋混凝土材料/構(gòu)件性能劣化、結(jié)構(gòu)高效修復(fù)技術(shù)等研究。

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我校獲批高校國家知識產(chǎn)權(quán)信息服務(wù)中心

近日，國家知識產(chǎn)權(quán)局辦公室、教育部辦公廳聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于公布第三批高校國家知識產(chǎn)權(quán)信息服務(wù)中心名單的通知》，共有20所高校入圍，河海大學(xué)位列其中。

高校國家知識產(chǎn)權(quán)信息服務(wù)中心建設(shè)是國家知識產(chǎn)權(quán)局、教育部實施國家創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略和知識產(chǎn)權(quán)強國戰(zhàn)略的重要舉措，旨在完善知識產(chǎn)權(quán)信息公共服務(wù)網(wǎng)絡(luò)，增強高校在知識產(chǎn)權(quán)創(chuàng)造、運用、保護(hù)、管理和服務(wù)全鏈條的信息公共服務(wù)能力，促進(jìn)高校協(xié)調(diào)創(chuàng)新和科技成果轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化。我校高度重視知識產(chǎn)權(quán)信息服務(wù)工作，1998年起開展情報分析服務(wù)，2019年正式成立河海大學(xué)知識產(chǎn)權(quán)信息服務(wù)中心，掛靠圖書館。中心認(rèn)真貫徹《高等學(xué)校知識產(chǎn)權(quán)管理規(guī)范》，嚴(yán)格執(zhí)行《高校國家知識產(chǎn)權(quán)信息服務(wù)中心建設(shè)實施辦法（修訂）》，在知識產(chǎn)權(quán)培訓(xùn)講座、傳播推廣、檢索分析及平臺建設(shè)等方面取得了顯著成效，為提升學(xué)校創(chuàng)新能力、支撐優(yōu)勢學(xué)科建設(shè)、助力地方產(chǎn)業(yè)發(fā)展發(fā)揮了積極作用。

未來，中心將繼續(xù)圍繞學(xué)校優(yōu)勢學(xué)科和行業(yè)地方特色產(chǎn)業(yè)開展知識產(chǎn)權(quán)信息服務(wù)工作，進(jìn)一步融入創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育體系，激發(fā)科技創(chuàng)新活力，優(yōu)化全流程服務(wù)舉措，加速推進(jìn)科技成果轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化。

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我校青年學(xué)者

在水風(fēng)光多能互補研究領(lǐng)域取得新進(jìn)展

在“碳達(dá)峰、碳中和”目標(biāo)下，依托西南大型水電基地，發(fā)展水風(fēng)光多能互補清潔能源開發(fā)利用模式，充分利用水電站群的調(diào)節(jié)性能及其與風(fēng)光出力間的互補特性，通過聯(lián)合調(diào)度將多能源打捆外送和集中消納，可有效平抑風(fēng)光出力不確定性對電網(wǎng)的沖擊，破解清潔能源消納難題，這既是我國為世界能源轉(zhuǎn)型貢獻(xiàn)的中國智慧和創(chuàng)新模式，也代表未來我國水電發(fā)展和能源系統(tǒng)轉(zhuǎn)型的重要方向。近年來，雅礱江、金沙江、瀾滄江等大型水電基地均提出建設(shè)千萬千瓦級多能互補清潔能源示范基地，這些基地是由百余座不同類型、不同規(guī)模、不同外送方式電站共同組成的大規(guī)模多源多網(wǎng)混合發(fā)電系統(tǒng)，具有強不確定性、復(fù)雜異構(gòu)并網(wǎng)、跨流域跨電網(wǎng)互聯(lián)等全新的特點和更復(fù)雜的綜合要求。如何充分發(fā)揮多能源間互補效益，保障系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行，目前在容量配置和調(diào)度運行等方面仍存在諸多科學(xué)難題和技術(shù)瓶頸，這是制約我國多能互補清潔能源基地建設(shè)和發(fā)展的關(guān)鍵。

圖1 水風(fēng)光多能互補系統(tǒng)示意圖

近期，我校聞昕、譚喬鳳青年教授研究團隊面向多能互補研究重大需求和科學(xué)問題，創(chuàng)新建立了面向電力/電量補償?shù)亩喑叨榷鄬蛹墔f(xié)同調(diào)度運行模型。在時間上，提出風(fēng)光水多能源的短期電力補償和長期電量補償機制，建立全景電量效益最優(yōu)的長期調(diào)度模型和調(diào)峰能力及電力補償效益最優(yōu)的短期調(diào)度模型，形成了滾動向前的長短嵌套動態(tài)互饋決策模式；在空間上，根據(jù)系統(tǒng)水力-電力耦合關(guān)系對電站群進(jìn)行分區(qū)分級，構(gòu)建復(fù)雜系統(tǒng)不同分區(qū)和不同層級間的協(xié)調(diào)運行關(guān)系，由此破解了千萬千瓦級多源多網(wǎng)混合發(fā)電系統(tǒng)調(diào)度運行方式難題。

圖2 多尺度協(xié)同補償和多分區(qū)多層級協(xié)調(diào)運行機制

在此基礎(chǔ)上，團隊模擬特定開發(fā)方案下的水風(fēng)光多能互補系統(tǒng)在全生命周期內(nèi)運行過程，提出了考慮時序運行特性的多能互補系統(tǒng)全生命周期效益量化方法。識別影響系統(tǒng)可靠性、穩(wěn)定性等安全運行的風(fēng)險來源，評估不同容量配置方案的潛在風(fēng)險，建立了基于風(fēng)險與效益均衡的水風(fēng)光多能互補系統(tǒng)容量配置模型，可在海量可行方案中準(zhǔn)確找出效益最優(yōu)、風(fēng)險可控的容量配置方案，最終提出了梯級水電系統(tǒng)最優(yōu)打捆風(fēng)光規(guī)模和接入方式。

圖3 多能互補系統(tǒng)容量優(yōu)化配置結(jié)果

上述成果由我校聯(lián)合瑞典皇家理工學(xué)院、中國水利水電科學(xué)研究院、美國佐治亞理工學(xué)院、俄克拉荷馬大學(xué)等國內(nèi)外知名高校和團隊共同研發(fā)完成，發(fā)表在《Renewable and Sustainable Energy Reviews》《Applied Energy》等水利和能源領(lǐng)域頂尖期刊上，并成功應(yīng)用于北盤江、雅礱江等流域，形成了南方電網(wǎng)地區(qū)首套流域梯級水光互補調(diào)度規(guī)則、模型和軟件系統(tǒng)，為我國千萬千瓦級多能互補清潔能源基地建設(shè)和發(fā)展提供了科學(xué)參考和技術(shù)支撐。

代表成果：

1. Wen, Xin; Sun,Yuanliang; Tan, Qiaofeng*; Tang, Zhengyang; Wang, Zhenni; Liu, Zhehua; Ding, Ziyu, Optimizing the sizes of wind and photovoltaic plants complementarily operating with cascade hydropower stations: balancing risk and benefit, Applied Energy, 2021.

2. Tan, Qiaofeng; Wen, Xin*; Sun, Yuanliang; Lei, Xiaohui; Wang, Zhenni; Qin, Guanghua, Evaluation of the risk and benefit of the complementary operation of the large wind-photovoltaic-hydropower system considering forecast uncertainty, Applied Energy, 2021, 285: 116442. DOI:10.1016/j.apenergy.2021.116442

3. Wang, Zhenni; Wen, Xin*; Tan, Qiaofeng; Fang, Guohua; Lei, Xiaohui; Wang, Hao; Yan, Jinyue*, Potential assessment of large-scale hydro-photovoltaic-wind hybrid systems on a global scale, Renewable & Sustainable Energy Reviews, 2021, 146: 111154. DOI: 10.1016/j.rser.2021.111154

4. Ding, Ziyu; Wen, Xin; Tan, Qiaofeng*; Yang,Tiantian; Fang Guohua; Lei, Xiaohui; Zhang,Yu; Wang, Hao, A Forecast-Driven Decision-Making Model for Long-Term Operation of a Hydro-Wind-Photovoltaic Hybrid System, Applied Energy 2021, 291:116820. DOI:10.1016/j.apenergy.2021.116820.

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河海大學(xué)榮獲

首屆全國優(yōu)秀教材和教材建設(shè)先進(jìn)集體獎勵

近日，國家教材委員會公布了首屆全國教材建設(shè)獎評選結(jié)果，我校已故著名工程力學(xué)家、教育家徐芝綸院士主編的《彈性力學(xué)簡明教程（第五版）》和土木工程專業(yè)汪基偉教授主編的《水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)學(xué)（第5版）》榮獲全國優(yōu)秀教材（高等教育類）二等獎，河海大學(xué)工程力學(xué)系榮獲全國教材建設(shè)先進(jìn)集體。

我校獲獎的全國優(yōu)秀教材《彈性力學(xué)簡明教程》初版于1980年，歷經(jīng)40年教學(xué)實踐，多次修訂再版，累計印刷60余萬冊，被眾多高校相關(guān)專業(yè)廣泛選用。本次獲獎的第五版系新形態(tài)教材，該教材曾榮獲國家級規(guī)劃教材、江蘇省高等學(xué)校精品教材、江蘇省高等學(xué)校重點教材等榮譽�！端�工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)學(xué)》初版于1979年（首版由周氐教授主編），總計印次37次（其中第5版已重印5次），累計印刷33萬余冊。該教材曾榮獲國家級規(guī)劃教材、江蘇省高等學(xué)校精品教材、江蘇省高等學(xué)校重點教材等榮譽。全國教材建設(shè)先進(jìn)集體河海大學(xué)工程力學(xué)系秉承徐芝綸院士“愛國興國、德育為先、止于至善、融合創(chuàng)新”的教育思想，堅持立德樹人，潛心鉆研教學(xué)，大力推進(jìn)教材改革，已出版系列教材100余部，在全國200余所高校的土木、水利、機械、力學(xué)等相關(guān)學(xué)科專業(yè)中廣泛使用，多部教材榮獲國家級規(guī)劃教材、江蘇省高等學(xué)校精品教材、江蘇省高等學(xué)校重點教材等榮譽。

近年來，學(xué)校黨委深入貫徹習(xí)近平新時代中國特色社會主義思想和習(xí)近平總書記關(guān)于教材建設(shè)的重要指示批示精神，圍繞培養(yǎng)什么人、怎樣培養(yǎng)人、為誰培養(yǎng)人的根本問題，提高政治站位，落實教材建設(shè)國家事權(quán)，強化教材育人功能，加強黨對教材工作的全面領(lǐng)導(dǎo)，加大一流教材建設(shè)力度，打造了一批培根鑄魂、啟智增慧的精品教材。學(xué)校通過加強教材管理機制建設(shè)，開展教材選用專項排查，落實教材獎勵制度等舉措，將教材編審工作納入教育評價體系等舉措，強化教材建設(shè)在人才培養(yǎng)體系中的作用地位，將教材優(yōu)勢轉(zhuǎn)化為教學(xué)優(yōu)勢。由學(xué)校編寫出版的《彈性力學(xué)》《土力學(xué)》《水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)學(xué)》《工程水文學(xué)》《水工建筑物》《鋼結(jié)構(gòu)》等一批具有深厚歷史積淀、行業(yè)特色和學(xué)科優(yōu)勢的經(jīng)典教材在全國高等教育人才培養(yǎng)中發(fā)揮了重要作用。

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信息來源：河海大學(xué)官網(wǎng)