国家科学技术进步奖提名公示内容.docx
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国家科学技术进步奖提名公示内容
项目名称
高性能纤维复材加固混凝土结构关键技术与应用
提名意见
该项目围绕高性能纤维复材加固混凝土结构面临的关键科学技术问题,在自锁式预应力技术、复合加
固技术、加固设计方法等取得重大突破。
该成果获湖北省科技进步奖一等奖 2 项、教育部科技进步奖一等
奖 1 项;授权专利 40 余项和软件著作权 10 余项;发表论文 300 余篇;出版著作 3 部;参编多部国家及行
业标准。
研究成果整体达到国际领先水平,已成功应用于汉口火车站南广场改扩建等 100 余项工程。
提名该项目为国家科学技术进步奖 2 等奖。
项目简介
项目属土木建筑工程领域。
混凝土结构作为我国土木工程中最主要的结构型式之一,然
而,混凝土结构面临诸如物理老化和化学腐蚀等因素引起的结构性能退化、自然灾害导致结
构损伤、质量事故导致结构不能满足现行规范要求等问题,迫切需要通过行之有效的技术来
提升混凝土结构受力性能。
高性能纤维复材具有轻质高强、耐腐蚀、热膨胀系数小、可设计性强等优点,适合提升
混凝土结构受力性能技术的发展需要,符合现代施工技术的工业化要求。
为了将纤维复材安
全可靠地应用于混凝土结构加固,项目组历时 16 年,在多项国家和省部级项目的持续资助
下,对高性能纤维复材加固混凝土结构受力性能、设计理论和工程应用进行了系统的创新性
研究,取得以下主要创新性成果:
1、发展了纤维复材与混凝土界面粘结强度和有效粘结长度模型,克服了传统计算模型
以混凝土受拉破坏为单一控制目标的缺陷;提出了纤维复材加固混凝土双向板、剪力墙、柱、
框架节点和环形截面类特种结构以及局部受损构件的设计方法。
2、研发了预应力纤维复材张拉控制、自锁锚固和施工成套技术,提出了预应力纤维复
材加固混凝土梁、板和柱的设计方法。
突破了传统技术张拉控制预应力低、预应力损失大和
锚固可靠性差的瓶颈。
3、发明了纤维复材-钢复合加固混凝土结构技术,建立了纤维复材-钢复合加固混凝土
梁、板和柱的设计方法,突破了结构承载力提高幅度的限制,实现了受力性能提升幅度的可
控设计;研发了纤维复材-钢管混凝土新型组合柱、纤维复材-钢-混凝土新型组合桥面板。
4、研制了国产聚乙烯醇(PVA)纤维制备超高韧性水泥基材料,成本仅为国外同类产品
的 1/4;发明了纤维复材格栅-超高韧性水泥基材料复合加固混凝土结构技术,提出了利用该
技术加固梁、板和柱的设计方法。
获湖北省科技进步奖一等奖 2 项、教育部科技进步奖一等奖 1 项;授权专利 40 余项和
软件著作权 10 余项;发表论文 300 余篇;出版著作 3 部;参编多部国家及行业标准。
研究
成果整体达到国际领先水平,并在 16 个省的 100 多项工程中推广应用,实现了从基础研究、
应用基础研究、关键技术开发到工程应用的整体发展,取得显著经济和社会效益。
1
国家科学技术进步奖提名公示内容
(2019 年度)
客观评价
1、该项目研究成果达到国际领先水平,先进性突出,得到权威专家学者的肯定:
①研
究成果通过湖北省科技厅组织的成果鉴定,中国工程院秦顺全院士为组长的专家组形成鉴定
结论:
“FRP 与钢板粘结应力计算公式、徐变模型和疲劳寿命预测方法,评价荷载与环境共同
作用下 FRP 与混凝土界面粘结耐久性能分析方法,FRP 加固双向板、混凝土内压力管道、局
部损伤柱设计方法等整体达到国际领先水平”。
②研究成果通过教育部组织的成果鉴定,中国
工程院钟登华院士等专家形成鉴定结论:
“FRP 片材加固剪力墙及节点、角钢与 CFRP 片材复
合加固混凝土柱、钢板与 CFRP 片材复合加固混凝土梁、板受力性能及加固方法方面取得了
创新成果,并在工程中推广应用,取得显著的经济效益和社会效益,研究成果达到国际领先
水平”。
③研究成果通过湖北省科技厅组织的成果鉴定,中国工程院秦顺全院士为组长的专家
组形成鉴定结论:
“纤维复材-钢管组合柱和组合桥面板承载力计算方法,预应力纤维复材约
束柱及其设计方法,预应力纤维复材加固梁受弯承载力计算公式,纤维复材格栅-功能水泥基
复合加固技术,国产 PVA 纤维制备功能水泥基材料技术等方面整体达到国际领先水平”。
2、该项目的系列研究成果解决了纤维复材提升混凝土结构受力性能的关键技术难题,
获得了 3 项省部级科技进步一等奖。
①纤维增强聚合物加固工程结构关键技术研究与应用,
获 2011 年湖北省科技进步奖一等奖;②纤维聚合物增强与加固混凝土结构计算理论及其应
用,获 2011 年教育部高等学校科学技术进步一等奖;③高性能纤维复材提升混凝土结构受
力性能关键技术与应用,获 2016 年湖北省科技进步奖一等奖。
3、成果得到国外内著名学者的高度评价,研究成果在 JournalofCompositesfor
Construction、Journal of Engineering Mechanics、Journal of Bridge Engineering、Engineering
Structure、建筑结构学报、土木工程学报、工程力学等国内外权威期刊上发表论文 300 余篇,
单篇论文被 CNKI 论文正面引用最高次数为 169 次,正面引用超过 50 次的有 18 篇、超过 10
次的有 88 篇。
出版了 3 部专著:
《FRP 加固混凝土结构技术及应用》中国建筑工业出版社、
《混凝土结构加固设计原理》高等教育出版社、《FRP 加固混凝土结构耐久性研究》中国建
筑工业出版社。
4、主要研究成果编入了 10 部国家和行业标准:
《混凝土结构加固设计规范》
(GB50367-2013)、《工程结构加固材料安全性鉴定技术规范》(GB50728-2011)、《建筑结构
加固工程施工质量验收规范》(GB50550-2010)、《民用建筑可靠性鉴定标准》(GB50292-
2015)、《高耸与复杂钢结构检测与鉴定标准》(GB51008-2016)、《纤维增强复合材料加固修复
钢结构技术规程》(YB/T4558-2016)、《结构加固修复用碳纤维片材》(JG/T167-2016)、《纤维
片材加固修复结构用粘接树脂》(JG/T166-2016)等,成为指导纤维复材加固混凝土结构设计
和施工的法律文件,推动了行业科技进步。
2
应用情况
项目组直接将本研究成果应用于三峡专用公路桥涵、汉口火车站南广场改扩建工程、阜
锦线大凌河特大桥、黄石市公安局业务技术大楼等 100 余项工程中,涉及桥梁、土木建筑和
水电等领域,解决了提升混凝土结构受力性能的技术难题,提高了混凝土结构的承载力、刚
度等性能,延长了混凝土结构的使用寿命,实现低碳和环保的目的,缩短了工期,显著降低
了工程维修费用,经济效益约 26.86 亿元,并获得了显著的社会效益。
该项目成果得到广泛应用,节约了资源,社会和经济效益显著。
长江三峡科技与环境保
护部、武汉市城投集团、辽宁省大通公路工程有限公司等多家用户均对研究成果的应用情况
给予了高度评价。
1、成果应用于湖北省武汉市汉口火车站、武汉市田园小区、武汉农村商业银行等工业
与民用建筑,充分体现了施工简便快速的优点,缩短了工期,降低了成本,使建筑物提前投
入使用,延长了建筑物使用寿命,减少了建筑垃圾的排放,实现低碳环保的目的,环境效益
显著。
2、成果在三峡专用公路桥涵、辽宁省阜锦线大凌河特大桥、河南省焦作孔村沙河大桥
等桥梁工程中得到应用,简化了加固施工工序,缩短了工期,实现了桥梁结构性能的快速修
复,减小了交通管制压力,消除了交通安全隐患,节省了后期维护费用,社会经济效益显著。
3、成果在江西省景德镇电厂、江苏省华电扬州电厂、陕西省黑河管理局沣峪渡槽等水
利电力工程中得到应用,在不中断生产的情况下进行加固施工,保证了产出效率,且解决了
恶劣环境下构筑物易损伤的难题,保障了人员设备安全,维护了社会稳定与发展。
3
知识产权
(标准)
类别
知识产权
(标准)
具体名称
国家
(地
区)
授权号
(标准
编号)
授权
(标准
实施)
日期
证书编
号(标
准批准
发布部
门)
权利人(标
准起草单位)
发明人(标准
起草人)
发明
专利
(标
准)
有效
状态
发明专利
预应力碳纤
维片材加固
大跨混凝土
结构的施工
方法
中国
ZL20
13102
25486
.4
2015-
08-12
17559
18
华北水利水
电大学;
河南华水工
程质量检测
有限公司
赵顺波、汪
志昊、肖文、
刘世明、华
光平
有效
发明专利
预应力碳纤
维片材双平
板式锚具锚
固性能试验
方法
中国
ZL20
14100
15103
.5
2016-
03-23
19981
74
华北水利水
电大学
赵顺波、汪
志昊、华光
平、李晓克、
刘瑞、 李海
峰
有效
发明专利
一种 FRP
管约束水泥
基复合材料
加固墩柱结
构
中国
ZL20
15101
20404
.9
2016-
08-31
22181
36
东南大学
王文炜、郑
宇宙、戴建
国、田俊、
朱忠锋、张
磊
有效
发明专利
高性能
FRP 锚杆
的制造工艺
及抗扭承载
力计算方法
中国
ZL20
15102
87087
.X
2017-
06-30
25367
17
郑州大学
高丹、盈;房、
栋;赵、科庞、
育阳、莫飞、
刘海双
授权
发明专利
混凝土结构
钢板-FRP
复合加固方
法
中国
ZL20
10105
09543
.8
2010-
10-15
94920
5
大连理工大
学;方远建
设集团股份
有限公司
吴智敏、程
功、董 海、
石昌文、董
伟、何化南
有效
发明专利
预张拉高强
度纤维布加
固圆形结构
的施工方法
中国
ZL
20111
00056
47.X
2012-
12-12
10988
34
北京交通大
学
周长东、厉
春龙、李季、
白晓彬、田
腾
未缴
费失
效
主要知识产权和标准规范等目录(10 件)
4
发明专利
一种加固混
凝土受压构
件的方法
中国
ZL01
13361
2.9
2003-
10-29
12779
7
武汉大学
卢亦焱、高
作平、史健
勇、周建波、
陈明祥、何
英明
未缴
费失
效
发明专利
一种预应力
碳纤维布加
固混凝土梁
的施工方法
中国
ZL
20131
01067
69.7
2015-
07-15
17278
28
华北水利水
电大学
陈爱玖、赵
顺波、李长
永、王静
有效
软件著作
权
震后工程结
构应急加固
方案智能优
选系统
中国
2012S
RBJ0
115
2011-
11-21
BJ372
66
北京交通大
学
周长东、白
倩楠、高日
有效
软件著作
权
震后工程结
构快速鉴定
与损失评估
系统
中国
2012S
RBJ0
114
2011-
11-23
BJ372
65
北京交通大
学
周长东、白
倩楠、高日
有效
5
姓 名
卢亦焱
性 别
男
排 名
1
行政职务
无
技术职称
教授
国 籍
中国
工作单位
武汉大学
完成单位
武汉大学
对本项目技术创造性贡献
项目负责人,提出了纤维复材加固混凝土柱、环形截面类特种结构设计理论(创新点
1);提出了自锁式预应力纤维复材加固混凝土结构的技术原理(创新点 2)、并对技术实施
组织;发明了纤维复材-钢复合加固与增强混凝土技术结构,提出了纤维复材-钢复合加固混
凝土结构设计理论(创新点 3);提出了纤维复材格栅-功能水泥基材料复合加固混凝土梁的
技术原理,并对技术实施组织(创新点 4)。
组织技术开发和应用推广。
主要完成人情况表
6
姓 名
高丹盈
性 别
男
排 名
2
行政职务
院长
技术职称
教授
国 籍
中国
工作单位
郑州大学
完成单位
郑州大学
对本项目技术创造性贡献
对创新点 1 的贡献:
研发了纤维复材与混凝土高效粘结的粗糙化处治技术及数字图像
处理的评价方法,提出了纤维复材加固混凝土剪力墙、框架节点、混凝土板的设计方法;
对创新点 2 的贡献:
发展完善了预应力纤维复材加固受损混凝土梁设计方法;对创新点 3
的贡献:
研发了新型高性能纤维复材,提出了纤维复材-钢复合增强混凝土柱设计理论。
参
与技术开发和应用推广。
7
姓 名
吴智敏
性 别
男
排 名
3
行政职务
无
技术职称
教授
国 籍
中国
工作单位
大连理工大学
完成单位
大连理工大学
对本项目技术创造性贡献
对创新点 1 的贡献:
揭示了纤维复材与混凝土界面粘结断裂特性,提出了纤维复材加
固局部受损混凝土柱的设计方法、纤维复材的约束混凝土柱强度模型;对创新点 2 的贡献:
发展完善了预应力纤维复材加固混凝土梁设计方法;对创新点 3 的贡献:
研发了纤维复材-
钢板复合加固技术,提出了纤维复材-钢复合加固梁的设计方法。
参与技术开发和应用推广。
8
姓 名
赵顺波
性 别
男
排 名
4
行政职务
处长
技术职称
教授
国 籍
中国
工作单位
华北水利水电大学
完成单位
华北水利水电大学
对本项目技术创造性贡献
9
姓 名
王文炜
性 别
男
排 名
5
行政职务
无
技术职称
教授
国 籍
中国
工作单位
东南大学
完成单位
东南大学
对创新点 1 的贡献:
发展完善了纤维复材加固受损混凝土结构计算理论与设计方法;
对创新点 2 的贡献:
研发了直线型预应力纤维复材加固混凝土技术;对创新点 3 的贡献:
发展完善了纤维复材-钢复合加固混凝土梁技术、设计方法和构造措施。
参与技术开发和应
用推广。
10
姓 名
周长东
性 别
男
排 名
6
行政职务
无
技术职称
教授
国 籍
中国
工作单位
北京交通大学
完成单位
北京交通大学
对本项目技术创造性贡献
11
对本项目技术创造性贡献
对创新点 2 的贡献:
发展完善预应力纤维复材加固梁设计理论;对创新点 3 的贡献:
研发了纤维复材-钢-混凝土组合桥面板新型结构;对创新点 4 的贡献:
开发了国产 PVA 纤
维制备功能水泥基复合材料技术、纤维复材格栅-功能水泥基复合加固技术。
参与技术开发
和应用推广。
姓 名
戴建国
性 别
男
排 名
7
行政职务
无
技术职称
教授
国 籍
中国
工作单位
香港理工大学
完成单位
香港理工大学
对本项目技术创造性贡献
对创新点 1 的贡献:
发展完善纤维复材加固混凝土柱计算理论与设计方法;对创新点
2 的贡献:
研发了自锁式预应力纤维复材加固混凝土柱技术,提出了预应力纤维复材加固混
凝土柱的计算理论与设计方法。
参与技术开发和应用推广。
12
姓 名
李杉
性 别
男
排 名
8
行政职务
无
技术职称
教授
国 籍
中国
工作单位
武汉大学
对创新点 1 的贡献:
发展了纤维复材与混凝土界面粘结强度、有效粘结长度计算模型;
对创新点 2 的贡献:
发展完善预应力纤维复材加固梁设计理论;对创新点 4 的贡献:
共同
研发了纤维复材格栅-功能水泥基材料复合加固混凝土柱技术,提出了实施办法。
参与技术
开发和应用推广。
13
姓 名
任慧韬
性 别
男
排 名
9
行政职务
无
技术职称
副教授
国 籍
中国
工作单位
大连理工大学
14
完成单位武汉大学
对本项目技术创造性贡献
对创新点 1 的贡献:
提出了纤维复材搭接长度计算模型、纤维复材与混凝土界面粘结
耐久性分析方法;对创新点 3 的贡献:
提出了纤维复材-钢管混凝土组合柱轴压,受剪承载
力计算理论。
参与技术开发和应用推广。
姓 名
张磊
性 别
男
排 名
10
行政职务
无
技术职称
副研究员
国 籍
中国
工作单位
东南大学
完成单位大连理工大学
对本项目技术创造性贡献
对创新点 1 的贡献:
建立了评价纤维复材与混凝土界面粘结耐久性的分析模型;对创
新点 3 的贡献:
发展完善了纤维复材-钢管混凝土组合柱结构设计方法。
参与技术开发和应
用推广。
15
完成单位
东南大学
对本项目技术创造性贡献
对创新点 4 的贡献:
共同开发了国产 PVC 纤维制备功能水泥基复合材料技术,纤维复
合格栅-功能水泥基材料复合加固技术,研发了粘结界面抗剪特性测试装置。
参与技术开发
和应用推广。
单位名称
武汉大学
排 名
1
法定代表人
窦贤康
单位性质
大专院校
对本项目科技创新和推广应用情况的贡献:
主要完成单位及创新推广贡献
16
单位名称
大连理工大学
排 名
2
法定代表人
郭东明
单位性质
大专院校
对本项目科技创新和推广应用情况的贡献:
主要完成单位及创新推广贡献
17
负责本项目的组织实施和全面研究工作。
对纤维复材加固混凝土双向板、内压力管道设计理论(创新点 1);自锁式预应力纤维
复材加固混凝土梁技术(创新点 2);纤维复材-钢复合加固混凝土结构技术和纤维复材钢管
混凝土新型结构,并提出了相应的设计理论(创新点 3);纤维复材格栅-功能水泥基复合材
料加固混凝土梁设计理论(创新点 4)有贡献;在全国范围内推广应用。
单位名称
郑州大学
排 名
3
法定代表人
刘炯天
单位性质
大专院校
对本项目科技创新和推广应用情况的贡献:
主要完成单位及创新推广贡献
18
参与总体技术路线的制定、组织课题的实施和研究成果的推广应用等工作。
对纤维复材与混凝土界面Ⅰ型、Ⅱ型和混合型断裂特性,纤维复材加固局部受损柱设
计理论(创新点 1);预应力纤维复材加固技术(创新点 2);纤维复材-钢复合加固技术
(创新点 3)有贡献。
在全国范围内推广应用。
单位名称
华北水利水电大学
排 名
4
法定代表人
刘文锴
单位性质
大专院校
对本项目科技创新和推广应用情况的贡献:
主要完成单位及创新推广贡献
19
参与总体技术路线的制定、组织课题的实施和研究成果的推广应用等工作。
对纤维复材加固混凝土剪力墙和框架技术,纤维复材加固剪力墙、框架节点设计理论
(创新点 1);预应力纤维复材加固技术(创新点 2)、纤维复材与钢复合加固受损柱设计理
论(创新点 3)有贡献。
在全国范围内推广应用。
单位名称
东南大学
排 名
5
法定代表人
张广军
单位性质
大专院校
对本项目科技创新和推广应用情况的贡献:
对纤维复材加固混凝土加固设计理论(创新点 1);预应力纤维复材加固技术(创新点
2)、纤维复材与钢复合加固技术(创新点 3)有贡献。
在全国范围内推广应用。
20
单位名称
北京交通大学
排 名
6
法定代表人
宁滨
单位性质
大专院校
对本项目科技创新和推广应用情况的贡献:
21
对预应力纤维复材加固技术(创新点 2);纤维复材与钢复合加固技术(创新点 3);纤
维复材格栅-水泥基复合材料复合加固技术(创新点 4)有贡献。
在全国范围内推广应用。
单位名称
香港理工大学
排 名
7
法定代表人
陈正豪
单位性质
大专院校
对本项目科技创新和推广应用情况的贡献:
22
对纤维复材加固混凝土加固设计理论(创新点 1);预应力纤维复材加固技术(创新点
2)有贡献。
在全国范围内推广应用。
对纤维复材加固混凝土加固设计理论(创新点 1);预应力纤维复材加固技术(创新点
2);纤维复材格栅-水泥基复合材料复合加固技术(创新点 4)有贡献。
在全国范围内推广
应用。
完成人合作关系说明
23
从 2000 年开始,武汉大学、大连理工大学、郑州大学、华北水利水电大学开展对纤维
复材加固工程结构课题研究合作,2004 年东南大学、北京交通大学加入本项目的研究工作,
在长期的合作中形成“学研产”创新协作团队,于 2013 年,郑州大学、武汉大学和华北水
利水电大学等单位组建的“新型城镇建筑技术中心”被认定为河南省高等学校协同创新中心,
其中本项目是该协同创新中心的一个重点发展方向。
本项目第一完成人卢亦焱,武汉大学“珞珈学者”特聘教授,1998 年开始纤维复材加固
工程结构的研究工作,2000 年进入大连理工大学从事博士后研究工作,合作导师为赵国藩院
士;经过多年对本项目的合作研究,卢亦焱、王文炜、周长东、李杉和任慧韬共同出版《混
凝土结构加固设计原理》以及获得相关专利。
卢亦焱、吴智敏、任慧韬和李杉共同获得 2011
年湖北省科技进步一等奖;卢亦焱、吴智敏、王文炜、周长东、李杉和张磊共同获得 2016
年湖北省科技进步一等奖;卢亦焱、高丹盈和赵顺波共同获得 2011 年教育部高等学校科学
技术进步奖一等奖。
王文炜、戴建国和张磊共同获得知识产权和发表学术论文。
合作关系汇总表
序号合作方式合作者(项目排名)合作时间合作成果
1共同著作
2共同获奖
卢亦焱、王文炜、周长
东、李杉、任慧韬
(1、5、6、8、9)
卢亦焱、吴智敏、王文
炜、周长东、李杉、任
慧韬、张磊
(1、3、5、6、8、9、
10)
2000-至今 著作《混凝土结构
加固设计原理》
2000-至今 2016 年湖北省科技
进步一等奖
3共同获奖卢亦焱、吴智敏、李杉、
2011 年湖北省科技
进步一等奖
河南省协同创新中
4
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- 国家 科学技术 进步 提名 公示 内容