国家自然科学奖推荐书SoutheastUniversity.docx
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国家自然科学奖推荐书SoutheastUniversity
国家科学技术进步奖提名公示内容
（2019年度）
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。
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JournalofCompositesforConstruction、JournalofEngineeringMechanics、JournalofBridgeEngineering、EngineeringStructure、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。
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。
主要知识产权和标准规范等目录（10件）
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
ZL201310225486.4
2015-08-12
1755918
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
ZL201410015103.5
2016-03-23
1998174
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
ZL201510120404.9
2016-08-31
2218136
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
ZL201510287087.X
2017-06-30
2536717
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
ZL201010509543.8
2010-10-15
949205
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
ZL201110005647.X
2012-12-12
1098834
北京交通大学
周长东、厉春龙、李季、白晓彬、田腾
未缴费失效
发明专利
一种加固混凝土受压构件的方法
中国
ZL01133612.9
2003-10-29
127797
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
ZL201310106769.7
2015-07-15
1727828
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
2012SRBJ0115
2011-11-21
BJ37266
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
2012SRBJ0114
2011-11-23
BJ37265
北京交通大学
周长东、白倩楠、高日
有效
主要完成人情况表
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。
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。
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。
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
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。
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
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
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。
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。
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
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
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
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。
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
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。
主要完成单位及创新推广贡献
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：
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。
主要完成单位及创新推广贡献
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：
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。
主要完成单位及创新推广贡献
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：
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。
主要完成单位及创新推广贡献
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：
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。
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
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：
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。
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：
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
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
卢亦焱、王文炜、周长东、李杉、任慧韬（1、5、6、8、9）
2000-至今
著作《混凝土结构加固设计原理》
2
共同获奖
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
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、任慧韬（1、3、8、9）
2000-至今
2011年湖北省科技进步一等奖
4
共同立项
卢亦焱、高丹盈、赵顺波（1、2、4）
2013-至今
河南省协同创新中心：
新型城镇建造技术
5
共同获奖
卢亦焱、高丹盈、赵顺波（1、2、4）
2000-至今
2011年教育部科技进步一等奖
6
共同专利
王文炜、戴建国、张磊（6、7、10）
2009-至今
共同知识产权和论文
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