研究方向

　　结构工程实验室在“十一五”期间主要的研究方向有四个：（1）混凝土结构健康检测与维修加固；（2）工程结构抗震、隔震及振动控制；（3）钢和组合结构节点的力学性能研究；（4）工程结构数值分析和测试技术。
（1）混凝土结构健康检测与维修加固
　　混凝土结构是土木工程领域的最重要的结构，混凝土结构的安全性、耐久性与维修加固已成为混凝土结构研究的重要研究方向，其中混凝土的断裂损伤、高温性能、氯离子环境下的耐久性与寿命评估是该研究方向的重要研究内容。
　　本研究方向主要进行两个方面的研究：1、以重大土木工程为背景，在混凝土断裂损伤实验研究的基础上，采用神经网络等先进的数值计算技术，对混凝土结构的损伤与裂缝开裂进行数值模拟，并进行智能混凝土的控制研究。2、在理论研究的基础上，结合大量的已建和在建土木工程，对混凝土结构进行因环境、灾害与使用因素引起的破坏、损伤的评估、鉴定和加固研究，研究开发新的鉴定加固理论与技术。
　　围绕这些方面的研究内容，对混凝土的断裂强度因子、混凝土裂缝仿真断裂分析、混凝土损伤本构、沿海混凝土结构的耐久性、火灾后混凝土结构的安全评估等进行了一系列研究。承担了国家自然科学基金、教育部科技重点基金、山东省自然科学基金、山东省中青年科学家科研奖励基金、山东省“十五”攻关项目和高坝国家重点实验室基金等项目，在《Magazine of Concrete Research》、《土木工程学报》、《水利学报》、《工程力学》等国内外著名杂志上发表学术论文40余篇，其中有20余篇被SCI、EI收录。获得省部级科技进步奖3项，厅局级奖励多项。其中与大连理工大学、中国水利水电科学研究院等单位合作完成的关于“高拱坝材料动态特性和地震破坏的机理研究”已经在小湾、溪洛渡等超高拱坝工程得到了应用，为强震区高拱坝的建设，提供了重要技术支持，该成果获得2007年度高等学校科技进步一等奖。与清华大学和中国葛洲坝集团公司依托长江三峡工程就“大体积混凝土裂缝仿真断裂分析”进行合作科研工作，该成果获得2005年度湖北省科技进步三等奖，并被登记为2006年第七批中国电机工程学会电力科技成果。火灾后混凝土结构的损伤评估研究成果被全国火灾后建筑物的可靠性鉴定标准采用，并参加了标准的编写。主持召开了全国结构工程会议，全国岩石与混凝土断裂损伤学术会议，并将与新加坡南洋理工大学合作举办“混凝土的未来”国际学术会议。
　　通过几年的建设和科学研究，该研究方向已形成了良好的学术梯队，积累了较为丰富的研究成果和研究经验，建设了良好的科学研究条件，与国内外的学术机构和专家学者建立了稳定的学术交流与合作机制，在国内外赢得了一定的学术声誉。所取得的成果在工程中得到了比较广泛的应用，不仅解决了一些重要工程的技术问题，而且对地方的工程建设做出了贡献。目前，该研究方向学术队伍稳定，科研经费充足，研究方向明确，而且学校非常重视该研究方向的发展，为该研究方向能提供比较良好的研究条件。本研究方向依托结构工程山东省重点实验室，借助与国内外高校、科研院所和地方建设部门建立的长期稳定的合作关系，理论与应用研究并重，“产、学、研”相结合，将为山东省的结构工程科学研究、工程应用及人才培养做出更大的贡献。
（2）工程结构抗震、隔震及振动控制
　　该研究方向的主要包括以下两个方面的研究内容：1、工程结构抗震、隔震和振动控制研究。围绕基于结构性能的抗震研究，将理论分析、实验验证与计算机模拟相结合，从计算方法和力学模型两个方面，以提出的考虑结构内部质量分布及剪力滞效应的单元刚度分布矩阵的局部动力效应为理论指导，以自行开发的具有自主知识产权的计算软件为主要工具，结合实验技术和大型结构分析软件的应用，针对工程建设中的相关问题，研究结构动力分析的新理论、新方法。从结构抗震分析方法及抗震分析力学模型的修正两个方面，系统探讨考虑结构内部质量分布的质量矩阵及剪力滞效应的单元刚度矩阵影响的结构局部动力效应问题。通过原型、模型试验与数值计算相结合的方法，使修正模型更好地反映实际结构局部动力特性。在修正的建筑结构动力学模型基础上，以减小结构层间位移和层间绝对加速度为目的，提出用静态绝对加速度反馈控制理论对地震荷载作用下影响的滞回曲线形状，提高结构计算精度。2、灾害预警与防灾减灾体系研究：灾害预警与防灾减灾体系科技服务平台拟以烟台大学土木工程学院为基地，建立针对烟台市的有效灾害预警系统与防灾减灾体系。立足于防灾减灾领域科学与技术研究，通过烟台及其周边地区历史自然灾害数据库的建设，围绕地震、气象、火灾、滑坡、地面塌陷、海啸等灾害的预警与工程防御，扩大硕士研究生的招生，建成防灾减灾工程高层次人才的培养基地；建立灾害信息和数据的交流与共享平台，成为提高烟台市公众防灾意识和获取自我保护知识的宣传基地。减轻自然灾害是一项系统工程，它包括对自然灾害的监测、预报、评估、防灾、抗灾、救灾、恢复、教育、保险与综合管理。本平台拟以地震、气象（风暴潮、雨灾、雪灾、冰雹等）、火灾、滑坡、地面塌陷、海啸等自然灾害为对象，长期开展烟台市历史自然灾害资料普查工作，开展灾害机理、灾害监测与预警、灾害评估与仿真、灾害工程防御等研究。可开展的主要研究方向包括：烟台市历史自然灾害资料的调查及数据库完善，自然灾害监测与应急处置技术研究，工程结构地震破坏机理与减灾技术研究，岩土灾害监测预警技术研究，海啸监测预警技术，以及灾害预警信息发布方式及途径研究。依托烟台大学土木工程学院，初步建立烟台市灾害预警与防灾减灾体系科技服务平台，增进多部门、多学科的相互协作与交叉，共同推动灾害机理、预警理论和工程防御技术的进步，为政府防灾减灾政策制定提供技术支撑，确保地方经济的可持续发展。
（3）钢和组合结构节点的力学性能研究
　　目前该方向的研究工作主要集中在两个方向：1、钢管节点结构的稳定、疲劳和断裂破坏；2、钢管混凝土结构梁-柱节点力学性能和计算方法的研究。
　　第一个研究方向上，由于钢管节点结构大量应用在桥梁、铁路、海洋平台和一些大跨结构中，除了传统的静力极限强度设计之外，应用在桥梁、铁路和海洋平台中的管节点结构由于经常承受循环荷载而容易发生疲劳断裂破坏。该研究内容主要通过计算管节点焊接部位的应力集中系数（从而可以计算出热点应力幅大小）以及疲劳裂纹的应力强度因子来评价管节点结构的疲劳和断裂破坏过程。该研究方向的前期工作中，提供了一系列管节点焊缝周围应力集中系数的参数公式以及热点应力分布规律，并给出了计算开裂节点表面裂纹应力强度因子的有限元模拟方法。通过实验测试和有限元分析，提出了计算管节点中表面裂纹应力强度因子的参数公式。这方面的研究研究成果已经发表在国内外很多权威杂志上，如《工程力学》、《船舶力学》、《机械强度》、《机械工程学报》、《计算力学学报》、《International Journal of Fatigue》、《Structural Engineering & Mechanics》、《Engineering Failure Analysis》、《International Journal of Space Structures》和《Journal of Constructional Steel Research》等，这些文章均被SCI或EI收录。研究的成果得到国际上很多著名专家的好评，如澳大利亚Monash大学的Zhao Xiaoling教授、瑞士联邦工学院的M. Hirt教授均认为“本研究成果代表了管节点疲劳寿命领域的新的水平”，新加坡钢结构协会拟采用本研究成果作为管节点设计规范。在改研究方向上分别承担了国家自然科学基金、教育部留学归国基金等项目，获得了山东省自然科学三等奖、山东高等学校优秀科研成果三等奖等。由于对各种不同类型的节点结构进行了研究，研究组成员拟计划在将来的研究工作中，能提出用于估计管节点疲劳寿命的统一公式，以弥补国内钢结构设计规范中尚欠缺的部分。此外，对于管节点加固的研究也是这方面的主要研究工作之一，包括加强环、插板、垫板和环口板等各种加固方式的研究。
　　第二个研究方向针对目前在我国工程实践中常用的钢管混凝土梁-柱典型的连接节点形式，从实验和理论两个方面进行了较为深入的研究，并采用非线性有限元软件建立了钢管混凝土梁-柱连接节点在往复荷载作用下的分析模型，成功计算了钢管混凝土结构梁-柱连接节点的滞回曲线，计算结果得到大量实验结果的验证。利用理论模型分析了节点的滞回特性和不同轴压比下节点的滞回损伤规律，比较了滞回曲线骨架线与单调荷载下的荷载-位移关系曲线之间的差异。借助OPENSEES工作平台，建立基于纤维梁单元的分析模型，对组成钢管混凝土梁-柱连接节点进行往复荷载下非线性全过程分析，比较了两种计算方法的差距，互相验证了计算的可靠性，给出了节点的刚性判断标准。相关成果发表在《土木工程学报》、《哈尔滨工业大学学报》、《工业建筑》、《钢结构》和一些国际和国内会议论文集上，其中一些文章被EI和ISTP收录，取得一项专利，获得山东省科技进步二等奖一项，协助完成国家杰出青年科学基金一项，福建省引进高层次人才科研项目一项。该方向将来拟在空间钢管混凝土梁-柱连接节点的力学性能及数值模拟方法上进行更深入的研究。具体内容包括：多节点形式、空间节点形式、楼板对节点承载力及工作机理的影响以及在实验和理论分析的基础上进一步提出节点恢复力模型等。
（4）工程结构数值分析和测试技术
　　本研究方向研究人员在混凝土类脆性无序材料的细观损伤破坏数值模拟研究方面已经做了大量的研究工作，形成了鲜明的研究特色。邢纪波教授是国内最先将离散单元法引入带缝结构内力分析的研究者之一。最近，又提出并建立了梁-颗粒细观模型，用以模拟混凝土类脆性无序材料的细观缺陷萌生、形核、扩展、串接，乃至宏观破坏全过程中的位移场、应力场和剪切破坏带等，研究成果在混凝土使役寿命或耐久性评价和预测方面具有十分重要的理论意义和实际应用价值。此外，还根据非线性动力学原理，探讨了混凝土类脆性无序材料的宏观力学行为与微观结构组成及其状态之间的关系，为钢筋混凝土材料的生产过程控制和钢筋混凝土结构破坏模式的预测，提供了一定的理论依据。另外，该研究方向对填土结构的强度机理及变形特性、填土施工质量检测理论、方法及专用仪器，软弱地基加固技术及变形控制，隧道结构动力响应分析与相关技术，围岩变形监测与反分析，基坑支护理论及技术等工程中的关键技术问题进行了深入的研究。尤其在填土质量检测技术方面实现了物理性质指标检测——静力力学性质指标检测——动力力学性质指标检测技术的飞跃，开创了以瑞利波技术检测填土施工质量的先河。该研究方向还借助大型有限元软件ANSYS和有限差分软件FLAC3D等，对深部地下大型空间结构的稳定性进行了深入研究，模拟了不同开挖方式下结构围岩的变形破坏过程及其引起的地面变形等，对结构的合理开挖方式和围岩支护形式等提供了一定的科学依据。
　　近年来，该研究方向在国内外核心刊物和学术会议上共发表论文60余篇，其中有12篇被SCI、EI和ISTP收录。出版的著作有《梁-颗粒模型导论》、《离散单元法及其在岩土力学中的应用》、《结构分析与计算机辅助设计》和《建筑结构计算机辅助设计》等。此方面的研究成果先后获山东省科学技术进步和山东省教育厅三等奖各一项。本学科始终密切结合学科发展和工程建设，既注重基础理论和应用基础研究，在学科前沿开展学术研究，又紧密结合工程实践，在工程应用中解决实际问题。先后承担了国家重大技术装备和铁道部等各类研究课题多项，完成了大中型水利水电工程、铁道工程、公路工程等重大工程建设中关键技术课题多项，承担了大量的岩土工程检测项目，相关成果直接为工程建设提供了重要依据和技术参数。完成成都理工学院地质灾害防治与工程地质环境保护国家重点实验室开放基金、原煤炭部优秀青年基金、国家“八五”攻关课题、山东省教育厅资助项目以及山东省自然科学基金等多项课题的研究。目前承担国家自然科学基金和混凝土材料科学国家重点实验室开放基金项目各一项。同时还参加了国家“973”科研项目的研究工作。