技术科学奖

   赵国藩  土木工程专家。1925年1月9日生于山西汾阳。 1949 年上海交通大学土木系毕业后任兰州大学水利系助教。 1950年起历任大连理工大学 ( 原大连工学院 )土木系助教、水利系讲师,1978年任土木系教授。1997年当选为中国工程院院士。

  50年来,赵国藩在科研、教学和工程建设第一线,在工程结构可靠度、混凝土材料力学性能和钢筋混凝土结构设计基本理论方面有深厚的造诣,完成多项国家重点攻关项目的有关专题,其成果中有多项被工程结构设计规范采用,或直接用于工程实践,在国内士木、水利、建筑工程领域有广泛影响,是一位成就突出的土木工程专家。
 
  一、工程结构可靠度理论与结构设计规范
 
  50年代,赵国藩在国内最早发表论文和著作《钢筋混凝土结构按照极限状态计算》,系统介绍并发展了钢筋混凝土结构的极限状态设计法。60年代初,发表国内最早用一次二阶矩法分析结构安全系数的论文。70年代,与人合编了水电部《水工钢筋混凝土结构设计规范》和交通部《港口工程混凝土及钢筋混凝土结构设计规范》,分别获1985年国家科技进步奖三等奖和 1988年交通部科技进步奖二等奖。80年代,系统开展了工程结构可靠度理论与应用的研究,提出的结构可靠度实用分析法被多种著作收录,提出的抗力比值分析法和荷载极大值分析法分别被我国水利水电、铁路、水工有关专业国家标准采用。l984年出版了我国第一部结构可靠度方面的著作《工程结构可靠度》,1997年被评定为“国际同类著作的先进水平”,l998年获辽宁省科技进步奖二等奖。
    
  自1985 年起,赵国藩专题组先后提出广义随机空间内可靠度的一次二阶矩方法、二次二阶矩方法、二次四阶矩方法、结构体系可靠度分析方法及同时考虑模糊性和随机性的可靠度分析统一模型,将模糊学方法用于钢筋混凝土结构正常使用极限状态的可靠度分析,并提出模糊变量的当量随机化方法。此成果获1990年国家教委科技进步奖二等奖和联合国TIPS发明创新科技之星奖。
 
  90年代以来,赵国藩领导专题组研究提出了钢筋混凝土结构施工期可靠度的分析方法、考虑抗力随时间变化的可靠度分析方法及原始随机空间内的可靠度分析方法;对于难度很大的知识不完善性问题,借鉴“人工神经网络”和“生存分析”等新方法,作了富有探索意义的研究。其成果获1998年国家科技进步奖二等奖。1996年出版专著《工程结构可靠性理论与应用》。
 
  二、钢筋混凝土结构的裂缝控制研究
 
  自1954年起,结合国家工程规范的编制任务,赵国藩专题组参加了对钢筋混凝土结构裂缝出现原因及结构使用性能影响的两次国内大规模工程调查,提出了与国外方法不同的矩形、 T 形、倒T形、环形、圆形钢筋混凝土构件以及预应力混凝土构件、轻骨料混凝土构件抗裂度及裂缝宽度的计算方法,由于提出的裂缝控制计算方法简便,并有大量试验资料的验证,分别被我国70年代的有关专业国家标准、水利电力部标准和交通部标准采用。 80-90 年代,上述4个专业规范修订时,在裂缝控制计算方面,仍继续肯定了赵国藩专题组的研究成果,并予以沿用。 1991年主编了专著《钢筋混凝土结构的裂缝控制》。其成果获1986年国家教委优秀科技成果奖,l988年国家教委科技进步奖二等奖。
 
  三、混凝土断裂力学研究
 
  自80年代起,赵国藩专题组在国内率先开展了混凝土断裂力学的研究。在混凝土断裂韧度的尺寸效应方面,结合以东风拱坝( 亚洲最薄的高拱坝 ) 为背景的国家“七五”攻关专题“水电工程筑坝技术--高混凝土坝的裂缝及其防治”的子题和水利水电基金项目,通过对两种特大型大骨料混凝土试件的试验研究和理论分析,发现了混凝土高( 厚 )度超过 2M 时,断裂韧度不随尺寸变化的规律,排除了大体积混凝土结构尺寸效应的干扰,证实了线弹性断裂力学可应用于大体积混凝土结构的裂缝评定;提出了简单实用的混凝土双K断裂准则;提出用楔入劈拉法作为测定混凝土断裂能和断裂韧度试验标准的建议。此成果获1991年能源部电力科技进步奖一等奖,1992 年国家科技进步奖二等奖。在混凝土断裂韧度的概率模型方面,通过对大量混凝土断裂韧度试验数据的统计分析,提出了混凝土断裂韧度的概率模型。其成果获1988 年国家教委科技进步奖二等奖。
 
  在混凝土Ⅰ-Ⅱ复合型及动态断裂特性方面,结合以二滩拱坝为依托的 “八五” 重点攻关专题“高拱坝建设关键技术-高强度大体积混凝土材料特性的研究”的子题,提出了由等效裂缝模型计算混凝土等效断裂韧度的方法,建立了简便实用的Ⅰ-Ⅱ复合型断裂准则和动态疲劳断裂准则。其成果获1996年国家教委科技进步奖二等奖,1999年国家科技进步奖三等奖。
 
  四、钢纤维混凝土结构基本理论与应用研究
   
  为克服混凝土抗拉强度低和脆性高的缺点,自1983年起,赵国藩专题组开展了钢纤维混凝土结构的研究。在钢纤维混凝土增强机理方面,统一了纤维混凝土增强的纤维间距理论和混合律理论,提出了与以往国内外表达形式不同的抗拉和抗折强度计算公式,提出了钢纤维混凝土轴心抗压、立方体抗压、抗拉、抗剪、钢筋粘结强度和受压弹性模量的标准实验方法,提出了与普通混凝土相衔接的两级配钢纤维混凝土疲劳方程。在钢纤维混凝土结构设计理论方面,提出钢纤维混凝土强度设计指标的确定方法,不配筋钢纤维混凝土受压受弯构件、配筋钢纤维混凝土构件正常使用极限状态和承载能力极限状态的设计方法;提出了钢纤维钢筋混凝土板柱节点抗冲切的强度计算公式。其成果获1998年教育部科技进步奖一等奖。
 
  五、混凝土强度理论与钢筋混凝土有限元研究
 
  80年代,赵国藩专题组开展了混凝土强度理论和钢筋混凝土有限元分析方法的研究。在混凝土强度理论方面,提出混凝土在应变空间内的破坏准则,发现了轻骨料混凝土破坏时的平台流塑现象,建立了适用于不同混凝土材料的强度准则和内时损伤本构模型。在钢筋混凝土有限元方面,建立了适用于国产钢筋特性的粘结滑移模型,编制了适用于多种混凝土的非线性有限元分析程序。结合以二滩拱坝为应用背景的“七五”重点攻关专题“水电工程筑坝技术-高拱坝体型优化及结构设计的研究”的子题,建立了混凝土弹塑性状态下平面应力与平面应变问题之间的转换关系;将内时理论与损伤力学相结合,提出便于工程应用的本构模型。其成果获1991 年能源部电力科技进步奖一等奖。在结合“八五”重点攻关专题“高拱坝建设关键技术--高强度大体积混凝土材料特性研究”的两项子题中,提出了粘弹性和损伤滞后理论,建立了拉伸和压缩时的粘弹性损伤动态本构模型和循环荷载的加载、卸载过程线的表达式。通过对全级配大尺寸试件和湿筛小尺寸试件在双轴拉压状态下强度和变形的试验,提出了综合考虑试件尺寸效应的主应力空间和八面体应力空间的双轴拉压状态下的破坏准则,研制出混凝土宏观力学性能的计算机模拟系统。其成果获1996年国家计委、科委、财政部国家科技攻关重大科技成果奖,1998年国家科技进步奖三等奖和1993年国家教委科技进步奖二等奖。
 
  结合以普定碾压混凝土拱坝为背景的国家“八五”重点攻关专题“普定碾压混凝土拱坝筑坝新技术研究”的子题,建立了普定拱坝碾压混凝土在拉剪、拉压剪、压压剪多轴受力状态下的本体和层面的破坏准则和内时损伤本构模型,为设计提供了依据。其成果获1996年电力部科技进步奖一等奖,1998年国家科技进步奖一等奖。
 
  赵国藩专题组还结合国家攀登计划项目“重大土木及水利工程安全性与耐久性的基础研究 ”的子题和国家自然科学基金项目,利用分维几何理论研究新老混凝土粘结问题,提出了粘结面粗糙度、新混凝土强度等对新老混凝土粘结性能的影响规律。
 
  六、混凝土结构新材料、新结构形式有关专题的研究
 
  赵国藩在不断开拓新研究领域的过程中,还注意与工程应用密切结合,研究新材料和新工艺的结构。在预应力混凝土方面,结合交通部“七五”攻关专题“大直径预应力钢筋混凝土管桩连片式码头结构技术开发”项目,提出预应力钢筋混凝土结构强度、刚度、裂缝宽度、可靠度等系列的设计计算方法,作为港口工程的首例,应用于武汉红钢城多用途码头工程,获 1991年交通部“七五”攻关成果奖一等奖;参加的建设部工程建设国家规范重点项目课题“预应力混凝士结构设计基本问题的研究”,获1998年国家科技进步奖二等奖。在高强混凝士方面,通过试验研究给出考虑地震作用的高强混凝土框架柱的轴压比限值,提出C60混凝土框架柱加密区复合箍筋的最小配箍率,并开展了以钢管为核心的混凝土柱的试验研究,其成果获 1998年建设部科技进步奖二等奖。在异形柱框架结构方面,提出了异形柱框架结构的设计方法;在底部框支组合墙结构研究方面,通过对横向、纵向框墙梁的受力状态进行试验和非线性有限元分析,提出了简化设计计算方法、构造措施和设计建议;对“冷轧带肋钢筋用作钢筋的研究开发与应用技术”进行了研究,提出了相应的设计计算方法。
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