1.岩土工程方向
主要研究内容:(1) 非饱和土力学基础理论;(2) 特殊土地基处理及深基础理论;(3)路堤边坡、深基坑和地下硐室设计理论和防护方法;(4) 林草一体化生态护坡技术。
特色与优势:
(1) 土的固结与流变、非饱和土力学基本理论研究取得了丰富的研究成果,特别是针对特殊软土,包括红粘土和膨胀土的流变模型和本构关系,建立了非饱和膨胀土非线性流变变形、应力松弛和长期强度分析理论。该项科研工作获得了多项政府、行业的资助与认可,与中南大学合作部分获得湖南省科技进步三等奖。
(2) 在软土地基处理和大直径桩荷载传递理论研究方面取得了诸多成果。结合工程建设实践,开展了CFG复合地基、岩溶区桩基的设计计算理论及现场测试技术研究,提出了基桩设计、检测的新理论、新方法,获得了多项国家、省部级科研部门的项目资助与奖励。
(3) 结合国家高速公路和高速铁路建设中的关键难题,对深开挖和高填筑路堤边坡稳定性、深基坑和地下硐室支护结构设计分析理论和防护方法等进行了研究,主要研究人肖宏彬教授获得湖南省科技进步一等奖;除此以外,本学科开展的生态护坡技术研究,建立了林草混交根系土体力学分析方法,获得了显著的经济、环境和生态效益。
(4) 本学科方向已形成稳定、合理的学术团队,共有教授3人,副教授4人,讲师4人,团队人员全部具有博士学位。
(5) 近5年来,本学科主持承担了国家、省部级科研项目20余项;科研成果先后获得部级科学技术二等奖、省科技进步三等奖、优秀博士学位论文和优秀硕士学位论文奖和省优秀自然科学论文一等、二等奖等;共发表论文100余篇,每年被三大检索收录论文10余篇。
2.结构工程方向
随着我国经济建设的持续稳定发展,高层、超高层以及大跨度空间建筑将不断涌现,随之对结构设计理论以及工程材料的要求也将不断提高。本学科致力于高层建筑结构与大跨度空间钢结构的设计新方法研究,并力求将工程材的研究成果与之相结合。
主要研究内容:(1)高层建筑结构抗震分析与设计;(2)大跨度空间钢结构的研究与应用;(3)结构工程材基础理论。
特色与优势:
(1) 对钢筋混凝土筒中筒结构、钢管混凝土结构抗震性能开展了深入的基础理论研究和试验研究。形成了完整的筒体结构抗震性能设计理论及试验方法。通过对钢管混凝土组合柱、梁柱节点以及多肢格构柱的系列试验研究,取得了基础理论、抗震性能等多方面的研究成果。该套技术获得了行业的广泛认可,取得了可观的技术经济效益。
(2) 针对大跨度空间钢结构工程的半刚性连接特性、结构弹塑性分析、结构抗震性能和结构损伤评估方法进行了系统深入的理论研究,提出了半刚性连接钢结构弹塑性分析计算理论、弹塑性时程分析计算方法、结构简化计算方法、结构基本自振周期计算公式和结构简化分析层模型,并已投入灾后钢结构安全性能评估工作中使用。
(3) 基于流变学理论与连续损伤理论,研究了多种工程材的损伤、蠕变、松弛等流变性能及本构关系,包括钛合金、铝合金、优质碳素结构钢等多种金属材料以及钢筋混凝土、聚合物材料等多相复合土木工程材料。以此为基础提出了基于“剩余强度”的损伤模型、“残余力向量法”、“应变模态法”和“结构材料流变成形”等新概念、新理论,取得了良好的社会效益和经济效益。
(4) 本学科方向共有教授4人,副教授7人,讲师3人,其中11人具有博士学位,形成了稳定合理的学术团队。
(5) 本方向近5年来,先后获得了国家、省部级科技进步奖3项,承担了国家、省部级科研项目10余项,共发表论文 100余篇,其中每年被三大检索收录论文10余篇,出版专著4部,获准国家专利6项,国家、省部级等纵向课题达2000余万元,横向科研课题达3000余万元。
3.市政工程方向
随着我国基础设施建设迅猛发展和城市化进程的加快,城市地下空间工程的不断拓展,“美丽中国”战略的实施,本学科旨在为市政工程设计与施工研究并开发出高效节能、高耐久的新材料、新结构、新工艺、新技术。
主要研究内容:(1) 绿色生态混凝土制备技术基础理论及关键技术;(2) 市政工程沥青混凝土路面结构计算理论与建造关键技术;(3) 城市污水处理与生态恢复关键技术;(4) 城市防洪景观道路设计新理论与新方法。
特色与优势:
(1) 在绿色、环境友好、资源节约新材料研发方面形成了明显特色,构建了绿色生态混凝土制备技术理论体系与设计方法,建立了一整套有效的绿色生态砼质量评价体系与评价方法。基于固体废弃物资源化再生利用研究取得了重大突破,研究成果达到国际先进水平。
(2) 在市政工程路面结构及路面材料基础理论研究方面形成了明显特色,建立了改性沥青的粘弹本构方程,提出改进的Burgers流变模型。提出了高性能防滑降噪沥青混凝土路面结构设计新方法,并得到了大量工程的检验。
(3) 研究高效微生物、超积累植物等生物学特点、抗性与去污能力及其选育中的相关理论,研发出土水污染治理与污染区生态恢复的生化处理与人工湿地技术。针对长株潭矿区污染控制与生态修复技术进行了研究,为区域的生态和经济发展提供了科研支持。
(4) 注重将城市道路边坡加固、防洪和景观设计理论相结合,为城市绿地系统、园林规划及防洪景观道路提供设计依据,成功将绿地系统和生态景观系统应用于长株潭城市道路设计中。
(5) 取得了丰硕的研究成果,并将研究成果不断纳入国家与地方标准,有力地推动了行业的发展。本学科正在主参编国家标准1本。近5年承担科研课题18项,进校经费1000余万元;获省部级奖3项,国家专利6项;公开发表学术论文103篇,三大检索收录20篇,出版专著4部;
(6) 本学科方向现有教授4人,副教授7人,讲师2人,7人具有博士学位,形成了稳定合理的研究团队。学科带头人尹健教授为美国ASCE会员。
4.防灾减灾工程及防护工程
随着我国复杂大跨桥梁、特殊高层建筑的不断修建及城市地下空间开发利用不断拓展,各种自然或人为灾害频发,工程防灾减灾问题越来越成为学术界关注的一个重要问题。
主要研究内容:(1) 大型复杂结构抗震理论;(2) 大工程结构防震减灾;(3) 地质灾害及防护工程。
特色与优势:
(1) 是国内较早开展大型复杂结构抗震理论研究的团队之一。2000年,本学科梯队成员依托当时国内很有影响的汀九大桥开展大型复杂结构抗震与控制研究。
(2) 在控制理论和方法上取得了多项创新成果:建立了同行公认的结构动态分析的动态有限元变分原理与计算方法,建立了适用于大跨度组合体系桥梁结构分析的板段元能量变分原理,提出了各种板段元列式;对大跨随机结构的随机地震响应分析新方法进行了研究,提出了基于能量的模态Pushover方法,初步建立了随机的弹塑性地震反应谱,并研究了混凝土延性构件界限性能指标的概率分布特征,从而初步建立了随机桥梁结构抗震性能的概率性分析方法;研究成果在宜万铁路长江大桥等超大型工程上得到了成功的应用;开发了一套将结构优化、仿真分析与控制融为一体的分析方法和相应软件,并得到了大量工程的检验。
(3) 充分利用行业优势,成果应用地域广,结构类型多,解决了一系列重大工程的施工技术难题。其中部分代表性的结构有:宜万铁路长江大桥、京沪高铁南京大胜关长江大桥、三板溪库区展锦线十座特大桥、凤滩电厂等。
(4) 学术成果丰富,研究经费充足。近5年来共发表学术论文100余篇(三大检索20篇),出版学术专著4本,获准国家专利6项,获省部级科技进步奖4项,成果应用取得了超亿元的经济效益;在研项目有国家、省部级项目8项、重大工程课题10余项,年均进校经费500余万元。
(5) 形成了稳定合理的研究梯队。学术带头人江学良教授为湖南省安全生产委员会专家,在国内土木工程界具有一定影响;本方向现有教授4人,副教授6人,讲师4人,9人具有博士学位,梯队结构合理。
5.桥梁与隧道工程方向
针对我国目前大型复杂结构和城市地下空间大规模建设开发利用的实际,为大跨度桥梁、大型复杂结构的设计与施工研究新的结构型式、材料、设计方法、施工工艺和相应的分析与设计理论。
主要研究内容:(1) 现代木结构桥梁计算理论与建造关键技术;(2) 桥梁无损检测和结构承载能力评估;(3) 车桥耦合振动及大跨桥梁施工控制;(4) 隧道与地下结构抗震分析理论。
特色与优势:
(1) 突破现代木结构工程材改性处理、木结构工程材制造、木结构工程材质量无损检测、木质工程构件与结构建造等4项关键技术,攻克制约我国大跨重型工程木结构材料制造的瓶颈技术,建成国内首座高速公路跨线木结构人行天桥。
(2) 首次提出车桥耦合振动单元及计算模式,建立车桥耦合振动方程,研发出车桥耦合振动分析程序,已用于香港町九桥等多座大跨桥梁的车桥耦合振动分析;提出桥梁施工的立模标高主动修正法,完成30余座桥梁的施工控制。
(3) 采用大比尺模型,开展偏压单线与双线隧道地震振动台模拟试验,研究偏压隧道结构在地震作用下加速度、速度、位移、应变与动土压力响应,建立隧道地震数值模型,为偏压隧道抗震设计提供依据。
(4) 研究中采取“将力学、数学和工程科学相融合,将基础理论研究与重大工程应用研究相结合”的方法,成果既针对性强,又普适性好,成果学术价值和工程价值均高。近5年来,获国家科技进步二等奖1项、省科技进步二、三等奖3项,出版著作4本,教材4本,发表论文200余篇,其中三大检索论文50余篇。承担国家、省部级科研项目10项,重大工程科研项目10余项等,年均进校经费800万元,经费充足。
(5) 本梯队从上世纪80年代即开始研究预应力混凝土桥梁施工控制,积淀深厚;已形成了以周先雁教授为学术带头人的年龄职称学历结构合理的研究梯队,目前,梯队有教授4人,副教授7人,讲师3人,博士9人。