丁發(fā)興

在地處8度抗震設(shè)防區(qū)，內(nèi)蒙古金山熱電廠竟然矗立起一座高達(dá)195米的冷卻塔。

一般來說，熱電廠不能建在強震多發(fā)區(qū)，而冷卻塔是熱電廠最高的建筑物，如果發(fā)生地震，其受力和變形響應(yīng)最大。

那么，內(nèi)蒙古金山熱電廠為啥敢將地址選在地震區(qū)，高達(dá)195米的冷卻塔的安全又是如何保證的？

這就要談到我們自主研發(fā)的增強約束拉筋鋼管混凝土柱技術(shù)。這項新技術(shù)依據(jù)的是我們創(chuàng)建的損傷比強度理論，挖掘混凝土塑性潛能，經(jīng)過深入研究、比較與優(yōu)化，我們將普通鋼管混凝土柱升級為增強約束拉筋鋼管混凝土柱。這一技術(shù)具有有效避免界面脫黏，發(fā)揮直接約束混凝土和促進(jìn)鋼管抗彎等效能。

我們知道，鋼管混凝土柱在超高層建筑、大型高鐵站房和機(jī)場航站樓等大跨度建筑中有著廣泛的應(yīng)用。鋼管混凝土柱由外層鋼管和內(nèi)部填充混凝土組合而成。在遭遇地震時，具有塑性特征的鋼管部分可充當(dāng)阻尼器，抵消震動的耗能?；炷林鶆t因其脆性特征而難以承擔(dān)“阻尼器”角色。

有一次，在一項混凝土單方向受壓實驗中，我注意到混凝土隨著受力增大，直至被壓碎破壞的過程中，混凝土在縱向和橫向變形中都呈現(xiàn)出了少量的塑性行為，且多方向受力模式下橫向和縱向塑性變形的比例關(guān)系都有明確規(guī)律。如果能讓混凝土呈現(xiàn)更多塑性時，建筑體自身的抗震“阻尼”效果將大幅提升。經(jīng)過長期攻關(guān)，我創(chuàng)建了新強度理論并將其命名為損傷比理論。

在獲得了損傷比理論后，我?guī)ьI(lǐng)團(tuán)隊著手考量如何將混凝土在理論上表征出的塑性行為應(yīng)用于建筑工程領(lǐng)域。

我們通過在實驗室抗震試驗、長沙西站和西安曲江文創(chuàng)中心超高層工程實測等多場景、多尺度條件下進(jìn)行有效測試，進(jìn)一步論證了鋼管內(nèi)部合理的拉筋布局方式。除增強混凝土塑性外，拉筋還具備有效防止鋼管混凝土界面脫黏的效果。

正是經(jīng)過不斷的科學(xué)探索發(fā)現(xiàn)，以及反復(fù)實驗和測試，我們有信心將熱電廠建在地震帶上。最終，經(jīng)現(xiàn)場原位測試、縮尺構(gòu)件實驗驗證與整體結(jié)構(gòu)模型分析，最新建設(shè)的內(nèi)蒙古金山熱電廠三期項目使用我們研發(fā)的這項新技術(shù)做到了鋼管混凝土界面不脫黏，冷卻塔建筑抗震能力提升了40%，超過國家標(biāo)準(zhǔn)9度抗震設(shè)防最高等級。

作者簡介：丁發(fā)興，中南大學(xué)教授，長期從事土木工程教學(xué)和科研工作，在混凝土、瀝青路面、巖石、土、冰和金屬等材料強度理論和鋼管混凝土結(jié)構(gòu)抗震技術(shù)等領(lǐng)域取得創(chuàng)新成果。