桥梁工程、桥梁抗震

科学研究工作主要是集中在三个方面：

第一个是在减隔震装置的发明、研制、研究和应用方面：

1）发明了多种具有减隔震、防落梁功能的装置，获3项国家发明专利授权,多项实用新型专利授权。加上之前本人参与发明，并申请专利的双曲面球型减隔震支座、FRP橡胶支座，涵盖了桥梁减隔震支座的三大类形式。这些专利都进行了产业化，丰富了减隔震装置的类型，扩大了减隔震装置的适用范围。

2）对各种减隔震支座都进行了深入细致的研究。主要研究了各种减隔震支座的基本力学特性和减隔震性能，以及他们的速率相关性、温度相关性、位移幅值相关性、路径相关性等。得出了支座减隔震性能与各个设计参数的关系。另外还总结得出了各种减隔震支座的设计方法，以及对其减隔震性能的模拟方法，并进行了动静力试验的验证。

3）采用减隔震设计方法解决了若干重大工程的抗震难题，如嘉绍大桥、新泰青龙路大桥、南宁市五象大桥、京广特大桥等。研究中根据本人提出的方法，进行了减隔震设计。计算结果表明，这些发明很好地解决了诸如高烈度、跨断层、不利地质环境等条件下的桥梁抗震问题。

4）主持编写完成行业标准1部——《弹塑性防落梁球型钢支座技术条件》；参与编写完成行业标准2部——《桥梁双曲面球型减隔震支座》和《建筑钢结构球型支座》，为减隔震设计的推广、应用做了一些工作。

5）发表SCI检索论文5篇、EI检索论文9篇。获得国家科学技术进步一等奖（排名第4）。

第二个是在桥梁抗震、减隔震设计方面：

1）鉴于地震发生时间、地点和烈度的不确定性，桥梁结构遭受大于规范规定的地震水平的可能性是不能忽视的。本人首次提出了基于三道防线的桥梁抗震设计方法，即：在E1水平地震作用下，主要是通过结构强度来承受地震作用，保证结构的完好。在E2水平地震作用下，利用支座启动的减隔震功能以保护桥梁整体结构的抗震安全。在大于规范规定水平的地震作用下，利用具有支座的防落梁功能和下部结构的延性抗震能力以防止桥梁发生倒塌、落梁等震害现象。该方法已实际应用于新泰青龙路大桥、南宁市五象大桥等实际工程。

2）研究了地震中梁式桥的墩梁碰撞问题，首次提出了模拟碰撞问题的局部集中质量接触单元法。理论和试验研究发现该方法可以与一维波动理论的结果很好的吻合，证明该方法的正确性和适用性。

3）减隔震支座通常采用销钉对小震下墩梁相对位移起到限制作用。在销钉剪断瞬间，结构体系由固定状态转化为减隔震状态，必然产生瞬时的销钉剪断效应。本人首次研究了地震中的剪力销剪断效应。研究发现：可以采用等效线性模型和双线性模型模拟销钉剪断效应，采用等效线性模型的精度也是可以接受的。

4）对多塔连跨悬索桥的地震反应特点和抗震结构体系进行了多点振动台试验研究，研究发现：弹性索和阻尼器能够很大程度地减小中塔横梁与主梁间相对位移和主梁与边梁间相对位移。考虑行波效应时，会增大模型结构的地震响应，而且结构的刚度越大，行波效应越明显。

5）参与编写完成行业标准1部——《城市桥梁抗震设计规范》。

6）发表SCI检索论文7篇、EI检索论文7篇，参与编写专著一本《多塔连跨悬索桥抗震与减震设计》。获得2020年海南省科学技术进步奖一等奖（排名第7）。

第三个是在结构抗震试验方法方面：

1）研究了误差对实时混合试验的三种算法的稳定性和精度的影响，研究发现Chang算法是无条件收敛的，CDM和Newmark法是有条件收敛的，收敛条件与结构刚度、质量和时间步长有关。随着结构刚度的增大，采用CDM算法计算得到的结构周期和响应幅值都是逐渐偏小，采用 Chang算法和Newmark算法计算得到的结构周期和响应幅值逐渐偏大。

2）实时混合试验过程中，误差的产生是不可避免的。推导得到了两种时滞误差影响下采用Chang方法的混合试验的收敛性公式，并利用数值模拟平台对收敛性理论结果进行验证。分析表明，恒定误差不影响采用Chang方法的混合试验的稳定性，但对精度有一定的影响；而比例误差对稳定性和精度均有影响。

3）发表SCI检索论文2篇、EI检索论文1篇。