基地建设期内湖南省科技进步奖一：钢箱—混凝土组合结构研究及其应用

成果原创性的提出了钢箱—混凝土组合结构。建立了钢箱—混凝土组合梁的正截面抗弯强度模型和计算公式，正截面强度分析模型、的竖向抗剪强度计算公式。系统地研究了钢箱—混凝土组合梁的扭转特性，整体与局部相关屈曲强度和相关屈曲计算模型，确定组成钢箱的板厚及局部屈曲强度，局部屈曲与结构承载力的相关关系，建立实用的局部屈曲强度计算公式。系统的进行了钢箱—混凝土组合梁的工程应用研究，共完成33片梁。现场试验和荷载试验表明结构的刚度各和强度均达到预期目标，获得2600多万元经济效益，具有良好的技术性能指标

 

 

图4：组合结构应用

基地建设期内湖南省科技进步奖二：复杂条件下地下工程围岩稳定性智能预测与风险评估

根据偏压层状富水围岩隧道塌方时的支护结构应力应变变化规律，创新性地提出偏压层状富水围岩隧道失稳塌方模型为斜顶鼓起模型，构建偏压层状富水围岩隧道支护结构力学模型。基于随机介质理论建立浅埋、覆盖层破碎富水隧道地表沉降模型，并首次提出加速混合遗传算法确定该地表沉降模型参数，提高了地表沉降预测计算准确率。为了克服监测样本较少导致预测误差较大的不足，创新性地应用支持向量机理论等智能方法建立地下工程围岩变形预测模型，采用首次提出的加速混合遗传算法搜索最佳的支持向量机参数，大大提高了地下工程围岩变形预测的精度。同时创造性地应用首次提出的加速混合遗传算法（AHGA）对基坑边坡稳定性设计变量进行优化，使得收敛速度加快，还能搜索到最优化问题的全局最优解。项目对地下工程（隧道工程、基坑工程）地表、岩层变形预测、层状围岩破坏模型和爆破震动累积效应以及隧道风险评估进行了较全面研究，对确保地下工程的安全具有重要的理论价值和经济意义。

 

 

图5：

基地建设期内湖南省科技进步奖三：大跨度组合体系桥梁－刚构拱桥的计算理论及其应用

项目原创性提出了大跨度组合体系桥梁－刚构拱桥，对该桥型进行了全有限元施工仿真全过程模型数值分析，以及主拱拉索区结构强度试验研究。通过设计方的计算数据，分析验算全桥施工过程和使用阶段的内力及应力状态，优化桥梁结构，通过斜拉拱节段模型试验验证计算结果的正确性与分析结构的安全与可靠性。如前所述，带有斜拉索的拱段极限强度可能与一般拱段有显著不同。同时通过有限元数值模拟计算和静、动力荷载试验研究，得到了拉索区拱段结点的局部应力分布规律、拱段承载可靠性，以及疲劳强度。确保了主拱设计验算的科学可行。通过多种方法合理确定了各工况索力、优化调索方案、确保拱、梁和桥塔线形、监测结构应力，预警与指导施工工序等是施工监控技术方案的主要内容。最后，该桥主拱实现了高精度合龙，主拱线形和预拱度与预期值接近，成桥索力基本一致，主塔线形与理论值非常接近。