张楚汉锻练等完成的“高坝动静力超载碎裂机理与安全评价口头”技俩获2012年度国度科技特出二等奖小色哥萝莉网
积厚流光 助力中国高坝水电站安全运转
实习记者 潘慧
技俩称呼
高坝动静力超载碎裂机理与安全评价口头
主要完成东谈主
张楚汉 金峰 王进廷 徐艳杰 潘坚文 周元德 王光纶等
技俩简介
技俩提倡了高坝—地基—库水系统非线性能源毁伤开裂分析模子，不错笼统辩论无穷地基发射阻尼、横缝几何非线性等要道影响身分；提倡了高坝动静力超载残害的非连结全进程仿真分析模子，扫尾了高坝结构在动静力荷载作用下连结—断裂—非连结—残害的全进程仿真；提倡展望新建高坝安全性态的工程类比法以及三级承载评价想法，竖立了科学性与工程实用性相衔尾的高坝安全评价体系；竖立了模拟混凝土骨料、砂浆与界面的细不雅力学仿真模子，加深了对混凝土材料能源特质的意志。技俩甘休全面应用于我国高坝工程，惩处了高坝安全评价的要道时刻勤快，股东了我国高坝水电站开采的发展。
高坝开采对水能资源开发和水资源笼统旁边来说至关蹙迫，高坝安全问题亦然举世平和。频年来，我国的高坝开采迎来了前所未有的机会，在西部地区营建的一批高混凝土坝不仅鸿沟史无先例，何况坝高、库大，大多位于高地震烈度区，坝址区地质条目之复杂、地震烈度之高全国荒僻，使高坝安全的要道时刻濒临前所未有的挑战。然而，当前高坝安全问题国表里可模仿的教会少许，现存表面和工程教会也曾不成悉数得志不同需求，开展高坝安全性筹商成为我国高坝工程开采一衣带水的任务。
为了填补这些时刻空缺，我校水利系锻练、中科院院士张楚汉指挥科研团队坚韧不拔，精心钻研高坝抗震，多年来为我国高坝安全工作献策献力。在国度973规划、国度当然科学基金以终点他科研技俩经费的援手下，团队衔尾我国高坝开采和水工结构学科发展需求，经过多年勤奋，在高坝动静力碎裂机理和安全评价问题的应用基础表面、分析模子和评价体系等方面取得了一系列冲破性发达。2013年1月，“高坝动静力超载碎裂机理与安全评价口头”技俩获国度科学时刻特出奖二等奖。
图为张楚汉（中）和团队成员合影。
袭取筹商传统 填补科研空缺
凡是大型水利工程，当先要辩论的一个要道身分即是安全性问题。张楚汉曾说，安全是水电站存身立命之本，筹商高坝抗震的主要想法即是保证大坝的安全，这对水利开采来说至关要紧。
早在1999年，张楚汉团队在这一科研鸿沟就曾获取国度当然科学奖三等奖，本次获奖技俩亦然在之前基础上进一步真切的甘休。这不仅是一个科研技俩，更是清华水利东谈主对10余年筹商职责的归来和总结。
技俩团队主要成员、水利系系主任金峰默示，技俩的大部分筹商齐是往届水利系师生积聚下来的。“大坝抗震安全评价职责也曾开展好几十年了，这几十年来不休地有更好、更准确、更顺应内容的办法来对大坝的安全性进行评价，咱们即是在评价口头不休完善和改进的进程中，作念了应该作念的那一部单干作。”金峰说。
上世纪80年代以来，张楚汉团队衔尾工程开采和学科发展需求，系统地开展了高坝碎裂机理与安全评价口头筹商。此前，海外上高拱坝地震分析主要为线弹性模子，迄今也仅有少数学者辩论了坝体横缝非线性和无穷地基发射阻尼效应，更莫得充分辩论材料非线性与钢筋加固措施等关连问题。
自拍偷拍而张楚汉团队合计，筹商高坝抗震时不成浅易地将高坝地基“一刀切”。高坝与地面连结，当地震发生时，振动的能量传导是在坝体与地面之间进行的。另外，高拱坝还有许多横缝，在遭受热烈地震作用时，坝体横缝可能滑移和展开，坝体混凝土可能毁伤开裂，且不同期刻的状态不尽调换。因此，高坝动静力分析是终点复杂的“非线性”系统问题，为了真的客不雅地反应大坝的抗震能源响应特质，必须笼统辩论影响坝体能源行径的多要害道身分。
我国的第一个无穷元—有限元线性耦合模子在1986年中好意思拱坝抗震研讨会和1988年第九届全国地震工程大会上发表，比泰西学界整整早了6年。这个模子的提倡者恰是张楚汉团队。如今经过20多年的不懈筹商，他们已作念到全面辩论高坝地震反应的各项要道身分，竖立了迄今最为竣工，不错模拟横缝非线性、材料毁伤开裂、钢筋加固、库水可压缩性以及无穷地基发射阻尼的高坝—地基—库水系统非线性能源毁伤开裂分析模子，是该项筹商鸿沟的先驱。海外大坝协会抗震专科委员会主席马丁?威兰（Martin Wieland）曾评价说：“这些非线性口头将谢全国范围内披露其蹙迫性。”
一直以来，张楚汉每周齐会在学校举行一次筹商组研讨会，就科研职责的发达和存在问题进行交流和计议。“科研攻关中，咱们碰到的勤快多得不得了，就跟每天吃饭相通。”金峰幽默地说，“作念筹商细目是要作念别东谈主莫得作念过的事，有难度才有价值。”在这样的科研精神的指导下，张楚汉团队取得了多项冲破和创新。
走遍故国各地 科研衔尾内容
本技俩从数值和臆想机模拟仿真起程，惩处的最大问题是数值口头的模拟和改进，而张楚汉团队不单停留在模拟阶段，团队筹商甘休的最大真谛在于其内容应用，并在应用中连续总结和完善表面。
不同的高坝开采，地质情状和联想要求不相通，地震烈度也不尽调换。我国正在新建的小湾和溪洛渡拱坝，正在联想的白鹤滩和龙盘拱坝，齐是坝高近300米的超高坝，库容数十亿以至数几百亿立方米，联想地震烈度在8~9度以上。这就杰出了实地锻练探望的真谛。从年逾古稀的张楚汉，到“学术新东谈主奖”获取者王进廷，团队的主力成员简直走遍了故国的大江南北。基于技俩筹商所竖立的模子，团队研发了功能强盛的有限元臆想系统，进行了小湾、溪洛渡等20多座高坝的地震反应分析和碎裂机理筹商。技俩筹商甘休得到了广泛应用，在我国高混凝土坝的安全评价、抗灾率评价等方面取得了很大生效，为高坝的抗震联想和安全性评价提供了可靠依据。
然而，团队成员们心里还有一个担忧：绝大部分的抗震筹商只停留在教会统计方面，因为莫得发生地震灾害，因此高坝地震行径无法考据。
谁也莫得猜度，2008年汶川发生了地震，8级的地面震对四川境内的水利工程措施变成了严重残害。地震发生后，张楚汉团队赶快作出反应，屡次前往灾地，对震区的通盘高坝齐作念了抗震复核。“通盘这个词汶川地震，垮了这样多屋子，却莫得垮一座大坝。从汶川地震来看，咱们作念的筹商照旧比拟顺应内容情况的。”金峰说。
与此同期，张楚汉团队还邀请了几十位与抗震关连鸿沟的群众，负责完成了中科院“唐家山堰塞湖整治与北川地震古迹保护”扣问技俩。扣问诠释上报国务院后，时任总理温家宝等国度指导进行了批示，成为关连部门在处理唐家山堰塞湖整治的蹙迫参考依据，为汶川灾后重建提供了蹙迫的时刻援手。
在不休将表面应用到施行的进程中，成员们从未罢手连续科研的脚步，连续完善表面甘休，得到了一系列规定性的工程论断，举例发射阻尼减小坝体应力水平25%~40%，便可较大幅度地镌汰横缝开度，使坝体毁伤开裂情状得到明显缓解，这一甘休已阻抑列入最新立异的《水工建筑物抗震联想范例》中。
心胸民生国计 助力高坝工作
高坝抗震是关乎国民经济发展的大事，高坝开采能带动其他工程，拉动当地经济发展，故意于进步当地住户的生流水平。同期高坝遇震而不倒，能禁受住地震的考验，才调保证下流城镇的安全，因此爱戴高坝的安全亦然至关蹙迫的。
张楚汉团队的筹商甘休关于我国高坝开采和安全运转起到了要道的股东作用。据关连统计数据披露，迄今为止，技俩已完成小湾、溪洛渡、白鹤滩、大岗山、拉西瓦、向家坝等20余座高坝的动静力安全性分析与评价，应用率达90%以上，从简了大齐工程投资，产生了权贵的经济与社会效益。汶川地震后，又完成了强震区大坝震害探望分析，金沙江、雅砻江、大渡河等流域高坝的抗震复核，为保险灾后高坝安全开采与运转作出了孝敬，取得了广漠的社会效益。
迄今，团队已发表期刊论文300余篇，其中SCI收录70余篇；屡次受邀谢全国地震工程等海外学术大会作念主旨诠释；出书学术专著3部，授权国度发明专利12项，撰写科研诠释百余份，培养博士50余东谈主……
这些累累硕果填补了多项科研时刻的空缺，为我国的高坝工作作出了不凡孝敬。而光环的背后，恰是一代代清华水利东谈主勤奋的汗水。“内容上这是一个不休改进的职责。咱们当前也还在改进，它即是一项千生万劫、渐进的、延续的工作。”张楚汉默示。
起首：新清华 2013-09-13 第1929期小色哥萝莉网