一、基本情況
獲獎項目名稱：復合材料（FRP）提升復雜環境下鋼結構性能關鍵技術與工程應用
主要完成單位：北京科技大學、清華大學、北京市建筑設計研究院股份有限公司、廣西大學、中冶建筑研究總院有限公司、西南科技大學、河海大學、同濟大學、連云港中復連眾復合材料集團有限公司、卡本科技集團股份有限公司
主要完成人：馮鵬、岳清瑞、胡黎俐、劉曉剛、趙曉青、張龑華、柯璐、賈彬、王海濤、李傳習、高紅帥、楊勇新、強旭紅、李榮、甄偉、羅仕剛、肖水晶、朵永玉、南洋、姜旭
二、項目背景
纖維增強復合材料，簡稱FRP，具有輕質、高強、耐腐、可設計、溫度效應小等優點，可實現傳統材料難以實現的效果，若將其與鋼結構結合應用，將成為一種高效的技術手段，尤其在復雜環境中具有獨特的應用優勢。
本項目實施前，FRP在其他結構中已得到較多的應用，體現出其優越性能，但用FRP增強鋼結構的研究還非常缺少，FRP增強鋼結構的設計方法尚不完備、相關技術不成熟，并缺少標準規范與示范應用，工程中面臨“不能用”、“不會用”和”不敢用”的困局。2008年，岳清瑞院士帶領項目團隊率先突破，成功應用FRP加固440噸鋼吊車梁。此后，項目組經十多年攻關，圍繞鋼結構加固與新建高性能結構兩大需求，深入開展設計理論、關鍵技術和應用示范研究，取得了一系列的創新成果。
圖1 項目總體情況
三、創新成果
【基礎理論與方法】建立了FRP增強鋼結構性能的理論分析模型：揭示了FRP-鋼界面、FRP局部疲勞增強和彈性-彈塑性協同受力等基本組合狀態下的工作機理、破壞模式和承載力影響規律，提出了針對不同應用環境條件下的設計計算方法，形成了FRP增強鋼結構設計方法體系。基于研究發表SCI、EI收錄論文102篇，被多位國內外院士在內的專家學者他引2000多次。項目成果被7部標準規范所采納，為FRP提升復雜環境下鋼結構性能方面的應用提供了技術支撐與保障。
【加固技術與示范】研發了FRP加固鋼結構系列技術：發明了FRP抗疲勞加固及自動化粘貼技術，發明了基于“纏-填-撐”的FRP防屈曲加固技術，研發了基于性能表征與評估的FRP耐腐蝕加固鋼結構技術，提出了相應的應用設計方法與構造措施。基于上述技術，完成了世界首個大跨橋梁正交異性鋼橫隔板抗疲勞加固工程、首個預應力FRP索加固高聳通訊塔工程等示范應用。
【新建結構與示范】研發了FRP-鋼組合新建結構系列技術：提出了FRP殼-鋼組合結構技術，發明了預應力FRP索提升結構剛度、調控溫度應力、預防受壓屈曲等增強結構技術，發明了FRP疲勞預防貼，提出了相應的應用設計方法與構造措施。基于上述技術，完成了世界最大面積FRP曲面板橋梁封護系統、最大的旋轉風帆結構、首個FRP溫度效應減控超長屋蓋鋼結構等示范應用。
四、示范應用
項目研究直接服務于450余項重要鋼結構工程的安全服役和延壽增韌，助力了鋼結構的提質升級和可持續發展。基于本項目創新成果，成功實現了FRP在工業與民用建筑、大跨橋梁、海洋工程、能源設施、通信設施等領域中鋼結構工程的應用突破，取得了顯著的社會、經濟和環境效益。在本項目的支撐下，FRP以其獨特的性能為鋼結構賦能，打開了更廣闊的應用空間。
圖2 代表性工程應用
