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我校俞小彤博士与瑞典研究团队

合作提出自然腐蚀条件下

混凝土梁内钢筋粘结-滑移关系的反演分析方法

钢筋锈蚀是钢筋混凝土（Reinforced Concrete, RC）结构最主要的劣化因素，锈蚀不但减小钢筋截面积，而且生成膨胀性锈蚀产物导致混凝土保护层胀裂，改变钢筋混凝土粘结性能。良好的粘结是钢筋混凝土协同工作的基础，因此明晰锈蚀钢筋混凝土的粘结-滑移关系对腐蚀RC构件/结构性能评估至关重要。近日，港航院俞小彤博士与瑞典查尔姆斯理工大学（Chalmers University of Technology）Karin Lundgren教授团队共同开展自然腐蚀条件下RC梁内钢筋粘结-滑移关系的研究，并取得突破性进展。

以往，学者们大多对钢筋进行加速锈蚀，随后开展拉拔试验，分析不同锈蚀程度的钢筋与混凝土的粘结-滑移关系。然而实验室加速锈蚀的研究结果能否预测自然腐蚀条件下钢筋混凝土粘结特性尚存争议。在RC构件/结构承载过程中，钢筋屈服后由于泊松效应会发生环向颈缩，大大降低粘结力，该现象难以在常规的拉拔试验中反映。尽管腐蚀RC梁、柱等构件承载性能演化有大量研究，但由于缺乏精细的测量手段，未能深入认识构件内部钢筋的行为发展，缺少钢筋粘结-滑移关系的反演分析方法。

俞小彤博士与Karin Lundgren教授团队依托瑞典一座服役80年的RC桥梁（Gullspng Bridge），现场选取桥梁的边梁进行三点弯曲等试验，分析荷载-挠度曲线、钢筋锈蚀与屈服形态。研究发现自然腐蚀RC梁极限挠度由端部粘结性能决定，钢筋屈服具有不对称性（图1），并提出了不对称因子（a=Δl/0.5l）量化不对称程度。

图1.不对称的钢筋屈服

采用DIANA有限元软件对试验梁的受弯过程进行非线性分析，为了反映屈服对粘结的影响，创新性地赋予钢筋屈服段与未屈服段2类粘结-滑移本构形式（图2），准确地再现了试验梁的抗弯承载特性，包括荷载-挠度曲线、开裂模式与宽度、钢筋屈服位置与长度（图3）。在此基础上，作者对9个粘结-滑移参数的敏感性及在反演过程中的确定方法进行研究，提出了RC梁内钢筋粘结-滑移关系的反演方法。

（a）未屈服段 （b）屈服段

图2.RC梁内钢筋粘结—滑移本构形式

（1）荷载—挠度曲线对比

（a）试验梁外侧面（digital image correlation 测量）

（b）试验梁内侧面

（c）模拟梁外侧面 （d）模拟梁内侧面

（2）试验梁与模拟梁开裂模式与宽度对比

（3）钢筋屈服位置与长度对比

（黑色虚线为钢筋实测屈服位置，绿色虚线为钢筋屈服应力）

图3. 模拟梁准确再现试验梁弯曲特性

为探明腐蚀梁表观损伤程度，钢筋锈蚀程度、浇筑位置对自然腐蚀钢筋粘结性能的影响，根据提出的反演分析方法，确定9根试验梁中共18根受拉钢筋的粘结-滑移关系并分析（图4）。对于钢筋未屈服部位，粘结强度越高，相应的残余粘结强度也越高，但滑移平台长度减小。保护层混凝土剥落损伤会降低残余粘结强度，而开裂损伤几乎无影响。最有趣的发现是，不对称的钢筋屈服会导致一端的粘结长度显著减小，决定了RC梁极限承载能力。为节约计算时间，许多研究基于对称性假定仅模拟半梁，但这会高估粘结长度，导致粘结失效破坏提前发生，因此不对称的钢筋屈服在RC结构承载分析中需要更多关注。

（a）顶部浇筑，未锈蚀 （b）顶部浇筑，锈蚀

（c）底部浇筑，未锈蚀 （d）底部浇筑，锈蚀

图4. 混凝土梁内钢筋粘结-滑移关系

（虚线为试验加载中钢筋未屈服，数字为实测的钢筋锈蚀率）

研究工作由中国中央高校基本科研业务费项目、瑞典科学研究委员会、瑞典交通部等提供经费支持。相关成果以“Numerical assessment of bond-slip relationships for naturally corroded plain reinforcement bars in concrete beams”为题于7月15日发表于《Engineering Structures》。论文第一单位是河海大学港口海岸与近海工程学院。第一作者是俞小彤博士，其所在的近海工程钢筋混凝土结构腐蚀防护与修复技术团队是江苏省“六大人才高峰”创新人才团队，长期致力于海洋环境腐蚀机制、钢筋混凝土材料/构件性能劣化、结构高效修复技术等研究。

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我校获批高校国家知识产权信息服务中心

近日，国家知识产权局办公室、教育部办公厅联合发布《关于公布第三批高校国家知识产权信息服务中心名单的通知》，共有20所高校入围，河海大学位列其中。

高校国家知识产权信息服务中心建设是国家知识产权局、教育部实施国家创新驱动发展战略和知识产权强国战略的重要举措，旨在完善知识产权信息公共服务网络，增强高校在知识产权创造、运用、保护、管理和服务全链条的信息公共服务能力，促进高校协调创新和科技成果转移转化。我校高度重视知识产权信息服务工作，1998年起开展情报分析服务，2019年正式成立河海大学知识产权信息服务中心，挂靠图书馆。中心认真贯彻《高等学校知识产权管理规范》，严格执行《高校国家知识产权信息服务中心建设实施办法（修订）》，在知识产权培训讲座、传播推广、检索分析及平台建设等方面取得了显著成效，为提升学校创新能力、支撑优势学科建设、助力地方产业发展发挥了积极作用。

未来，中心将继续围绕学校优势学科和行业地方特色产业开展知识产权信息服务工作，进一步融入创新创业教育体系，激发科技创新活力，优化全流程服务举措，加速推进科技成果转移转化。

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我校青年学者

在水风光多能互补研究领域取得新进展

在“碳达峰、碳中和”目标下，依托西南大型水电基地，发展水风光多能互补清洁能源开发利用模式，充分利用水电站群的调节性能及其与风光出力间的互补特性，通过联合调度将多能源打捆外送和集中消纳，可有效平抑风光出力不确定性对电网的冲击，破解清洁能源消纳难题，这既是我国为世界能源转型贡献的中国智慧和创新模式，也代表未来我国水电发展和能源系统转型的重要方向。近年来，雅砻江、金沙江、澜沧江等大型水电基地均提出建设千万千瓦级多能互补清洁能源示范基地，这些基地是由百余座不同类型、不同规模、不同外送方式电站共同组成的大规模多源多网混合发电系统，具有强不确定性、复杂异构并网、跨流域跨电网互联等全新的特点和更复杂的综合要求。如何充分发挥多能源间互补效益，保障系统安全稳定运行，目前在容量配置和调度运行等方面仍存在诸多科学难题和技术瓶颈，这是制约我国多能互补清洁能源基地建设和发展的关键。

图1 水风光多能互补系统示意图

近期，我校闻昕、谭乔凤青年教授研究团队面向多能互补研究重大需求和科学问题，创新建立了面向电力/电量补偿的多尺度多层级协同调度运行模型。在时间上，提出风光水多能源的短期电力补偿和长期电量补偿机制，建立全景电量效益最优的长期调度模型和调峰能力及电力补偿效益最优的短期调度模型，形成了滚动向前的长短嵌套动态互馈决策模式；在空间上，根据系统水力-电力耦合关系对电站群进行分区分级，构建复杂系统不同分区和不同层级间的协调运行关系，由此破解了千万千瓦级多源多网混合发电系统调度运行方式难题。

图2 多尺度协同补偿和多分区多层级协调运行机制

在此基础上，团队模拟特定开发方案下的水风光多能互补系统在全生命周期内运行过程，提出了考虑时序运行特性的多能互补系统全生命周期效益量化方法。识别影响系统可靠性、稳定性等安全运行的风险来源，评估不同容量配置方案的潜在风险，建立了基于风险与效益均衡的水风光多能互补系统容量配置模型，可在海量可行方案中准确找出效益最优、风险可控的容量配置方案，最终提出了梯级水电系统最优打捆风光规模和接入方式。

图3 多能互补系统容量优化配置结果

上述成果由我校联合瑞典皇家理工学院、中国水利水电科学研究院、美国佐治亚理工学院、俄克拉荷马大学等国内外知名高校和团队共同研发完成，发表在《Renewable and Sustainable Energy Reviews》《Applied Energy》等水利和能源领域顶尖期刊上，并成功应用于北盘江、雅砻江等流域，形成了南方电网地区首套流域梯级水光互补调度规则、模型和软件系统，为我国千万千瓦级多能互补清洁能源基地建设和发展提供了科学参考和技术支撑。

代表成果：

1. Wen, Xin; Sun,Yuanliang; Tan, Qiaofeng*; Tang, Zhengyang; Wang, Zhenni; Liu, Zhehua; Ding, Ziyu, Optimizing the sizes of wind and photovoltaic plants complementarily operating with cascade hydropower stations: balancing risk and benefit, Applied Energy, 2021.

2. Tan, Qiaofeng; Wen, Xin*; Sun, Yuanliang; Lei, Xiaohui; Wang, Zhenni; Qin, Guanghua, Evaluation of the risk and benefit of the complementary operation of the large wind-photovoltaic-hydropower system considering forecast uncertainty, Applied Energy, 2021, 285: 116442. DOI:10.1016/j.apenergy.2021.116442

3. Wang, Zhenni; Wen, Xin*; Tan, Qiaofeng; Fang, Guohua; Lei, Xiaohui; Wang, Hao; Yan, Jinyue*, Potential assessment of large-scale hydro-photovoltaic-wind hybrid systems on a global scale, Renewable & Sustainable Energy Reviews, 2021, 146: 111154. DOI: 10.1016/j.rser.2021.111154

4. Ding, Ziyu; Wen, Xin; Tan, Qiaofeng*; Yang,Tiantian; Fang Guohua; Lei, Xiaohui; Zhang,Yu; Wang, Hao, A Forecast-Driven Decision-Making Model for Long-Term Operation of a Hydro-Wind-Photovoltaic Hybrid System, Applied Energy 2021, 291:116820. DOI:10.1016/j.apenergy.2021.116820.

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河海大学荣获

首届全国优秀教材和教材建设先进集体奖励

近日，国家教材委员会公布了首届全国教材建设奖评选结果，我校已故著名工程力学家、教育家徐芝纶院士主编的《弹性力学简明教程（第五版）》和土木工程专业汪基伟教授主编的《水工钢筋混凝土结构学（第5版）》荣获全国优秀教材（高等教育类）二等奖，河海大学工程力学系荣获全国教材建设先进集体。

我校获奖的全国优秀教材《弹性力学简明教程》初版于1980年，历经40年教学实践，多次修订再版，累计印刷60余万册，被众多高校相关专业广泛选用。本次获奖的第五版系新形态教材，该教材曾荣获国家级规划教材、江苏省高等学校精品教材、江苏省高等学校重点教材等荣誉。《水工钢筋混凝土结构学》初版于1979年（首版由周氐教授主编），总计印次37次（其中第5版已重印5次），累计印刷33万余册。该教材曾荣获国家级规划教材、江苏省高等学校精品教材、江苏省高等学校重点教材等荣誉。全国教材建设先进集体河海大学工程力学系秉承徐芝纶院士“爱国兴国、德育为先、止于至善、融合创新”的教育思想，坚持立德树人，潜心钻研教学，大力推进教材改革，已出版系列教材100余部，在全国200余所高校的土木、水利、机械、力学等相关学科专业中广泛使用，多部教材荣获国家级规划教材、江苏省高等学校精品教材、江苏省高等学校重点教材等荣誉。

近年来，学校党委深入贯彻习近平新时代中国特色社会主义思想和习近平总书记关于教材建设的重要指示批示精神，围绕培养什么人、怎样培养人、为谁培养人的根本问题，提高政治站位，落实教材建设国家事权，强化教材育人功能，加强党对教材工作的全面领导，加大一流教材建设力度，打造了一批培根铸魂、启智增慧的精品教材。学校通过加强教材管理机制建设，开展教材选用专项排查，落实教材奖励制度等举措，将教材编审工作纳入教育评价体系等举措，强化教材建设在人才培养体系中的作用地位，将教材优势转化为教学优势。由学校编写出版的《弹性力学》《土力学》《水工钢筋混凝土结构学》《工程水文学》《水工建筑物》《钢结构》等一批具有深厚历史积淀、行业特色和学科优势的经典教材在全国高等教育人才培养中发挥了重要作用。

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信息来源：河海大学官网