成果描述：本发明公开了一种用于盾构隧道施工的十二边形管片，十二边形管片的横向两端的边缘为两个共同呈“八”字形的长斜边，十二边形管片的纵向两侧边缘中横向长度较长的边缘的一端向另一端依次形成长横边、短斜边、内凹横边、短斜边、长横边，十二边形管片的纵向两侧边缘中横向长度较短的边缘的一端向另一端依次形成短横边、短斜边、内凹横边、短斜边、短横边。本发明还公开了一种采用十二边形管片组装的管片衬砌结构，相邻的十二边形管片之间相互嵌入限位。本发明采用特定形状的十二边形管片，其自身形状具有安装导向的功能，管片的定位很容易；本发明采用十二边形管片衬砌结构，能进行连续掘进和拼装，显著提高了施工效率和衬砌整体刚度。市场前景分析：轨道交通基础设施建设领域。与同类成果相比的优势分析：技术先进，性价比较高。

本发明提供了一种声?固耦合结构的高频局部响应预示方法，结合了有限元法、模态功率流平衡方程和局部能量预示理论预示了声?固耦合结构的高频局部响应，使用有限元法得到结构子系统在耦合边的位移模态振型、声腔子系统在耦合边的应力模态振型、子系统的固有频率和模态质量，通过计算子系统之间的模态耦合损耗因子，再建立子系统间的模态功率流平衡方程并求解，获得结构子系统的模态能量。最后利用局部能量预示理论求解结构子系统局部能量响应，通过各向同性材料应变能与应力应变的关系求解局部应力／应变响应。本方法能够准确地预示声?固耦合结构的高频局部响应，解决了传统有限元法和边界元法等离散化方法计算效率低、统计能量分析方法的各项假设在工程应用中往往不是完全满足且难以得到子系统的局部能量问题。

本发明公开了一种保证结构特定频率不变的弹簧修正方法，包括如下步骤：（１）由模态试验获得初始结构的模态频率；（２）确定修正质量、弹簧的位置信息以及特定模态频率的阶次；（３）基于Ｓｈｅｒｍａｎ?Ｍｏｒｒｉｓｏｎ理论推导获得质量和弹簧共同作用下的频响函数与质量单独作用下的频响函数相互关系，得到实际修正的刚度。本发明提供了一种保证结构特定频率不变的弹簧修正方法，通过添加特定刚度的弹簧实现特定阶次的模态频率不变；针对实际工程中的阻尼系统，在质量修正情况下，通过施加弹簧可以有效实现特定阶次的模态不变，在结构设计中具有重要的工程意义。

针对车载氢能源的难题，开展纳米结构镁基合金复合材料储氢研究，特别开展了 Mg 纳米线的储氢性能研究。 MgH2（7.6wt% H2）是理想的轻质储氢材料之一，但其缓慢的吸放氢动力学和相对高的操作温度，限制了它的发展。为了改善镁基材料的储氢性能，通过气相传输的方法制备了不同形貌的 Mg 纳米线。结果表明，改变载气流速、传输温度和沉积基底，可以控制 Mg 纳米 10线的长度和直径。测试结果显示，Mg 纳米线降低了脱附能垒，改善了热力学和动力学性能。实验结果显示，直径为 30-50nm 的 Mg 纳米线具有良好的可逆储放氢性能。 研究成果发表在 J. Am. Chem. Soc.，J. Phys. Chem. C，J. Alloys Compds 等期刊上，授权发明专利 2 项。

装配式钢结构住宅体系经过国内外科研单位和企业多年的研究，目前已取得了一定的成果和应用，但还存在以下问题： ①现有装配式钢结构住宅的核心技术偏重于主体结构，没有封闭成一套完整的建筑产品，因此各组成部分（建筑设计方案、结构设计方案、抗侧力体系、围护结构、三板方案）的衔接不足，存在诸多系统性问题。 ②缺乏与现行规范、规程有良好“接口”的设计方法和配套标准图集，以及相应的统一的可执行行业标准、构造方案和施工方案。 ③缺乏针对不同的地域、环境、使用功能的多套针对性的装配式钢结构建筑产品。针对上述问题，本研发团队提出一种基于减震耗能的高强全装配式钢结构住宅体系，提出一套完整的针对不同环境、不同使用工况，拥有主体结构（实腹式异形柱+钢格构柱组合体系（8-11 层）、 异形钢格构框架+钢格构剪力墙体系（15-18 层）、异形钢格构框架 +抗侧力体系 SSF-LRS（19-26 层））、抗侧力体系（四个系列 SSF-L RS）、楼板体系（皮卡汀尼楼板体系（皮卡汀尼梁+皮卡汀尼板+关 键连接节点））、墙板体系（带限位功能的 CF 自保温墙板），及相应的建筑、结构设计方案、成套设计方法、技术标准及图集、构造方案、施工方案及配套设备，进而形成一套封闭的拥有自主知识产权的钢结构装配式建筑产品。 该体系的创新型、先进性、独占性： （1）基于减震耗能的高强全装配式钢结构住宅体系是一套完整的全装配式钢结构建筑产品。该建筑体系包含主体结构、抗侧力体系（四个系列 SSF-LRS）、楼板体系、墙板体系。主体结构根据不同使用工况有四种组合方案：实腹式异形柱+钢格构柱组合体系 （8-11 层）、异形钢格构框架+钢格构剪力墙体系（15-18 层）、异 形钢格构框架+抗侧力体系 SSF-LRS（19-26 层）。抗侧力体系为四种适用于不同需求的全栓接装配式钢框架-抗侧力体系（SSF-LRS）。皮卡汀尼楼板体系包括 2 种形式的皮卡汀尼梁（翼缘型梁、箱型扁 梁）、4 种皮卡汀尼板（PTB60-310-930、PTB80-330-660、PTB110- 366-732、PTB130-390-750）、梁板连接节点、主次梁连接节点等。墙板体系为一种新型带限位功能的 CF 自保温墙板。整个建筑体系均为自主研发、自行设计，拥有完整的知识产权及独特、领先的技术优势。 （2）国内外已经开展一定数量有关钢板剪力墙、粘弹性阻尼器等的研究，但将二者结合起来研究还未见报道。由于问题的复杂性，相关结构类型的抗震性能研究只有少量的小比例试验。本研究对大比例的 SSF-LRS 体系进行循环加载试验，考虑不同的钢板截面形状、阻尼器布置数量、节点转动刚度对结构的动力特性和抗震性能的影响，属创新性的工作。本项目同时研发了一系列新型减震耗能及全栓接构件，为结构体系形成坚实的围护结构部分。 （3）提出一套基于减震耗能的高强全装配式钢结构住宅体系的设计方法、建筑设计方案、结构设计方案、构造方案、施工工艺及配套设备、产品模型、技术标准等，推动此研发成果在市场上的推广应用。

以大型薄壁结构双激光束双侧同步焊接(DLBSW)工艺与装备需求为牵引，开展高效激光焊接机理、技术、装备研究，突破了激光焊接微观热-力-冶金机理、形性一体化精准调控技术，形成了首套双激光束双侧同步焊接装备，完成了国内首个激光焊接火箭贮箱的研制。 技术特征 面向航空航天大型复杂曲面薄壁结构，提出了焊缝组织形态三维解构方法、面向微区缺陷与性能的组织形态重构与参数体系化设计方法；提出了智能化建模技术，形成了面向航空航天型号产品的虚拟焊接体系。

强度和韧性的“倒置关系”是材料研究领域长期存在的难题。大量的实验表明，随着金属材料内部晶粒尺寸的降低，在强度获得提升的同时，韧性将大打折扣。目前，广泛采用的高强材料韧化策略有：（1）改变组分，通过引入和调整材料的多种主要元素，同时激活多种塑性变形机制，高熵合金材料就是采用这种思路；（2）改变微结构，在材料内部引入一种或多种梯度分布的微结构，避免由于特征长度突变带来的性能突变，有效克服金属材料强度和韧性的失配问题，这种材料被称为梯度纳米结构材料。 图1 梯度结构金属材料的类型（摘自：李毅，梯度结构金属材料研究进展，中国材料进展，2016, 35: 658-665）人工制备的梯度纳米金属结构主要包括以下几种：梯度晶粒，梯度位错，梯度孪晶，梯度固溶物，梯度相，以及包含两种以上的梯度混合结构。在已经发展成熟的金属材料内部引入梯度纳米结构，可以进一步提高其强韧性匹配能力。例如，通过表面研磨处理（SMAT）在孪晶诱发塑性（TWIP）钢表面引入大量的塑性变形，使其表面晶粒细化，随着深度的增加，晶粒细化的程度逐渐降低，同时塑性变形也会导致位错演化和孪晶的产生，因此在TWIP钢内部形成了包含梯度晶粒，梯度位错和梯度孪晶的梯度混合结构。这种梯度纳米结构TWIP钢的强度可以提升50%，断裂应变仅从60%下降到52%，具有更高的强韧性匹配能力。目前，关于梯度纳米结构TWIP钢的研究集中于实验，反映物理机制的本构模型研究还鲜见报道。西南交通大学力学与工程学院张旭教授与德国马普钢铁所、中国钢铁研究总院等机构开展合作，指导博士生陆晓翀发展出考虑位错滑移和变形孪晶等物理机制的微结构尺寸相关晶体塑性本构模型。依托DAMASK平台将该模型移植有限元，并对梯度纳米结构TWIP钢的单轴拉伸变形行为展开模拟，揭示了其微结构演化与宏观性能之间的关系，量化了不同梯度结构对材料强韧性的贡献。相关研究工作已在金属材料与固体力学交叉领域顶级期刊《International Journal of Plasticity》上在线发表，论文题目为Crystal plasticity finite element analysis of gradient nanostructured TWIP steel。 论文链接： https://doi.org/10.1016/j.ijplas.2020.102703作者首先使用不同晶粒尺寸Fe-15Mn-2Al-2Si-0.7C (wt.%) TWIP钢的单拉实验数据验证该模型的合理性，结果表明该模型对不同尺寸下的应力应变响应和应变强化行为都可以较好地描述，特别是细晶TWIP钢硬化率曲线中的up-turn效应。通过对内变量演化的分析及对比性模拟，作者发现这种up-turn效应源自于细晶中显著的背应力。 图2 对比不同晶粒尺寸TWIP钢的单拉实验和模拟结果由于梯度纳米结构TWIP钢的微结构十分复杂，晶粒数目众多，通过采用三维均匀化方法，建立了宏观试样尺寸的有限元模型。通过对每层单元赋予不同的晶粒尺寸，初始位错密度和孪晶体积分数，离散地描述材料内部微结构的梯度分布，并通过梯度网格划分方法进一步减少单元数目。对于材料表层微结构变化剧烈的区域，采用密度较高的网格，以保证更加精确地描述微结构的梯度变化。 图3三维均匀化方法示意图作者利用发展的晶体塑性模型，对均匀和梯度纳米结构的Fe-10Mn-0.5C-3Ni (wt.%) TWIP钢的单拉变形行为进行模拟。结果表明，在合理描述均匀结构TWIP钢应力-应变响应的基础上，通过引入微结构的梯度分布，无需修改任何参数就可以较好地描述梯度纳米结构TWIP钢的单拉力学行为。通过对比变形云图，作者发现均匀和梯度纳米结构TWIP钢的表面都会变的粗糙不平，但梯度纳米结构的表面粗糙度更加明显，产生的应变局域化形成了两个凹陷区，且凹陷区在垂直于平面方向也会发生收缩。随着深度的增加，收缩程度逐渐降低。通过对比性模拟，作者发现表面凹陷区的出现就是梯度纳米结构TWIP钢韧性略微下降的原因。而应变局域化的产生与表面纳米层晶粒的应变强化能力有关，提高表面纳米晶的硬化能力，就可以抑制表面凹陷区的出现和韧性的下降。此外，作者通过分析不同层位错密度的演化，进一步证实了上述观点。作者还通过对比性模拟量化了不同梯度结构对材料强韧性的贡献。结果表明：强度的提升源于梯度位错结构，梯度晶粒和梯度孪晶结构有助于保持材料的应变强化能力。 图4 均匀结构和梯度纳米结构TWIP钢的模拟结果对比分析。

成果的背景及主要用途： 高效大跨度结构体系不仅关系到资源节约、施工便捷和效果美观,更是一个 国家建筑技术水平的重要标志。传统的梁板式结构用钢量大效能低、单层网壳稳 定性差支座水平推力大、单一网格结构难以实现轻盈美观,研发新型大跨体系成 为建筑结构技术发展的迫切需要。课题组在较早开展张拉整体体系研究的基础上, 从 1998 年开始对张弦结构大跨度建筑结构体系进行系统研究,形成了张弦结构分 析设计理论和施工成套技术,解决了张弦结构基础理论匮乏、分析方法欠缺和在 工程应用中受到结构选型、节点构造、施工方法和监测技术等多方面问题制约的 技术难题,为张弦结构的推广应用和健康发展提供了重要的科学依据和关键技术 支撑。 技术原理与工艺流程简介： 1、系统研究基于张拉整体思想的张弦结构体系，提出了发明专利-弦支筒壳 和弦支混凝土楼盖等新型张弦结构形式，建立了平面、空间等张弦结构分类体系， 研发自制设备空气加热索膨胀系数测定仪和水域加热索膨胀系数测定仪，测定了 张弦结构核心构件-拉索的膨胀系数，为张弦结构分析设计理论的建立奠定了基 础。 2、确定了平面和平面组合型张弦结构的最优构成规律，揭示了平面和平面 组合型张弦结构静动力特性和抗风性能，研发出专利技术—自平衡加载反力架并 试验验证了所提出的插板式拉索节点的安全性和便捷性，解决了平面及平面组合 型张弦结构分析计算和拉索连接节点方面的技术难题。 3、提出两种弦支穹顶分类方法和预应力二阶段分析方法，创建连续折线索 单元分析技术，建立了弦支穹顶从找形、预应力设定到结构性能分析的设计方法， 基于模型和实物试验及理论分析揭示了弦支穹顶结构静动力性能和稳定特性，研 发了空间张弦结构的节点专利技术—预应力钢结构滚动式张拉索节点，形成弦支 穹顶分析设计理论体系，解决了弦支穹顶应用中分析设计和节点构造的技术难题。 4、研发出张弦结构施工工艺仿真系统，提出了预应力施加方法和摩擦损失 补偿方法，开发了张弦结构健康监测系统，解决了张弦结构施工过程中的全过程 控制、监测、安全和预应力损失等方面的技术难题。提出了“地面整体拼装、一 次张拉外斜索成形”的施工方法，突破了大跨度索穹顶结构张拉成形的技术瓶颈。 技术水平及专利与获奖情况：天津大学科技成果选编 172 该项科研成果发表学术论文 72 篇（其中 SCI 检索 9 篇、EI 检索 27 篇）， 获发明专利 7 项，实用新型专利 8 项，获国家科学技术进步二等奖 1 项，天津和 北京市科技进步一等奖3项，省部级科技进步二等奖4项，达到了国际领先水平。 应用前景分析及效益预测： 本项目关键创新成果代表了现代大跨度结构技术的水平,引领了世界空间结 构技术的发展,提升了中国大跨度技术在世界工程领域的地位，增强了国际竞争 力，可应用于体育场馆、会展中心、交通枢纽站房等国家重要基础设施工程中。 项目发表论文 72 篇(9 篇 SCI、27 篇 EI),获发明专利 7 项,成果编入 10 本 著作和 6 本规程,推动了土木工程学科发展, 培养了一批高素质的结构工程科技 人才，对现代大跨结构的技术进步以及推动中国空间结构从大国向强国迈进都具 有重要的意义。 应用领域： 该项目科研成果已应用于包括奥运会场馆在内的近百项大跨度结构工程中， 可广泛应用于大型体育场馆、会展文化中心、重大交通枢纽、大型厂房等基础设 施工程中，可推广应用程度高，取得了巨大的经济效益，工程节支总额超过二亿 元，对我国大跨结构技术的发展具有显著推动作用。 

本发明公开了一种可快速调平的预制拼装桥墩结构及其施工方法，所述桥墩结构包括带有“［”型凹槽的预制混凝土墩柱、套在预制混凝土墩柱节段下部的双壁钢底座、套在预制混凝土墩柱节段上部的双壁钢套筒、用于连接预制混凝土墩柱上、下相邻节段的连接钢筋及钢筋连接器、安装在“［”型凹槽内部的千斤顶、焊接在“［”型凹槽外部的钢护罩。利用节段间预留的“［”型凹槽放置快速调平用的千斤顶，调平准确后用钢筋连接器锁定连接钢筋，撤出千斤顶，在“［”型凹槽内灌注超延迟性无收缩砂浆保护连接的连接钢筋。使用本发明可实现预制混凝土墩柱节段的可靠、精准拼接，同时还可以快速调平、定位，达到加快施工速度，节省施工工期的目的。

本发明提供了一种用于三层结构薄膜的接料装置，包括接料底板，设置在接料底板的一相对两侧，用于提供粘结胶带的粘结胶带组件；设置在接料底板的另一相对两侧，用于对接薄膜整齐对位的胶带纠偏组件；设置在接料底板上用于接料时固定对接薄膜的压合组件；以及设置在接料底板上方用于夹持三层结构薄膜各层的夹持组件。本发明实现三层结构薄膜的分层对接，整个装置结构简单，操作方便，易于实现。