土工抗震是结构抗震不可或缺的重要组成部分。以往不考虑土体与结构协同工作的抗震设计,轻视了土体的抗震能力,造成很大浪费和安全风险。该成果将土工抗震的研究对象从以往的只针对“土体”提升到更注重“土体与结构系统”,对带有普遍性和基础性的关键工程科学难题展开了长期深入研究,创建了以“土体与结构一体化设计”为核心的土工抗震理论与技术体系,主要取得如下进展:
1、建立了结构与土体接触面静动力学理论与测评技术,使接触面力学行为的测定与评价实现了从过去的半经验到科学、合理和实用化的显著提升。
2、建立了土体地震变形预测理论与技术、包括地震液化大变形本构理论及零有效应力状态算法,攻克了地震液化大变形难以合理评价等系列技术瓶颈。
3、建立了多层次土体与结构动力相互作用理论与分析技术,提出了非极限状态地震土压力理论公式及算法,解决了浅埋结构地震时土层抗力评定等诸多难题。
4、研制和发明了大型土体与结构接触面静动力加载试验机、复杂动力加载土工试验机等 3 个系列的试验设备及测试技术,填补了试验技术空白。
5、研发了结构与土体一体化抗震设计的计算分析技术,已直接应用到地铁地下结构、建筑基础、港口航道、海上风电等国内外数十项大型结构工程抗震设计。
基于该成果的抗震设计实践,主持研编了国家标准《地下结构抗震设计标准》,是国内外第一部专门针对各种主要地下结构的抗震设计规范。国家标准《构筑物抗震设计规范》依据该成果增设了“挡土结构”一章。该成果还被收入其它 6 部抗震设计规范指南,写入美国、日本等国内外多部教材及专著,取得了显著社会和经济效益。