人工智能在土木工程的创新应用

土木工程广泛应用于结构设计、施工建设等方面。现代科技迅速发展,人工智能化水平提高,扩展了土木工程的相关领域研究。本文通过分析相关研究成果以及人工智能在土木工程中具有代表性的创新应用,包括智能规划、智能设计、智能养维护等,阐述了人工智能为土木工程带来的变革和发展机遇,对土木工程的智能化发展方向进行展望。Civil engineering is widely used in structural design, construction and other aspects. With the rapid development of modern science and technology, the level of artificial intelligence has been improved, and the research in related fields of civil engineering has been expanded. By analyzing the relevant research results and the representative innovative applications of artificial intelligence in civil engineering, including intelligent planning, intelligent design, intelligent maintenance, etc., this paper expounds the changes and development opportunities brought by artificial intelligence to civil engineering, and looks forward to the intelligent development direction of civil engineering.

用于装配式车站的十字形榫槽接头承载性能研究

装配式地铁车站整体结构由各个预制部件通过榫槽接头拼装而成,但现有的梯形截面榫槽结构在受弯过程中接触面易产生滑动分离,削弱接头部位的承载能力,从而进一步影响车站整体结构的安全性能。为了加强榫槽接头的力学承载性能,在原有梯形榫槽的基础上增加一道垂直于主榫的次榫,形成一种新型的十字形榫槽接头。对两种榫槽接头开展有限元数值模拟,结果表明:较于梯形榫槽,十字形榫槽次榫能够有效抵抗接触面的滑脱作用,保护接头模型的上部混凝土不受拉破坏;十字形榫槽抵抗弯曲变形和接头张开作用的能力优于梯形榫槽,呈现出更稳定的承载形变和更强的抗弯承载极限。以上结果证明了十字形榫槽在改善接头破坏、提升接头承载能力和保持结构稳定性上表现优良,可以提升结构性能,延长结构使用寿命,为装配式地铁车站榫槽接头的优化改良设计提供了参考。

单排围护桩选型对深基坑工程的影响研究

依托成都市市区某基坑工程,使用有限元软件分析了单排桩不同桩径及桩间距对场地及围护结构体系的影响。分析表明:随围护桩桩间距的加密,基顶水平位移值、基底隆起值、桩身最大弯矩、桩身最大剪力减小,基顶沉降值增大;随着围护桩桩径的增大,基顶水平位移值、基底隆起值减小,基顶沉降值、桩身最大剪力增大,桩身最大弯矩明显增大。围护桩每延米抗弯刚度增大3倍,基顶沉降增大20.2%,基顶水平位移减小8.6%,基底隆起减小12.5%,桩身最大水平位移减小10.2%;桩间距相同时,桩径由1.2 m增大至1.5 m,最大弯矩增大约130%。围护桩远离基坑的水平变形使得基顶沉降变小,地下水对本工程影响较小。

我国建筑防水材料研究进展综述

建筑防水是实现建筑功能的重要保证之一。我国建筑防水材料研究虽然起步晚,但近几十年来发展迅速,各种新型防水材料层出不穷,研发速度快、产品种类多、应用场景丰富。本文从刚性防水材料、防水卷材、防水涂料、密封材料四方面阐述了我国自1970年代以来建筑防水材料的发展历程和应用研究成果,展望了未来建筑防水材料性能的研究方向和发展趋势。Waterproofing work is one of the essential guarantees for building functions. In China, the research on waterproofing materials started late, it had developed rapidly in recent years. Various of new materials have emerged recently, with fast research and development speed, wide variety of product kinds and diverse application scenarios. In this paper, the development history and research achievements of waterproofing materials in China since the 1970s were elaborated, covering four categories: rigid waterproofing material, waterproof membrane, waterproof coating and sealant material. The future research prospects of waterproofing materials are outlined.

非对称结构作用下深基坑围护结构受力变形分析

本文基于苏州地区某地铁车站的实际工程,采用数值模拟与现场监测相结合的方法,研究了非对称结构作用下深基坑围护结构的受力变形规律。研究表明:1) 非对称既有车站的存在使得结构对称的新建深基坑围护结构呈现非对称的受力变形规律。2) 既有车站对于基坑围护结构受力的影响程度与其所处位置与既有车站的距离有关,邻近既有车站侧地连墙较对侧地连墙拉应力增大,坑底以上压应力减小,坑底以下压应力增大。3) 既有车站的遮拦影响使得邻近侧地连墙变形量小于对侧地连墙,对称截面呈现非对称的变形特征,且非对称变形程度随着开挖的推进逐渐增加。

装配整体式混凝土剪力墙结构设计若干问题剖析及改进措施

通过对浙江地区已建或在建项目装配式混凝土建筑现场走访调研和资料收集,提炼了目前装配整体式混凝土剪力墙结构设计存在的若干问题。结合装配式剪力墙结构设计质量控制标准与施工图审查要点,研究了现行装配式混凝土结构技术标准、规程的条文规定,提出了合理的解决方法和应对措施,为装配式混凝土剪力墙结构设计技术改进提供参考。Through the site investigation and data collection of precast concrete buildings in Zhejiang area, some problems in the design of monolithic precast concrete shear wall structures are extracted. Combining with the design quality control standard of monolithic precast concrete shear wall structure and the key points of construction drawing review, the article studies the provisions of the current technical standards and regulations of precast concrete structure, puts forward reasonable solutions and countermeasures, and provides reference for the design technology improvement of prefabricated concrete shear wall structure.

灌注式半柔性路面在陕西省干线公路应用研究

通过对灌注式半柔性路面材料、设备、结构及施工工艺研究,根据大孔隙沥青混合料材料特性,提出采用均衡设计方法进行配合比设计,解决了大孔隙沥青混合料连通孔隙率及稳定度调控难题;采用自主研发的灌浆材料进行半柔性路面材料性能评价,通过高温稳定性、低温抗裂性及水稳定性分析,水料比对半柔性路面材料路用性能影响显著,结合实验路服役性能评价结果,推荐水料比不超过0.35;通过半柔性路面实验路服役性能观测,半柔性路面具备优良的抗车辙性能。通过对陕西省国省干线半柔性路面材料、结构设计及施工工艺研究,总结出适应陕西省国省干线渠化重载交通半柔性路面材料、结构及施工工艺关键技术,为陕西省同类项目实施提供有益借鉴。灌注式半柔性路面结构不仅节约了沥青等不可再生资源用量而且减少全寿命周期的养护费用,有效降低了重复建设对环境的破坏作用,半柔性路面是一种较理想的环保耐久型路面结构。

现浇超高墩连续刚构桥横桥向抗震性能分析

为研究现浇超高墩连续刚构桥在横桥向地震动作用下的抗震性能,建立了某超高墩连续刚构桥OpenSees非线性仿真分析模型,并以此探讨了跨径、墩高等结构参数对其横桥向抗震性能的影响规律。结果表明:1) 结构的墩底弯矩峰值随跨径的增大而呈减小趋势;随墩高的增加而逐渐减小。2) 墩底剪力随结构跨径和墩高的变化规律与墩底弯矩具有相似的趋势。3) 结构的墩顶位移随跨径增加呈现出先降低后增大的变化趋势;随着墩高的增大而逐渐增大。

单层网壳圆柱体节点受力分析

采用FEA NX和midas Gen软件,对实际工程中单层网壳结构的圆柱体节点进行有限元计算分析,得出圆柱体壁厚、盖板影响此节点形式的受力性能的一些结论。

BIM技术在陕北新型窑洞设计中的应用

为了使具有地域特色的陕北独立式砖石窑洞得以传承和发展,对现存独立式窑洞状况和存在问题进行总结,并提出相应的改进策略和措施,旨在提出陕北新型窑洞的设计。BIM技术具有可视化、协同化、参数化、模拟化的设计优势,将其引入到新型窑洞设计中,对于以前全凭工匠施工经验,毫无设计理念的窑洞建筑而言,发挥着积极的作用。既能保证设计效果,扬长避短,满足住户要求;又能提升设计效率,打破传统设计模式,对后续窑洞施工提供强有力的技术支持。通过分析BIM技术在窑洞三维呈现、场地分析、朝向确定、能耗分析和施工图设计中的具体应用,明确BIM技术在新型窑洞设计中的技术价值,促进信息时代下传统民居设计的成熟与完善。

废口罩纤维改性沥青的微观机理及老化性能分析

为有效高值再利用废弃口罩,本研究将废口罩纤维用作改性沥青的改性剂,利用红外光谱法分析废口罩纤维改性沥青的改性机理;运用原子力显微镜分析废口罩纤维改性沥青的微观形貌和老化机理。研究发现废口罩纤维与基质沥青具有很好的相容性,两者属于物理混合;废口罩纤维改性沥青比原基质沥青,“蜂窝结构”的数量和面积明显减少,粗糙度大幅降低,老化程度深的“蜂窝结构”变化幅度小,具有更好的抗老化性能。

富水卵石地层下明挖法基坑施工对老旧隧道变形分析

隧道采用明挖法近接既有老旧隧道施工具有较强的不确定性,在富水卵石地层难以控制既有构筑物变形。本文采用MIDAS GTS NX建立三维有限元模型,分析在富水砾砂地层下,明挖法基坑施工对老旧隧道的影响,通过优化降水步骤、注浆方法和地层加固技术减小既有构筑物变形。结果表明,基坑开挖对隧道竖向变形影响远大于水平变形,最大沉降为7.78 mm,既有隧道靠近注浆加固区的中心区域沉降较小,为3.01 mm,表明基坑底部注浆具有良好的加固作用。研究成果为类似的老旧隧道近接施工提供了有益的工程参考。

基于混凝土绝热温升新模型分析大体积高强混凝土水化热效应

绝热温升模型是大体积混凝土水化热效应分析的最重要参数之一。本文根据混凝土所用水泥以C3S、C2S两种水化活性组分为主的特点,提出了考虑C3S与C2S水化反应速率差异的混凝土双项线性叠加多参数指数函数绝热温升模型。开展了一种普通高强C50混凝土和另一种高性能C60混凝土的绝热温升试验,将双项叠加式新模型、传统单项指数函数模型与试验结果对比,结果表明新模型与试验结果拟合更好。将新旧模型用于某桥墩身大体积混凝土水化热有限元建模分析中,并与实测温度变化过程进行比较。对比结果显示,运算分析所得的温度变化趋势与实测所得温度变化趋势吻合度较好,整体误差值控制在0.1℃~2.97℃之间,在快速放热阶段能较好地反应拱脚结构的实际升温情况。

端板连接蜂窝梁平面钢框架抗连续性倒塌动力性能研究

为研究端板连接蜂窝梁平面钢框架抗连续性倒塌的动力性能,本文采用拆除构件法研究中柱失效下的端板连接蜂窝梁平面钢框架的抗连续性倒塌动力性能分析,并研究不同端板厚度、开孔率、首孔距离及孔形等参数对其抗连续性倒塌动力性能的影响。结果表明:中柱失效后,随失效柱的位移增加,蜂窝梁首孔处逐渐形成塑性铰,结构内传力路径重分布,使其重新维持稳定,并未发生连续倒塌。失效点极限竖向位移为419.1 mm,失效柱第三层极限水平位移为25.7 mm。端板厚度对其抗连续性倒塌性能影响较大,端板厚度为6 mm时,失效柱两侧蜂窝梁极限竖向转角达到7.34˚,结构发生连续性倒塌,建议端板厚度为10~14 mm之间。开孔率和首孔距离对连续倒塌性能影响较小,开孔率对其极限位移影响为正相关,推荐开孔率在50%~70%之间,首孔距离对其极限位移影响为正相关,推荐首孔距离在0.5~1.5 h之间。正六边形孔端板连接蜂窝梁平面钢框架相较圆孔形会更加稳定。基于位移法,提出适合端板连接蜂窝梁平面钢框架结构的动力放大系数为1.2。

基于半绝热法的现场大体积混凝土水化热预测方法研究

在大体积混凝土施工过程中,控制浇筑时的水化热是确保施工质量的关键步骤。目前,主要通过有限元仿真计算来模拟浇筑过程中体系温度的变化。然而,有限元分析得到的模拟数据与实测数据存在较大差距,只能通过后期调整有限元模型的参数来逼近实测数据,无法有效指导施工。为了解决这一问题,本文提出了一种基于半绝热法的现场大体积混凝土水化热预测方法。利用自制的简易水化热测试装置测定实际配合比下混凝土的绝热温升曲线,通过推导得到修正的热源函数模型,并结合实验室标定的水泥水化过程中导热系数函数的时变模型,对有限元分析模型进行修正,使其更加符合实际情况,更贴近实测水化热数据。通过实际工程案例的实测数据与有限元模拟结果的分析,发现此方法可以有效减少有限元模拟结果与实测数据的误差,更有效地指导现场施工,对于控制大体积混凝土水化热引起的温度应力裂缝具有重要意义。Controlling the hydration heat during the pouring of mass concrete is a crucial step to ensure construction quality. Currently, finite element simulation is primarily used to model the temperature variations during the pouring process. However, significant discrepancies often exist between the simulated data from finite element analysis and the actual measured data. These discrepancies can only be minimized by post-adjustment of the finite element model parameters, which is insufficient for effective construction guidance. To address this issue, this paper proposes an on-site prediction method for the hydration heat of mass concrete based on the semi-adiabatic method. A self-made, simple hydration heat testing device is used to determine the adiabatic temperature rise curve of concrete with the actual mix proportions. By deriving a corrected heat source function model and integrating a time-varying thermal conductivity function model calibrated in the laboratory during the cement hydration process, the finite element analysis model is adjusted to better align with real conditions and closely match the measured hydration heat data. Analysis of measured data from practical engineering cases and finite element simulation results demonstrates that this method effectively reduces the error between simulated and measured data. It provides more reliable guidance for on-site construction and is significant for controlling temperature-induced stress cracks in mass concrete due to hydration heat.

低矮房屋屋顶结构风载荷特性分析

波浪型单层钢制大瓦广泛应用于低矮的民用建筑及临时建筑屋顶,我国是受大风影响非常频繁的国家,因此,低矮房屋屋顶覆盖层在风场作用下的风载荷特性及其安全性需要关注。本文应用有限元法,对低矮房屋普遍应用的单层钢制大瓦进行风振影响分析及结构应力分析,得到结论:屋顶大瓦的前四阶自振幅值均较小,屋顶大瓦可不考虑风载荷作用下的自振作用;屋顶大瓦结构在不同方向风载荷的作用下,结构最大Von-Mise应力未超过材料屈服极限,结构是安全的;大瓦边缘凸棱处最大Von-Mise应力已经接近材料强度极限,安全系数仅为1.182,需要增加相应的加固措施以确保安全。本文相关研究结果可为低矮房屋的建筑屋顶设计提供参考。Wave shaped single-layer steel tiles are widely used in low rise civil buildings and temporary building roofs. China is a country that is frequently affected by strong winds. Therefore, the wind load characteristics and safety of the roof covering layer of low rise buildings under the action of wind fields need to be paid attention to. This article applies the finite element method to analyze the wind-induced vibration and structural stress of single-layer steel tiles commonly used in low rise buildings. The conclusion is that the first four natural amplitude values of roof tiles are relatively small, and the natural vibration effect of roof tiles under wind load can be ignored;Under the action of wind loads in different directions, the maximum Von Mise stress of the roof tile structure does not exceed the material yield limit, indicating that the structure is safe;The maximum Von Mise stress at the convex edge of the large tile is close to the material strength limit, with a safety factor of only 1.182. Corresponding reinforcement measures need to be added to ensure safety. The relevant research results of this article can provide reference for the roof design of low rise buildings.

静动组合加载下钢-PE混杂纤维水泥基复合材料动态压缩性能试验研究

本文将钢纤维和聚乙烯(PE)纤维进行混杂,制备了钢-PE混杂纤维水泥基复合材料(S/PE-HFRECC, Steel-PE Hybrid Fiber Reinforced Engineered Cementitious Composites),控制纤维体积总掺量为2%,通过改变两种纤维配比制作了六类水泥基试件(S0E0、S0E2、S0.5E1.5、S1E1、S1.5E0.5和S2E0),并利用可施加预加静态荷载的直径为50 mm的分离式霍普金森压杆(Split Hopkinson Pressure Bar, SHPB)装置开展了静动组合加载条件下S/PE-HFRECC的动态压缩试验,预加静荷载级别分别取试件静态抗压强度的0%、15%、30%和45%四个级别。试验结果表明:1) 预加静态荷载对水泥基复合材料的力学性能有着弱化和强化的双面性。2) S/PE-HFRECC的动态抗压强度、动态峰值应变和应力峰值前韧度随着预加静荷载级别的提高呈现先升高后降低的趋势。3) 相较于单一纤维的掺入,钢-PE混杂纤维在对强度、变形能力和韧度的改善方面有着更好的优越性。

装配式混凝土夹心保温外墙结构实体火灾试验研究

为验证装配式混凝土夹心保温外墙结构的防火性能,本文对一种使用PE棒及装配式建筑MS密封胶进行接缝封堵并使用木砖窗口构造的装配式混凝土夹心保温外墙板结构进行了全尺寸实体火灾试验,采集并对比分析了着火房间温度、着火房间外立面接缝处温度、着火房间窗框处温度等数据。结果表明,PE棒及装配式建筑MS密封胶接缝封堵能够起到良好的隔热作用,阻止火焰在保温材料内部蔓延;木砖窗口构造在火灾初期能够起到一定阻火隔热的保护作用,但随着木砖炭化,依然会造成火焰蔓延;在保证施工工艺的条件下,装配式夹心保温外墙板结构可以有效避免火灾通过外墙进行蔓延。

列车时速变化对雨棚动力响应的影响研究

为探究列车通过铁路站房时在雨棚结构上引起的动力响应,本文将模态综合法引入站房雨棚结构的车致动力响应分析中,并基于实测结果对其进行验证。在此基础上,重点探究了列车车速变化对雨棚的车致动力响应的影响。结果表明:根据提出的理论分析方法计算所得的站房结构动力响应峰值与实测值的误差在15%以内;雨棚各部位的冲击系数在车速为210 km/h和280 km/h时会出现两次峰值,且当车速为280 km/h左右时,冲击系数达到最大值;雨棚边缘相比于雨棚中部受车速的影响更加显著,且雨棚各跨端部冲击系数更大。

珠海隧道浅覆土段地层注浆加固对管片上浮的影响规律研究

本文针对珠海隧道工程浅覆土段盾构施工期上浮问题,采用ABAQUS有限元模拟软件对地层加固效果进行了研究,模拟考虑未加固和加固的情况,同时考虑盾构掘进过程中掌子面的位置,共设置8种工况,研究了地层注浆加固对隧道上浮、地表沉降、衬砌收敛变形的影响规律。结果显示地层注浆加固有效降低了加固区内的隧道顶部位移、隧道底部位移、隧道上浮量和衬砌收敛变形,盾构同步注浆压力会影响地层注浆加固效果。