新工科背景下工程化学跨学科教学改革——以西南交大土木专业为例

基于新工科建设人才培养新模式,针对工程化学基础课程存在的问题,提出工程化学跨学科课程改革新思路,以土木专业为例,采用广域课程模式,构建以模块化教学、项目式课程、梯度实践教学为一体的工程化学土木专业跨学科教学体系,完善以学生发展为中心的教育教学方式,积极探索新工科背景下学科交叉课程建设的有效途径,不断提升教育教学质量,培养高素质创新人才。

考虑材料温变特性的三维轮轨接触热分析

为研究材料温变特性对轮轨接触行为和摩擦温升的影响,提出了一种考虑材料温变特性的三维轮轨热力耦合模型,能够考虑纵、横向蠕滑率和自旋的影响,更为真实地模拟轮轨系统的服役状态.首先,研究了热力耦合建模方式对轮轨界面摩擦温升及接触应力的影响;随后,将该模型应用于地铁小半径曲线处车辆-轨道相互作用模拟.结果表明:当轮轨界面温度达到450℃时,轮轨接触应力显著降低,降幅可达20%;考虑热力耦合建模后,轮轨界面的预测温升明显低于不考虑热力耦合建模时的结果,在蠕滑率为0.16时,两者的差异可达51%;地铁车辆在小半径曲线线路上运行时轮轨摩擦温升因过大的蠕滑率与自旋会急剧增大到750℃,应考虑轮轨热力耦合建模以避免过高估计轮轨摩擦温升以及轮轨接触应力.

钢管超高强混凝土受弯力学性能试验研究

以官盛渠江大桥为依托,通过3组共6个受弯试件的模型试验,探讨钢管超高强混凝土(抗压强度f_(cu)=80.3~115.2MPa)的受弯力学性能,研究混凝土强度对钢管超高强混凝土的抗弯承载力、变形特征与失效模式的影响。试验结果表明:钢管超高强混凝土的受弯破坏模式与普通钢管混凝土相同,主要为挠度过大而失效,呈整体弯曲破坏,受压区有局部鼓屈;试件进入屈服阶段后,承载力降低较少,具有很好的弯曲延性性能;管内混凝土主要对钢管提供横向约束,避免钢管过早受弯压陷屈曲;在截面含钢率一定时,管内混凝土强度增长对钢管超高强混凝土受弯构件的受弯破坏模式、承载力与延性性能的影响较小。

西南山区公路工程建设对地质环境的影响——模糊综合评价

通过对西昌-攀枝花高速公路沿线地质环境及工程建设活动强度的分析研究,选择地质构造、地层产状、岩性组合和高填深挖等10个子因子,从地质体稳定性、岩土体稳定性、工程活动强度和地质灾害等4方面建立了公路工程对地质环境影响的评价指标体系和层次分析模型,利用模糊综合评判方法对公路工程建设对地质环境影响的程度进行了评价。

曲线公路隧道交通风力非稳态模拟研究

为分析小半径曲线隧道对交通风力的影响,采用移动网格和滑移交界面技术对半径600 m的曲线隧道和直线隧道进行三维非稳态数值计算。结果表明,采用动网格技术进行直线隧道交通风力计算结果与实验吻合;曲线隧道中,隧道断面风速分布表现出极不对称性,外侧风速较大,内侧较小;曲线隧道交通风力较直线隧道明显增大,汽车内车道行驶交通风力大于外车道行驶;曲线隧道中,汽车头部侧面出现了负压峰值,与直线隧道相比,该值较低,车身侧面压力沿纵向逐渐增大,汽车尾部背风面存在较低的负压区。

以模糊评判为基础的大学生素质BP神经网络模型

文章建立了大学生综合素质评价的指标体系,并利用模糊数学多级综合评价的原理,对大学生的综合素质进行模糊评判。同时,利用评判结果建立了误差反传的BP神经网络模型,并在该模型中引入非模糊评判的教师对,该模型克服了模糊评判时权重的不可改变性,实现了素质评价指标和大学生综合素质的非线性映射。计算结果表明:该神经网络模型具有一定的合理性和实用性。

土木专业新型综合课程《桥梁美学》教学改革与实践

土木专业综合课程《桥梁美学》的教学重点是创新能力和综合素质的培养。论文从当前该门课程教育教学中的各种问题入手,阐述了新型综合课程《桥梁美学》的教学思路和方法,以及在教学中遇到的难点问题及对策,对我国高等教育土木类专业综合课程设置与改革做了有益的探索。

虚拟现实技术在土木工程中的应用与探索

虚拟现实技术有着极其广泛的应用,并取得了显著的综合效益。在土木工程领域,现今流行的是用建模工具将建筑物制作成效果图或者动画供各方参考,观察角度和行走路线单一,缺乏人机交互功能,不能对待建场景和建筑物有全面的认识。文中从人机交互的角度出发,对土木工程领域的虚拟现实技术应用做了深入的探讨,开发了用于土木规划领域的仿真显示程序,并通过对虚拟一大学校园的仿真说明了虚拟现实技术的独特功能和广阔的应用前景。

土木工程结构健康监测系统的简介

土木工程结构健康监测的研究是近年来国际学术研究的热点问题之一，涉及许多不同的研究领域，如数据采集系统、信号处理、结构分析等。土木工程智能健康监测与诊断系统由传感元件、信号采集、信号传输与处理、健康诊断与安全评估、结果输出等部分构成。引入智能传感器、信息融合、故障诊断、结构损伤探测理论等对结构健康监测与诊断系统进行简单介绍。

虚拟现实技术在土木工程教学中的应用探讨

虚拟现实技术是土木工程专业教学的重要手段,本文在分析虚拟现实技术特点基础上,围绕着现实需求来解决传统教学手段不足的问题,结合虚拟现实技术发展前景探讨其在土木工程教学中的应用空间.

近场旋转地震波对多跨高墩连续刚构桥地震易损性的影响

为研究近场旋转地震波对多跨高墩连续刚构桥易损性的影响,以某五跨高墩连续刚构桥工程实例为研究对象,首先基于改进云图法,从太平洋地震工程研究中心强震数据库中选取100条近场平动地震波,并采用频域法合成旋转地震波;然后,选取桥梁设计参数随机变量,采用拉丁超立方法抽取100个样本点并随机组合后,采用OpenSees建立100个全桥有限元模型,开展近场平动地震波和近场平动+旋转地震波作用下的动力非线性分析,获得高墩关键截面曲率响应最大值;最后以截面曲率临界值为损伤指标,研究适用于近场平动+旋转地震波作用下易损性分析的地震强度指标,并开展地震易损性分析。研究结果表明:地震动强度指标PGD和Sd max最适用于近场平动+旋转地震波作用下多跨高墩连续刚构桥易损性分析;近场旋转地震波显著增大了多跨高墩连续刚构桥的损伤概率,忽略旋转地震波的影响将严重低估多跨高墩连续刚构桥的损伤概率,并且采用截面曲率作为损伤指标无法较好地反映扭转分量地震波引起的损伤。该项目研究成果对更为全面了解多跨高墩连续刚构桥桥梁的抗震性能、完善桥梁抗震设计及加固理论具有重要意义。

基于OpenSees的砌体结构非线性分析

用于砌体结构抗震分析的等效框架模型,由于有着较低的计算成本而被广泛使用。将用于研究钢筋混凝土结构的纤维截面,通过等效框架法应用到砌体结构中,并且考虑砌体在循环剪切下的行为。通过对一栋全尺寸的2层无筋砌体进行循环荷载下的分析,来验证本文方法的合理性。分析结果表明,所得的滞回曲线与实验结果符合较好,能够有效地反映砌体结构的抗震性能。

大跨径混合梁斜拉桥合龙技术研究与实践

为研究大跨径混合梁斜拉桥中跨合龙方案与关键技术,以主跨926 m的鄂东长江公路大桥为背景进行研究。综合考虑该桥结构受力与构造特点,通过温度、顶推力及结构局部承载力的分析,确定该桥采用加载合龙方案。合龙过程中实施了合龙口线形调整、塔梁临时约束解除与顶推、劲性骨架设置等关键技术,使该桥中跨合龙始终处于受控状态,合龙过程十分顺利,实现了高精度合龙。

矿产资源开发与泥石流灾害及其防治对策

由于掠夺式开采以及环境保护滞后于经济发展,我国矿产资源开发利用产生了比较严重的环境问题。本文在分析我国矿山人为泥石流灾害状况的基础上,提出了改善生态环境保护与重建的法治建设环境,加大矿山生态环境保护的监督管理力度,并具体提出了矿山人为泥石流灾害预防和工程治理的措施。

大断面黄土隧道中型钢与格栅适应性的对比试验

正在修建的郑州—西安铁路客运专线大断面黄土隧道,开挖面积达160m2,因此,开展型钢拱架与格栅拱架研究,明确型钢拱架和格栅拱架的适用条件对设计和施工都具有重要的指导意义。研究方法采用现场对比试验,为了使试验结果有可比性,选取试验条件基本相同的贺家庄隧道洞身段作为试验段,分别设置型钢拱架段40m和格栅拱架段40m。测试内容有:拱顶下沉、拱脚下沉、水平收敛、围岩压力、初支钢架应力等。试验结果表明:格栅拱架比型钢拱架的沉降略大,水平收敛基本相等;格栅拱架比型钢拱架应力小,且应力分布相对均匀;土压力普遍很小,但格栅拱架土压力更小些;隧道掘进四榀钢架(3.2m)后,钢架沉降达总沉降的26%左右,最大应力达总应力的33%左右。经综合分析认为型钢拱架及格栅拱架均能适用于IV级黏质老黄土隧道,但格栅拱架更具优越性。

偏压滑坡地段围岩受力特征测试分析

通过对担架哨隧道偏压滑坡地段监测数据的分析,得到了工字钢和锚杆等支护构件的受力状况与围岩地质状况之间的必然联系,并表明可以通过埋设测试元件来了解围岩的地质状况,合理设计隧道的支护措施。

含软弱夹层顺层岩质边坡动力破坏模式的能量判识方法研究

基于希尔伯特–黄变换和边际谱理论,进行了含软弱夹层顺层岩质边坡的大型振动台试验,并利用试验结果对含软弱夹层顺层岩质边坡动力破坏模式的能量判识方法进行了研究,结果表明:边际谱峰值和特征频率的变化能清晰地表征边坡内部的震害损伤发展过程;地震作用下含软弱夹层顺层岩质边坡的损伤首先出现在坡肩位置,随着地震动强度的增大,震害损伤逐渐向低高程发展,最终边坡在坡体中上部相对高度0.56处沿软弱夹层顺层剪出,试验中坡面的位移监测结果表明坡体中上部位移出现陡增时刻晚于坡肩,边际谱分析结果与位移监测结果吻合较好;坡面附近的震害程度强于坡体内部;边坡中下部特征频率发生突变,表明坡体中下部为边坡动力响应的不连续带;含软弱夹层顺层岩质边坡的破坏形式主要表现为边坡后缘垂直的拉裂破坏和沿边坡中上部相对高度0.56处软弱夹层的剪切滑出破坏,边坡的破坏模式为拉裂-滑移-崩落式。本文提出的能量判识方法对识别边坡的破坏模式具有一定的指导意义。

高速列车进入带缓冲结构隧道的压力变化研究(Ⅰ)

给出了列车穿越带有缓冲结构的隧道压力变化的三维粘性流场数值模拟过程,控制方程为三维粘性、可压缩、非定常流的N-S方程,空间离散采用了中心有限体积法格式,时间采用预处理二阶精度多步后差分格式进行离散,对列车与隧道之间的相对运动采用移动网格技术处理。对不同的缓冲结构缓解隧道内瞬变压力及压力梯度的作用进行了研究。研究结果表明,缓冲结构的设置能够有效地降低隧道内的压力和压力梯度的最大值,其原因在于缓冲结构延长了压缩波压力上升的时间,降低列车突入隧道时所形成的最大压力梯度;另一方面由于压缩波在缓冲结构和列车、隧道之间多次的反射,也降低了压力峰值。

高速列车进入隧道产生的微气压波实验研究

高速列车在进出隧道时,会形成压缩波和微压波,引起车厢内压力变化并在隧道出口形成噪声,对乘客及环境造成影响。笔者利用高速列车模型实验系统,对列车进入隧道所形成的压缩波、微压波进行了测试分析,对不同长度喇叭型缓冲结构削减微压波效果进行了比较,得到了有关微压波产生、传播以及缓冲结构缓解微压波效果的规律。

双排桩加预应力锚索加固边坡锚索轴力地震响应特性研究

利用大型振动台,设计并进行了双排抗滑桩加预应力锚索加固边坡的模型试验,试验结果表明:锚索轴力的变化体现了坡体稳定性的发展过程,小震作用下锚索并未开始工作,在地震的扰动下所有锚索均出现预应力损失。随着输入地震波强度增大,坡肩部分出现局部失稳,锚索开始受力导致轴力增加,直至边坡整体出现失稳趋势,所有锚索均开始受力引起轴力增加,随后边坡与锚索形成新的平衡体系。在新的平衡体系下,锚索轴力在地震扰动作用下继续降低。试验中最大锚索预应力损失比例为16.28%,因此锚索预应力施加初始值应为设计值的1.2倍左右。坡腰抗滑桩以上#2锚索动态响应峰值较大,坡腰抗滑桩与坡脚抗滑桩之间7号锚索轴力动态响应峰值较大,#4,#5,#6号锚索轴力动态响应峰值随高程增加而增大。同一工况下坡面所有锚索轴力的动态响应峰值出现时间接近,且锚索轴力的动态响应峰值出现时间随着输入地震波强度的增大而提前,锚索轴力动态响应峰值出现时间在激励地震波的峰值时间附近。在预应力锚索抗震设计时应采用"分区设计"的思想,即根据不同区域内锚索的动态响应特征对边坡拟加固区域进行锚索设计分区,在不同分区内做针对性的锚索设计。