基于“教-研-赛”的土木工程专业创新能力三维培养模式构建与实践

新工科建设背景下为有效提升土木工程专业大学生的创新能力和综合素养,该文分析课程教学、项目研究、学科竞赛的优势和特点,构建项目与竞赛双驱动的土木工程专业创新能力三维培养平台,分析“教-研-赛”三维一体式的土木工程专业创新能力培养模式,探讨与其相关的政策和制度等因素,并进行实践与探索。结果表明,该三维培养模式能够有效促进课程教学创新改革,可以较好地提升学生的创新思维和创新能力,符合土木工程专业创新型人才培养的需求。

土木工程专业结构力学课程思政建设的探索与实践

结构力学是土木工程专业的一门核心课程,课程思政建设是立德树人对其发展的必然要求。文章以结构力学专业知识为载体,以生动的案例为依托,充分挖掘结构力学课程的思政元素,积极探索和开展结构力学课程思政建设。通过相关知识点的融合和映射,激发学生的民族自信和爱国情怀,培养学生的社会责任和使命感,有助于树立正确的人生观、世界观和价值观,达到协同育人的目的。

兰州某深基坑在降水下支护结构性能分析

为探讨兰州地区土钉加桩锚组合式支护结构在降水作用的结构性能.文中以兰州某深基坑工程为研究背景,采用PLAXIS 2D对基坑工程进行了考虑降水和未考虑降水两种工况的数值分析.结果表明上部土钉墙、下部桩锚支护结构体系在开挖支护过程中,两种不同的支护体系中土钉墙部位整体位移较大,桩锚支护部位整体位移较小;在未考虑降水作用下桩身嵌固段弯矩比考虑降水作用下的大,开挖深度范围内桩身最大弯矩数值小于考虑降水作用下桩身弯矩数值;基坑地表竖向沉降影响范围约为1.5倍基坑深度的范围内;滑动面绕过排桩桩底形成了贯通的滑动区.

兰州某深基坑工程受力与变形的空间效应分析

文章以兰州某深基坑为工程背景,采用分析软件PLAXIS 3D进行基坑空间效应分析,计算结果表明:基坑坑角处总位移最小,随着距离坑角越远,坑角阴角效应逐步减弱;基坑侧边中点处地表沉降量是基坑角点部位的3倍,同时侧边中点部位地表沉降曲线呈明显的“勺”形,而坑角部位不明显。

课程思政融入工程力学导论课的探索与实践

为促进工程力学课程思政研究的深层次展开,对首堂导论课的思政教学内容进行详细讨论。遵循导论课的内容和特点,选择适合的思政元素,给出思政知识融入课程的切入点和方式。融合思政内容的导论课兼具传承知识和价值引领、育德育人的功能,为后续教学中的思政融入奠定了基础。该研究成果对力学类课程的教学研究具有积极意义,可推广至其他基础力学课程。

多源煤基固废胶结充填体力学及变形破坏特征试验研究

【目的】为研究多源煤基固废胶结充填体的力学特性及变形破坏规律,选择5种典型煤基固废,开展了煤基固废胶结充填体(Coal-Based Solid Waste Cemented Backfill,CBSWCB)的单轴压缩、声发射响应及微观结构测试试验。【方法】分析了CBSWCB单轴抗压强度的影响因素和交互作用,建立了基于交互作用的抗压强度影响因素四维空间可视化模型,结合CBSWCB的声发射及微观结构特征,阐明了单轴压缩条件下的力学演化特征及宏观变形破坏规律,从微观角度进一步论证了CBSWCB承载过程中水化反应机理及宏细观联系。【结果和结论】试验结果表明:(1)单轴抗压强度的主要影响因素是质量分数,而炉底渣掺量的影响程度最小。(2)单轴压缩下CBSWCB的宏观变形破坏由塑性、弱劈裂破坏逐渐向脆性、剪切破坏转化。(3) CBSWCB试件声发射参数演化可以分为上升期、平静期、活跃期、稳定期,声发射累计振铃计数曲线呈现明显的“阶梯状”增长,累计振铃计数在上升期和平稳期内缓慢增加,在活跃期急剧增加,在稳定期逐渐趋于平缓。(4)水泥掺量偏低以及多源煤基固废充填材料属性差异导致水化反应程度有限,水化产物数量较少是CBSWCB单轴抗压强度普遍偏低的主要原因。研究结果可为多源煤基固废用于充填开采提供一定参考依据。

框架锚杆支护结构动力模型建立及响应分析

为分析地震作用下框架锚杆支护结构的动力响应,以某中跨立柱单元为对象,考虑边坡加速度放大效应对支护结构上动土压力的影响,将立柱简化为抗弯刚度均匀的竖向杆件,依据锚杆工作机理将自由段简化为线弹簧,考虑土体阻尼影响将锚固段简化为线弹簧与牛顿粘壶,支护结构坡脚处简化为固端约束,进而建立支护结构动力响应简化模型.运用力法与图乘法对支护结构动力响应进行求解,建立支护结构动弯矩和动位移与坡高之间的关系.模型计算方法与Geo-Studio有限元软件结果对比,验证模型的合理性与可行性,为此类工程设计与地震作用下支护结构动力研究提供相应的参考.

降雨入渗条件下框架锚杆支护边坡稳定性与变形分析

降雨引起的滑坡问题一直是工程界所面临的难题,也是工程界研究的热点问题。国内外学者针对降雨引起的滑坡问题展开了多方面的研究,框架预应力锚杆作为一种新型支挡结构,对降雨引起的滑坡问题有很好的治理效果。因此本文在前人研究基础上,针对降雨入渗引起的边坡基质吸力、位移、稳定性问题进行了研究。结合实际工程,通过数值模拟软件PLAXIS3D建立三维有限元模型,首先对降雨入渗条件下框架锚杆支护边坡的基质吸力、位移和稳定性进行分析,然后分别考虑降雨时间、降雨强度和地下水位对边坡加固前后基质吸力、边坡位移和稳定性的影响情况。结果表明:(1)基质吸力在降雨前随坡高呈线性增加,降雨后基质吸力迅速降低,边坡最大位移值发生在边坡坡脚附近区域;(2)边坡基质吸力随降雨时间增大而减小,边坡表面基质吸力下降得更快;(3)降雨强度越大,基质吸力下降得越快,边坡位移也随之增大,边坡安全系数降低;(4)地下水位越高,边坡基质吸力下降得越快,边坡位移增加越快,边坡安全系数越小。

矿粉改性高性能混凝土的力学性能和耐久性能研究

以S115矿粉为掺和料,制备了矿粉改性高性能混凝土,通过XRD、SEM、复合盐溶液干湿循环测试等手段,分析了矿粉取代率对混凝土的晶格结构、微观形貌、力学性能和耐久性能的影响。结果表明,适量矿粉的掺入能够加速水泥的水化反应速率,增加网格结构的致密度,从而改善混凝土的微观形貌,提高混凝土的强度。矿粉取代率的增大会降低水泥石前期的强度,显著提高水泥石后期的强度。当矿粉取代率为50%时,养护28 d的混凝土的抗压强度和抗折强度均达到了最大值,分别为52.5和7.4 MPa。矿粉取代水泥后,混凝土在复合盐溶液的侵蚀下相对动弹性模量和质量损失率的下降趋势变得平缓,在30次干湿循环后,矿粉取代率50%的混凝土的相对动弹性模量最高为88%,质量损失率最小为1.6%,抗盐溶液侵蚀性能最佳。混凝土的腐蚀产物主要是针状结构的钙矾石和块状的石膏,这些产物存在于混凝土的孔隙和裂纹中,多次干湿循环后体积膨胀产生了内部应力,生成了深裂纹,最终撑裂混凝土,使混凝土失效。综合可知,矿粉的最佳取代率为50%。

建立课外师生工作室 拓展工程实践教学新模式

通过建立课外师生工作室实践模式提高大学生工程实践能力的教育理论,为教师和学生提供了一个开放与发展的平台,使学生的学习更有针对性和实用性,有效地调动了学生学习的积极性。有关课外师生工作室的创建较为完整的改革思路和做法,对其他各个专业创新创业教育有较好的借鉴和推广价值,适应当前教育教学趋势的要求,适合在新升本院校,特别是各工科院校推广。

“课程、思政、竞赛”三位一体教学模式探索——以建筑结构抗震设计课程为例

针对建筑结构抗震设计课程传统教学的不足,为满足新工科背景下土木工程专业人才发展需求,进一步落实立德树人的教育理念,提出“课程、思政、竞赛”三位一体教学模式,并对其实践过程和效果进行分析。结果表明,将理论课程、思政育人、学科竞赛三者有机融合、协调发展,可以有效地提高理论课程和学科竞赛的教学质量,有助于从多个渠道、多个方面、多种形式下共同完成价值塑造、能力培养、知识传授,对土木工程专业课程教学改革具有一定的参考价值。

超疏水棉织物的制备及其耐污性能分析

为解决棉织物在生活中易受污染问题,将纳米银沉积在棉织物表面,同时结合十二烷基硫醇修饰,制备出具有优异耐污性的超疏水棉织物。分别采用扫描电子显微镜、接触角测定仪对超疏水棉织物的表面微观结构、疏水性进行了表征和测定。结果表明:超疏水棉织物表面修饰了一层银的不规则微纳米结构,而表面接触角达到156°,显示出优异的超疏水性。同时,耐污抗菌实验结果表明其具有优异的耐污性和抗菌效果,对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌抑菌率均在92%及以上。稳定性实验结果表明,在经过不同的磨损后其表面的疏水性和耐污性无较大变化,且具有一定的抗酸碱的能力。

溶胶-凝胶法制备超疏水玻璃及性能研究

玻璃由于表面亲水而易受污染,限制了其应用。将硅酸乙酯(TEOS)以一定的比例与氨水、乙醇混合搅拌,制备成SiO_(2)溶胶,将其喷于玻璃表面,随后采用低表面能物质十八烷基三氯硅烷(ODTS)对其表面进行修饰,成功制备具有超疏水性能的玻璃。采用扫描电子轨道显微镜(SEM)、接触角测量仪等对制备的玻璃表面的微观形貌及润湿性进行表征。结果表明:超疏水玻璃表面粗糙度大大增加,其对水的接触角为158°,滚动角为6°,具有优异的疏水性。自清洁实验结果表明,该方法制备的超疏水玻璃具有优异的自清洁性能,此外经过耐热性实验发现,其疏水性未发生较大改变,具有优异的耐高温性能。使用该方法制备的超疏水表面具有较好的应用性。

兰州Ⅳ阶地内某深基坑位移监测及变形分析

以兰州Ⅳ阶地内某深基坑工程为背景,给出了该基坑工程的支护结构设计、监测点布置方案以及监测具体实施,完成了现场的监测工作.依据监测数据结果分析了支护结构、基坑边土体及周边建筑物随着基坑开挖深度和时间变化的规律.通过监测数据的分析可知支护结构设计及监测方案是合理可行的,其水平和竖向位移量均在报警值范围之内,排桩预应力锚索支护结构能有效地限制基坑和周边建筑物的变形,最后采用有限元软件对该工程进行了支护结构内力及位移的数值分析,将获得的结果与监测数据进行了对比分析,分析表明数值计算结果与现场监测结果较为一致,为兰州地区深基坑工程设计提供了一定的参考.

一种锚索框架梁内力计算新方法及现场试验

为使现有框架梁内力计算结果更加符合工程实际,采用理论计算及现场试验2种方法分析框架梁内力分布规律,考虑框架梁材料的非单一性给出了一种新的计算方法,引入实测弯矩计算方法对现场试验数据进行整理,并将试验结果与理论结果进行对比。结果表明:理论结果与试验结果所得框架梁弯矩的分布趋势基本一致;采用换算截面法求解梁的截面惯性矩,所得结果可以提升框架梁的抗弯能力,进而减小框架梁截面配筋率;锚固力是影响框架梁内力的一个重要因素,锚固力越大框架梁的弯矩越大。

饱和黏土地基中桩基水平振动的时域半解析法研究

在Biot多孔介质理论框架下,利用分数阶Kelvin模型描述土骨架流变效应,构建饱和黏土与桩基耦合振动模型,采用Laplace变换推导控制方程的变换域解析解,再通过数值反演得出时域解。通过算例分析,研究水平振动荷载作用下桩基的位移和内力响应及参数影响。结果表明,饱和黏土地基中桩基振动的位移和内力响应都具有延迟效应,地基土的流变性越强延迟效应越明显,而且荷载频率越低,流变性对延迟效应的影响越显著;土体流变性越强,桩基振动的位移幅值越小,且荷载频率越高,位移幅值的减小幅度越大;桩身正弯矩随土体流变性增强而减小,而负弯矩随之增大;桩身正向和负向剪力均随土体流变性增强而增大,但桩顶剪力不受土体流变性影响。

干湿循环前后不同改性黄土的微观特性

黄土化学加固系利用素黄土与改良剂反应生成的物质胶结土粒和填充孔隙,从而达到改善土体工程地质特性的目的,得到广泛应用。通过X衍射、电镜扫描、压汞试验对比分析木质素磺酸钙、木质素磺酸钠、硅酸钠、生石灰改性黄土和压实素黄土在矿物成分、微观特性和强度指标上的差异以探究不同固化黄土的改性机制,并进行不同改性黄土干湿循环试验,从微观孔隙特征和强度角度探究不同改性黄土的水稳性。试验结果表明:素黄土进行改性后其原有矿物成分之斜绿泥石和锌硅钠石消失,主要矿物成分石英和钠长石占比从70%增长至78%以上。添加剂致使土体微观结构显著变化,主要表现为孔隙含量的减小、孔隙分布的改变和土骨架颗粒连接方式的转变。面孔隙度和孔隙总体积的变化和无侧限抗压强度之间呈较好的负相关关系,表明添加剂在很大程度上是通过改变土体的孔隙度来影响土体强度特性的。经历10次干湿循环后,不同改性黄土孔隙累积体积降低、平均孔隙直径和孔隙分布发生改变,无侧限抗压强度降低,微观结构和宏观性质的改变均表明干湿作用对土体的弱化作用。干湿作用下硅酸钠和生石灰改性土强度劣化现象显著,木钠改性土试样表面完整性较差,木钙改性土试样完整性好且仍然保持较高强度,水稳性良好,表明木钙在运用于提高黄土力学性能和抗干湿循环方面具有明显的作用,具有广阔应用前景。

热质交换原理与设备课程教学反思与实践

热质交换原理与设备是建筑环境与能源应用工程专业重要的学科基础课程之一,具有联系基础课程与专业课程的桥梁与纽带作用,该课程教学具有知识面宽、受众广、引领示范性强等特点。对课程教学过程中存在的问题进行认真反思、分析,总结存在的问题,不断进行教学改革,创新教学设计,改进教学方法,以激发学生的学习兴趣,提高学生的创新及工程实践能力。另外,对热质交换原理与设备教学实施过程及教学效果评价进行总结,形成该课程教学新特色,以期为其他课程教学方式方法的改革和教学水平的提高提供参考。

自动化控制油水分离装置设计

针对含油废水排放对水体环境造成严重破坏的问题,提出了一种基于超疏水材料和自动化技术的油水分离装置。通过数控设备精确控制装载有油水分离器的机械臂的运动,实现取水口在水箱中的自由移动,从而显著提高油水分离效率;利用真空抽吸作用结合超疏水-超亲油材料的特殊性质,使整个分离过程既快速又高效,分离出的油纯度高,且符合环保标准,能够高效、环保地处理不同环境下的油水污染,便于后续的油资源回收和二次利用。

黑河中游沙漠-绿洲过渡带起沙风风况及输沙势特征——以临泽县为例

基于甘肃临泽农田生态系统国家野外科学观测研究站气象观测数据,在分析黑河中游沙漠-绿洲过渡带的起沙风风况和输沙势特征变化情况的基础上,评估了区域风能状况。结果表明:研究区年均起沙风风速为6.12 m/s,年均起沙风频率为5.57%,最大风速为23.3 m/s;研究区年起沙风向主要以偏东风(NNE、NE、ENE、E)和偏西风(WNW、NW、W)为主;研究区年输沙势(DP)和年合成输沙势(RDP)分别为18.88 VU和6.10 VU,属于低风能环境;年方向变率指数(RDP/DP)为0.32,属于中比率的钝双峰或锐双峰型风况;年合成输沙势方向(RDD)267.05°,为W方向,表明黑河中游沙漠-绿洲过渡带沙物质主要朝西方向输移;风能环境在春季最大,在这期间可通过适当的防护措施截留沙物质,进而减少风沙灾害的发生。