胀锁型锚索双向加固窄煤柱试验研究与工程应用

针对沿空掘巷窄煤柱非对称变形问题,提出了对穿锚索双向加固窄煤柱技术,设计了伸长型和胀锁型两种对穿锚索结构及工艺,开展了对穿锚索拉拔试验,试验表明两种锚索结构均满足抗拉要求,从锚索破坏形态、施工便捷性和材料经济性等方面对比分析,确定胀锁型对穿锚索为窄煤柱双向加固的首选。进一步通过相似模型试验与数值模拟研究了不同加固方式下煤柱承载变形规律和对穿锚索受力特征。结果表明:双排紧密型对穿锚索加固试件较未加固试件峰值荷载提高了96.04%,且随着锚索排数及数量的增加,窄煤柱双向加固稳定性越来越高,胀锁型对穿锚索提高了煤柱破坏前的能量储存量和临界破坏点。最后,在济宁三号煤矿123_(下)04工作面运输巷开展胀锁式对穿锚索加固窄煤柱工程试验,监测显示对穿锚索锚固力超过220 kN,锚索加固区煤柱帮鼓量降低70%,窄煤柱整体稳定性好,窄煤柱双向加固技术可行,为沿空掘巷工程提供了新技术途径。

既有结构评估、加固改造理论及关键技术研究进展

我国既有建筑量大面广,其中约有30%~50%出现安全性降低、抗震性能或使用功能不能满足要求等问题,因此既有结构的安全性能评估、抗震加固及功能提升改造已成为工程领域的重要研究课题。既有结构评估虽然引入了目标可靠指标与评定等级的关系,但一些评定指标并未由可靠度计算得出,这与现行基于可靠度的结构设计方法不协调,因此基于可靠度的既有结构评估方法将成为未来的研究方向。随着建筑抗震研究的发展,考虑相互作用的基于体系的抗震加固方法、加固后结构的性能和可恢复性评估将成为研究的重要方面。建筑物的改造正由单项改造向综合改造发展,托换技术是综合改造的关键共性问题,涉及托换结构的受力研究及其与上部结构的共同作用问题。文章主要从既有结构评估、加固改造的科学问题与关键技术综述了本领域的研究进展及未来发展方向,对既有结构评估和加固改造领域的理论及关键技术研究起到一定的借鉴作用。

基于钢筋实际应力状态的基础不均匀沉降地下车库加固方法

某地下车库在降水作业时,将勘探孔改为降水井,引发突涌现象,导致基础底部脱空,筏板产生不均匀沉降,上部结构开裂严重。通过ABAQUS建立地下车库的实体模型,模拟承重结构的变形和损伤,探明地基不均匀沉降对承重结构的影响。结合现场实测结果、数值模拟结果及《混凝土结构设计规范》(GB 50010-2010)推荐公式,获取承重构件受力钢筋的实际应力状态,为结构加固设计提供依据。最后,采取加大截面、粘贴碳纤维布等方法对该车库承重构件进行了加固处理,加固方法可为类似工程提供借鉴。

基于DEMATEL-ISM模型的钢结构装配式建筑成本控制研究

以影响钢结构装配式建筑成本的因素为研究对象,首先从设计、生产、运输、安装和其他五个方面整理筛选出15个具有代表的影响因素,其次运用DEMATEL-ISM模型,将影响因素按中心度排名并划分为三个层级。研究表明:构件标准化与模数化以及设计集成化水平为主要原因因素;吊装方案、预制构件安装技术和施工质量等为直接因素,也是结果因素,容易受到其他因素的影响;信息化技术应用程度为间接因素中的重要因素,贯穿于钢结构装配式建筑的全过程;国家相关政策标准和装配化水平为根本因素,也是原因因素,且中心度排名较高。最后提出建议为钢结构装配式建筑成本控制提供参考依据。

基于结构体系的抗震加固方法研究综述

我国既有建筑量大面广,由于建设年代不同,抗震设防水平不一致,导致许多既有建筑的抗震性能不能满足现行抗震规范的要求,而开展抗震加固是提升其抗震性能的有效途径。目前,基于结构体系的加固方法成为加固技术的主要发展趋势。基于体系的抗震加固新技术主要包括减震与隔震技术、自复位技术、附加子结构技术等,系统阐述了抗震加固新技术的研究进展,介绍了典型工程案例,指出了既有建筑抗震加固新方法的研究趋势。

某炼钢厂老旧冷却塔结构检测鉴定及加固处理

建于20世纪80年代的某炼钢厂冷却塔,存在混凝土脱落、钢筋锈蚀等问题。采用大空间三维激光扫描仪检测了塔体倾斜状况,对冷却塔的混凝土强度、缺陷损伤及循环水氯离子含量等进行了检测,分析了结构损伤原因。鉴定计算结果表明冷却塔通风筒筒壁及人字支柱承载力不足。针对冷却塔损伤状况,提出了对人字柱采用增大截面法加固、对通风筒壁采用钢丝绳-聚合物砂浆面层加固、对淋水构架预制构件采用修复或更换的加固方案,该冷却塔加固效果良好。

工程竹建筑抗火研究进展

竹材是一种环保可再生的天然生物质材料,其在生态环保、文化特性等方面有着诸多优点,但也存在着力学性能不稳定、易开裂、防火和防腐性能差及节点连接困难等问题,导致其在建筑工程中的应用受到限制。工程竹克服了圆竹中空、多节等天然缺陷对尺寸和性能的限制,能够满足现代建筑的承载要求。火灾是影响建筑安全的重要隐患,而竹材本身具有可燃性,因此工程竹的抗火性能是影响其应用的主要因素。文章综述了国内外的相关研究成果,从工程竹材料、构件、结构3个层面,系统阐述了工程竹的抗火性能、存在的问题及其发展前景。

沉井式地下车库承载特性数值分析与结构优化

为研究连续拱形组合截面沉井式地下车库的受力特性,采用Ansys软件分别建立拱脚固接和拱脚铰接2种连接方式的不同跨数标准节间的连续拱形组合截面沉井的数值模型,分析构件的弯矩变化规律。结果表明:当标准节间外拱墙圆弧的迹线位于同一圆弧时,相应矢跨比为外拱墙弯矩接近为0的最优值。当标准节间跨数、拱脚连接方式、标准节间长宽比发生改变时,这一结论仍然适用。

中国竹建筑工程2035发展趋势与路径研究

通过文献量化分析综述竹建筑工程在全球的发展情况及国内外50位专家的问卷调查和访谈结果,分析我国竹建筑工程发展过程中所面临的主要障碍,总结未来竹建筑工程的发展趋势。通过技术路线图研究竹建筑工程领域的关键技术与发展路径,指出面向2035我国竹建筑工程领域发展所需要的六项战略支撑与保障,包括提升企业规模和核心竞争力、建立国家重点实验室、设立专项科研基金、顶层设计技术标准体系、大力推广示范工程以及加强国际合作。

新增部分剪力墙的框架结构抗震性能研究

在框架结构中新增部分剪力墙,能够明显提升结构的抗震性能,框架与新增部分剪力墙之间新老混凝土界面受力行为是结构分析的关键问题。运用ABAQUS有限元软件,基于新老混凝土界面模拟方法,建立了4个高宽比为1.5的框架-剪力墙模型,通过低周往复加载,研究了新老混凝土界面参数、新增剪力墙的混凝土强度、墙与框架的连接方式对承载力的影响。分析了新增部分剪力墙的框架结构和整浇框架-剪力墙结构在破坏形态、承载力和延性等抗震性能方面的差异。研究结果表明:新增部分剪力墙的框架结构的屈服荷载和峰值荷载都小于整浇框架-剪力墙结构,新增墙体端部设暗柱,不与框架柱连接的方式和分布筋全部插入框架的方式在承载力上相差不大。最后,给出了新增部分剪力墙的框架结构的水平承载力计算公式。

基于优秀传统文化的“土木工程”课程思政新方式分析

为克服在理工科专业课程中开展思政教育的客观障碍,需在理工与人文内在统一的层次上开辟新思路。为此,面向理工科专业中的重要课程内容——土木工程,选取“中华优秀传统文化”思政内容为抓手,挖掘传统文化经典《红楼梦》中的“土木工程”元素,以文本(文字+图片)、视频(影视+动画)为载体,以课件、网络平台为渠道,建立土木工程专业课程思政教育新方式。研究表明,基于传统文化经典的课程思政方式,将专业知识教学与课程思政教育深度融合,在提升专业知识教学质量的同时,提高了学生的人文素养,增强了学生的文化自信,激发了学生的爱国热情,促进了创新型人才的培养。

基于工程案例的砌体结构卸载内拱效应研究

内拱效应是砌体结构中的一类隐蔽型力学效应。为加深对这一效应的理解、更好地进行分析与应用,通过两类工程案例(过梁的设置、梁端下部砌体的局部受压)对内拱效应及其带来的卸载效应进行了深入研究,使隐蔽的力学效应得以明朗化。

考虑竖向地震作用的大型地下框架结构易损性分析

基于增量动力分析(IDA)方法,探究了单一水平向地震及水平向与竖向地震联合作用下大型地下框架结构地震响应的IDA曲线,揭示了竖向地震对结构不同危险位置响应的影响规律;针对结构的层间水平变形与弯曲变形,提出分别选择层间位移角与层间梁柱转角作为性能评价指标,阐明了竖向地震对结构抗震性能的影响机理,得到了单向和双向地震分别作用下结构的地震易损性曲线。研究表明:竖向地震作用对结构基于层间位移角的地震易损性影响较小,但会增大外侧结构的局部弯曲变形并降低结构基于弯曲变形的抗震性能,基于层间梁柱转角的地震易损性明显提高,建议综合层间位移角与层间梁柱转角对双向地震动作用下大型地下结构的地震易损性进行全面地评估。

基于超星学习通的岩土工程专业英语参与式教学设计

传统专业英语课堂存在教学模式单一、教学内容局限、考核方式保守和学生参与度不高的问题,参与式教学是进行专业英语教学改革,并解决上述问题的有效途径。该文给出岩土工程专业英语参与式教学设计案例,在原教材内容的基础上增设包括科技英语的特点、科技论文的阅读和写作,以及专业英语应用场景模拟3个专题,采用超星学习通实现课前预习、课后复习和课堂互动全教学过程管理,基于BOPPPS模式设计课堂教学,可有效丰富岩土工程专业英语教学内容、教学手段、考核方式,提高学生学习该课程的积极性和参与度,取得较好的教学效果,可为相关院校专业英语教学提供参考。

不同柱失效对T型钢连接子结构抗倒塌性能影响

结构倒塌会引起严重的人员伤亡和巨大的财产损失,研究结构抗倒塌性能可为结构设计提供指导和参考依据。文章通过对不同柱失效梁柱子结构的有限元数值模拟,分析结构的破坏模式和抗力机制,研究跨度比对角柱失效工况下梁柱子结构抗倒塌性能的影响。结果表明:中柱失效前,其承担的荷载在失效后的小变形阶段将更多地通过与失效柱强轴方向相连的梁传递到边柱,而在失效后的大变形阶段强轴和弱轴方向传递荷载能力相差不大;边柱失效工况下,只在对称方向的梁内产生了悬链线机制;在角柱失效情形,子结构中的梁构件只经历了梁机制作用阶段。比较3种柱失效工况,其角柱失效最危险,其原因在于梁构件没有产生悬链线机制;在角柱失效工况下,随着跨度比的增加,梁柱子结构极限承载力逐渐减小。

筒体-环形组合建筑结构安全措施效果研究

由于核电产业的普及、优质地基的减少以及对近断层的研究还不够全面深入,AP1000堆型三代半非能动筒体-环形组合厂房的场址可能面临近场地震动作用,并很有可能选择在非基岩场地建设,因此评估其抗震性能和可靠度十分必要。首次考虑硬土地基和水平位移限制器对结构的双重影响,针对厂房底板基础隔震措施在近场地震动作用下的效果问题,根据ATC-63选取15组远场地震动和14组近场地震动,以材料应变作为损伤指标,对比研究有无隔震装置AP1000堆型筒体-环形组合厂房的地震损伤,论证该建筑结构基础隔震措施在近场和远场地震下的不同作用效果。结果表明,所设计的筒体-环形组合厂房基础隔震措施在近场地震动作用下具有明显的隔震效果,但其效果要小于远场地震动;近场地震动下,有隔震装置厂房第四等级损伤安全度比无隔震装置厂房要小,但仍然满足有关标准的要求,因此其具有在非基岩场地下近断层区域建设的可行性。

不平衡受力环境下钢管桩围堰结构研究与分析

以京台高速公路齐河至济南段改扩建工程主桥P3号墩为研究背景,该工程深基坑处于黄河岸边,具有下游回水冲刷较大、距离已有桥墩基础非常近、承受不平衡水土压力作用的特点,围堰施工难度大,极易导致临近桥梁、围堰变形过大等安全问题的发生。针对工程实例,结合不平衡受力的特点,探索了钢管桩围堰支护的作用机理。通过对工程实例进行有限元建模分析,对钢管桩围堰、支撑结构的变形、强度进行分析,并对临近既有桥梁的沉降影响做了进一步分析。将有限元计算结果与实际监测数据进行对比,验证了有限元模型的合理性。结果表明:钢管桩围堰随施工的进行变形逐渐增大,变形主要集中在水土分界处,且背水面变形大于迎水面,最大变形呈现在第5分析步(施工承台结构阶段),变形值为30.40mm,位于短边水中面;支撑结构在长边左右两侧受力不均较明显,尤其在第2分析步(安装上层支撑结构阶段),最大受力发生在第4分析步(土体开挖至基坑底部阶段),最不利截面强度验算为121.47MPa<215MPa,满足要求。临近的既有桥梁最大沉降值和最大倾斜度均满足规范要求。

装配式建筑施工场地预制构件堆场布置优化

为应对装配式建筑施工场地预制构件供应与堆放缺乏统筹规划的问题,本研究深入分析预制构件吊装过程中塔吊升降、变幅与回转的协调运动规律,提出了一种逆向寻优方法,能够快速寻找任意预制构件的最佳堆场位置。在此基础上,提出了一种分散式、多堆场布置策略,通过增加堆场数量来减少塔吊回转角度,并采用逆向寻优方法进行快速求解,用于得到满足吊装效率最大化的堆场布置方案。模拟算例和工程实例表明,逆向寻优方法能够显著提高求解效率,采用分散式、多堆场布置策略,标准层预制构件总吊装时间较集中堆场布置方式减少14.6%,且有利于促进预制构件现场装配与配送运输协同。

既有结构鉴定理论与技术的发展趋势研究

通过回顾国内外工程建设的发展历程,探讨了既有结构鉴定存在的问题以及鉴定工作的重要性和紧迫性。对比分析了国内外鉴定规范的发展和国内鉴定标准之间的关系。最后介绍了现有3种鉴定方法及其优缺点,并归纳总结了概率鉴定法的研究进展,得出了同时考虑抗力退化和荷载变化的既有结构时变可靠度鉴定方法是未来的发展趋势。

顶升可缩式钢管混凝土支柱试验研究与工程应用

针对沿空留巷巷旁支护存在的问题,提出基于顶升可缩式钢管混凝土支柱的巷旁支护技术。设计了顶升可缩式钢管混凝土支柱结构与留巷工艺,为验证该支柱增阻让压性能,开展了不同让压结构的可缩承载试验,研究表明:杨木可缩阶段承载力200 kN、极值承载力700 kN,松木可缩阶段承载力500 kN、极值承载力900 kN,钢筋网柱可缩阶段承载力400 kN、极值承载力750 kN,以松木的压缩率最高,达到77.7%,可见,松木更适合作为让压结构。通过分析钢管混凝土短柱和长柱承载力试验结果,验证了钢管混凝土支柱高承载力特征,修正了支柱承载力长细比折减系数,优化了顶升可缩式钢管混凝土支柱承载力计算公式。通过文献分析选取了合理的巷旁支护阻力和压缩量计算方法,以鲁西煤矿3_(下)A02工作面沿空留巷为例,进行了巷旁支护阻力和压缩量计算分析,以试验研究为基础,开展了顶升可缩式钢管混凝土支柱结构设计、支柱受力分析和工程实践研究。实践表明采用单排φ299 mm×10 mm顶升可缩式钢管混凝土支柱+一排φ21.6 mm×10300 mm控顶锚索的巷旁支护,辅以挡风帘+网喷层的采空区隔离方案,能够保证沿空留巷长期稳定,该技术具有顶升初撑效果好、增阻变形能力强、支护承载力高等特点,在基本顶沉降运动剧烈的留巷工程中具有较好的应用前景,若进一步配合采空区侧切顶卸压和支柱外壳钢管回收复用,留巷效果将更优。