新英语教学法在土木工程建筑材料课程的应用

基于未来建筑工程师的基本要求,本文针对目前专业课英文教学要求,结合中国大学生的内在缺点,提出了一种土木工程建筑材料课程教学新英语教学方法。该方法涵盖了课前预习、课堂教学、实验测试、英文演讲、公开考试、课外竞赛活动等一系列环节,为学生在课程学习期间提供了大量英语听、说、读和写的练习机会,并力求实现课堂讲授、课外强化和实践演练三者间的平衡。根据四年的跟踪反馈信息,本方法受到了学生的一致好评,且经此课程教学指导的学生们在各项土木工程建筑材料设计与应用相关比赛中屡创佳绩,证明本方法不仅可以帮助学生们更好地理解专业知识,也较好地提升了综合理解能力。

高摩阻超静定土工格栅在粗粒土夹层中的剪胀作用研究

在加筋土工程中,采用异型格栅和设置粗粒土夹层可以有效增强筋土相互作用。然而粗粒土夹层厚度的确定方法仍有待进一步研究。基于一种带有凸起节点结构的高摩阻超静定土工格栅(high resistance hyperstatic geogrids,简称HRHG)与砾石的直剪试验结果,建立了剪切硬化筋土界面的剪胀本构模型,并进一步研究了筋土剪胀应力在土体内引起附加应力的分布规律。通过开展不同法向压力(30、50、80 kPa)下的直剪试验,研究了不同粗粒土夹层厚度(60、100、140、180 mm)对筋土相互作用的影响,并与筋土界面剪胀应力的分布规律进行了对比分析。结果表明,筋土界面剪胀本构模型可以有效计算剪缩位移和剪胀位移,且最终剪胀位移随法向压力增加而减小。由界面剪胀应力引起的粗粒土中附加应力随着与筋土界面距离的增加而降低,但是剪胀范围逐步增大。粗粒土夹层厚度的增加可以有效提高界面剪切强度,但存在最优夹层厚度使界面剪切强度的增幅迅速降低。最优夹层厚度随着法向压力的增加而减小。通过对比分析最优夹层厚度与剪胀应力比之间的关系,提出了基于筋土界面剪胀本构模型的确定最优夹层厚度的半经验公式,可为HRHG在工程中的设计或应用提供参考。

多源数据融合驱动的城市快速路交通状态划分

为提升交通状态划分效果,本文提出一种基于负激励项的改进模糊C均值聚类(BNITFCM)交通状态划分模型。该模型在原有FCM(Fuzzy C-Means)模型基础上考虑了交通流样本点权重以及交通流参数权重对聚类效果的影响,并引入隶属度负激励项、交通流权重负激励项、交通流样本点权重负激励项使聚类结果呈现类内高耦合、类间低耦合的特性。在此基础上,对样本点进行加权处理,用加权欧氏距离描述样本点之间的关系。通过拉格朗日乘子法得出模型的迭代公式并通过该迭代公式对模型进行求解。针对大多交通状态划分方法参数特征维度低的问题,本文以经过多源数据融合获得的速度、速度标准差、流量、密度和道路满载度构建高维特征输入。以数值仿真实验检验了BNIT-FCM模型在分类准确性方面的表现,结果表明,BNIT-FCM模型较FCM模型和改进模糊隶属度FCM模型(IFMD-FCM)的ARI(Adjusted Rand Index)分别提升了4.17%和3.56%。以深圳市北环大道卡口和浮动车数据的交通流为研究对象,实验结果表明,BNIT-FCM模型对比FCM模型以及IFMD-FCM模型的轮廓系数分别提升了4.12%和4.07%;同时,BNIT-FCM模型采用多源融合数据的速度及其标准差比单独采用卡口数据和单独采用浮动车数据的速度及其标准差的轮廓系数分别提升了29.67%和54.13%。

台风下香港K11大楼风振响应实测及分析

对香港K11大楼开展台风下风振响应实测研究,给出2008年台风北冕(Kammuri)作用下该楼的风振响应实测数据.基于三阶和四阶统计量对其风振加速度的时程数据进行统计分析,评价该大楼的风振舒适度.利用谱分析识别结构的自振频率,与该楼的有限元计算及自振频率经验公式结果进行对比.并通过基于零穿越率的峰值因子法和基于经典极值理论的改进Gumbel法对加速度响应的峰值因子进行计算,结果表明,两种方法所得结果基本一致,而GB50009-2001取值偏低.

考虑锚杆腐蚀作用的岩质边坡系统可靠度分析

锚杆腐蚀是导致锚固工程事故的重要原因之一,为此,主要研究锚杆腐蚀作用对锚固岩质边坡系统可靠度的影响。首先,在系统分析现有钢筋腐蚀模型及锚杆腐蚀试验数据基础上,确定锚杆腐蚀模型。分析与腐蚀作用相关的锚杆自由段屈服失效模式和锚固段锚杆与注浆体界面黏结失效模式,进而确定相应的锚固边坡失效模式。给出基于蒙特卡洛模拟的边坡时变系统可靠度分析方法,并以锚固岩质边坡为例证明所提方法的有效性。结果表明:K.A.T.Vu和M.G.Stewart提出的钢筋腐蚀模型适用于分析处于密闭潮湿和干湿交替环境条件之间的锚杆腐蚀作用。在锚杆服役的前期,自由段锚杆的腐蚀作用对边坡稳定性的影响较大,而在后期锚固段锚杆的腐蚀作用对边坡稳定性的影响开始变得较大,并且锚杆服役后期锚固力和边坡系统失效概率的变化幅度明显大于前期。边坡系统失效概率随锚杆握裹层厚度的增加而减小,随注浆体水灰比的增加而增大,当握裹层厚度和水灰比达到一定值时,边坡系统失效概率随时间增大的程度并不明显。

考虑乘客理性疏忽的网约车订单取消惩罚策略

分析乘客的订单取消行为并制定合理的惩罚策略是网约车公司运营优化的重要问题。本文基于理性疏忽理论,研究网约车和出租车共存的市场中,乘客的订单取消行为和公司对乘客取消订单的惩罚策略。不同于现有完美信息或者完全无信息的假设,本文考虑乘客自主选择信息策略并基于获取的信息做出决策,建立了双层优化模型。上层分别以公司利益和网约车市场的社会福利最大化为优化目标,确定取消订单的惩罚金额。下层构建了基于理性疏忽理论的用户决策模型,并比较了固定费用、分段和基于时间三种惩罚策略的特点。通过粒子群优化算法和逐次平均法相结合的方法求解该模型。研究表明,随着信息获取成本的降低,单个出行者的出行成本最多降低8%,做出正确决策的概率最多增加40%。同时随着信息获取成本的增加,最优的公司收益和社会福利分别减少了16.8%和5.1%。在公司收益和社会福利最优的目标下三种惩罚策略几乎无差别,但在公司收益最大化时,惩罚金额显著高于在社会福利最优时的水平,且订单取消率更低。研究结果为网约车公司制定惩罚策略提供了参考性思路和实践价值。

基于子集模拟的建设工程项目多资源均衡优化算法

为高效、稳定地求解建设工程项目管理过程中的多资源均衡问题,提出一种基于子集模拟的优化算法.多资源均衡问题中,如直接采用工序计划开始时间作为决策变量,在优化算法的实现时易违反工序间的逻辑关系.为避免该问题,本文采用工序计划开始时间的间隔率变量表示(在二者的映射中考虑工序间的逻辑关系),并据此建立间隔率变量表示的建设工程项目多资源均衡优化模型,以简化基于子集模拟的优化算法的操作流程.通过算例验证,与目前应用较广的遗传算法相比,本文提出的优化算法在最优解的获取稳定性上有较大改进.

不同施工阶段上覆工程对浅埋地铁结构安全的影响

软弱土层的承载力和稳定性较差,外部环境对浅埋于此类地基中的地铁隧道结构影响较大。为避免临近工程的施工对地铁隧道的结构安全及正常使用造成不利影响,需要分析地铁结构的变形并对其进行控制。以实际工程为例,探究软弱地基上临近工程施工全周期对地铁隧道变形的影响,对隧道在工程全周期的各个施工阶段下的变形进行数值模拟,采用自动化监测系统在施工全周期内对区间地铁沿线进行实时监测,并评估现场支护形式及施工组织措施对于地铁变形控制的作用及各阶段下变形的发展规律。结果表明:现场所采用的搅拌桩加旋挖桩的支护形式及沿中轴线方向分批次跳仓开挖基坑的施工控制措施能够有效地控制软弱地基浅埋隧道的侧向变形和沉降;隧道两侧对称施工,能够降低隧道20%~30%的侧向位移;隧道变形的发展主要集中在地下室开挖及侧墙回填两个阶段。

基于工程易损性灾变论的高铁路基服役状态评价

传统铁路路基状态评估的有损检测不宜用于高铁无砟轨道,而以轨检车为代表的无损检测物理意义不明确,难以定性路基病害或预测其变化趋势。鉴于高铁路基易受工后沉降及运营环境等多因素影响,类似于工程承灾模型,故以灾变论为基础,引入工程易损性理念。分别将运营环境与路基自身属性类比为致灾体、承灾体,将常规轨检车动检与工后沉降监测、外部运营环境调查相结合,采用可拓物元分析法为计算模型,提出高铁路基服役状态评价新方法,并依托沪宁城际铁路典型区段展开实例分析。研究结果表明:引入工程易损性理念后,实现了基于统计学意义、工学机理与工程地质环境的高铁路基状态“三位一体”综合评判,有助于反映其瞬时性状、病害成因及发展趋势,较传统方法更为全面合理。该方法可为高铁路基服役状态的提前预判与及时响应,以及铁路部门运营方案调整及养护维修等提供理论支撑。

智能交互的建筑环境控制

当前社会面临着人口老龄化和气候变暖两大危机。相比于传统建筑,在智能建筑领域,本文简述了作者在人与建筑智能交互、环境感知与数据分析、建筑控制算法上取得的突破。

大陆岩石圈挠曲背景下盆山耦合研究进展与展望

盆山耦合研究在大地构造和地球动力学研究中占有重要地位。地貌负载引起的大陆岩石圈挠曲与沉积盆地沉降是盆山耦合的一种重要体现方式。本论文聚焦于挤压背景下大陆岩石圈挠曲盆地与造山带的耦合过程,系统梳理了单个或者多个地貌负载的几何形态、挠曲盆地几何形态以及岩石圈有效弹性厚度(T_(e))三者之间的数学关系。在此基础上,论文介绍了岩石圈挠曲模拟方法在恢复岩石圈刚性程度、造山带演化过程以及盆地沉积沉降方面的具体应用。结合古环境分析与岩石圈挠曲模拟实验,本文提出了一种定量恢复造山带古海拔的新方法。有别于基于温度、压力以及动植物分布与海拔之间关系所建立的传统古高度计,该方法强调在海侵时期地貌负载与沉积盆地间的高度差即为造山带的古海拔。该方法的提出为重建中亚以及其他曾受海侵影响并与岩石圈挠曲相关造山带的古海拔提供了新的思路。论文最后介绍了岩石圈挠曲模拟在定量分析造山带与盆地演化的研究过程中存在的问题与不足,并提出了在探究沉积盆地基底属性、重建岩石圈挠曲相关造山带古海拔以及有关挠曲模拟软件开发方面的新展望。

基于激光扫描技术的盾构渣土改良状态自动识别方法

为促进渣土改良状态评价方法向着规范化、自动化的方向发展,提出一种基于激光扫描技术的盾构渣土改良状态快速自动识别方法。针对不同含水率和泡沫注入比的粗粒土试样开展坍落度试验,采用激光扫描仪获得坍落体中心位置竖向截面轮廓点云数据,并通过计算机提取截面轮廓几何特征点,获得试样的坍落度和割线角,建立以坍落度和割线角的合适范围作为合适改良状态评价指标的自动识别方法。研究结果表明:采用坍落度和坍落体割线角可以准确识别改良粗粒土的改良状态;相对于传统坍落度试验,该方法的突出优点是可自动扫描并快速识别渣土的改良状态;室内坍落度试验结果验证了该方法对粗粒土试样改良状态识别的有效性,可为研究盾构水平传送带上渣土截面轮廓几何特征和渣土改良状态识别提供参考。

微生物诱导矿化处理矿渣次数与灌浆方式研究

微生物矿化技术能改善尾矿渣的物理力学性质,同时可固定矿渣中的重金属离子。通过土柱试验开展了处理次数和方法对矿化效果的影响研究,采用自由入渗法、埋管注浆法及2种方法组合进行微生物诱导矿化试验,探讨了不同方式处理后土柱沿深度方向的矿化效果。研究结果表明:随着处理次数增加,土柱的重金属固定率、生成的碳酸盐含量和干密度增大,渗透系数和孔隙比降低。矿化处理后的各测试指标与处理次数之间满足较好的双曲函数关系,干密度和渗透系数分别与生成的碳酸盐含量成正、负线性相关关系。试验与曲线拟合结果显示:第3次处理后重金属固定率和生成的碳酸盐含量等测试指标的变化均趋于稳定,表明3次为最佳处理次数。自由入渗法处理后土柱的底部的渗透系数比顶部增大42.8%,表明矿化效果随深度明显减弱。埋管注浆处理后土柱的渗透性沿深度变化不大,矿化的均匀度最好。2种方法组合时可结合双方的优点,在提高土柱矿化效率的同时,还可降低土柱沿深度方向的不均匀性。

地铁隧道盾构法施工风险辨识评估研究综述

近些年来,轨道交通网络化进程不断加快,城市轨道交通中占主要地位的地铁工程在新理论和新工法方面取得了长足进展。盾构法作为地铁隧道的主要施工方法之一,其诱发坍塌事故所造成的伤亡事件也愈发得到社会关注。本文主要梳理了盾构始发、掘进与达到全过程中存在的风险因子,并从风险辨识与评估的角度对风险分析方法进行概述,重点关注新方法、新工艺与新技术在盾构施工风险辨识、评估中的运用,探讨了基于机器学习算法的智能模型,在地铁盾构施工风险控制过程中的可行性与适用性,研究内容可为后续盾构施工的理论研究与实际工程提供参考依据。

考虑参数空间变异性的无限长边坡可靠度分析

目前有关土体参数空间变异性对边坡稳定性影响的研究没有考虑抗剪强度参数随深度变化的影响。为此,提出了考虑土体抗剪强度参数均值随深度变化的无限长边坡稳定性概率分析方法。采用Karhunen-Loeve展开建立了表征土体空间变异性的随机场模型。探讨了考虑土体抗剪强度参数空间变异性时边坡失效概率和最危险滑动面的变化规律。最后,以无限长边坡稳定性概率分析问题为例验证了所提方法的有效性。结果表明:土体抗剪强度参数的空间变异性对无限长边坡失效概率有明显的影响,边坡失效概率随土体抗剪强度参数相关距离的增加而减小。对于不排水黏性边坡来说,边坡不排水抗剪强度随深度变化越明显,边坡失效概率越小。边坡最危险滑动面大部分都位于边坡底部。对于摩擦/黏性边坡来说,随着边坡抗剪强度随深度变化的增强,边坡失效概率有先减后增的趋势。抗剪强度参数随深度变化不同趋势对最危险滑动面分布规律有明显的影响。不考虑抗剪强度参数均值随深度变化将会导致最危险滑动面最可能出现在边坡底部。

预埋与绑扎埋管形式能量桩传热特性研究

预埋钢管能量桩是一种新型桩埋管形式的地源热泵技术,然而,针对其特殊埋管形式下传热特性的研究却相对较少。针对预埋钢管单U型埋管能量桩的传热管-钢管-混凝土-桩周土的传热特性开展模型试验和数值模拟研究,测得在热-冷循环温度荷载作用下预埋钢管单U型埋管能量桩桩体及桩周土体的温度变化规律;为了对比分析,同时开展了传统绑扎单U型埋管能量桩的传热特性模型试验,并分析了预埋钢管能量桩的适用性。研究结果表明,预埋钢管能量桩的传热性能略低于绑扎埋管能量桩的传热性能;夏季工况两种埋管形式能量桩桩体温度和桩周土体温度最终变化量分别相差23%和16%左右;冬季工况该数值约为14%和18%左右。

考虑参数空间变异性的非饱和土坡可靠度分析

在考虑多个土体参数空间变异性的基础上,提出了基于拉丁超立方抽样的非饱和土坡稳定可靠度分析的非侵入式随机有限元法。利用Hermite随机多项式展开拟合边坡安全系数与输入参数间的隐式函数关系,采用拉丁超立方抽样技术产生输入参数样本点,通过Karhunen-Loève展开方法离散土体渗透系数、有效黏聚力和内摩擦角随机场,并编写了计算程序NISFEM-KL-LHS。研究了该方法在稳定渗流条件下非饱和土坡可靠度分析中的应用。结果表明:非侵入式随机有限元法为考虑多个土体参数空间变异性的非饱和土坡可靠度问题提供了一种有效的分析工具。土体渗透系数空间变异性和坡面降雨强度对边坡地下水位和最危险滑动面位置均有明显的影响。当降雨强度与饱和渗透系数的比值大于0.01时,边坡失效概率急剧增加。当土体参数变异性或者参数间负相关性较大时,忽略土体参数空间变异性会明显高估边坡失效概率。

不同刚度约束对能量桩应力和位移的影响研究

能量桩是一种在传递上部建筑荷载的同时获取地热能源的新技术,其实际工作过程中,热荷载会引起桩体的膨胀或收缩,而桩顶建筑和桩底持力层则会对桩体变形产生约束,进一步影响桩体的应力和位移,但是目前对该问题的研究却十分有限。基于模型试验和数值模拟方法,对桩顶和桩底不同约束条件下两种埋管形式(单U和W型)的桩体位移和热应力进行了分析,并进一步探讨了位移零点随桩顶和桩底约束条件的变化规律。研究结果表明,随着桩顶上部荷载约束刚度的增大,桩体位移零点上移,桩体热应力随着深度增大而减小;随着桩端土体约束刚度的增大,桩体位移零点下移,桩体热应力随着深度增大而增大;相较于无外荷载,工作荷载作用下位移零点上移。

红石河堰塞湖漫顶溃坝风险评估

四川省青川县红石河堰塞湖是2008年5月12日汶川大地震形成的34座大型堰塞湖之一,是由东河口滑坡堵塞红石河形成的。该堰塞体高度约50m、宽度约250m、顺河向长度约500m、形成的最大库容约400万m3。本文作者对红石河堰塞体做了较详尽的现场试验,包括土的冲蚀试验、土的基本物性试验等。基于现场试验数据,对土的冲蚀性和漫顶溃坝风险做了详细的分析。结果显示,从土的抗冲蚀性角度考虑,只要有水溢出就会有土体被冲蚀,这说明红石河堰塞体的漫顶溃决可能性较高。本文还提出经验公式来预测红石河堰塞体漫顶的溃决时间,大约为4.5d,如果考虑到大石块对抗冲蚀稳定性的有利影响,这一数值会增大。此外,还研究了溃决深度随时间的变化规律。

聚丙烯酸酯乳液改性砂浆微观结构与改性机理

为了研究聚丙烯酸酯乳液(PA)改性砂浆硬化过程中微观结构的形成过程及改性机理,分析PA聚合物乳液在新拌水泥砂浆中的吸附特性,并模拟孔隙溶液和PA乳液之间相互作用.同时采用扫描电子显微镜(SEM)和能谱分析(EDX)法表征了PA改性砂浆微观结构的演化过程.试验结果表明,PA颗粒将与孔隙溶液中的钙离子发生化学反应,PA聚合物将以不同的形态吸附在水泥砂浆的局部部位.在此基础上,考虑PA聚合物改性乳液与水泥基材料的反应,提出一种改进的聚合物改性与微观结构形成模型.这对研究聚合物改性水泥基材料的力学性能与推广聚合物改性水泥基材料在工程中的应用具有重要意义.