思政视域下土木工程新工科一体化创新实训平台建设探索与实践

土木工程实践类课程思政是专业实践教学重要组成部分,对全面落实“思想政治教育贯穿人才培养体系”具有重要意义,以新工科背景下创新复合型人才培养为要求,针对土木工程专业实践类课程特点,提出思政视域下专业一体化创新实训平台建设路径,包括目标导向化实践课程思政体系顶层设计、基于知识图谱式课程思政资源库构建、体验式与立体化课程思政新模式引入以及课程思政下产教融合育人平台搭建四个方面建设实践与探索,为相关实践类课程建设尤其课程思政实施提供参考。

伸缩缝车辆冲击引起的钢箱梁桥振动特性

为了推测伸缩缝位置跳车引起的连续钢箱梁桥结构振动特性,实测了车辆按不同速度行驶通过桥梁时的结构振动响应,并用小波变换对振动信号进行了时频分析,根据时频信号分析车辆通过伸缩缝及桥跨结构时的结构振动特性.采用车桥耦合振动算法对伸缩缝跳车响应进行了数值模拟和对比分析.结果表明,车辆通过伸缩缝时引起的冲击加速度响应大于通过桥跨时的结构振动;行车速度对冲击振动响应的影响大于对桥跨结构振动响应的影响;冲击引起的振动具有距离衰减的特点;冲击引起较强的钢桥面板局部振动响应,用杆系结构计算模型不能反映车辆通过伸缩缝时的结构振动特性.

基于概率分析的混凝土箱梁温度梯度模式

为了建立混凝土箱梁的温度梯度模式,以位于浙江省千岛湖地区的一座大跨度连续刚构桥梁的温度场长期监测数据为基础,对箱梁的竖向最大正温差与环境气温之间的关系进行统计分析,建立依据日最高气温与日气温变化幅度估算混凝土箱梁竖向最大正温差的经验公式.根据极值统计理论提出箱梁的正温度梯度曲线,并与现行公路桥梁规范的温度梯度曲线进行比较.以实测气温、太阳辐射理论值为温度边界条件,根据二维热传导理论分析测试截面的理论温度场及分布特征.结果表明,现行规范的温度梯度曲线不能涵盖实测桥位地区50年一遇的气温条件,规范采用的温度梯度偏于不安全.按二维传热理论计算得到的理论温度场与实测值符合良好,理论分析能够模拟混凝土箱梁内部的温度分布特征.

运营条件下异型拱桥的模态参数识别

以一复杂的异型钢管混凝土拱桥为对象,根据运营期间车辆交通荷载引起的余振实侧结果,用小波变换(wavelet transform,简称WT)和特征系统实现法(eigensystem realization algorithm,简称ERA)两种方法对结构模态参数识别结果进行了对比,讨论了两种方法在复杂结构体系模态参数识别中的适用性,进一步以ERA识别方法为对象,比较了记录波除噪及不同记录波对参数识别结果的影响。结果表明:WT方法以及ETA方法得到的结构模态参数识别结果基本一致,两种方法相互校核可剔除噪声模态,获得真实的结构模态信息;除噪对基于余振衰减波的模态参数识别精度提高意义不大,不同记录波的对比识别可剔除单波随机噪声的影响,提高识别结果的可靠性。

下挂式人行桥由于交通荷载引起的舒适性分析

将人行道下挂在两幅主桥之间,这种设计方法在国内尚属首次应用,下挂结构刚度较小,由主桥的交通荷载引起的振动直接影响了行人的舒适感和安全感,因此这类人行桥的舒适性问题需要特别的研究。该文采用车桥耦合振动,通过大量数值模拟分析研究由于车辆过桥时引起的人行桥的振动响应。结果表明在良好路面条件下,当车辆(重车)少于10辆/侧时,人行桥的舒适性基本满足要求。路面平整度对舒适性有很大的影响,行车速度对人行桥的舒适性影响不明显。

预应力混凝土部分斜拉桥的阻尼特性

以塔梁固结、墩梁分离的预应力混凝土部分斜拉桥为对象,通过桥梁的振动试验分析这类结构的阻尼特性,在此基础上应用非正交阻尼理论研究构件阻尼与振型阻尼比之间的关系,验证在小阻尼条件下结构振型阻尼比可以通过构件阻尼效果线性叠加得到的假定.讨论应变能比例阻尼理论计算结构振型阻尼比的特性,并利用实测和理论结果的对比探讨这类结构的构件阻尼比.结果表明,预应力混凝土部分斜拉桥的竖弯和扭转振型的阻尼比约为1%,小于普通预应力混凝土连续梁桥;应变能比例阻尼理论可近似估算结构的振型阻尼比,预应力混凝土主梁、混凝土墩塔、钢拉索和场地的材料阻尼比建议分别在1.0%、1.2%、0.1%、4.0%附近取值.

车辆通过钢箱梁桥伸缩缝的振动响应及减振

车辆在经过桥梁伸缩缝时的跳车问题已成为影响桥梁健康的重要病害之一。以简支钢箱梁桥为对象,在车桥耦合振动计算理论的基础上,通过修改伸缩缝处的路面条件来模拟伸缩缝的影响,并通过小波变换研究车辆经过伸缩缝时的时频域振动特性,并针对此类振动的桥梁减振效果进行分析。计算表明:由于伸缩缝的存在,明显加大了车辆对结构的冲击效应,且作用的响应以高频为主;伸缩缝处的特性、车速与车重对车辆经过伸缩缝产生的冲击响应都有显著的影响;梁端填筑混凝土法能有效的降低此类振动产生的冲击效应。

基于大学生结构设计竞赛的综合能力培养路径探索

自卓越工程师教育培养计划实施以来,大学生结构设计竞赛已经成为高校土建类学科专业的重要赛事之一。为提高学生在结构设计竞赛中的理论知识应用能力和综合实践创新水平,文章分别从参赛学生、指导教师和选拔机制三个方面分析了当前高校大学生结构竞赛能力培养模式中存在的问题。同时,从理论、实践、竞赛、制度四个方面,以温州大学建筑工程学院为例提出了“四位一体”的“四化四建”应对措施,旨在充分调动大学生参赛积极性的前提下,探索有益的大学生结构设计竞赛综合能力培养路径,以适应创新实践型人才的需求。

下承式刚性系杆拱桥的结构温度效应研究

以桐庐富春江二桥60m跨度的拱桥为对象,根据桥位的温度实测数据分析下承式刚性系梁拱桥由于上、下部结构温度差产生的温度效应。通过与使用荷载、体系温度荷载及系梁温度梯度荷载的工况对比结果,表明上、下部结构温差产生的拱肋轴力为使用荷载的4倍左右,且拱肋的弯矩远大于使用荷载下的弯矩值,对拱肋的结构安全性验算有较大的影响,设计时须注意。

PC部分斜拉桥动力冲击系数研究

以某PC部分斜拉桥为对象,采用考虑拉索局部振动的计算理论建立分析模型,根据车桥耦合振动计算结果,讨论了行车速度对结构冲击系数的影响,并与规范取值进行了比较。根据计算结果,得到以下几点结论:行车速度对不同构件冲击系数的影响不同,主梁挠度冲击系数较拉索张力敏感;同类构件不同截面位置的冲击系数也有较大差异,主梁边跨跨中截面的挠度冲击系数大于中跨跨中;靠近塔的短索张力冲击系数大于远离塔的长索,但拉索张力增量占初始索力的比例非常小,PC部分斜拉桥设计时可忽略拉索的动力冲击效应;主梁中跨跨中截面挠度冲击系数与2004规范一致,而边跨跨中截面的冲击系数大于2004规范。

多箱式组合梁桥梁格模型截面特性修正研究

为了建立合理的梁格模型截面刚度取值方法，以一分离式钢混组合箱梁桥为对象建立三维板壳元模型，利用其计算结果修正梁单元截面刚度。结果表明：在偏载作用下，梁格模型计算精度较低；遗传算法修正截面参数后能有效地提高梁格模型计算精度；划分梁格时，纵向梁格划分宜偏向边梁，纵梁抗扭刚度宜按换算截面计算值的70％～80％取值。

分离式钢混组合箱梁桥力学特性研究

以一分离式钢混组合箱梁桥为对象通过建立三维板壳元模型,以弹簧单元模拟剪力钉,对比分析了在活载及混凝土收缩分别作用下剪力钉的受力分布特性;研究了剪力钉刚度对组合梁结构力学性能的影响。结果表明:剪力钉在混凝土收缩作用下的受力远大于车辆活载作用下的受力;剪力钉刚度取值对结构受力性能的影响不大。

微钢纤维与骨料粒径匹配关系对混凝土强度的影响

为了研究钢纤维混凝土中钢纤维与骨料粒径匹配关系及相关性能的影响,进行了不同粒径的骨料、不同纤维体积掺量的钢纤维混凝土配合比试验。制作了圆柱体轴心抗压强度试件,通过试验得到轴心抗压强度,分析各项试验数据,结果表明,随着钢纤维掺量的增加以及骨料粒径的增大,混凝土的轴心抗压强度均有显著的提高;分析并建立相应数学模型,为今后钢纤维混凝土理论研究提供了参考价值。

基于动态安全距离的CACC车辆混合交通流模型

随着车联网技术的快速发展,协同自适应巡航控制车辆(Cooperative Adaptive Cruise Control, CACC)成为未来智慧交通发展的主要趋势.本文基于Gipps安全距离模型,通过引入动态安全距离来考虑CACC车辆与传统车辆的驾驶特点,提出了一种精细化的混合交通流数值仿真模型.结合小尺寸网格元胞自动机的演化规则,对比不同反应时间下不同车辆比例的基本混合交通流特征.结果表明:考虑动态安全距离的车道混合交通流基本图符合三相交通流理论的基本特征;同时,提高CACC车辆的比例和减小车辆的反应时间能够提高车道车辆的平均速度,改善车道整体流量和拥堵情况,并且在车辆拥挤的情况下改善效果更为明显.

考虑淤砂层的理想流体层中悬浮隧道管体动力水荷载研究——SV波

为研究地震SV波对复杂海水环境中悬浮隧道管体动力水荷载的影响,考虑海洋沉积淤砂层的作用构建理论分析模型。根据不同介质材料的波动方程和位移势函数,结合地震SV波传播过程中的边界条件,基于MATLAB推导并求解了不同交界面处地震SV波的透射和反射系数理论方程。通过数值算例,分析了淤砂层饱和程度、入射波角度和锚索布置形式等参数对悬浮隧道管体动力水荷载的影响。计算结果表明:悬浮隧道结构在非饱和淤砂层体系中,相比在饱和淤砂层体系中承受更大动力水荷载的影响;较厚淤砂层对悬浮隧道在地震SV波作用下更为有利;增加锚索支撑刚度和减小锚索布置间距,能够降低地震SV波对悬浮隧道动力水荷载的影响。

真实步伐荷载作用下人行桥振动及共振加速分析

人行振动荷载的准确模拟为精确计算人行桥人致振动响应的关键。为真实模拟单人行走过程对结构的作用,将考虑左、右脚空间交替前行的实测脚步步伐力作为人行振动荷载,提出真实步伐荷载作用下人行桥竖向振动响应计算方法,并通过一实际人行桥人致振动试验验证了该法的准确性;进一步将二阶超谐共振时简支人行桥跨中加速度峰值与各国规范、文献计算结果进行对比分析。计算结果表明,所提出的计算方法精度良好,可为人行桥振动舒适性评价提供精确人行振动荷载模型;由于人行振动荷载简化方法不同,根据不同规范、文献计算得到的二阶超谐共振时竖向加速度峰值相差较大,在人行桥设计中应予以关注。

CFRP约束钢管混凝土柱偏压力学性能研究

本文阐述了近期对CFRP约束圆形钢管混凝土柱的偏压性能的试验研究成果。总共制作了6个试件,研究参数为偏心距,试件长径比均为5,钢管径厚比为100,每个参数制作2个相同试件。通过偏心加载试验获得试件荷载-变形曲线、荷载-挠度曲线等,并基于试验结果分析了CFRP约束钢管混凝土柱的偏心受压工作机理。最后,对Jiang和Teng提出的CFRP约束钢筋混凝土柱偏压柱子分析模型进行修改,利用数值模型计算出试件的荷载-挠度曲线,并将其与试验测得的数据进行对比,验证了该模型的合理性。

随机车流作用下悬浮隧道车-隧耦合振动分析

悬浮隧道是面向未来交通设计的一种跨海结构物。为研究随机车流作用下水中悬浮隧道的车-隧耦合振动特性,基于不同车型、车间距和车速情况下的随机车流模型,分别采用蒙特卡洛法和有限单元法进行随机车流和悬浮隧道的理论建模。结合Morison方程和车辆位移协调关系,提出了车-隧耦合作用的分析单元,并对悬浮隧道车-隧耦合振动进行数值求解,通过统计分布的方法对计算结果进行讨论。计算结果表明:悬浮隧道在高流量的随机车流荷载作用下发生剧烈的车-隧耦合振动;悬浮隧道的L/4和L/2位置的加速度均方值a_(rms)服从正态分布的概率分布形式,且L/2位置受到更明显的随机车流荷载作用影响;降低断面锚索竖向刚度和增加锚索布置间距能够改善悬浮隧道的耦合振动竖向加速度幅值,但改善效果呈边际效应递减的趋势。

圆钢管-石膏-废弃混凝土块组合柱轴压性能试验研究

提出一种适用于抢险救灾用的临时构件,通过在钢管内部填充石膏浆和废弃混凝土块,形成一种圆钢管-石膏-废弃混凝土块组合柱,具有早强、快硬和承载力高的特点。对圆钢管-石膏-废弃混凝土块组合柱的轴压性能进行了试验研究,参数包括钢管厚度和是否掺加废弃混凝土块。结果表明,圆钢管-石膏-废弃混凝土块组合柱具有很高的承载力,且承载力随钢管厚度增加而提高;当内部填充纯石膏浆时,构件承载力较高,但变形能力较差;当内部同时填充石膏浆和废弃混凝土块时,构件承载力略微降低,但变形能力大大提高。

人行天桥随机协同人群荷载下振动响应分析

人群荷载下人行桥的振动计算已成为人行桥舒适性设计重要内容,多国规范、学者采用放大系数乘以单人响应的方法来简化人群荷载效应计算,而随人群密度增加出现的人-人同步现象(协同效应)对振动影响显著。文中以考虑协同效应下人群荷载作用振动响应为对象,采用能同时考虑行人随机性及协同性的人群荷载模型,基于蒙特卡洛法对不同人群密度、协同率下的响应峰值样本进行了概率分布拟合,并以此拟合得到了考虑协同效应下放大系数的计算公式,与各国规范、文献进行了对比,为人行桥振动设计提供参考。结果表明,协同效应影响下随机人群振动响应峰值符合极大值分布;人群协同效应对放大系数的影响显著,协同率与放大系数呈较强的线性关系;各国规范对放大系数规定相差较大,在高密度人群下的计算有必要引入协同率以量化协同效应的影响。