“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。

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。

考虑行波效应下钢管混凝土系杆拱桥隔震研究

利用有限元分析软件Midas/Civil建立下承式钢管混凝土拱桥非隔震和隔震两种模型,考虑纵桥向行波效应,分别在波速为100 m/s、500 m/s、2 000 m/s和纵向一致地震激励下,对比分析两种模型拱肋和桥墩的不同响应值,得出考虑不同波速的行波效应较复杂,隔震模型对不同波速的隔震效果均较好。

地震波参数对基础隔震体系的减震效果影响研究与试验验证

为研究地震波参数对基础隔震体系的动力响应和减震效果影响,选取集集地震中16条地震波作为输入,采用单自由度体系对基础隔震体系进行数值分析,主要分析地震波参数中卓越周期、平均周期、地震动峰值速度与峰值加速度之比和断层距及地震波幅值对其动力响应和减震效果的影响,并进行振动台试验验证。结果表明:地震波参数中卓越周期、平均周期、断层距和地震动峰值速度与峰值加速度之比及地震波幅值对其动力响应和减震效果的影响明显,均具有较强的相关性。同幅值下地震动峰值速度与峰值加速度之比对其减震效果的影响最显著,可以作为评价基础隔震体系的减震效果的主要指标。远场地震波和普通近场地震波下随地震波幅值的增大减震率增大,达到一定的数值后减震率基本稳定,减震效果较好;脉冲型近场地震波作用下其减震效果最差;试验分析结果与数值分析结果基本一致,表明分析结果的合理性和可靠性。

地震波参数对柱顶隔震体系的水平向减震性能影响研究

为了研究地震波参数对柱顶隔震体系的水平向减震性能的影响,选取台湾集集地震中8条地震波作为输入,进行了柱顶隔震体系模型的振动台试验。分析了柱顶隔震体系的水平向动力响应特点,研究了地震波的PGV/PGA、卓越周期、平均周期和断层距及幅值对其水平向减震性能的影响,并进行了数值模拟的对比分析。结果表明:柱顶隔震体系的水平向减震性能良好。相同地震强度下地震波参数的PGV/PGA、卓越周期、平均周期和断层距对柱顶隔震体系水平向减震性能的影响明显,其中:PGV/PGA的影响程度最大,可以作为主要的分析指标;随着地震动强度的增大柱顶隔震体系的水平向减震效果更加明显,地震动强度达到一定幅值后,减震率缓慢下降;与远场地震相比,近场地震不利于柱顶隔震体系的水平向减震性能的发挥,脉冲型近场地震作用下其减震效果更差。振动台试验结果与数值模拟结果基本一致,表明分析结果的可靠性。

可视化教学和参与式教学在弹性力学教学改革中的实践

文章重点分析了弹性力学课程教学中的难点,提出可视化教学和参与式教学方法相结合的新组合式教学方法,提高学生的学习兴趣和参与程度,形成以学为主,以教为辅的教学模式,并以孔口应力集中为例,对该教学的方法进行了讨论。结果表明该教学方法具有很好的教学效果,是对弹性力学多元教学模式的积极探索。

在弹性力学课程中可视化教学方法的应用与实践Ⅰ：圣维南原理

针对弹性力学课程教学中的问题,提出了可视化教学方法,并以圣维南原理为案例进行了探讨和分析,采用图形的方式清晰地体现了圣维南原理的相关内容,实现了其理论知识的可视化教学,课堂教学效果较好,是对弹性力学教学改革的积极探索。

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。

某类铅芯橡胶支座的端部水平动静比研究

为了研究铅芯橡胶支座的端部水平动剪力与静剪力的关系,提出了动静比,并对于橡胶剪切模量为0.6 MPa的铅芯橡胶支座进行动静比的初步分析,依据建筑抗震设计规范对铅芯橡胶支座竖向设计荷载的规定,采用非线性模型对常用的铅芯橡胶支座进行动力时程响应分析,研究了铅芯橡胶支座的直径、屈服后刚度与屈服前刚度比及其竖向设计荷载等参数对地震作用下铅芯橡胶支座端部水平动静比的变化趋势和分布状态的影响,主要探讨了各种参数下剪切变形与动静比的变化关系,给出了动剪力的简化计算的一般公式.研究表明随着铅芯橡胶支座剪切变形的增大,其动静比逐渐的在降低,动剪力和静剪力逐渐接近.当剪切变形达到250%时动静比在1.25以内,此时动剪力简化计算结果与数值分析结果变化趋势基本一致,具有一定的可靠性.

RC柱对串联隔震体系水平刚度影响研究

为了研究RC柱对串联隔震体系水平刚度的影响,文章以串联隔震体系及其构件的水平刚度方程为基础,基于假定提出了串联隔震体系刚度的简化方程;以橡胶支座基本设计荷载和常用参数为依据,主要分析了RC柱的轴压比和高宽比对构件自身及整体水平刚度的影响;并与三组串联隔震体系的有限元分析数据进行对比,结果表明了公式的正确性和适用性。

一种多孔型孔口应力集中教学演示装置的研制与应用

为提升弹性力学课程中孔口应力集中的可视化教学和参与式教学效果,自主设计和研发了一种多孔型孔口应力集中教学演示装置,阐述了其设计方法和实验过程,并采用有限元模型进行了验证。该教学演示装置可以清晰反映出孔口应力集中具有集中性、局部性的特性,并受到孔型的影响,能够提升学生分析问题和解决问题的能力,具有良好的教学效果,可在弹性力学课程教学过程中推广和应用。

木柱与钢筋混凝土梁柔性装配节点的非线性力学性能分析

为研究装配式木柱与钢筋混凝土混合结构梁柱柔性节点的非线性力学性能,设计一种木柱与钢筋混凝土混合结构装配节点。利用ABAQUS软件建立有限元模型,并对节点模型进行单调加载荷载分析和低周反复加载分析,主要研究橡胶硬度和竖向荷载对装配节点的破坏特征、滞回曲线、骨架曲线、承载力及耗能能力等非线性力学性能的影响,并与相关文献对比,验证分析方法的可行性。结果表明:该柔性节点的主要破坏模式有柱脚受压屈曲、受拉抬起现象和橡胶压缩变形破坏。柔性装配节点的承载力、刚度、延性与其阻尼材料的硬度二者呈正比关系。随着阻尼材料硬度提高,可以有效限制柱体侧倾和柱脚抬起现象。当采用71 HA硬度的橡胶材料时其耗能能力较好。同时,竖向荷载对装配节点的阻尼比影响较大,增加竖向荷载可以有效提高该节点的黏滞阻尼比。

考虑隔震支座特性的隔震结构多尺度模拟与试验验证

基础隔震技术由于良好的隔震性能在实际工程中得到广泛应用。现有的隔震结构分析方法主要采用宏观尺度(如弹簧单元)对其地震响应进行分析研究,隔震支座采用弹簧进行模拟时,该文模型只能反映结构的整体响应而未能考虑隔震支座及其他局部关键位置的细节。因此,为了解结构局部关键位置的力学性能(如隔震支座),该文提出一种考虑隔震支座特性的隔震结构多尺度模拟方法。首先,建立微观单元(实体单元)与宏观单元(梁单元)之间的多尺度界面连接方程;其次,通过不同尺度单元之间有效组合建立四种不同串联隔震体系模型(弹簧-梁单元模型、弹簧-实体单元模型、多尺度模型和全实体单元模型),在四种模型梁端施加往复荷载得到其滞回曲线,并与试验结果进行对比分析。分析结果表明,采用多尺度模拟方法不仅能掌握结构局部关键位置(隔震支座)受力特性,还可以提高计算效率,减少计算时间和存储空间,并在计算精度和计算代价之间得到了均衡。在此基础上,结合串联隔震结构振动台试验进一步验证多尺度分析方法的有效性。最后利用多尺度有限元模拟方法的优越性分析某基础隔震结构的动力响应。

基于振动台试验的滑移隔震-限位混凝土矩形贮液结构减震研究

混凝土矩形贮液结构由于其独特的优势,在土木工程领域具有广泛的应用,但是历次地震中都不乏该类结构的破坏案例,减小其在地震作用下的破坏概率迫在眉睫。为研究滑移隔震在混凝土矩形贮液结构减震方面的有效性,运用振动台缩尺试验对比研究了非隔震、铅芯橡胶隔震、滑移隔震-限位混凝土矩形贮液结构的动力响应,探讨滑移隔震对贮液结构的减震优势,研究限位装置对结构滑移位移的控制效果,并验证基于ALE法数值模型的合理性。结果表明,滑移隔震对结构动力响应和液体晃动波高都具有很好的控制效果,其减震效果明显优于铅芯橡胶隔震,进行合理的限位装置设计能够克服滑移隔震混凝土矩形贮液结构位移超限和震后残余位移较大的缺陷。滑移隔震-限位减震系统能够在震后保持完好,且造价低廉,因此其在混凝土矩形贮液结构减震方面具有非常优越的应用前景。

串联隔震体系水平刚度的参数研究

考虑串联隔震体系中叠层橡胶支座和钢筋混凝土柱相互作用,用弯剪模型进行分析,用直接积分法推导了在压剪作用下串联隔震体系中叠层橡胶支座和钢筋混凝土柱及整体的水平刚度方程,提出了串联隔震体系刚度的简化方程,并与Kelly提出的公式进行了对比,主要分析了典型参数高度比κ和轴力影响因数σR对于构件自身及整体水平刚度的影响,结果表明随着典型参数的增大水平刚度降低,整体简化方程与整体精确方程的值在一定的范围内误差较小,满足工程实际要求。

基于试验的串联隔震体系非线性力学性能有限元分析

为研究由铅芯橡胶支座(LRB)和钢筋混凝土(RC)柱组成的串联隔震体系(SIS)的非线性力学性能,以LRB的试验和SIS的振动台试验为基础,建立8组带LRB的SIS模型。首先用有限元软件MARC对LRB进行分析,LRB的等效刚度和滞回曲线与试验结果基本一致。在此基础上,对8组SIS模型进行Pushover分析和不同幅值的循环荷载分析,研究SIS的力和位移曲线、特征承载力、刚度、阻尼比和破坏特点,分析RC柱的高宽比对SIS的特征承载力、刚度、阻尼比和破坏形式等力学性能的影响,并对比SIS等效刚度的有限元分析结果和试验分析结果,变化趋势基本一致。结果表明,SIS的非线性力学性能受LRB力学性能影响较为明显,而当高宽比大于4时,RC柱对SIS的力学性能随着高宽比的增大影响逐渐增大,建议柱高宽比损伤限值3.5(含3.5)和安全限值5,为结构设计提供参考依据。

端部固定转角对叠层橡胶支座水平刚度影响分析

文章为了研究端部固定转角对叠层橡胶支座水平刚度的影响,采用直接积分法,推导了在压剪作用下叠层橡胶支座带有端部固定转角参数的水平刚度方程,并根据端部固定转角情况将水平刚度方程分成4类,通过算例分析了端部固定转角、竖向荷载及水平荷载等参数对叠层橡胶支座水平刚度的影响。结果表明:端部固定转角和水平荷载对叠层橡胶支座水平刚度的影响具有方向性效应;在端部固定转角和水平荷载一定时,叠层橡胶支座水平刚度随着竖向荷载的增大而降低;为了满足工程需求,根据端部固定转角与初始变形和初始水平刚度的变化情况,端部固定转角宜控制在0.25%以内。

基于BP神经网络的建筑结构隔震初步设计系统

基于BP人工神经网络,以建筑结构的抗震设防类别、设防烈度、场地类别、地震分组、高宽比、长宽比、刚度,质量和面积为主要影响因子,以隔震后结构的最大层剪力比和支座最大位移作为输出结果,建立一个隔震初步设计系统。经25个训练样本对该网络进行训练后,利用15个测试样本对网络进行了测试。通过测试结果与实际设计结果的对比,网络的平均准确率达到96%,说明基于BP神经网络的隔震初步设计系统对隔震结构的减震效果分析具有高效性和准确性。

考虑初始位移的串联隔震体系竖向承载力有限元分析

在实际工程中,叠层橡胶支座由于某些原因会产生初始变形,这对结构的安全性产生影响。该文以方形叠层橡胶支座和钢筋混凝土(RC)柱组成的串联隔震体系为研究对象,用有限元软件MARC对有初始位移的串联隔震体系进行偏压的分析。对比4种模型3种工况下水平变形和竖向变形,根据变形特点给出4种模型3种工况的竖向极限承载力,分析叠层橡胶支座与RC柱的线刚度比和初始位移对串联隔震体系竖向承载力的影响。

基于雨课堂混合式教学模式在混凝土结构设计原理课程中的应用研究

高校教学改革中混合式教学受到广泛关注,本文阐述了混合式教学模式,介绍了雨课堂及其优点,通过X高校《混凝土结构设计原理》课程,基于雨课堂实施了混合式教学,探索研究了该模式在高校课堂教学中的可行性和有效性。