面向“新工科+智能建造”需求的土木工程施工课程教学

在调研前沿技术和施工教学现状基础上,对土木工程施工教学进行了重新设计,融入前沿技术和智能算法,提出具体建议。借助信息化手段,提出了包含混合式教学、情景体验式教学及双师型教学的创新教学模式。

低水泥用量3D打印混凝土流变性能及打印性能研究

3D打印混凝土(3DPC)在配合比设计、性能测试及评价、打印实践方面取得突破性进展,但普遍存在水泥用量过高的问题。采用青岛地区常用掺合料替代水泥,设计替代量为40%和50%两组别,并结合水胶比、胶砂比等共设计了6组不同配合比进行流动性能、流变性能以及打印性能等测试,分别归纳了流动性能、流变性能对打印性能的影响规律,并给出了所设计混凝土的可打印流变参数范围。结果发现,当跳桌扩展度在160~180 mm,静态屈服应力在(2300±200)Pa,动态屈服应力在(310±30)Pa时,所设计的3DPC具有较好的打印性能。

火灾下钢筋混凝土双向板有限元分析

为研究钢筋混凝土双向板耐火极限,以配筋率和受火时间为变量,对比分析钢筋混凝土双向板因热膨胀引起的挠度变化以及板内升温过程的试验值与模拟值,验证有限元模拟的准确性,并以此为基础,增加受火时间,探究钢筋混凝土双向板耐火极限。结果发现:火灾作用下,增大配筋率对钢筋混凝土双向板温度发展无明显影响,但能有效降低其挠度发展,在达到耐火极限时钢筋混凝土双向板最先失去隔热性。故在火灾作用下,当钢筋混凝土双向板跨度较小时,其耐火极限以是否失去隔热性为判断依据。

基于数值模拟的混凝土3D打印性能分析方法研究

为推广应用3D打印混凝土技术,研究绿色高效的材料性能分析方法,需要对3D打印混凝土(3DPC)材料性能进行优化、完善打印路径设计,更好地控制打印质量,而目前的试验探索方法存在高耗能、效率低等弊端,故采用数值模拟方法优化3DPC性能。首先归纳分析3DPC的性能指标及其影响因素,重点讨论离散元法、计算流体力学法、有限元法在优化3D打印过程中的应用,包括优化打印参数,预测打印材料性能和流变响应,以更安全经济的方法得到影响机理,并分析各种方法的优缺点。通过综合分析和总结,对3DPC性能评价方案进行优化,并提出更适合3DPC流动性分析的材料模型。

基于图像处理技术的3D打印混凝土挤出条带几何质量检测

挤出条带的几何质量是3D打印混凝土打印性能的关键评价指标,当前挤出条带的几何质量检测仍依赖于观察法,尚未实现智能化分析。基于此,提出一种基于图像处理技术的挤出条带几何质量检测及量化方法。通过设计实体打印,利用固定在打印喷嘴上的摄像头对打印条带的图像进行采集,开发Open CV程序实现对条带边缘线的分割提取,并借助条带边缘的曲率和宽度指标对挤出条带几何质量进行分类,依据流动性状况将挤出条带几何质量划分为3种等级,据此判定材料挤出性能,试验表明所提出的方法能够实现不同流动性挤出条带几何质量的自动化检测,有助于推进3D打印混凝土检测的智能化发展。

3D打印混凝土性能评价及配合比设计研究进展

3D打印混凝土成为行业研究热点,并在材料制备、工艺控制、性能评价等方面取得显著成果。然而,3D打印混凝土配合比设计研究较为有限,且尚未形成标准化方法。因此,基于目前公开发表的研究成果,首先梳理了3D打印混凝土关键性能及其测试方法,重点阐述了3D打印混凝土常用组分及其性能的影响,最后分类总结了3D打印混凝土配合比设计方法,在此基础上提出相关配合比设计的建议,以期推动3D打印混凝土配合比设计方法标准化。

风荷载作用下核心筒对整体钢平台的影响分析

核心筒与整体钢平台之间的共同作用使得整体钢平台的计算分析变得复杂化。以随机振动理论为基础,分析了脉动风荷载作用下核心筒对于整体钢平台风振力的影响。结果表明,当核心筒高度比较低时,核心筒由于刚度很大,对于钢平台的风振力几乎没有影响;当核心筒高度较高时,核心筒的存在减小了钢平台顶部的风振力,对整体钢平台是有利的。因此,整体钢平台的计算过程可以不考虑核心筒的影响。

特殊工况下地铁基坑多支撑负载响应研究

对济南省会文化艺术中心地铁车站基坑进行现场施工监测,及时掌握支承轴力、基坑变形的变化动态。结合设计方案,对比分析影响实际轴力变化的因素:①特殊工况条件下,导致多道支撑体系中第一道支撑轴力偏大,且大于第二道、第三道支撑轴力;②通过测温与测力,反算出支撑轴力的温度修正系数;③合理确定预加力大小,减小应力损失,保障钢支撑更好的发挥作用。该研究结果提高了现场基坑监测的准确性,也完善了基坑支护的设计理论。

上海中心大厦600m级超高泵送混凝土技术

超高泵送混凝土施工技术是超高层建筑建造的关键,也是制约超高层建筑发展的难题。随着超高层建筑高度的不断增加,对混凝土泵送施工技术提出了新的挑战。然而,目前的超高层建筑的研究主要集中在500m级及以下,对于600m级及以上混凝土泵送施工技术研究极少。鉴于此,结合上海中心大厦超高层泵送混凝土施工,重点阐述泵送设备选型、混凝土性能控制、施工工艺控制等方面内容。

三维激光扫描结合BIM技术的古建筑三维建模应用

完备的图纸资料是古建筑加固、修缮的关键,当前大量古建筑的现存资料不能满足修缮的要求,因此对古建筑建立电子信息档案意义重大。原有建筑信息获取方法通过传统人工测绘结合CAD来实现,此方法效率低、成本高且测量过程中容易对古建筑造成二次破坏。鉴于此,依托青岛市广兴里里院,将三维激光扫描技术与BIM技术相结合,对古建筑从获取点云数据到特征线提取再到创建三维模型全过程进行研究,以期为损坏的古建筑进行恢复、再现和重建提供技术支持。研究表明,该技术能够达到建模精度,效率高,在测量过程中可避免对古建筑的破坏,可以为类似工程提供借鉴参考。

BIM融合信息技术在智慧工地中的应用研究

BIM融合信息技术在理论研究与工程应用方面发展迅速,但在智慧工地方面的研究与应用仍处于初级阶段。基于此,通过文献调研与归纳总结,分析BIM技术在建筑工地的应用情况,综述BIM融合信息技术在智慧工地中的应用、可实现的功能及解决的工程问题。结果表明:BIM融合信息技术在异形构件施工、进度协同优化、风险管控、数字信息处理等方面有良好的可行性,并可实现智慧工地在质量、进度、安全、物资、商务等方面的管理。最后,针对BIM融合信息技术在数据转换与共享、探索实践及应用指标化总结等方面提出问题与建议,以期为智慧工地的实现做出更多贡献。

基于RBF神经网络的网架结构损伤识别试验研究

针对网架结构损伤识别中模态密集、自由度高等困难,利用RBF网络良好的容错性和鲁棒性,依据损伤前后的网架结构模态参数发生变化理论,提出了基于模态参数和RBF神经网络的网架结构损伤识别方法。以一个6m×7.5m的正放四角锥网架结构为研究对象,首先依据连续倒塌理论计算各杆件的重要性系数,确定模拟损伤杆件位置;然后以损伤前后结构的标准化频率平方变化率及标准化位移振型的组合参数作为RBF神经网络的损伤指标,利用有限元分析得到学习样本,试验分析结果作为测试样本。采用二阶段损伤识别方法,首先在所有杆件中排查出可疑受损杆件位置,最后再精确识别损伤位置和程度。结果表明,该方法能够很好地识别网架结构的损伤位置和程度。

基于GNSS技术的结构位移监测应用研究进展

传统的结构监测技术不仅费时费力,且对测量人员专业技能要求较高。为快速有效地发现并解决土木工程施工及运维过程中存在的危险问题,智能监测技术得到了广泛应用。通过查阅文献,归纳总结了近年来GNSS技术在结构位移监测中的应用,分析该技术目前存在的问题,并对该技术应用前景进行展望。

BIM云平台中三维模型的任意剖切

针对BIM云平台中三维模型的剖切通过移动竖向或横向的剖切面来实现,剖切方式不灵活,仅是选择性渲染的效果且无法自动获得剖切面的信息的问题。基于Unity3D提出了一种对复杂BIM模型进行任意角度剖分并缝合原模型及剖面的分割算法。运用该分割算法可以从任意角度对BIM云平台中三维模型进行剖切并得到所有剖切点,根据分组排序的剖切点自动计算出每个被剖切构件剖切面的面积、圆形管件的直径以及管件之间的距离。该剖切方法在实现任意剖切的基础上获取到剖切面的关键信息,能够更好的指导现场施工作业。

绿地中心既有光缆下基坑连通道施工技术

本工程在既有光缆下施工基坑连通道,施工时要避免光缆产生过大的沉降造成不利影响。通过有限元模拟和专家论证,最终确定采用管幕技术对通道周围土体先行支护,再施工既有光缆下的连通道。经现场监测土体最大沉降为12 mm,符合光缆变形控制标准,确保了既有光缆的正常使用。该工程运用的管幕连通道施工技术可为类似工程提供良好的借鉴。

基于BIM技术的管线信息管理平台开发与应用

综合管廊由于其布置空间小,管线布置密度高等特点在传统的二维图纸上表达比较困难。虽然目前BIM技术应用到工程中,但是在管线综合方面主要是出三维浏览,检查碰撞等方面,在管线排布信息获取上没有得到重视。BIM信息管理平台的搭建目前是解决管线综合问题的一种有效途径,文中基于Unity3D提出了一种构建数据库的方法,实现了Revit模型在Unity3D中的整合应用,实现了在施工现场通过便利设备对管线信息的获取。此方法避免了传统的需要高程信息的距离测量方式,使得自动测量功能实现更加简单。运用此方法可以实现管线排布信息的信息化,为现场施工与设计意图保持一致提供便利,为运维管理提供准确信息。

RANSAC结合特征线提取在点云逆向建模中的应用

三维激光扫描在建筑领域得到广泛应用,文中采用R半径密度对RANSAC提取的面片进行去噪,运用特征线提取算法将处理后的点云面片进行特征线提取,从而获得了建筑二维图纸并重建其三维模型,为点云数据三维逆向建模提供了一种技术方案。

高强大体积混凝土制备技术及工程应用

为满足超高层混凝土底板承载力要求,混凝土强度等级要求提高至C 50,但关于C 50底板大体积混凝土制备技术研究较少。提出一套包含数字化集料比例确定、水化热控制、工作性能控制的关键制备技术。通过实际工程实测数据表明,该制备技术效果良好,可为同类工程提供一定的借鉴。

基于BIM技术的机电管线排布信息获取方法研究

BIM软件中获取管线排布信息的过程较为复杂,本研究基于Unity3D提出了一种两次投影的方法,通过BIM云平台功能模块的开发应用,对机电管线排布信息的获取方法进行优化。通过获取物体的顶点坐标,对顶点坐标进行两次投影,根据投影后的坐标快速准确地计算出三维世界中顶点之间的距离,通过编程实现在终端设备上动态显示管线信息。运用此方法可以实现管线排布信息的信息化及可视化,为现场施工与设计意图保持一致提供便利,为管线工厂预制加工提供准确信息。

多因素耦合作用下混凝土耐久性研究现状

由于冻融循环是造成混凝土耐久性劣化的最主要因素之一,文中对近年来关于多因素耦合冻融循环作用下混凝土宏观损伤、微结构劣化、物质传输规律及机理的研究进行回顾总结,并着重介绍CT、核磁共振、中子成像等新技术、新方法在该领域的应用进展,以期为相关研究提供思路。