粮食平房仓虚拟仿真实验设计与构建

平房仓具有造价低、构造简单、施工方便、建设周期短、发挥效益快、使用寿命长、结构安全可靠等优点,在粮食仓储行业应用广泛。但是平房仓传统教学实验受制于实验设备体量大、资源消耗大、成本较高等原因,导致学生在实验中参与性不强、体验感较差。因此,教学团队根据“粮仓建筑与结构”课程的教学大纲和培养计划,依托土木建筑虚拟仿真实验教学中心平台设计构建了平房仓仓型认知、平房仓粮食工艺、储粮压力分析和平房仓结构设计虚拟仿真实验,以此提升“粮仓建筑与结构”课程的教学质量。

混凝土中毛细压力-饱和度关系模型

首先分析了混凝土中毛细压力产生的原因,进一步分析了毛细压力与孔隙内水分弯液面之间的相关关系以及毛细压力与相对湿度之间的联系.利用圆柱孔模型对排湿过程同一相对湿度对应饱和度比吸湿过程高这种滞后效应进行分析.根据滞后效应的分析,基于已有的吸湿过程中毛细压力与饱和度关系提出了预测排湿过程中毛细压力与饱和度之间的关系模型.进一步引入等比容吸附热量的影响,分析了温度对排湿过程中毛细压力与混凝土内饱和度之间关系的影响,结果发现随着温度的升高同样饱和度对应的毛细压力数值逐渐降低.

潮汐区海水侵蚀混凝土结构加速模拟试验装置

在海水潮汐区,氯盐侵蚀是混凝土结构耐久性能降低的主要因素。针对潮汐区的环境特点设计制作了潮汐区海水侵蚀混凝土结构加速模拟试验装置,该装置主要由微电脑时控开关、全自动水位控制器、磁力水泵、水位传感器、试验箱等组成。通过微电脑时控开关控制磁力水泵的开始启动时间;水位控制器和水位传感器控制磁力水泵停止工作时间,使2个试验箱中的混凝土试件交替处于浸润和干燥状态来模拟处于潮汐区的混凝土周期性浸润和干燥的过程。利用设计的试验装置进行了潮汐区混凝土氯盐侵蚀加速试验,试验中该装置严格按照设定的时间制度工作。另外,试验装置工作稳定、噪音小,制作成本很低,并可方便地放置在人工气候环境模拟箱中进行不同环境条件下的耐久性试验。

滑模施工混凝土粮食筒仓结构承载力分析

大型混凝土粮食筒仓滑模施工中,因环境条件易使混凝土养护不充分,导致混凝土强度降低。为此对实际混凝土筒仓工程关键部位的混凝土强度和钢筋各种指标进行试验测试,发现混凝土强度比设计强度低,但钢筋指标均满足安全要求。以实际筒仓工程为依据,提出了以粮食筒仓仓壁底部为关键部位的结构承载力计算的方法。

海水潮汐区混凝土氯盐侵蚀加速试验方法研究

在海水潮汐区,氯盐侵蚀使混凝土结构耐久性能不断降低。对我国海水潮汐区的温度、相对湿度、潮汐类型等进行了详细的调查,同时分析了各环境参数对氯盐侵蚀的敏感性。然后对现有的干湿交替加速试验方法进行了比较,发现现有的加速试验方法没有根据实际环境选择合适的模拟方式和合理的环境参数,不能有效模拟实际海水潮汐区环境下混凝土中氯盐侵蚀规律。最后,通过改变环境参数提高氯盐侵蚀速度的方式,制定了海水潮汐区混凝土氯盐侵蚀加速模拟试验方法,试验结果表明该方法能较好地模拟海水潮汐区混凝土氯盐侵蚀过程。

混凝土孔结构及其分形维数与氯离子扩散性能的关系

氯离子扩散系数是研究海洋环境下混凝土结构耐久性的重要参数之一。通过开展不同水胶比混凝土的压汞试验和盐雾扩散试验,研究了混凝土内部孔隙率、孔径分布及临界孔径对氯离子扩散系数的影响规律。结合Menger海绵体模型,建立孔体积分形维数与氯离子扩散系数的关系。结果表明:孔隙率和临界孔径与无量纲化氯离子扩散系数的相关性很高,可作为反映混凝土氯离子扩散性能的重要参数;通过数学分析计算得到的孔表面分形维数分布在2.56~3.86之间,孔体积分形维数分布在2.85~2.98之间;基于压汞法和分形理论计算得到的孔体积分形维数可以作为评价氯离子扩散系数的指标,在孔径小于10 nm、10~100 nm、100~1000 nm以及大于1000 nm四类区间,氯离子扩散系数随孔体积分形维数的增加而下降。

新型散装粮食半地下平房仓的自振特性及地震响应分析

结合某粮食现代物流中心半地下平房仓实际工程,采用有限元法对柱支撑拉杆、钢支撑加固拉杆和吊杆连接拉杆三种不同拉杆形式的新型半地下平房仓进行了数值模拟分析研究。分析结果表明:柱支撑拉杆形式结构整体性能差,产生局部振动,采用钢支撑加固拉杆后拉杆体系刚度增加,整体性能得到改善,但柱支撑形式过多占用储粮空间,而吊杆连接拉杆的整体性较好,结构刚度比较合理,满足抗震计算精度要求。对吊杆连接拉杆的新型拉杆体系的半地下平方仓的动力特性进一步分析,发现结构主要振型符合以水平方向运动为主的规律。将振型分解反应谱法的分析结果与规范计算方法的结果进行对比分析,发现结构的整体位移及应力分布规律一致。该新型粮仓结构在7度多遇地震作用下,满仓时规范计算结果大于反应谱分析的结果,但两种方法得到的结构整体抗震性能良好,且按照规范结果进行抗震设计时结构会更加安全。

钢筋混凝土粮食筒仓虚拟仿真实验设计与构建

钢筋混凝土粮食筒仓具有占地少、机械化程度高、周转速度快等诸多优点,在粮食仓储行业应用广泛。然而筒仓实验教学受设备与技术的制约,实验教学形式相对比较单一,这限制了学生创新精神的培养与实践能力的提高。为此,课题组根据粮仓建筑与结构课程教学大纲和培养计划,依托信息技术设计构建了筒仓认知、筒仓工艺、储粮压力分析和筒仓结构设计虚拟仿真实验,补充实物模型实验中的缺失环节。虚拟仿真实验提高了筒仓实验教学的质量,为筒仓专业知识教学和学生专业能力的训练提供了更完善的路径。

粮食荷载作用下楼房仓结构的变形和应力分析

从散装粮食楼房仓的受力特点出发,利用有限元软件对典型散装粮食楼房仓的变形和应力进行了数值分析.分析发现:楼房仓的仓壁中间向外弯曲产生空鼓,底层仓壁变形最大.仓壁在多个连梁和楼板的约束下,最大位移一般出现在仓壁中间的某个连梁位置,在有楼板约束的楼层处位移较小.楼房仓每层仓壁的应力从上到下逐渐变大,仓壁低端应力最大.地震作用下,每层仓壁越靠近楼板约束的位置,应力越大,底层的楼板位置仓壁应力达到最大.因此设计时应对柱子和楼层的连接处采取加强措施.

粮食楼房仓结构和储粮工艺研究进展

通过对国内粮库调查,发现目前的楼房仓一般采用框架结构承重体系,其用途主要用于储存包装粮食,楼房仓现在还不是储存粮食的主要仓型。粮食楼房仓内温度、湿度等储藏条件显著好于平房仓,相同储藏时间楼房仓储藏粮食品质比平房仓优越,且有多种方式实现散粮和包粮的进出仓作业。但是散装楼房仓受到粮食竖向和水平侧压力的作用,不同粮堆形式和裝粮方式对结构产生的影响研究还不透彻,一直还没有针对粮食楼房仓的设计规范,造成结构设计依据不充分,制约了楼房仓的发展。

散装粮食楼房仓结构的优化设计

以天津利达现代粮食园区建设的5栋3层框架结构散装粮食楼房仓为研究对象,在原有基础条件不变的情况下,对楼房仓原设计柱网7.5 m×7.5 m方案和改变梁及楼板截面尺寸柱网6 m×6 m的新方案进行了分析。通过对柱距的调整,发现两种方案的混凝土与模板的造价差别不是太大,而钢筋造价差别比较大,6 m柱距楼房仓相对于7.5 m柱距楼房仓钢筋造价下降了25%。新设计比原设计三种主材的造价下降了12%。

土木与建筑工程专业学位点品牌建设研究

随着社会经济的快速发展,社会对应用型研究生的需求正在大幅增加。通过对河南工业大学建筑与土木工程专业学位点的现状分析,发现我校建筑与土木工程学位点在粮油仓厂方面特色鲜明,但在专业学位的定位上目标不清,存在社会认同度不高,人才培养体系设计不完善等诸多问题。针对不足,首先对专业学位点的建设目标进行合理定位,然后从制度建设、培养方案的优化设计、课程体系的完善、师资队伍建设、实践教学基地创建等方面提出了具体的实施方案。最后,为保证品牌建设的目标顺利实现,提出了具体保障措施。

粮仓结构课程教学改革探索与思考

以粮仓结构课程教学为研究对象,对目前该课程教学中存在的问题,譬如传统教学模式存在的弊端、实践教学缺失、教辅资料单一等方面进行了剖析。提出了在教学中融入工程实例、组织同学实习、教学中引入最新科研成果和丰富教学资料等具体课程的改革措施。

环境条件和应力水平对混凝土中氯离子传输的影响

为了研究自然环境中混凝土的氯盐侵蚀过程,进行了不同侵蚀角度、氯化钠溶液质量浓度、环境温度、应力水平下的混凝土盐雾加速侵蚀试验,分别探讨了在不同的条件下氯离子在混凝土中的扩散规律.结果表明:盐雾箱中试件放置角度不同,其表面氯离子聚集量会不同,最终导致氯离子侵蚀程度不同,其中以平面或45°侧面为侵蚀面时,表面氯离子质量分数较高,氯离子侵蚀程度严重;随着氯化钠溶液质量浓度的增大,盐雾沉降量增加,表面氯离子质量分数也增加,不过最终会达到一个衡定值;随着环境温度的升高,氯离子表观扩散系数逐渐增大;由于压应力状态下混凝土内部结构更加密实,氯离子表观扩散系数显著减小.

混凝土中氯离子渗透的试验与细观数值分析

采用试验研究与数值模拟相结合的方法,从细观角度研究了粗骨料含量、界面区和孔隙率等对混凝土中氯离子渗透性能的影响。通过氯离子扩散系数快速测定RCM试验和压汞试验,分析了不同粗骨料含量、水胶比、孔隙率与氯离子扩散系数的关系;通过编写程序建立混凝土细观随机骨料模型,进而对氯离子的扩散性能进行数值模拟,分析了粗骨料含量和界面区等细观参数对氯离子渗透扩散的影响。结果表明:数值模拟与试验结果吻合性较好,验证了细观数值模型的有效性;氯离子扩散系数随粗骨料含量的增加而降低;混凝土孔隙率随水胶比的增加而增大,进而增加混凝土的渗透性;混凝土的渗透性能随着界面区厚度和界面区扩散系数的增加而增大。

装配式地下粮仓钢板-混凝土组合仓壁轴压受力性能分析

为了研究装配式地下粮仓钢板-混凝土组合仓壁的轴压力学性能,该研究在仓壁试件轴压试验的基础上,对仓壁试件进行非线性有限元分析,模拟试件加载的全过程,进一步分析试件及其组件在加载过程中的受力性能及工作机理,并对钢板强度、混凝土强度、距厚比等不同的参数影响规律进行了分析。结果表明:有限元模拟结果与试验结果吻合较好,在最大试验载荷5000 kN时模拟轴向压缩总变形与试验平均轴向压缩总变形相对差值为4.2%,建立的有限元模型适用;在弹性阶段仓壁预制块部位混凝土和接头部位止水钢板分别承担了79.7%和50.9%的荷载,峰值荷载主要由混凝土和传力钢板决定,达到峰值荷载后接头部位止水钢板承担更大的荷载,增强止水钢板可以改善试件的延性;相较钢板强度、距厚比和止水钢板厚度,混凝土强度对仓壁试件的初始刚度和峰值荷载影响最大,混凝土强度、钢板强度、距厚比和止水钢板厚度对峰值荷载回归得到的回归系数值分别为0.910、0.154、−0.005和0.301;止水钢板的强度和厚度较小时,试件易发生脆性破坏;结合设计参数分析中得到的荷载-变形曲线,提出2种荷载-变形模型曲线,进一步提出装配式钢板-混凝土组合仓壁轴压峰值荷载简化计算式,得到的计算峰值荷载与有限元峰值荷载相对差值均不超过9%,计算结果具有较高的精度。研究结果可为装配式地下粮仓仓壁的工程设计提供指导和参考。

碳钢在不同氯盐浓度下腐蚀速率的研究

为研究碳钢腐蚀速率与氯盐浓度关系,以Q235碳钢为例,采用实验与理论分析相结合的方法,对碳钢在2%、3.5%、5%的NaCl溶液中的腐蚀规律进行研究,分析了碳钢腐蚀速率随氯盐浓度的变化规律。结果表明,在不同氯盐浓度环境中,碳钢的腐蚀速率表现为先减小后趋于稳定;在腐蚀初期,由于Cl-的存在使得碳钢表面钝化膜被迅速破坏,因此腐蚀速率较大,且随氯盐浓度升高而增大;稳定后的碳钢腐蚀速率随氯盐浓度增大表现为先增大后减小,且通过分析得到在氯盐浓度为3.5%时腐蚀速率最大。

QR法在C语言中的实现

基于位移参数法构造的样条基函数,结合C语言的矩阵运算优势,编制了QR法的C程序,实现了QR法在C语言中的应用。算例分析说明本方法的经济有效性。

装配式地下粮仓钢板-混凝土组合仓壁整体结构力学性能分析

基于等同原理的设计方法,设计了装配式地下粮仓仓壁竖向直口接头和环向榫形接头。结合仓壁接头抗弯和抗压足尺试验,建立了装配式钢板-混凝土组合仓壁和无接头钢板-混凝土组合仓壁整体结构有限元模型,对比分析两者在最不利工况下的计算结果。研究表明,装配式仓壁和无接头仓壁受力和变形能力相近,装配式仓壁最大径向位移为3.16 mm,无接头仓壁最大径向位移为3.32 mm,相对差为4.82%,装配式仓壁接头采用等同原理的设计方法对装配式钢板-混凝土组合仓壁整体结构是适用的。基于柱壳理论给出了装配式钢板-混凝土组合仓壁位移和内力简化计算式,得出的理论值与模拟结果吻合良好。简化计算方法可为装配式地下粮仓钢板-混凝土组合仓壁设计计算提供参考。

工程教育认证背景下结构力学“金课”设计研究

本文基于工程教育理念,针对结构力学课程特点,分析了结构力学课程对土木工程专业毕业要求的支撑作用,按照“金课”标准对结构力学教学思路进行设计。以力法求解超静定结构的课程内容为例,采用案例教学法、启发式教学法、研讨式教学法等多种方法,从工程实例引入超静定结构,讨论力法求解的具体思路和步骤,并应用于解决郑州奥体中心体育场钢结构工程等问题,实现从解决一般工程问题到解决复杂工程问题的跨越。课程教学取得了良好成效,可为其他工科工程基础类课程教学提供参考。