新工科背景下面向土木工程研究生的教学改革探索——以“高等建筑材料学”课程为例

新工科教育改革行动对工科研究生培养提出了新要求,土木工程作为传统学科也需要结合时代发展和现实工程需要对教学内容推陈出新。依托新设立的土木工程专业学术学位研究生核心基础课程“高等建筑材料学”,在分析课程特点和学生需求的基础上,从教材选取、教学方法设计、在线资源建设、过程性考核方法和课程思政等方面,对课程建设要素进行了全面设计。重点讨论了教学过程中的师生互动组织方式、过程性考核办法以及思政元素的渗透方式。从教学实践情况来看,建议采用线上线下混合、主题研讨为主的教学方式,有助于激发学生的学习兴趣和兼顾不同学习基础的学生。

半刚性基层沥青路面的断裂力学计算方法及其应用

在假定半刚性基层中有一贯通整个厚度的裂缝以及其反射到面层两种情况下，用有限元法对西三线模型在温度和荷载共同作用下的应力和裂缝尖端的应力强度因子进行了计算，估算了疲劳寿命，讨论了西三线半刚性基层沥青路面的开裂机理。计算结果表明，对于西三线而言，荷载应力是影响路面的主要因素，而温度应力也是不可忽视的；基层裂缝的存在对沥青路面的开裂起着重要作用；非对称荷载对裂缝的扩展影响更大。

沥青路面永久变形的非线性粘弹-弹塑性本构模型

为了正确预估沥青路面的永久变形,对沥青路面永久变形的非线性粘弹性有限元法进行了研究,推导了广义Maxwell模型的非线性粘弹性有限元法,建立了沥青路面永久变形的非线性粘弹-弹塑性本构模型,从弹性、非线性弹性、塑性、粘弹性、非线性粘弹性等方面对沥青路面的永久变形进行了分析,对沥青路面的永久变形进行了计算,并将计算结果和SHRP的计算结果以及SWK/UN轮辙试验结果进行了对比。计算结果表明:沥青路面永久变形的非线性粘弹-弹塑性本构模型是有效的,其路面变形计算值与SHRP的计算值相对误差为6.567%,与SWK/UN轮辙试验值相对误差为6.069%。

水性环氧改性水泥砂浆的路用性能试验研究

水泥混凝土裂缝修复材料受到工程界广泛关注。笔者通过在水泥砂浆中加入水性环氧树脂和水性环氧树脂固化剂得到一种新型改性水泥砂浆修复材料,通过一系列的室内试验,考虑了在不同聚灰比和水灰比情况下,改性水泥砂浆的抗折、抗压、可灌性及粘附力性能。试验对比结果表明:该修复材料能够满足混凝土裂缝修复材料的各种路用性能要求,工作性能良好,早期抗折抗压强度高,早期收缩性好。当聚灰比为30%时,1d抗折强度为6.8MPa,1d收缩率为3.14%,粘结强度高,是一种快速、有效的路面裂缝修复材料。

一种新的沥青路面车辙预估方法

随着轴载、轮压和重复荷载次数的增加,沥青路面的车辙病害日益严重,给路面使用者带来了不安全的因素,因此,建立一个合理的车辙预估模型至关重要。该文讨论了沥青路面车辙的主要影响因素与车辙深度的关系,提出了一个新的沥青路面车辙预估公式。运用该预估公式对半刚性基层沥青路面的车辙进行了计算,所得结果和实测值基本吻合,说明该预估公式是有效的。最后对该预估公式的适用性进行了讨论,该预估公式可根据材料特性直接预估车辙深度。

沥青混凝土路面永久变形实验方法评述

为了正确预估路面的永久变形,选择恰当的实验方法十分重要.故对现有的沥青混凝土路面永久变形的各种实验方法的优缺点进行了总结和评述,为今后沥青混凝土路面永久变形的实验研究提供参考.

沥青路面永久变形的形成及其控制

讨论了影响沥青路面永久变形的各种因素,分析了沥青路面永久变形的形成机理,并对控制沥青路面产生永久变形的指标进行了比较分析。为我国今后合理制定沥青路面控制永久变形量提供参考。

断裂力学的相似边界元法及其应用

首先对弹性力学的相似边界元法进行了研究,推导了相应的计算公式。与传统的边界元法相比,相似边界元法由于只需在少数单元上进行数值积分,当边界单元数目较多时大大减少了计算量。在此基础上,将相似边界元法应用于断裂力学,对路面断裂力学问题进行了计算,与有限元法的结果比较,说明了本文方法在减少计算量的情况下仍能较好地保证精度。

沥青路面黏弹性力学反问题研究

针对沥青材料的黏弹性特性,对沥青路面黏弹性力学反问题进行了研究。采用黏弹性理论,利用Abaqus有限元软件,建立了沥青路面广义Maxwell模型的黏弹性反算模量的有限元模型,基于足尺路面试验环道的FWD落锤式弯沉仪的动力荷载试验结果,对两种沥青路面结构进行了黏弹性反算模量的计算,并对考虑黏弹性的沥青路面模量的反算方法及反算模量的可靠性进行了研究。结果表明:使用广义Maxwell模型的黏弹性反算模型,利用Abaqus有限元软件对沥青路面进行模量反算的方法是可行的,其反算模量结果正确,相比考虑弹性的结果,其误差较小;将反算结果替换原始模型中的初始模量,进行正分析,发现计算弯沉盆和实测弯沉盆匹配良好,各测点计算弯沉值与实测弯沉值较吻合。

西三线沥青路面的荷载应力和温度应力分析

讨论了荷载和温度共同作用下半刚性基层沥青路面的应力和裂缝尖端的应力强度因子的有限元法，针对西安－三原一级公路模型进行了计算。根据计算结果，对西三线半刚性基层沥青路面的开裂机理进行了分析。计算结果可为今后半刚性基层沥青路面的设计和分析提供参考。

改进的无单元Galerkin方法在机场复合道面中的应用

运用改进的无单元Galerkin（Improved Element-Free Galerkin,IEFG）方法计算机场复合道面的位移和应力,分析不同的节点数量和影响域比例参数对计算结果的影响.结果表明：节点数在4 000以上、影响域比例参数取2.5-3.5时计算结果较好;IEFG方法比无单元Galerkin（ElementFree Galerkin,EFG）方法的精度更高,计算速度更快.计算结果可为机场道面设计提供参考。

改进的无单元Galerkin方法在沥青路面动态响应中的应用

基于改进的无单元Galerkin方法,建立了三维沥青路面弹性动力学计算模型。对路面结构在匀速移动荷载作用下的动力响应进行了分析,得到了沥青路面各层的竖向位移、应力和最大剪应力的时程曲线,并将改进的无单元Galerkin方法计算结果和有限元数值模拟结果进行了对比;同时研究了不同车速下路面应力和位移响应的变化规律。结果表明:改进的无单元Galerkin方法在路面动力响应分析中是有效的;沥青面层表面的位移、压应力及剪应力最大;基层底部的拉应力最大;较高的车速可以减小沥青路面结构内部的动力响应。

工程结构非线性动态失稳的分叉理论

本文利用非线性动力学的分叉理论来研究工程结构非线性动态分叉点失稳问题，对结构非线性动态稳定和失稳的判别、分叉点和极值点的确定方法及分叉点处分支解方向的寻求方法等进行了详细讨论，推导了相应的计算公式。

断裂力学的半解析相似边界元法

本文首先对弹性力学的相似边界元法进行了研究,推导了相应的计算公式。与传统的边界元法相比,相似边界元法由于只需在少数单元上进行数值积分,大大减少了计算量。在此基础上,对断裂力学问题,利用裂纹尖端位移场的解析表达式将裂纹尖端节点未知量转化为几个待定常数,提出了半解析相似边界元法,可大大减少最终形成的线性代数方程组的系数矩阵的阶数,进一步减小计算量。最后给出了算例,说明了本文方法的有效性。

把教的创造性留给老师 把学的主动权还给学生——“土木工程概论”国家精品课程建设的体会

从1996年到今天，整整十年时间，上海大学土木工程系从办大土木的视角出发，立足上海、服务全国，主动适应国家经济社会日益发展对土木工程人才的需求。在土木工程系的本科教育中，我们率先在国内探索并开展了“土木工程概论”课程的创立与建设工作。在课程建设初期，我们就在定位上瞄准了争创国内一流的目标；在内涵上实现教学规律和工程规律的结合；在模式上立足于立体化的全程建设；在理念上把握把教的创造性留给老师，把学的主动权还给学生。

复变量移动最小二乘法及其应用

提出了复变量移动最小二乘法,并详细讨论了基于正交基函数的复变量移动最小二乘法.然后,将复变量移动最小二乘法和弹性力学的边界无单元法结合,提出了弹性力学的复变量边界无单元法,推导了相应的公式,并给出了数值算例.基于正交基函数的复变量移动最小二乘法的优点是不形成病态方程组、精度高,所形成的无网格方法计算量小.复变量边界无单元法是边界积分方程的无网格方法的直接列式法,容易引入边界条件,且具有更高的精度.

交通荷载下沥青路面车辙三维非线性有限元分析

建立了半刚性沥青路面和柔性沥青路面的三维有限元模型,采用非线性粘弹塑性理论分析了不同交通荷载对沥青路面车辙变形和切应力的影响,并考虑了刹车、路面纵坡对路面车辙的影响。结果表明:在相同荷载作用下,两种路面结构的车辙变形和切应力分布随着路面深度呈非线性分布,但不同路面结构对交通荷载变化的敏感性存在较大的差异;不同的胎压、轮载以及刹车产生的水平力对路面车辙变形有着较大的影响。当胎压为1 050 kPa及轮载为62.5 kN时,路面产生的车辙都大于在标准荷载及标准胎压时路面产生的车辙;在坡度为1%～6%时,路面纵坡对沥青路面车辙深度的影响不明显;在坡道上行车(特别是下行)时刹车是路面车辙过大的主要原因。

加权残数和有限元耦合法解弹性力学问题

提出了加权残数和有限元耦合法的思想，推导了求解弹性力学和薄板变曲问题的加权残数和有限元耦合法的公式，给出了算例，与理论解进行了比较，并阐述了本文方法的优点。

新型改性水泥砂浆抗渗和耐磨性能试验研究

路面裂缝修复材料的耐久性决定着修复后路面的使用寿命。该文通过在水泥砂浆中加入水性环氧树脂和水性环氧树脂固化剂得到一种新型改性水泥砂浆修复材料,通过一系列的室内试验,考虑了在不同聚灰比和水灰比情况下,新型改性水泥砂浆的抗渗性和耐磨性。试验对比结果表明:该新型改性水泥砂浆的抗渗和耐磨性能均明显优于普通水泥砂浆,改性水泥砂浆的抗渗等级为P10,改性水泥砂浆的耐磨性能在聚灰比为30%时,磨损率比普通水泥砂浆降低85.9%。说明该新型改性水泥砂浆抗渗和耐磨性能优良,是一种有效的裂缝修补材料。

中面层对沥青混凝土路面抗车辙性能影响研究

基于车辙的产生机理及影响因素,采用粘弹性方法,建立沥青混凝土路面的有限元模型,并利用大型商业化有限元软件ABAQUS对中面层结构对路面抗车辙性能的影响进行分析。结果表明:在相同的荷载条件下不同的中面层结构和材料对沥青路面抗车辙能力有较大的影响。因此,为了防治车辙的产生,应该在路面设计时对路面结构中中面层的抗车辙能力进行充分考虑。