不同温度下钢-改性聚氨酯混凝土界面黏结滑移性能试验研究

在钢桥运营过程中,铺装层与桥面板的黏结层常会因车辆碾压、温度等因素的影响而出现脱黏现象。近年来,国内出现一种新型改性聚氨酯混凝土,具有较好的工程适用性,已用于多座钢桥梁铺装工程。为研究该混凝土与钢桥面板的界面黏结性能,设计并制作该改性聚氨酯混凝土与Q345钢的层间复合试件。考虑温度的影响,分别在-10、15、40和60℃下进行斜剪试验。基于数字图像处理技术(DIC)采集试件界面的滑移量和应变,分析试件在不同温度下的破坏形态、界面黏结性能及界面应变分布规律。基于试验结果,建立钢-改性聚氨酯混凝土界面剪切强度、刚度与温度的关系式。研究结果表明:温度对试件界面黏结性能的影响显著,试件的界面剪切强度和刚度随温度升高而降低,而其界面极限滑移量与温度无明显关系,界面应变的绝对值均沿胶层方向从试件混凝土层的加载端到未加载端逐渐减小;随着温度升高,试件由脆性破坏向塑性破坏过渡;据所建立的钢-改性聚氨酯混凝土界面剪切强度、刚度与温度的关系式所得剪切强度、刚度计算结果与试验结果较吻合,可为聚氨酯类混凝土钢桥面铺装工程应用提供参考。

预制桥面板方台形剪力键湿接缝受力性能分析

为提高预制桥面板接缝界面的抗剪性能,提出一种方台形剪力键湿接缝结构型式,并研究该结构的受力性能。设计制作包含湿接缝在内的2种试件,即方台剪力键与传统平截面单元板试件,进行静力剪切加载试验。利用ABAQUS软件中摩擦-内聚力模型模拟接缝的界面特征,在对比验证试验结果的基础上,进行参数化分析,以探讨湿接缝处不同配筋率、方台剪力键特征尺寸(角度、底边长度、高度)及同等接缝界面面积内剪力键大小和数量(排数)对抗剪性能的影响。试验结果表明:含有方台形剪力键的湿接缝结构,其极限抗剪承载力比传统平截面结构提升65.5%。有限元数值模拟界面抗剪结果与试验结果吻合良好。参数分析结果表明:剪切作用下,方台剪力键湿接缝的最优配筋率约为1.2%。随着方台角度与底边长度的增加,湿接缝结构的抗剪刚度明显提高。方台尺寸对极限抗剪承载力的影响程度依次为底边长、角度、高度,当方台角度为45°,板宽与方台长度、高度之比为1︰0.8︰0.2时,接缝界面极限抗剪承载力最高。方台排数对抗剪刚度和承载力的影响较小,方台排数的增加,可有效提高湿接缝界面的抗裂能力。方台形剪力键桥面板施工简单,能大幅提高板在接缝处的抗剪性能。

基于三角网格多节点覆盖的数值流形方法

以任意三角网格作为数学网格,应用无网格法理论,提出了一种新的权函数构造方法,建立基于任意三角网格的一种多节点流形单元覆盖。针对小挠度变形的薄板弯曲问题,推导出应用于薄板问题的流形格式和单元矩阵。单元节点的覆盖位移采用C0,C1阶的局部多项式形式,积分采用面积坐标的hammer积分。算例表明,与有限元分析相比,该方法的流形单元在计算精度和收敛性上,可得到大幅度提高。

基于均匀七次B样条插值求解动力响应的逐步积分法

为求解结构动力响应提出新的时间积分法。该方法采用均匀七次B样条插值近似对局部时间域节点位移、速度及加速度进行离散。给出动力平衡方程求解的逆推格式与算法流程。分析表明,通过选择合适参数可提高计算精度,且使算法绝对稳定。计算数值解精度较高,明显优于传统的Newmark法与Wilson-θ法。

考虑弦杆约束的新型板桁加劲梁扭转变形计算方法

针对某拟建千米级跨度高速铁路悬索桥所采用的新型板桁加劲梁,依据剪切刚度等效原则,构建闭口薄壁箱形梁连续化等效模型;基于截面刚性周边假定,考虑弦杆纵向约束作用,建立连续化等效模型的扭转平衡微分方程,推导得到扭转角解析公式。构建悬索桥连续化等效单梁有限元模型,推导悬索桥加劲梁扭转角解析式。通过算例验证该解析公式计算所得加劲梁扭转角与空间精细化有限元计算结果吻合良好,弦杆纵向约束作用对新型板桁加劲梁扭转变形影响不可忽略。研究结果表明:相比于空间精细化有限元模型,连续化等效单梁模型计算所得悬索桥加劲梁挠度和扭转角最大相对误差分别为1.8%和14.7%,依据解析式计算所得相对误差分别为7.1%和6.3%;对于悬索桥加劲梁扭转刚度初步设计,上述2种方法的精度误差均在可接受范围内,且计算效率大幅提高,具有较好的适用性。

仿真技术在“桥梁工程”课程设计的实践

“桥梁工程”是一门实践性很强的课程,针对其教学难以进行大型工程实验的问题,引入Midas Civil有限元软件,以某大型复杂悬索桥为例,通过对其施工全过程的力学仿真分析,实现桥梁从建造到运营全过程的可视化分析,从不同角度展现桥梁的建造过程及其受力特点,培养学生发现、分析和解决工程实际问题的综合能力。通过Midas仿真技术在“桥梁工程”课程设计中的作用及实践,支撑学生多层次实验和创新实践,满足学生多样化需求,实现“教”“学”“用”三者协同并进。

课程思政融入生产实习的教学改革与探索--以工程力学专业为例

生产实习是工程力学专业人才培养的重要实践性教学环节,是课堂教学的延伸。将课程思政融入生产实习教学,对全面推进课程思政建设,落实立德树人根本任务具有重要意义。结合工程力学专业生产实习特点和存在的问题,提出了从教学内容、教学过程和考核评价等全面融入课程思政教学设计的对策,为推动以课程思政为目标的实践类教学改革提供参考。

2D numerical manifold method based on quartic uniform B-spline interpolation and its application in thin plate bending

A new numerical manifold （NMM） method is derived on the basis of quartic uniform B-spline interpolation. The analysis shows that the new interpolation function possesses higher-order continuity and polynomial consistency compared with the conven- tional NMM. The stiffness matrix of the new element is well-conditioned. The proposed method is applied for the numerical example of thin plate bending. Based on the prin- ciple of minimum potential energy, the manifold matrices and equilibrium equation are deduced. Numerical results reveal that the NMM has high interpolation accuracy and rapid convergence for the global cover function and its higher-order partial derivatives.

生产实习线上线下混合式教学模式改革与探索——以工程力学专业为例

工程力学专业生产实习是重要的实践性教学环节,也是实现专业培养目标的重要保证。由于新冠肺炎疫情反复,传统的生产实习教学无法顺利开展,为响应教育部提出的“停课不停学”精神,以此为契机,提出并实践了生产实习线上线下混合式教学新模式。疫情复发时,采取线上教学模式,通过提前采集工程素材,制作教学课件,邀请经验丰富的工程技术人员为学生讲解,使学生对工程有深入认识;疫情稳定后,采取线下教学模式,让学生对工程认识更直观。经教学实践,线上线下混合式教学新模式取得了较好的教学效果,为今后实践类课程教学模式的改革提供参考。

桥梁钢-混结合段试验模型加载多目标优化

混合式叠合梁斜拉桥钢-混结合段的受力分析,通常采用有限元分析与试验相结合的方法。模型试验的加载方式与加载力,需要通过模型设计,并保证其与实桥受力状态一致来确定。以红水河大桥为例,建立了实桥结合段有限元模型并对其加载,提取其中关键截面内力,换算得到对应缩尺模型位置的内力;选取钢-混结合面处的内力作为目标值,加载位置与荷载作为优化变量,其他各截面内力作为约束条件,建立新的数学模型;结合遗传算法对该数学模型进行优化,获得了最优的加载方案。

钻孔灌注桩开挖对紧邻既有桥梁影响研究

舟山市新城大桥改扩建工程新建提篮拱桥紧邻既有桥,由于钻孔灌注桩与既有桥桩基最近距离仅为6.3 m,为研究钻孔灌注桩开挖对既有桥桩基变形的影响,在钻孔灌注桩开挖过程中对既有桥的变形进行监测,并结合有限元对钻孔灌注桩开挖过程进行仿真模拟。实测数据分析表明:对于单根钻孔灌注桩开挖和多根钻孔灌注桩同时开挖这2种工况,测点横向位移最大值分别为1.96 mm和3.26 mm,纵向位移最大值分别为1.70 mm和2.57 mm,钻孔灌注桩开挖过程中除需考虑开挖带来的影响外,还应该考虑既有桥周围环境如台风、人群和车辆荷载的影响。数值计算结果与实测数据吻合较好,开挖不影响既有桥的正常运营,变形监测和数值计算为现场开挖提供了重要指导。本研究成果可为类似工程提供参考。

异形剪力键桥面板湿接缝抗剪承载力试验研究

为抑制钢-混组合梁桥桥面板湿接缝处混凝土开裂,提高该处极限抗剪承载力,提出一种设置于桥面板接缝处呈方台形凸起的异形剪力键。采用加载试验对带异形剪力键桥面板湿接缝试件的力学性能进行研究,并与传统桥面板湿接缝试件的试验结果进行对比。结果表明:相比传统桥面板湿接缝试件,带异形剪力键桥面板湿接缝试件的混凝土材料性能发挥更充分;异形剪力键可以有效提高桥面板湿接缝的抗剪强度,桥面板湿接缝的极限抗剪承载力提高了137%;加载过程中试件湿接缝荷载~位移曲线、混凝土荷载~剪应变曲线以及钢筋荷载~应变曲线均反映出带异形剪力键的桥面板试件力学性能更优。

对办好高级技校的点滴建议

要办好高级技工学校必须把师资队伍建设好;要配置一批先进的教学设备和设施;在抓好常规教学的同时,充分利用好业余时间;要保质保量地做好就业工作。

钳工工艺学绪论课教学探讨

钳工工艺学课程实践性较强、逻辑推理性差,普遍的学生都存在着学习的畏难情绪。教师可以从第一节绪论课着 手,通过语言艺术,恰当的挂图、教学模型、错工制件抢救无效配合教材主题思想诱发学生的学习兴趣,激发学生的的求知欲。

实行“产教”结合实习教学的设想

技工学校的核心是培养“技能”型人材。因此,学校的实习技能教学,要开展生产性的实习教学,通过实习教学与生产相结合的方式去培养学生。文章提出了技工校实行“产教”结合设想。

不同温度下改性聚氨酯混凝土单轴拉伸试验及本构关系

钢桥面铺装材料易受温度影响而产生破坏,其中拉伸破坏最为常见。改性聚氨酯混凝土是一种新型钢桥面铺装材料,为研究温度对其拉伸性能的影响,在-10℃、0℃、15℃、40℃和60℃这5组温度环境下分别进行单轴拉伸试验研究。为保证拉伸试验成功,率先设计并制作了两种拉伸试件(哑铃形试件、经圆弧过渡的哑铃形试件)。同时设计用于匹配试件的拉伸试验新型夹具,开展两种试件的对比试验。通过拉伸试验,测得该材料在单轴受拉时的应力-应变曲线,依据该曲线计算得到各拉伸性能指标。研究结果表明:使用经圆弧过渡的哑铃形试件与新夹具的组合方案的拉伸效果更优。新型夹具可通过增设螺栓约束夹具的变形,从而有效改善加载过程中试件的局部应力集中效应。随温度的升高,改性聚氨酯混凝土的抗拉强度、拉伸弹性模量均呈减小趋势;峰值应变、断裂能密度和拉压比均呈增大趋势。提出了各拉伸性能指标的温度相关计算式。构建适用于改性聚氨酯混凝土的单轴拉伸本构关系,计算与试验结果吻合良好,为该材料未来的工程应用提供参考。

薄板弯曲分析的多边形流形单元

一般的数值流形方法均采用三角形、四边形单元进行计算。对于工程中的有些实际问题,多边形单元能更好的适应复杂计算域形状。为此,研究了采用多边形流形单元进行数值计算的方法。采用任意几何区域的Delaunay三角网格构造出新的凸多边形网格,并以此单元作为计算的流形单元。采用改进的Wachspress插值函数作为多边形流形单元的权函数。为说明该方法的有效性,将该流形方法应用于薄板弯曲计算,推导出用于薄板弯曲分析的流形格式和单元矩阵。计算结果表明:较一般有限元法,计算精度和收敛速度有很大提高。