考虑累积损伤的坞式船闸裂缝扩展及钢筋锚固改进研究

坞式船闸受力复杂,河侧闸墙倒角附近易开裂,钢筋锚固长度设计为现行水工行业规范最小值时,裂缝扩展路径可能绕过锚固延长段,甚至引发倒塌事故。采用扩展有限元方法(XFEM)建立仿真模型,研究考虑累积损伤下的坞式船闸裂缝扩展规律,并对钢筋锚固提出改进措施。结果表明:考虑累积损伤的钢筋混凝土闸室裂缝扩展路径,均在相同荷载作用下素混凝土状态闸室的拉应力区内部或附近;倒角附近钢筋锚固长度取规范最小长度时,部分损伤情形中荷载作用下裂缝扩展路径会绕过闸室倒角附近钢筋锚固延长段,导致结构极限承载能力无法满足要求;将钢筋锚固段延长,使穿出素混凝土状态闸室拉应力区的钢筋长度等于规范最小锚固长度,可使锚固延长段穿过裂缝扩展路径,并减小裂缝扩展长度和钢筋最大拉应力,使结构满足极限承载能力要求。研究结果可为船闸工程事故防治和相关设计规范进一步修订提供依据。

基于虚拟情景的渠化枢纽总体布置教学探索和研究

渠化枢纽总体布置是港口航道与海岸工程专业主干课程“渠化工程学”的重点和难点内容,涉及各水工建筑物的组成和布置,以及洪水流量、水流条件等信息的分析。为突破传统板书教学或多媒体教学的局限,提升教学效果,作者借助近年来蓬勃兴起的虚拟现实技术,对“渠化工程学”课程进行了虚拟情景教学适应性设计,构建了枢纽布置情景教学模型,开发了渠化枢纽布置教学模块。借助虚拟情景,教师可利用此模块进行演示性教学,学生亦可自主操作和实时互动。教学案例实践结果表明,虚拟情景教学生动形象、内容丰富,学生沉浸式体验感强,有效提高了学生的学习积极性和主动性,大幅提升了课程的教学效果,可为新工科专业基础课程教学改革提供一些借鉴和参考。基金项目:本文系长沙理工大学2019年教研教改项目“基于深度学习视角的课堂教学策略研究与实践——以《渠化工程》为例”(201962)的研究成果。*通信作者:曹周红(1978—),男,湖南资兴人,副教授,博士研究生,研究方向:港口航道与海岸工程建筑物的教学与科学研究。

考虑分层面损伤的坞式闸室倒角锚固方式研究

坞式闸室作为大体积混凝土结构,常需分层浇筑以防温度应力过大而开裂,但某工程在运行多年后却发生了倒塌。基于扩展有限元方法,模拟浇筑分层面产生损伤后裂缝扩展情况,指出坞式结构倒角处受力复杂,现行规范对混凝土分层及钢筋锚固方式规定不够详尽是事故发生的重要原因,建议闸室应根据闸室力学状态进行混凝土分层,并提出了斜向锚固再辅以竖向锚固的组合方式。研究成果对今后类似工程、相关规范补充和修订具有重要意义。