考虑贮料-钢板筒仓相互作用的静动态侧压力模拟研究

为研究贮料-钢板筒仓结构体系在自重和地震作用下的贮料侧压力分布规律,采用亚塑性本构模型模拟仓内小麦贮料,利用ABAQUS软件建立考虑散-固耦合效应的有限元数值模型进行侧压力的仿真分析,并将计算结果同中国及欧洲规范进行对比。结果表明,亚塑性本构模型可以准确描述仓内小麦贮料的力学行为,计算的浅仓和深仓模型静侧压力分布均与中国规范吻合较好;浅仓模型的相对动侧压力沿筒仓高度变化较为均匀,而深仓模型在大震作用下仓顶附近的相对动侧压力分布具有显著的放大效应;欧洲规范建议的浅仓动压力分布具有一定的保守性,而深仓动压力计算中有关加速度响应沿结构高度变化恒定的假设并不合理。

《工程结构荷载与可靠度设计原理》教学改革措施和效果评价分析

工程结构荷载与可靠度设计理论是一门服务于土木工程专业的专业基础课,在本科教育教学过程中,培养学生具备将所学理论知识和科学研究有机的融合到实际工程应用中的能力显得尤为重要和迫切。结合本课程在以往教学过程中存在的问题,本文将心理学思政、工程实例和研究型教学等教学改革措施融入到工程荷载与可靠度设计原理课堂教学中;整体课程设计围绕人才培养方案和课程目标,通过知行合一的教学理念,使“教”与“学”交叉进行,并通过问卷调研方式对教学效果进行了评价验证,结果表明本文实施的教学改革措施在引导激励学生学习、学生将所学知识应用到科学研究和实际工程中的能力均优于常规教学方法,为该课程的课堂教学提升提供了比较可靠的借鉴意义。

筒仓静态储粮的边界压力及仓壁摩擦力试验研究

为了研究筒仓散装粮堆的边界压力和仓壁摩擦力的分布规律,研制了模型筒仓试验装置,基于仓体的微缝分离设计,实现各分离仓体受力的独立测量。以小麦为例,通过实测,发现不同装粮高度下,粮堆底部压力沿径向呈现不均匀分布特征,其不均匀分布程度随装粮高度逐渐增加;当装粮高度大于筒仓直径后,仓壁侧压力开始逐渐小于Janssen公式计算结果;而仓壁摩擦力在整个粮堆深度范围内均小于Janssen公式计算结果。试验表明,仓壁实测摩擦力与侧压力之比小于小麦与仓壁的摩擦系数,且随粮堆深度的增加不断变化,表明静态储粮下储料与仓壁边界之间尚未达到极限平衡状态;侧压力系数接近主动态,且小于主动土压力系数。研究结果可为散体物料压力理论提供参考。

大豆散料-钢板筒仓模型动力相互作用试验

为揭示粮食散料与仓体之间相互作用对结构体系地震反应的影响,进行了空仓、半仓大豆和满仓大豆3种储粮状态下的钢筒仓模型振动台试验,从动力特性、加速度反应和耗能特性等方面研究了不同堆料高度与不同输入峰值加速度对模型地震反应的影响规律,并对大豆-钢板筒仓体系的动力相互作用程度进行定量分析。结果表明:试验模型空仓、半仓和满仓的一阶频率分别为109.6 Hz、59.4 Hz和49.5 Hz,阻尼比为1.2%、23.4%和6.7%;大豆-钢板筒仓模型随着堆料高度增加,其一阶频率显著降低,阻尼比呈现先增大后减小的趋势;输入峰值加速度的增大加剧了大豆与筒仓的相互作用程度,从而改变了模型最大幅值点位置和动力放大系数的垂直分布;贮料与筒仓耦合系统的耗能减震能力随大豆贮料的增加而提升;贮料与钢板筒仓之间存在相对运动的临界位置。

考虑土‑结构相互作用的软钢阻尼器作用效果分析

为了研究土-结构相互作用(SSI)对设置金属阻尼器框架结构的影响规律,本文设计实现了考虑SSI的设置开孔式加劲阻尼器体系的框架结构振动台模型试验。试验采用层状剪切盒模拟土体的边界,锯末和砂土的混合物作为地基土,以12层钢筋混凝土框架结构模拟上部结构。基础采用3×3群桩基础。本文完成了1:6比例的高层结构—桩—土动力相互作用体系(PSSI)、设置金属阻尼器的PSSI体系以及刚性地基上框架结构和刚性地基上设置金属阻尼器的框架结构共4个模型振动台试验。从动力特性、地震响应等方面对比分析了纯框架与消能减震结构的差别。并通过计算减震率,分析了SSI效应对消能减震结构减震效果的影响规律。结果表明:消能减震结构在同样的地震作用加载下,频率衰减幅度降低为纯框架的1/3~1/2,阻尼比增加幅度为纯框架的1/2左右,结构的损伤程度明显减弱,阻尼器起到了显著的减震效果。SSI体系消能减震结构的阻尼器减震效率下降,但SSI的减震效果加强,综合来看,其减震率依然高于刚性地基结构。

ALC板专用砂浆早期抗剪黏结性能试验与数值模拟研究

为研究蒸压轻质混凝土(ALC)板专用砂浆的早期抗剪黏结性能,设计并制作了4组专用砂浆黏结Z型试件和1组普通砂浆黏结Z型试件,通过对试件进行单面剪切试验,分析了普通砂浆黏结试件和不同养护龄期下专用砂浆黏结试件的抗剪强度、破坏形式和荷载-滑移曲线等抗剪黏结性能指标,并采用ABAQUS软件建立了专用砂浆黏结试件受剪有限元模型。研究结果表明:专用砂浆的早期黏结强度较高且发展较快,养护1 d后的抗剪强度是同强度等级普通砂浆养护28 d后的3.5倍;随着养护龄期的增加,专用砂浆黏结面的剪切刚度和极限滑移量均有小幅度增长,相较于普通砂浆,专用砂浆的塑性变形能力和试块-砂浆界面的黏结强度均有所提高;有限元计算的荷载-滑移曲线以及破坏特征与试验结果吻合较好,验证了牵引力-分离定律模拟专用砂浆黏结行为的有效性和可靠性。

基于独立分量分析的结构模态参数识别

简要介绍了独立分量分析的基本原理及算法,探讨了结构的正规坐标与独立分量的关系。分析认为,结构自由振动响应的振型分解可以看做是一个ICA问题。因此,可以把独立分量分析发展成为一种利用结构自由振动响应时域信号进行模态参数识别的方法。结合数值仿真算例及振动试验,验证了独立分量分析用于结构模态参数识别的有效性。结果表明,独立分量分析可以准确的从结构自振响应中,分离出各正规坐标,同时估计出各阶模态振型向量,适用于环境激励下的工作模态参数识别。

橡胶改性轻骨料混凝土材料性能试验研究

试验研究了橡胶改性轻骨料混凝土的强度、耐磨性、干缩性等指标,并考虑了羧基丁苯聚合物对橡胶颗粒改性效果的影响。结果表明:橡胶改性轻骨料混凝土的强度降低较多,但破坏模式发生了根本变化,在强度试验破坏过程中,表现出明显的延性特征,羧基丁苯聚合物可以提高橡胶改性轻骨料混凝土的密实度,改善橡胶颗粒与骨料界面黏结性能,从而提高橡胶改性轻骨料混凝土的抗压强度和抗弯拉强度;橡胶改性轻骨料混凝土的耐磨性显著提高,但干缩率有所增大;羧基丁苯聚合物的掺入使橡胶改性轻骨料混凝土的干缩率大大降低,而耐磨性则变差,但仍高于轻骨料混凝土的耐磨性。

随机激励下基于ICA的结构模态参数识别

简要介绍独立分量分析(ICA)的基本原理,提出将ICA方法与随机减量法(RDT)结合起来用于随机激励下结构的模态参数识别。结合数值仿真算例和振动试验分析,验证所提出方法用于随机激励下结构模态参数识别的有效性。结果表明,ICA可以准确地从结构随机振动响应信号中分离出各源信号,并同时估计出各阶模态振型向量,源信号与结构模态坐标存在一一对应关系,再结合随机减量法和单模态识别法可识别各阶模态的频率和阻尼比。该方法仅利用振动系统的输出响应进行分析,适用于随机激励下结构的工作模态参数识别。

废玻璃掺合料对混凝土力学性能的影响

为了研究废玻璃掺合料对混凝土各项力学性能的影响,对不同玻璃粉粒径(150～830μm、75～150μm、25～75μm)和不同体积掺量(5%、10%、15%、20%)的废玻璃掺合料混凝土进行了抗压强度、劈裂抗拉强度和静弹性模量性能测试,分析了废玻璃粉粒径和体积掺量对混凝土力学性能的影响,同时研究了废玻璃粉掺合料混凝土的拉压比和弹强比。结果表明:废玻璃粉掺合料对混凝土力学性能影响较大,当玻璃粉掺量≥10%时,混凝土的抗压强度均有不同程度的提高,玻璃粉粒径越细,混凝土的抗压强度越高。随着废玻璃粉掺量增加,混凝土劈裂抗拉强度持续降低,拉压比减小。混凝土弹性模量随着玻璃粉的掺入均出现不同程度的增大,且玻璃粉粒径越小,弹性模量越大,弹强比随玻璃粉掺量先增大后减小。

不同粒径废玻璃粉对水泥胶砂力学性能的影响

采用3种粒径(20、200、2 000目)的废玻璃粉等体积取代水泥胶砂中的标准砂,体积取代率分别为5%、10%、15%、20%,研究玻璃粉粒径和掺量对水泥胶砂的抗压强度和抗折强度的影响,并对玻璃粉水泥胶砂强度随龄期的变化规律进行了分析讨论。结果表明:不同粒径玻璃粉水泥胶砂的强度随玻璃粉掺量的变化规律存在较大的差异;在玻璃粉掺量相同的情况下,掺入较大粒径玻璃粉的水泥胶砂强度明显降低,玻璃粉粒径越小,强度降低程度越小,当玻璃粉粒径达到微米级,水泥胶砂的抗压强度和抗折强度均显著提高;玻璃粉水泥胶砂的抗压强度随龄期增长,早期强度增加的较快,后期发育增速变缓,而抗折强度早期增长的幅度较大,后期发育比较平缓。

大豆粮堆力学特性的直剪试验研究

利用直剪仪针对6种不同垂直压力(25、50、75、100、125、150 k Pa)下的大豆粮堆,在0. 6、1. 0、1. 2 mm/min 3种不同剪切速率条件下,进行了系统的试验研究。探讨了剪切速率和剪应力-剪位移曲线规律;分析了大豆粮堆的强度特性和内摩擦特性。结果表明:大豆粮堆剪切变形可分为线弹性阶段、应力强化阶段、颗粒压缩阶段。通过直剪试验测得大豆粮堆抗剪强度符合摩尔-库伦强度准则。大豆粮堆在25～150 k Pa垂直压力作用下,黏聚力随剪切速率的增大而减小,内摩擦角随剪切速率的增大而增大。在同种垂直压力下,剪切速率越大,剪应力增长越快;但最终会趋于一致。随着垂直压力的增加,大豆粮堆软化程度下降。

基于邓肯-张模型钢筒仓粮食贮料侧压力仿真

为研究静置储粮状态下钢筒仓贮料侧压力分布规律,基于ABAQUS软件二次开发,采用邓肯-张模型描述小麦粮食贮料的材料属性,并考虑贮料与仓壁的相互作用建立粮食贮料钢筒仓有限元模型进行贮料侧压力数值模拟,并将模拟结果与中、欧、美筒仓设计规范进行了对比分析。结果表明,实仓静态侧压力模拟结果与实仓试验测试结果吻合较好,验证了有限元方法的适用性,邓肯-张模型能较好地描述粮食贮料的材料属性;随储粮深度的增加,仓壁静态侧压力呈非线性增大;不同高径比钢筒仓仓壁侧压力模拟值与各国规范计算值分布规律基本一致,有限元数值模拟可以正确反映筒仓受力情况;数值模拟结果与中国规范计算值更为接近,欧美两国规范因侧压力系数取值过大导致侧压力计算结果偏大。以上研究对粮食贮料筒仓结构的安全设计和精细化数值模拟具有重要意义。

大豆散体材料的动力特性试验研究

为了研究大豆散体材料动力特性的演化规律,通过一系列不同围压下的室内动三轴试验,深入分析了大豆散体材料的动应力-应变关系、动弹性模量和阻尼比的变化规律。研究结果表明:大豆的动应力-应变关系具有显著的非线性和滞后性特征,采用Hardin-Drnevich等效线性化黏弹性模型可以较好地模拟大豆散体材料的动应力-应变关系;大豆散料的骨干曲线斜率随围压增加而增大,表现出围压的强化作用;大豆的动弹性模量随动应变的增大呈逐渐减小的趋势,相同动应变幅值条件下,动弹性模量随围压增加而增大;滞回曲线面积随动应变幅值的增加呈现出非线性增大的趋势,围压越大,大豆散料的滞回耗能能力越强;阻尼比随动应变幅值的增加呈增大的趋势,且相同动应变对应的阻尼比随围压的增大而减小。

大豆散体力学特性三轴试验研究

通过不同围压下大豆散体的三轴压缩试验,得到大豆散体的内摩擦角、黏聚力、变形模量等力学参数,并对大豆散体的应力-应变关系曲线进行分析。结果表明:大豆散体的三轴压缩可分为弹性变形、颗粒错位滑动、应力强化和颗粒压缩破坏四个阶段;大豆散体压缩模量随着围压的增加而增大,在三向应力状态下的黏聚力为6. 7 kPa,内摩擦角为24. 87°,与粮食钢板筒仓设计规范给出的大豆物料特性参数基本一致。

道路勘测设计课程特点及教学方法研究

针对土木工程专业道路勘测设计课程的特点和教学过程中存在的问题,以培养学生的创新能力和实践能力,满足社会发展需要为目标,采取整合教学内容、改进教学方法和教学手段、加强实践性教学等一系列措施,提高教学效果和教学质量。

掺废橡胶粉页岩陶粒混凝土的受压性能

用不同掺量的废橡胶粉取代页岩陶粒混凝土中的部分砂,配制成橡胶轻骨料混凝土(RLC),对RLC立方体抗压强度、轴心抗压强度、弹性模量以及受压破坏形态进行研究,并结合微观结构就废橡胶粉对页岩陶粒混凝土受压性能的影响进行了讨论.结果表明,随着废橡胶粉掺量的增加,RLC的干密度、抗压强度和弹性模量均逐渐减小,破坏形态也与普通陶粒混凝土的脆性破坏形态截然不同,表现出明显的塑性破坏特征.研究还发现废橡胶粉有一定的引气作用,且废橡胶粉与水泥石界面结合较好.

基于曲率模态变化率指标的结构损伤识别

损伤指标的敏感性对结构损伤识别有着重要价值。本文通过数值仿真,指出曲率模态对于结构损伤敏感性上的不足,从而提出新的损伤指标即曲率模态变化率指标。仿真分析结果表明,曲率模态变化率比曲率模态更为敏感,而且对于模态节点和支座处节点损伤具有较高的敏感性。

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。

基于课程思政的交通工程专业教师教学改革探索与实践

作为一种先进的教学理念,课程思政是高校思想政治工作实施的重要载体,是落实立德树人的有效途径。交通工程专业教师是推进课程思政在交通工程专业实施的关键。然而交通工程专业教师课程思政工作中仍面临巨大的挑战:思想上的挑战,专业教师课程思政理念匮乏;行动上的挑战,专业教师课程思政能力不足;机制上的挑战,课程思政考核评价体制偏颇。为此,交通工程专业教师要从强化课程思政理念、构建课程思政教师团队协同育人平台、创新课程思政教学方法、构建科教融合育人载体、实施过程性和终结性考核等方面提升课程思政能力,充分发挥教师在课堂教学育人渠道的作用,彰显专业课程的育人功效。