“新工科”背景下道路专业科教产相融合教学模式的探索——以《路基路面工程》为例

新工科教育背景下,如何通过教育教学改革,更好地服务国家战略需求,培养具有国际竞争力的创新人才,成为了教育改革的重要内容。传统教育教学模式下,课程体系、教师队伍、人才培养模式存在一定的局限性。把握历史机遇,提升发展动能,就必须在产教融合、科教融汇中不断探索出人才培养的新路径、新模式。以《路基路面工程》为例,分析当前教学现状,探索科教产融合的人才培养新模式,为道路专业教学改革提供参考和借鉴。

路基不均匀沉降对列车-路基上无砟轨道耦合系统动力特性的影响

基于列车—轨道耦合动力学理论,建立能够考虑无砟轨道-路基系统各部件间接触状态非线性的列车-路基上板式无砟轨道三维有限元耦合动力学模型,并对建立的三维非线性有限元耦合动力学模型进行相应的程序验证。运用建立的耦合动力学模型,对列车在路基上无砟轨道线路上高速行驶时,在路基不均匀沉降作用下,列车-路基上无砟轨道耦合系统动力特性进行研究。研究结果表明:(1)路基不均匀沉降对车体振动加速度影响极大,路基不均匀沉降对车体振动加速度的影响与无砟轨道类型关系不大;(2)路基不均匀沉降对无砟轨道各部件动力特性有一定的影响,影响小于对车体振动加速度的影响,路基不均匀沉降对无砟轨道各部件动力特性的影响与无砟轨道类型有一定的关系,总体来讲,路基不均匀沉降对I型板式无砟轨道动力特性的影响要大于对双块式及Ⅱ型板式无砟轨道的影响。

岩石地基上扩展基础的基底反力实测分析

通过对岩石地基上扩展基础试件现场试验的简介,在现场试验数据的基础上,根据测得的在各级加载下的基底反力数值,绘制出各型试件的基底反力分布曲线,总结出各型试件基底反力分布曲线的规律。并与土质地基上扩展基础的基底反力分布规律进行比较,通过分析差异的原因进一步说明影响岩石地基上扩展基础基底反力分布的内在因素主要为:地基土特性及荷载的差异,可以为扩展基础控制截面内力的计算提供参考依据,并为岩石地基上基础工程的研究和实际应用提供一定的参考价值。

冻土路基温度场室内足尺模型试验

取用多年冻土地区代表性土类进行冻土路基室内足尺模型试验,建立伴有相变的路基非稳态温度场的控制方程,在空间域内用采用混合单元的有限元网格划分,在时间域内用有限差分格式划分的混合解法进行有限元分析。通过对观测结果进行数值模拟,验证了数学模型的正确性。进一步分析路基温度场的变化规律与野外观测结果的变化规律,其一致性说明了室内模型试验可以模拟野外冻土路基的真实情况,为研究冻土路基温度场的变化规律提供了可靠依据。

基于Wieghardt地基桩基稳定性分析

基于Wieghardt地基模型,考虑剪力对桩受力的影响,采用梁的弯曲微分方程,利用梁单元间的位移、转角、弯矩和剪力协调条件,桩的整体平衡条件,建立了不计桩侧摩阻力时两端铰支完全埋入土桩的微分方程,并给出了基桩屈曲临界荷载。利用本文解答分析了地基基床系数对基桩屈曲荷载的影响。结果表明,考虑桩侧有明显土体约束计算的桩屈曲荷载明显大于没有考虑侧向约束桩的屈曲荷载,说明桩侧约束对桩的稳定性具有重要影响;并且基桩屈曲临界荷载随地基基床系数a,b增大而减小;对于细长桩,纯弯曲状态时的屈曲荷载小于考虑剪切变形时的屈曲荷载,实际计算中应采用纯弯曲变形时的屈曲荷载。

郑西客运专线黄土路基震陷研究

以郑(州)—西(安)高速铁路为例,选择潼关段为研究区,采集大量原状黄土样品,将合成的人工地震动输入到动三轴,进行了固结不排水的动三轴实验,估算了黄土路基的震陷量。建立了高速铁路黄土路基动力学数值模型,研究了50年10%和2%的超越概率水平的地震作用下黄土路基的永久变形,以及地基处理后黄土地基的永久变形。结果显示,沉降主要发生在Q3黄土中,强夯、DDC桩等地基处理措施可以有效的减少地基黄土的沉降变形,但是当处理深度不够时,在强地震作用下仍然可以产生较大沉降。研究成果为地基抗震处理提供了依据。

临界角法检焦系统的设计

利用临界角法检焦具有分辨力高、损失光能小、结构简单、系统调试容易的特点设计了亚微米级检焦系统。介绍了临界角法离焦检测的基本原理,通过合理假设,利用菲涅尔公式和高斯光学公式得到了离焦误差信号的计算公式。实验采用单光路临界角法,利用He-Ne激光器、临界角棱镜、四象限光电探测器、信号采样电路、数据采集卡等元器件组成离焦检测系统,实现离焦信号的提取;通过数字滤波、归一化处理等技术得到离焦误差信号(FES),以此获得FES的大小和变化趋势与离焦量的关系曲线。实验表明,临界角法探焦系统静态分辨力<15nm、线性范围可达±4μm,满足亚微米级检焦系统的设计要求。

膨胀土及其改良土静动力特性对比分析

研究了膨胀土及其改良土的基本物理性质,进行了膨胀土的静动三轴试验。通过资料对比,发现膨胀土的静应力-应变曲线呈硬化型,改良土的呈软化型,改良土的静强度和粘聚力比膨胀土的大;发现两类土的动应力都存在一个门槛值,由此将土体的变形分为稳定型及破坏型,得到了累积塑性变形与循环荷载次数间的关系表达式;还研究了两类土的骨干线、动弹性模量.动应变曲线的变化规律,未发现动荷载频率对土体变形有显著影响。

轴向运动功能梯度粘弹性梁横向振动的稳定性分析

基于Euler梁理论研究了轴向运动功能梯度粘弹性梁横向振动的稳定性问题.基于问题的数学模型和控制方程,利用微分求积法求得了轴向匀速运动功能梯度粘弹性梁亚临界区域内横向振动的复频率,分析其随着轴向运动速度、材料梯度指数等参数的变化情况,探讨上述参数对超临界区域失稳形式的影响.然后应用多尺度法结合边界条件分析了轴向速度带有周期扰动成分的变速运动功能梯度粘弹性梁的失稳问题,重点讨论了当速度扰动频率为固有频率二倍或者为两固有频率之和/差时所发生的次谐波共振及组合共振所导致的失稳.数值算例表明,随着梯度指数的增大,匀速运动功能梯度粘弹性梁的临界发散速度、耦合速度以及变速运动功能梯度粘弹性梁的稳定区域减小,且粘弹性系数的影响逐渐变弱,同等条件下,轴向运动功能梯度粘弹性固支梁比简支梁更为稳定.

紧邻既有线城际铁路路基稳定性计算与分析

紧邻既有线城际铁路建设,既需考虑既有线安全运行,又需保证新线按时保质施工。针对既有线路基边坡在新线建设开挖过程中的稳定性问题,模拟现场可能出现的不利工况,采用固结有效应力法等3种方法,计算施工开挖影响下既有线路基稳定性,采用数值分析法对其进行对比验证,并提出对地基处理方式与施工方法的修改建议,对现场施工具有一定的指导意义。

CFG桩复合地基承载机理及其应用

CFG桩地基处理技术正在越来越广泛的得到应用。结合其在北京奥运场馆建设中的应用,介绍了CFG桩复合地基的承载力特征;重点论述CFG桩复合地基的承载机理以及褥垫层的作用机理,CFG桩的桩长、桩径、单桩承载力等参数的选取,并对复合地基沉降量进行计算和现场实测。应用表明,CFG桩复合地基能很好地适应本工程的需要,取得了良好的效果。

软土地区盾构隧道下穿新建铁路的地基处理方案研究

以宁波轨道交通1号线二期工程下穿同期施工的新建北环线为背景,针对所提出的铁路软土地基搅拌桩和桩板两种地基加固方案,通过理论计算、数值模拟和工程类比的方法,从路基工后沉降和结构安全角度进行了对比分析。研究表明,采用搅拌桩加固时路基工后沉降将超过规范要求,盾构施工对桩板结构路基变形影响较小,采用桩板结构能满足要求。

基于模拟试验的加筋切填路基变形影响因素敏感性分析

结合邵怀高速公路溆浦连接线半填半挖路基的实际情况,应用有限元软件,采用Drucker-Prager弹塑性模型及四节点Goodman摩擦单元,对加筋切填路基变形影响因素的敏感性进行了模拟试验;通过定义敏感性因子对试验结果进行了分析,并对各影响因素敏感性进行了排序.结果表明:对路堤顶面沉降影响因素敏感性排序前3位的依次为地基强度、路堤高度和加土工格室;对坡脚底部侧向位移影响因素敏感性排序前3位的依次为地基强度、加土工格室和路堤高度.试验显示了加筋切填路基的真实工作状态,结果可为同类型的后续研究和工程实践提供参考.

路基冻结过程中温度场对变形场的影响

为了研究冻土路基温度场及变形场的动态变化规律,基于伴有相变的路基非稳态温度场控制方程和冻土路基变形场二维数值计算模型,对冬季冻土路基温度场和变形场进行了计算分析,得出路基深层土中的温度变化滞后于表层土和气温;对于冻胀冰锋线分布较广的路基,其破坏易在坡脚处产生;冻胀冰锋线分布范围较小的路基,破坏大致发生在竖向位移较大的路基中部。结果表明,冻胀冰锋线的范围是影响路基变形场的重要因素。

基于双剪统一强度理论的条形地基承载力计算

基于双剪统一强度理论和弹性理论的平面应变假设,对条形地基的承载力计算方法进行探讨。推导出了条形受荷地基承载力的计算公式,并对基于双剪统一强度准则与Mohr-Cou lomb准则的地基承载力计算结果进行对比分析,研究成果对合理确定地基承载力具有重要的理论意义与实用价值。

灰色模型结合神经网络预测高速公路路基沉降

为了提高高速公路路基沉降的预测精度,考虑到神经网络强大的非线性映射功能,提出了"灰色模型+神经网络"对高速公路路基沉降进行预测分析的组合方法。以湖南省某高速公路路基沉降多个断面实测数据构建灰色GM(1,1)预测模型,在采用构建的灰色模型预测出相应结果的基础上,运用神经网络对预测结果做误差补偿。研究结果表明,采用实测数据拟合的灰色模型预测值的最大相对误差与运用神经网络对预测结果做误差补偿之后的优化预测值的最大相对误差分别为19.193%和0.865%,用神经网络对灰色模型预测结果做误差补偿之后的优化预测值与实测值更接近。

高速公路压煤区安全煤柱留设及其对路基稳定性的影响

开采地下矿产(煤炭)资源和保护地面或地下结构物是既矛盾又统一的两个方面。在结构物下方留设保护煤柱是保护结构物免受地下开采影响的一种比较可靠的方法。但其缺点是要放弃部分矿产资源的开采。本文结合某高速公路压煤情况,围绕解决这一问题进行了研究。根据压煤区地质条件和相关规程,分析确定了走向移动角的大小、煤层留设宽度和禁采深度。通过不同走向移动角对路基稳定性影响的弹塑性有限元数值模拟,进一步分析了走向移动角对路基变形和稳定性以及路基压煤量的影响程度。在走向移动角δ=55°、60°和65°时,按数值模拟方案[1]～[6]步依次开采完成后,路基表面结点下沉最大位移为12 72～29 45mm,第[1]步和第[6]步路基不均匀沉降最大位移为7 33～8 19mm;在δ=70°时,路基表面结点下沉最大位移为44 00mm,第[1]步和第[6]步路基不均匀沉降最大位移达27 08mm。在55°≤δ≤70°范围内,煤层开采临空单元岩体最大剪应力皆小于煤层顶、底板泥岩夹页岩的抗压强度,其屈服接近度也大多小于1 0。据此提出了该区安全极限走向移动角取值(δ=65°),从δ=60°到δ=65°,可减少压煤量27 47万t,相对减少15 16%。为解决高速公路压煤问题提供了科学依据。

分区域分等级的印刷品缺陷检测方法

目的为了体现印刷品不同区域的重要性等级,提高印刷品缺陷检测的精度,提出了一种分区域分等级的印刷品缺陷检测方法。方法根据检测区域的特点和重要性不同,把印刷品分成不同的区域进行前景提取,并且设置不同的检测等级;对印刷品进行符合人眼视觉特性的缺陷识别,并对提取缺陷进行特征分析。结果分区域的缺陷检测可以实现不同区域的同时检测,在检测耗时、检测准确率及误检率上都优于不分区域的检测方法。结论基于分区域的印刷品缺陷检测方法能很好地满足印刷品质量检测的需求,提高印刷品缺陷检测的精度和效率。

无底柱分段崩落法矿石贫化原因分析

无底柱分段崩落法矿石贫化大,一直是个难以解决的问题。为了彻底分析无底柱分段崩落法发生矿石贫化的原因,本文首先根据随机介质端部放矿理论,分析了在端部放矿条件下,崩落矿岩散体的放出过程和贫化控制方式;其次,通过对国内外几个矿山现场出矿品位的取样标定,发现在崩落法爆破过程中,便发生了矿岩参杂现象。通过相似材料模型试验,对端部挤压爆破条件下引起矿岩参杂的过程及原因进行了进一步的分析。通过上述研究,本文认为,无底柱分段崩落法主要有两个发生矿岩掺杂的过程:一是扇形中深孔端部挤压爆破过程中发生的矿岩掺杂;二是放矿过程中发生的矿岩掺杂,这两个过程也正是造成无底柱分段崩落法矿石贫化的原因。因此,要降低无底柱分段崩落法矿石贫化率,就必须优化扇形中深孔爆破参数,并选取合理的放矿方式。

黄土地基-群桩基础-桥墩滞回特性模型试验研究

采用拟静力试验对黄土地基-群桩基础-重力式桥墩进行了大比例尺模型试验研究.通过在墩顶施加水平往复荷载,获得了桩、土及桥墩整体结构的滞回曲线及骨架曲线,并指出了该骨架曲线可简化为3部分组成,同时也探讨了低承台桩基础的破坏机理及耗能能力.