新工科土木工程创新型人才培养体系构建——以中北大学为例

在新工科背景下,通过对学校土木工程专业现状分析,指出了目前人才培养存在的主要问题,明确了专业改革的方向,构建了土木工程专业创新型人才培养体系。该创新型人才培养体系主要包括:课程知识体系优化、课程教学改革、协同育人实践教学体系构建、创新创业教育体系构建、创新创业实践平台建设等5个方面的内容。该体系的实施有利于促进教师教学改革;有利于提高学生创新创业能力培养;有利于学科交叉融合、凝练专业特色。培养具有新工科特点的创新型土木工程专业人才。

在役多车道空心板梁桥弯矩横向分布系数计算方法研究

为提高在役多车道空心板梁桥弯矩横向分布系数计算的准确性,提出考虑结构性能退化的弯矩横向分布系数计算方法。该方法通过建立不同参数组合的桥梁结构有限元模型,计算不同跨径和斜交角桥梁的弯矩横向分布状况,分析单侧、双侧铰缝不同损伤对弯矩横向传递的影响;以关键参数为自变量,弯矩比为变量,采用多元非线性回归分析法拟合得到弯矩横向分布系数简化计算公式,以及铰缝损伤引起的弯矩横向分布修正系数。实桥算例验证结果表明:该方法使用方便,计算结果可信,能够较好地适用于在役多车道空心板梁桥弯矩横向分布系数的计算。

房地产投资环境评价指标体系的建立和应用

房地产投资因其具有周期长、规模大等特点,会承受比一般投资更大的风险。通过对其投资项目外部条件———投资环境的研究,运用系统理论建立评价指标体系并进行模糊综合评价,科学评价房地产投资环境的好坏,为决策者作出正确决策提供依据。

不同球缺系数夯锤加固地基的有限元数值分析

为探索不同球缺系数夯锤(球缺系数β为夯锤底部球缺高h与夯锤半径R之比)对地基强夯击实效果和振动效应的影响,利用ANSYS/LS-DYNA建立强夯大变形冲击模型,得到了在不同球缺系数夯锤的作用下土体位移随深度变化的曲线,以及离夯点不同距离处地表土体振动速度和加速度峰值曲线,分析了不同球缺系数夯锤对夯击方式的敏感性。结果表明:当夯锤球缺系数β<0.5时,随着β增大,夯锤贯入率增高,夯坑深度加深,对地基浅层范围内土体的加固程度越显著,但有效加固深度却越浅,当β>0.5时,加固效果基本相同;强夯引起的振动效应和对不同夯击方式的敏感性随着夯锤球缺系数β的增大而减弱。模拟结果揭示了不同球缺系数的夯锤在加固地基时的特点。

CFG桩-碎石桩复合地基在建筑工程的应用

结合建筑工程实例,分析了碎石桩-CFG桩复合地基的加固机理,提出了复合地基承载力和沉降计算方法,计算结果满足要求。

残损古建筑木结构的地震易损性分析

为评估残损古建筑木结构的抗震性能,基于完好(不考虑榫卯节点松动)古建筑木结构模拟振动台试验,获得了完好结构的破坏特征、模态参数、动力响应曲线等。采用OpenSees有限元程序建立了完好和考虑节点松动的残损结构的精细化计算模型,对比分析了完好计算模型和试验模型的模态参数和动力响应曲线。以地面峰值加速度(PGA)和最大层间位移角作为地震动强度指标和反应参数对残损模型进行增量动力分析(IDA),通过对各模型进行地震概率需求分析研究了残损模型的地震易损性。结果表明:完好计算模型与试验模型的主要模态参数相差小于10%,柱脚和柱顶动力时程响应曲线基本一致,表明了计算模型分析的合理性和正确性;残损模型回归概率地震需求函数的决定系数介于0.83578~0.85761,较接近1,表明线性回归函数与数据点具有较高的相关度;当古建筑木结构的节点残损程度达到13.3%时,残损结构已不满足现有规范对结构抗震设防的要求,必须立即对其进行加固和修复。

考虑榫卯松动的古建筑木结构地震响应分析

通过缩尺比为1∶3.52的完好古建筑木结构当心间模型振动台试验,得到了完好古建筑木结构模型的破坏模式、加速度时程曲线及相对位移时程曲线。在验证完好结构有限元模型正确性的基础上,建立了考虑榫卯松动的残损古建筑木结构有限元模型,通过对残损古建筑木结构模型在地震作用下的模态分析和动力响应分析,探讨了榫卯松动对古建筑木结构动力特性和动力响应的影响。结果表明:榫卯松动的古建筑木结构自振频率较完好结构的低,且随榫卯连接残损程度的增大,模型自振频率显著降低;残损结构柱脚加速度响应和位移响应、柱架加速度响应及模型结构基底剪力较完好结构的小,柱架位移响应较完好结构的大,且随榫卯连接残损程度的增大,柱脚加速度响应和位移响应、柱架加速度响应及模型结构基底剪力明显变小,柱架位移响应显著变大。随PGA的增大,残损结构模型累积耗能不断变大;随榫卯连接残损程度的增大,模型各结构层的累积耗能先逐渐增大,当松动量超过一定值后,其累积耗能不断减小。

连续级配土的级配方程及其适用性研究

提出了一个描述连续级配土的级配方程,研究了方程的基本性质、对不同土体级配曲线的反映能力,验证了方程对各种连续级配土的普适性。研究表明：该级配方程能够描述出双曲线形、反S形和近乎直线等三种典型的土体级配曲线,而且对于黏土、粉土、砂土和粗粒土等不同土料的级配都具有广泛的适用性。方程参数分析得知b主要决定级配曲线的形状,即双曲线形或反S形,而且,当m较小时,曲线很缓,近似于直线。参数m主要决定曲线的倾斜程度,且曲线主体部分的斜率与m成正相关。和Swamee提出的级配方程相比,本文的级配方程有明显的优越性和更宽广的适用性。对6座国内外土石坝人工爆破堆石料的级配研究表明,级配参数b和m大致在-0.28～0.64和0.45～0.75范围。

强夯振动效应研究

以真实工程场地为研究对象,通过现场强夯振动监测,对比了有无隔振沟强夯振动对周围建筑物的影响,得出建筑上部结构对夯击振动存在2倍以上放大效应结果。研究了自由场地地面振动速度随距离的衰减规律,分析了强夯能级、测点与夯点的距离等因素对地面振动波传播规律的影响;通过频谱分析,得出衰减指数可用频率的3次多项式拟合规律,计算出介质作用函数和强夯激励函数;并建立岩土体的物理力学性质和动力学特性关系。

住宅建筑设计对绿色施工的影响研究

结合工程实例,综合分析住宅建筑设计对绿色施工的影响。采用层次分析方法计算住宅建筑设计与绿色施工关联体系中工程质量、工期、成本和环境影响等因素的权重,并根据关联度大小找出主要影响因素。通过计算分析得出了排在前五位的影响因素,这些因素是在住宅建筑设计中值得重点关注的涉及绿色施工的技术控制重点。

盐渍土溶陷特性的试验研究与分析

本文以新疆（北疆）地区S201线克拉玛依至榆树沟段公路沿线的盐渍土为研究对象，着重对该土的溶陷特性进行了试验研究，目的是为新疆的公路设计和施工提供合理的技术指导。运用单轴压缩试验，通过利用单、双线法试验结果的对比分析，总结出了盐渍土的溶陷变形随含水量和压力变化的规律及特点。研究认为：对于不同类型的盐渍土，不论采用何种试验方法，都会得到溶陷系数、峰值溶陷压力随含水量增大而减小，氯盐盐渍土峰值溶陷压力在400—500kPa附近，而硫酸盐盐渍土峰值溶陷压力在200kPa附近；同时还得出不同类型的盐渍土对水的敏感程度相同，即试验开始与结束表现为敏感弱，而中间阶段表现较强；从试验方法符合实际情况以及结果准确入手，双线法比单线法更适合于对盐渍土溶陷性的试验研究。

基于GDS室温条件下盐渍土强度特性的试验研究

以新疆(北疆)地区S201公路沿线的盐渍土为研究对象,通过三轴剪切试验对盐渍土的强度特性进行了较系统的研究。试验结果表明,盐渍土与非盐渍土在力学性能上没有本质的区别,即应力-应变曲线大致都呈双曲线型,抗剪强度与破坏面上的法向应力成正比,且符合库伦定律;含水量和含盐量的变化导致试样发生的破坏形式不同。在含水量低和含盐量高时,试件具有脆性破坏的特征,在含水量高和含盐量低时逐渐显示出塑性特征;含水量和含盐量的变化对盐渍土的强度参数有重要影响,其中对粘聚力C的影响较大,表现较明显,而内摩擦角仅对含水量的变化表现敏感;极限强度与含水量和含盐量之间的关系符合二次抛物线变化规律,在不同应力作用下,抛物线形式不同。

新疆北部地区盐渍土的腐蚀机理及防治措施

通过对北疆地区盐渍土的基本特征分析,探讨了影响盐渍土路基及构筑物病害的因素,主要是气候、地形地貌和水文条件;易溶盐试验结果表明,本地区盐主要以氯(亚氯)盐渍土和中硫酸(亚)盐渍土为主。总结出了两种盐对建筑物及路基的腐蚀和破坏机理,并针对不同的病害机理归纳出了目前两种盐在防治方面所采取的主要措施,并就相应的措施进行了一定的评价,指出目前防治措施多是经验的总结,还需从理论方面做进一步的深入研究。

L形配筋钢管混凝土异形柱压弯性能

应用ABAQUS通用有限元软件对配筋及不配钢筋钢管混凝土异形柱的轴心和偏心受压性能进行了非线性数值模拟,研究了其受力性能、变形能力和破坏形态,给出了其配筋及不配钢筋钢管混凝土异形柱数值模拟的荷载-位移曲线和变形形式;分析了配筋对钢管混凝土异形柱变形形式和承载力的影响。结果表明,钢管混凝土异形柱加配钢筋以后,提高了其极限能力,并且轴向受压时其变形形式发生变化。

包裹砂桩复合地基的承载力和沉降特性

对包裹砂桩挤密复合地基与压密砂土地基进行静载荷对比试验,研究了桩长、桩径、桩间距和长径比的改变对包裹砂桩复合地基承载力与沉降的影响。试验结果表明:地基土中增加包裹砂桩可以有效限制地基土侧向变形,发挥包裹砂桩桩体的竖向承载力,使处理后的复合地基承载力明显提高,沉降显著减少;桩径、桩间距和长径比对包裹砂桩复合地基承载力和沉降影响较为显著,随桩径增大和桩间距减小,复合地基承载力提高且沉降降低,长径比明显变小时,桩土应力比更大,更有利于桩承载力的发挥,而桩长对其影响并不明显;包裹砂桩复合地基的桩间距不宜大于4D;桩侧土压力随深度递减,桩侧和桩端荷载分配比例与桩长关系不大。

卵石土地层桩侧摩阻力确定方法研究

桩基承载力的确定与计算其所需的地基土层土工参数和原位测试参数关系密切,规范中只给出了取值原则,不涉及具体的方法。在此,以太原某工程桩基设计为研究对象,立足该场地工程地质条件,选择合适的土工参数,对卵石土地基桩侧摩阻力标准值取值进行了讨论和分析,进而预估了桩的抗拔承载力,并利用抗拔静载试验验证了预估结果的正确性,从而缩短了工期,降低了成本。

太原二青会终点塔悬挂钢桁架结构施工工况模拟分析

对太原二青会水上运动中心终点塔钢结构的吊装及临时支撑胎架的卸载过程进行了模拟,通过对吊装的施工过程模拟来确定临时支撑卸载的先后顺序以及卸载后桁架的下挠度是否符合规范及设计要求。通过迈达斯有限元分析软件(MIDAS)的模拟计算结果与现场实测值进行比较,顶部钢桁架施工及临时支撑卸载后的变形均符合设计要求,卸载方案合理可行。研究结果为同类工程施工提供了一种模拟分析比较的新方法。

基于FLAC3D的加筋土填方边坡稳定性分析

以陕西某山区高填方工程为背景,运用强度折减法和关联流动法则,对该场地某超高加筋土边坡夯后的水平位移、竖直位移、最大主应力、最小主应力等力学行为进行数值分析,研究了土工格栅对加筋高填方边坡稳定性的影响,并对土工格栅垂直间距参数设计进行比选和优化。结果表明:无筋边坡的潜在滑移面比加筋边坡更靠近坡面,加筋不仅能提高边坡安全系数,而且能降低边坡的最大剪应变与最大位移;筋材铺设存在最佳间距区域,合理的铺设间距能够有效提高加筋高边坡的稳定性。

双减振沟在减少强夯振动影响中的应用

结合实际工程,提出了双减振沟减振措施,通过确定安全允许振速、测试检测点振动主频率和振动速度等数据,分析单减振沟和双减振沟在减少强夯振动影响中的效果。分析结果表明,减振沟在强夯施工中的减振效果较好,双减振沟的减振效果远好于单减振沟,能使减振效果大幅提高。

夯填边坡稳定性研究

基于应力分析的边坡稳定性分析有限元法不但满足力的平衡条件,而且考虑了材料的应力、应变关系,使得计算结果更加合理。采用非线性有限元强度折减法对某电厂地基处理中所涉及的髙填方夯填边坡进行了稳定性研究。研究结果表明,该边坡工程设计安全可靠。通过改变坡率计算其边坡安全系数,得出了安全系数随坡率变化的规律,研究了坡率对边坡稳定性的影响。最后,分析了坡面形式的变化对边坡稳定性的影响。