土木工程专业课程混合式教学设计与组织方法的探索与实践——以河北建筑工程学院为例

为了迎合社会主义现代化发展与建设对高校人才培养的新要求,探索并实践土木工程专业课程混合式教学设计与组织的实施方法,分别提出了混合式教学模式下课程目标、课程资源、课程活动、课程评价的构建思路,并以河北建筑工程学院开设的部分土木工程专业课程为例,分享了混合式教学模式下的课程建设经验以供借鉴。

《土木工程施工技术》混合式教学课程目标与评价设计研究——以河北建筑工程学院为例

为了迎合社会主义现代化发展与建设对高校人才培养的新要求,探索混合式教学模式课程目标与评价设计的思路与方法。以河北建筑工程学院开设的《土木工程施工技术》课程为例,提出了课程知识双维度解构思路与学习效果全过程评价设计思路,并分享了该课程目标设计与评价设计的具体实施经验。

《土木工程施工技术》混合式教学课程活动与资源设计研究——以河北建筑工程学院为例

为了迎合社会主义现代化发展与建设对高校人才培养的新要求,探索混合式教学模式课程活动与资源设计的思路与方法。以河北建筑工程学院开设的《土木工程施工技术》课程为例,提出了“讲授为干、多元为枝”的课程活动设计思路与课程资源双渠道构建思路,并分享了该课程活动设计与资源设计的具体实施经验。

张家口地区高羊茅根系对浅层边坡的力学固土研究

为了建立根土复合体抗剪强度极限值估算模型,本研究通过高羊茅根系拉拔试验研究,基于室内直剪试验测定的根土复合体抗剪强度参数对Wu模型进行修正,并通过修正后的Wu模型确定高羊茅根系附加黏聚力的增长情况。结果表明:不同土体及不同植被的θ值不同,θ值与法向压力及含水率有关,且θ角度的变化随根面积比的增大而增大;夹角系数k随含水率的增高先增大后减小,其峰值点也会随含水率的增大而提高;平均拉拔强度与高羊茅根系直径呈现幂函数关系;根土复合体抗剪强度破坏趋势和素土大致相同,剪应力略高于素土。本研究为快速量化根土复合体的抗剪强度及评估植被稳固浅层边坡稳定性提供了理论支撑,为稳固浅层滑坡问题提供了解决方案。

张家口某新建分离式隧道双侧壁导坑法工法可行性分析

在隧道工程中,分离式隧道为重要的施工对象。依托张家口某新建分离式隧道实际情况,运用Midas/GTS软件建立三维有限元隧道模型,重点分析运用双侧壁导坑法对隧道开挖时的位移变化,判断其稳定性。得出了以下结论:随着施工阶段的进行,隧道拱顶沉降最大值前期逐渐增大,中期较前期增大66.7%,后期增长较慢并趋于稳定,最大值为14.18mm;仰拱隆起最大值前期增长较慢,中期较前期增长80.3%,后期在隆起值7.50mm时趋于稳定;地表沉降最大值呈线性趋势逐渐增大,最终达到5.79mm时趋于稳定;拱腰收敛最大值前期逐渐增大,中期趋于稳定,后期逐渐减小。隧道位移值均符合隧道施工规范要求,稳定性良好,故运用双侧壁导坑法工法施工方法可行。

张家口公路以及行车安全防风固沙设计参数的数值模拟

为了研究适应于张家口地区地公路气候环境、地质条件等因素下的新型防风固沙模式,以保障侧风作用下的行车安全,结合当地地貌等条件采用不同孔隙率的防风栅栏作为防风固沙的第一层保障,固沙砖作为屏障的联合固沙形式。通过模拟软件ANSYS FLENT,模拟出流场中的风速云图以及风速矢量图,分析孔隙率分别为0%、20%、40%的防风栅栏的防风固沙效果,确定最优的工况。结果表明:当防风沙障的孔隙率为40%时,距离路堤20m,固沙砖区设置5排,间隔1m,距路堤为6m时,可以充分的利用涡流作用,使得进口风在经过栅栏与固沙砖后,风速能够最大幅度降低、所携带沙粒大部分沉积在固沙区中,实现来流风速达到风沙下行车安全的最低要求以及保护路基的目的。

斜拉桥损伤诊断有限元建模与数据提取方法研究

为便于斜拉桥损伤诊断的快速建模和分析,在已有研究方法基础上,基于ABAQUS有限元软件提供的PYTHON语言接口和GUI程序,提出了一种斜拉桥有限元建模与数据提取的方法。利用RSG构造器和调用Mdb对象中Part与Assembly对象编写程序,提出批量和点选相结合交互生成空间三维钢筋、预应力钢筋和斜拉索的方法;利用RSG构造器和调用Odb数据库中模型数据与结果数据的对象编写程序,提出点选、节点或单元集及编号3种形式相结合提取Odb数据库静力与动力瞬态响应数据到Excel表格的方法。通过算例展示了所提出方法的应用过程,表明了所提出方法的实用与高效。

基于KmeansSMOTE的损伤诊断模型性能提升及在斜拉桥中的应用

为解决损伤诊断数据集中损伤与未损伤类数据样本不平衡导致诊断模型预测结果不理想的问题,提出了一种诊断模型性能提升的新方法(V-KmeansSMOTE)。该方法在改进合成少数类过采样技术(KmeansSMOTE)方法的基础上结合方差过滤(variance filtering,VF)特征选择技术筛除位移、加速度等数据中的零方差特征并对筛选后的特征所对应的损伤类数据样本进行过采样处理,将该方法应用于一座H型斜拉桥作为数值算例。结果表明,支持向量机分类模型分类准确率、精确度和F1评分在数据集上平均提升分别为6.19%、7.93%和20.07%,K最近邻模型平均提升6.18%、7.23%和7.26%,验证了提出方法的有效性。

水泥改良张家口坝上风积沙的击实试验和耐久性研究

为了使张家口坝上地区的风积沙满足公路路基的要求,通过室内击实试验研究了水泥改良张家口坝上地区的风积沙的最大干密度与最优含水率之间的关系,通过冻融试验和干湿循环试验研究水泥水泥改良风积沙的耐久性,得出了以下结论:通过击实试验得出的干密度与含水率的曲线为倒S形,即水泥改良风积沙的干密度随着含水率呈先减小后增大再减小的趋势;伴随着水泥的掺量的增大,改良风积沙的最大干密度也随之增大,最优含水率减小;随着冻融次数的增加,无侧限抗压强度减小,随着干湿循环次数的增加,无侧限抗压强度减小;相同冻融循环次数下,水泥掺量越高,无侧限抗压强度越大;相同干湿循环次数下,水泥掺量越高,无侧限强度越大。

水泥改良张家口坝上风积沙的力学性能研究

为了改良张家口坝上地区的风积沙使其达到公路路基的要求,通过室内试验研究了水泥改良风积沙的力学性能,通过控制变量法研究了水泥掺量和压实度以及养护龄期对于改良风积沙的无侧限抗压强度的影响,由本次试验得出以下结论:改良风积沙的强度性能随着固化剂的掺量的增加而增大,但是增长的速率逐渐减慢;改良风积沙的强度性能随着混合料的压实度的增加而增大,但是其增长的速率减慢,混合料的压实度达到95%,力学性能基本稳定;改良风积沙的强度性能随着养护时间的增加而增大,但是强度增长的速率减慢,养护21天,试件的强度基本稳定。

骨料含量和试件尺寸对混凝土单轴受压细观性能影响

为了研究粗骨料含量对混凝土单轴受压性能及尺寸效应的影响,通过编写Python脚本在Abaqus中建立二维混凝土随机骨料模型.该模型涵盖了骨料、砂浆和界面过渡区三相混凝土细观结构,使得模型更加接近真实混凝土结构;通过设置骨料含量和模型尺寸这两个变量,研究了其对模型力学性能的影响.研究结果表明,在同一试件尺寸下,随着骨料含量的增加,混凝土损伤破坏渐趋严重,弹性模量略有增大,抗压强度呈下降趋势;相同骨料含量下混凝土的尺寸效应明显,随着试件尺寸的增加,细观非均质性增强,导致混凝土抗压强度降低,损伤破坏现象更趋明显.分析尺寸效应对模型的影响规律,为实际情况下缩尺模型的性能预测提供参考.

融合虚拟仿真与信息技术的施工技术课程创新教学研究

施工技术课程创新教学研究的目的在于更新课程教学资源,培养学生创新思维,实现虚拟仿真技术对课程教学过程的优化,激发学生的学习兴趣,提升学生解决工程问题的能力。在信息化教学背景下,“云端”教学平台可以对课程全过程进行评价,形成完整的学习链条,激发学生学习的积极性和专注度,从而实现对学生更全面、更公正的评价。为保证课程的教学效果,培养适应课程创新教学的高质量教师队伍非常重要。融合虚拟仿真与信息技术的施工技术课程创新教学研究有利于培养新时代高等工程人才,为新课程体系的建立提供借鉴。

高速铁路箱式路基加腋对结构静力特性的影响

为研究高速铁路箱式路基加腋方式对结构静力特性的影响,找到更加合理的箱式路基加腋方式。将箱式路基拆为独立构件,通过静力分析计算出各独立构件的配筋方式。使用ABAQUS软件进行数值模拟,针对箱式路基结构顶板和竖板连接节点处的应力集中现象,采用控制变量法,分别研究三角形腋不同的加腋高度和加腋角度对节点处应力集中的影响,提出最优加腋方式,优化箱式路基结构的静力特性。分析结果表明:固定腋高度为400 mm,当腋角度在15°~60°之间时,随着腋角度增大,应力突变量降低比S_(r)值不断减小;当腋角度在60°~75°之间时,随着腋角度增大,S_(r)值不断增大;最优腋角度在45°~60°之间。当腋角度固定为60°时,随着加腋长度增大,S_(r)值整体呈减小趋势,最优腋长度在300~400 mm之间。箱式路基配筋方式和最优加腋方式的确定,具有一定创新性,为我国高速铁路箱式路基结构优化研究提供了宝贵的技术经验。

地基中混凝土排桩主动隔振研究

为了探究地基中设置混凝土排桩后,排桩的各参数变化对近场主动隔振的影响规律,在有限元软件中建立与试验场地一致的三维有限元模型,通过计算与分析验证了有限元计算结果的有效性;参考TB 10621—2014《高速铁路设计规范》建立了足尺寸的有限元模型,分析在列车荷载作用下排桩的各参数变化对隔振效果的具体影响规律。研究结果表明:桩长参数对隔振效果影响较为明显,随着参数增大,隔振效果越理想,当桩长参数为10.5以后,继续增加比值,隔振效果提升不显著;随着桩间距参数越大,隔振效果越不理想,较小的桩间距可获得理想的隔振效果;埋深参数对隔振效果影响显著,参数越大,隔振效果越不理想,当参数为3.5时,隔振效果已很不理想,较浅埋深能获得较理想的隔振效果。

偏高岭土强化废弃砖粗骨料再生混凝土的性能研究

随着我国基建的大力发展,大量的老旧建筑因承载能力不足而被拆除,废弃材料也急剧增多,同时,天然灾害也是建筑物被破坏的重要因素,它会影响建筑材料的使用寿命。废砖占建筑垃圾很大部分,废弃砖的抗压、抗拉性能差,极易破碎被废弃。废弃砖骨料经过破碎、清洗、筛分后被用作再生粗骨料。为研究废弃砖骨料替代率、偏高岭土替代水泥的量、废弃砖再生混凝土的力学及耐久性能,通过SEM电镜等方式,对废弃砖再生骨料混凝土的微观结构进行研究,根据试验发现废弃粘土砖替代率为30%,偏高岭土的掺量为6%时抗压强度最高,再生混凝土的抗氯离子性能较好。

混掺垃圾飞灰和二次铝灰活性粉末混凝土性能研究

将二次铝灰(SAD)与焚烧垃圾飞灰(WFA)混掺制备成活性粉末混凝土(RPC),研究二次铝灰在两种混合料中的掺量对RPC流变性能参数(扩展度和塑性黏度)、抗折强度、抗压强度以及干燥收缩率的影响,并测定RPC在水中的重金属元素(Cr和Zn)渗出量;观察RPC的微观形貌,揭示RPC性能的机理。结果表明:当二次铝灰的掺量为60%时,RPC的扩展度、抗折强度与抗压强度以及干燥收缩率达到最高,此时RPC的塑性黏度值最小;RPC中Cr与Zn的渗出量与其渗出时间成正相关,与RPC中二次铝灰的掺量成反相关;当二次铝灰掺入60%时,RPC的微观结构最密实。

掺粉煤灰和矿粉对粗骨料全替代混凝土力学性能的影响

为研究粉煤灰和矿粉对C30粗骨料全替代再生混凝土力学性能的影响,制备了单掺粉煤灰和矿粉取代率均为0、5%、10%、15%、20%以及双掺粉煤灰加矿粉5%+5%、5%+10%、10%+5%、10%+10%、15%+15%共14组试件,测其坍落度、抗压强度、劈裂抗拉强度、抗压变形并用扫描电镜进行微观分析。结果表明单掺粉煤灰不超过20%,单掺矿粉不超过10%,可有效提高再生混凝土和易性;双掺时其坍落度先增加后减小,在粉煤灰掺量10%、矿粉掺量5%时,坍落度190 mm达到最大;单掺和双掺条件下均能满足C30混凝土强度要求,单掺时可考虑20%掺量,双掺时结合和易性和强度可考虑粉煤灰10%、矿粉5%取代水泥;单掺粉煤灰时其变形较基础组变化不大,单掺矿粉时其变形近基础组变形两倍,双掺时其变形均远大于基础组变形;再生混凝土的微观结构观察证实了对试块抗压强度的宏观实测数据及原因分析。

轨道交通下层状地基中混凝土排桩隔振效果研究

为了研究在轨道交通荷载作用下混凝土排桩的隔振效果,特建立“车轮-轨道-地基”耦合模型,通过轨道竖向不平顺功率谱建立不平顺轨道并模拟列车在其表面行驶过程,根据控制变量法研究在混凝土排桩几何参数变化的情况下对混凝土排桩隔振效果的影响,通过本文的研究结果表明:混凝土排桩具有一定的隔振效果,随着各个参数的变化其隔振效果也会发生改变;桩长的增加,地基表面和地基深处隔振效果增强;随着埋置深度和桩间距的增加,混凝土排桩的隔振效果均下降,布置混凝土排桩埋深越浅隔振效果越好,布置混凝土排桩越紧密隔振效果越好。在土层的分界面上会出现振动加强的效果,在实际施工中应注意土体分层面带来的影响。

细粒含量对冻结粉质黏土力学特性的影响

季节冻土力学性能对工程影响显著,季节冻土中细粒含量是其力学性质的重要参数。为研究细粒含量对季节冻土强度的影响,通过冻土三轴试验,研究了不同细粒含量(40%、45%、50%、60%、70%)、不同冻结温度(-5℃、-10℃、-15℃)、不同围压(50 kPa、80 kPa、120 kPa)下冻结粉质黏土的力学性质。结果表明:试样的三轴应力-应变曲线均为软化型。同一细粒含量下,随着冻结负温的降低,土样峰值强度逐渐增大,其中-10~-5℃增长比-15~-10℃更加剧烈。随细粒含量的增加,土体脆性指数分布呈现抛物线形,土样黏聚力呈现上升趋势,而土样内摩擦角减小。同时,采用测温法得出了各细粒含量下未冻水含量分布,建立了冻土黏聚力在不同负温下随细粒含量变化的计算模型,能较好地预估任意冻结负温及任意细粒含量下冻土黏聚力。

考虑断层破碎带影响的隧道结构地震反应研究

为研究跨断层隧道在渗流-地震耦合作用下的动力响应,以宣绩铁路周湾村隧道穿越富水断层为背景,基于Biot固结动力方程,采用有限差分软件FLAC 3D进行多场耦合数值计算。本文主要分析了断层破碎带宽度对隧道衬砌特征点加速度、孔压、位移及应力响应规律的影响。研究结果表明,对隧道结构不同位置而言,加速度响应规律一致,均为正常段加速度<破碎带加速度<交界面加速度。耦合场作用下,地层与破碎带交界处围岩位移及应力均发生突变。随着断层宽度的增加,应力及位移突变范围有所增大,孔隙水压力峰值也进一步扩大。此时隧道受压区增大,衬砌结构易发生局部破坏。通过加设注浆层的方式,可有效减少耦合场作用引起的拱圈应力分布不均现象。