新建本科土木类高校结构实验室中长期建设探析——以福建省土木工程新技术与信息化重点实验室建设为例

从实验室本科教学建设与学科建设规划两个不同方面,详细梳理福建省土木工程新技术与信息化重点实验室从无到有,从有到有一定特色、显示度、影响力的区域知名重点实验室的建设过程。从建成后实验室的影响力,以及依托实验室的专业建设成效来看,以一盘棋的思想,通盘考虑学科的短期与中长期发展规划,完全正确,达到了预期建设目标。

海峡两岸土木工程专业术语初步对照与分析

鉴于海峡两岸土木工程学术交流日趋频繁,但两岸土木工程专业术语目前仍存在易混淆不清的问题(例如脚手架在台湾地区是鹰架),因此两岸在土木工程专业用语的术语差异性有必要进一步确认与整合。研究共查阅3 273笔两岸土木工程不同专业领域(包含土木、测量、交通、环境、岩土、结构及水利工程等)的术语资料,针对大土木及不同土木工程专业领域的专业术语差异性进行对照,并对专业术语容易混淆的程度给予评分。研究结果发现,在大土木的环境下,具有混淆程度的专业术语占27%,显示两岸土木工程人员在大土木的沟通上约有1/4的专业术语可能会被混淆或误解。此外,在上述的27%中,交通工程专业术语就占了19%,较其它专业领域占约8%左右要多,显示交通工程专业术语最容易混淆不清。

基于声发射技术的混凝土受压损伤特征

为研究混凝土在受压过程中的损伤演化特征,开展多种强度混凝土试块受压全过程声发射动态检测。根据声发射撞击数“两峰值、三阶段”的演化特性和波形信号频谱特征,分别对应混凝土在初始压密阶段、裂缝开展阶段、裂缝贯穿阶段的损伤特征,并基于声发射速率过程理论和损伤力学建立以声发射累积撞击数表征的混凝土损伤因子。研究结果表明:各强度等级的混凝土在受压全过程中低频能量稳定在区间30 kHz~50 kHz内;当能量密集出现在高频区间时代表混凝土进入裂缝开展阶段,受载后期高频信号能量的明显衰减是混凝土破坏的前兆信息;基于累积撞击数所建立的损伤指标能较好地反映混凝土在不同应力水平下的损伤程度。

关于桥梁工程本科毕业设计的几点思考

毕业设计是桥梁工程本科生专业能力锻炼的关键性环节。对桥梁毕业设计的概况进行介绍,结合近几年毕业设计存在的主要问题进行分析,提出了改进毕业设计质量的一些建议,包括加强教师团队建设、改进成绩评价体系、严格进行过程控制等,对推动桥梁工程毕业设计教学改革具有参考价值。

公路旧桥无缝化改造技术

公路桥梁的伸缩装置是桥梁结构中最为脆弱的部件,不仅容易损坏,而且修复困难。文章综述了国内外无伸缩缝桥梁的发展历程,以及国内旧桥无缝化的工程案例及相关研究;总结了国内旧桥无缝化改造的常用设计方法,介绍了桥墩、桥台处的无缝化构造处理技术;同时对旧桥无缝化技术的工程意义、应用前景、存在问题进行分析,表明对旧桥进行无缝化改造可提高其承载力、行车舒适性和抗震性能,具有广阔的应用前景和重要的经济价值,也指出今后研究的方向和可能存在的技术难题。

基于B/S结构的建筑施工企业信息交互系统研究

分析了施工企业信息交互现状与需求,构建了建筑施工企业信息平台。该平台包括内部供应链模块和外部供应链模块两大模块。内部供应链模块包括质量管理模块,安全管理模块以及危险源管理模块。外部供应链模块包括施工总承包单位,监理单位,建设单位以及其他参建单位之间的信息交互模块,满足各参建单位之间信息审核、信息查看等相应功能。并根据实际情况分析了系统在建设过程中的关键技术手段,包括系统与基于身份信息的数字签章的对接以及工作流程的建立等技术。

《建筑结构抗震设计》教学改革探索与实践——基于工程教育认证标准

根据工程教育认证标准进行专业课程的教学改革是工程教育认证的内在要求和必然趋势。结合《建筑结构抗震设计》课程特点,紧扣工程教育认证以学生中心、成果导向、持续改进三大核心理念与解决"复杂工程问题"有关的毕业要求,对教学目标与课程大纲、教学内容与教学方法、实践性环节、课程考核与评价等进行了改革探索与实践。课程考核与评价环节,提出了课程达成度评价与课程对毕业要求达成度评价的计算方法。结果表明,课程达成度计算值为0.82,工程教育认证标准下预设的课程目标达成,课程改革较成功。

福州市闽江水源热泵技术应用基础数据库建设

对福州市境内闽江水的水温、水质和水位等重要参数开展测试工作,建立了福州市闽江水源热泵技术应用基础数据库。测试数据显示闽江水温在纵向断面上基本保持一致,相对气温变化稳定,适合作为冷热源。多项水质测试结果显示,主要水质指标均满足水源热泵机组的要求,闽江水存在浊度大和铁离子含量偏高的问题。闽江水位每日变化幅度受潮汐的影响较大,潮差自闽江口向闽江上游逐渐减少,其中马尾段每日最大水位差在2.58~5.34 m之间波动,水位年变化幅度为5.51 m。本研究旨在为福州市闽江水源热泵技术推广应用提供数据支撑。

装配式钢筋混凝土框架结构梁柱节点创新研究

详细论述了装配式混凝土框架梁柱节点构造形式及相应的研究进展、存在问题,并基此提出了一种全预制装配式钢管约束节点连接方式。新型节点由核心骨架、约束钢管和梁端预埋件组成,可提高节点侧向约束、混凝土的强度和延性,实现强节点、弱构件的抗震理念。预制节点与预制梁通过防屈曲翼缘金属板耗能阻尼器连接,塑性铰从柱面外移,结构失效模式可控,震后可修复。

装配式混凝土框架结构的地震韧性发展动态与创新结构体系研究

分析了预制装配式框架结构在地震韧性方向的发展现状,探讨其在减震及可恢复功能结构方向的主要节点及连接形式的抗震研究进程,并提出一种新型可恢复功能全装配钢筋混凝土框架节点。新型节点主要由可更换损伤可控钢制铰和钢管约束核心区组成,可将节点的塑性铰外移至梁端的耗能铰上,引导结构形成合理失效模式,在“强节点弱构件”的抗震理念下,实现装配式框架结构的震损可修复功能。

预制装配式剪力墙结构发展动态与结构创新体系研究

装配式剪力墙结构具有生产效率高、工程质量好等优点,符合国家建筑工业化的发展要求。装配式剪力墙结构对结构的整体构造影响较大,其连接区域成为结构整体力学性能的关键要素。为此,总结目前装配式剪力墙不同连接形式的发展动态和存在的问题,并对目前研究热门领域的消能减震剪力墙结构与可恢复功能的剪力墙结构的发展现状和不足进行分析;针对可恢复装配式剪力墙结构的问题,提出了一种可更换钢制耗能连接装配式剪力墙结构,阐述了该结构的构造形式、设计方法、创新点与抗震性能。该结构可将损伤和耗能集中在钢制连接区域,通过连接区域内特定钢构件屈服耗能,保证上部主体结构不发生破坏,整体连接均通过螺栓实现,施工方便,且便于震后通过更换受损钢构件实现结构的可修复功能。

MJS工法桩在滨海地区软基加固工程中的应用

为探究MJS(Metro Jet System)工法桩大面积施工对周边环境的影响及其安全性,基于福建省滨海地区首例MJS工法桩加固涉铁软基工程实例,通过试桩试验探讨施工工艺并全面分析桩施工对周边环境影响规律。结果表明:单桩施工对土体扰动微小,而多桩施工产生的累积效应不可忽略;土体深层水平位移沿土体深度总体呈“上大下小”趋势,根据桩侧不同距离土体的深度影响范围,结合工程实际将桩周边土体划分为主影响区、中影响区和微影响区;土体孔压变化率沿深度方向总体呈先增大后减小现象,深处结构性扰动较小的软土对喷浆压力较敏感;MJS试桩施工中,临近高铁桥墩台的变形基本呈无规律振荡状态,试桩施工结束后随软土结构重组,墩台变形趋于稳定,且绝对值及差异沉降均远小于规定值,不会危及墩台结构稳定性及高铁运营安全。

圆钢管砖骨料地聚物再生混凝土柱滞回性能试验研究

为探究废弃黏土砖再利用的可行性,对6根圆钢管砖骨料地聚物再生混凝土柱的滞回性能进行了系列试验研究。以不同钢管厚度(4、6 mm)、砖骨料取代率(0%、50%、100%)、轴压比(0.05、0.25、0.50)为参数,得到了试件在往复荷载作下的失效模态、骨架曲线和滞回曲线,并对构件的刚度退化、滞回性能、峰值承载力、延性、承载力退化和耗能能力等抗震性能指标的变化规律分析。结果表明:试件的失效模式表现为底部发生鼓曲、开裂,出现塑性铰的区域核心混凝土破碎,与普通钢管混凝土相似;砖骨料取代率和轴压比的增加会降低试件的承载力,钢管厚度的增加会提高试件的承载力。试件的滞回曲线饱满,表现出不明显的捏缩,表明耗能能力较好;轴压比的增加导致试件的变形能力降低,加快了刚度和承载力的退化速度,增长钢管厚度可以提高试件的变形能力;砖骨料取代率对试件刚度退化、延性、承载能力和耗能能力的影响有限。

层状地基中海洋大直径管桩水平动力响应分析

考虑桩−海水−层状土相互作用,研究了水平动荷载作用下层状地基中海洋大直径管桩的动力响应特性。将海水视为无黏性可压缩流体介质建立桩周、桩芯海水的运动方程,通过分离变量法并结合海水的边界条件求得桩周、桩芯海水作用在管桩上的动水压力。将海床土体视为黏弹性介质并考虑其成层非均质性,利用微分变化并结合土体振动边界条件解得桩周、桩芯土体作用在管桩上的水平抗力。进而根据各桩段上水平力的平衡建立管桩控制方程,利用传递矩阵法并结合桩身的连续条件以及桩顶、桩底的边界条件,得到层状海床土中海洋大直径管桩的水平动力响应解析解,给出了桩顶位移解析表达式。将所得解与有限元模拟结果以及退化解与已有文献解进行对比,验证了本研究计算方法的合理性。并基于所得解分析了管桩−海水−层状土系统水平动力响应对动水压力、水深、土体模量、土层厚度等关键参数的敏感性。

基于微分法的大跨度桥梁三维颤振敏感性分析

桥梁颤振敏感性表征设计参数对颤振临界风速的影响,是探究桥梁颤振机理与提升颤振性能的重要工具。为帮助设计人员在设计阶段高效精准地获取结构动力特性及颤振导数对大跨度桥梁颤振性能的影响规律,提出一种基于直接微分法的桥梁三维颤振敏感性分析方法。该方法基于系统矩阵的左右特征向量正交特性,构建在设计参数小幅摄动时桥梁多模态耦合颤振规格化条件,结合颤振临界条件得到系统特征值及颤振临界风速对设计参数的敏感性。为检验该方法,以理想薄平板断面简支梁桥为算例,与有限差分方法进行比较,表明该方法具有较高的精度和计算效率。将该方法用于一座大跨度悬索桥的颤振敏感性分析,结果表明:对于采用闭口流线型主梁断面的大跨度桥梁,一阶对称竖弯和一阶对称扭转模态对桥梁颤振影响最大;增大桥梁结构的阻尼比、模态质量及基础扭弯频率比,均会提升桥梁颤振临界风速;颤振导数中,A_(2)^(*)影响最显著,A_(3)^(*)、A_(1)^(*)和H_(3)^(*)的影响次之,其它颤振导数的影响则基本可以忽略。

钢板阻尼连接的装配式边柱减震节点滞回性能试验研究

为研究不同耗能机制的钢板阻尼连接对装配式钢框架梁柱节点力学性能的影响,本文对两个钢板阻尼连接的装配式边柱减震节点试件进行拟静力试验研究,获得试件的破坏模态、滞回曲线、骨架曲线、滑移曲线和应变发展情况,分析试件的承载力、延性、耗能能力、弯矩–转角等性能指标。研究结果表明:钢板阻尼连接的装配式边柱减震节点具有较好的承载性能和耗能性能,在试验过程中未发现梁、柱主体构件及节点核心区破坏现象,可将损伤集中控制于钢板阻尼连接处。耗能钢板圆形开孔的承压型钢板阻尼连接的装配式边柱减震节点(试件BSDC)主要为耗能钢板发生受拉破坏,长圆形开孔的摩擦型钢板阻尼连接的装配式边柱减震节点(试件FSDC)出现明显的滑移行为,在钢板阻尼连接处产生明显的弯曲残余变形。试件FSDC的承载力略低于试件BSDC,且由于往复荷载下的摩擦系数和预紧力损伤,加载后期试件FSDC承载力出现轻微下降,但其滞回曲线较为饱满,滞回行为稳定,而试件BSDC由于耗能钢板断裂导致承载力急剧下降。试件FSDC的耗能能力和延性均优于试件BSDC,摩擦型钢板阻尼连接耗能占比为88%,承压型钢板阻尼连接为67%,实现了集中耗能,钢板阻尼连接处的滑移行为可改善试件的耗能性能和变形能力。

圆钢管再生镍铁渣混凝土柱偏压力学性能研究

为了研究再生粗骨料取代率和偏心距对圆钢管再生镍铁渣混凝土柱力学性能的影响,设计了13个试件进行轴心和偏心受压试验,分析试件的荷载-跨中挠度曲线、侧向挠度曲线、刚度退化和耗能。在普通钢管混凝土的研究结果基础上,回归拟合适用于钢管再生混凝土的压弯承载力预测公式。结果表明:偏压试件的挠度沿柱高呈对称分布,形状符合正弦半波曲线;加载过程中截面中性轴的位置向受压区偏移,表明受压区面积逐渐缩小,受压区高度减小;当取代率超过30%后,随着再生粗骨料取代率的增加,试件的极限承载力降低,刚度逐渐退化,试件破坏时的耗能系数表现为降低的趋势;随着偏心距的增大,试件的极限承载力降低,侧向挠度曲线的包络面积逐渐增大,刚度逐渐退化;根据拟合的压弯承载力计算公式得到的计算值与试验结果吻合较好。

冲击荷载作用下钢管再生混凝土柱损伤评估分析

为研究钢管再生混凝土柱在冲击荷载作用下的损伤,进行了16根钢管再生混凝土柱的落锤冲击试验。在试验的基础上建立了钢管再生混凝土柱的有限元模型,分析不同冲击速度、冲击质量、截面含钢率对钢管再生混凝土柱损伤程度的影响。通过控制冲击质量与冲击速度,基于损伤因子d_(s)和弹塑性转角θ,划分损伤评估等级,拟合钢管再生混凝土柱损伤评估曲线。结果表明:建立的有限元模型能很好地吻合落锤冲击试验的结果,最大误差不超过10%;冲击过程中跨中挠度峰值出现时间远远滞后于冲击力峰值出现的时间,冲量是动量的1.23倍;随着冲击速度的增加,跨中挠度呈抛物线形的增长趋势,冲击质量增加对冲击力峰值影响较小,但对跨中挠度有较大影响,随着截面含钢率的增加,构件的耗能几乎稳定在90%附近;从损伤曲线图可以快速判断钢管再生混凝土柱的整体损伤情况及局部损伤情况。

圆钢管再生镍铁渣混凝土柱冲击性能试验

为研究掺镍铁渣钢管再生混凝土柱抗冲击性能,以粗骨料替代率、轴压比、落锤质量及冲击能量为变化参数,设计并制作了11根圆钢管再生混凝土柱。通过落锤冲击试验,得到了试件的破坏形态、位移时程曲线及冲击力时程曲线,研究了轴压比、粗骨料取代率、冲击能量和落锤质量对钢管再生混凝土柱侧向冲击性能的影响。结果表明:钢管再生混凝土柱抗冲击性能良好,能量吸收率基本恒定在67%左右;与取代率为0%相比,再生粗骨料取代率为30%时,试件跨中挠度平均降低8.9%;再生粗骨料取代率为70%时,试件跨中挠度平均降低11.4%;随着冲击能量的增加,试件跨中残余位移显著增大;轴压比在0~0.4以内,轴向力对钢管再生混凝土抗冲击性能有提高作用;落锤质量由330 kg增加至430 kg,冲击持续时间增加16%;套箍系数增大,跨中挠度减小。

装配式RC桥墩研究现状及展望

基于相关工程案例,对装配式桥墩的结构体系进行介绍;从结构受力性能、耐久性、施工便利性等角度,对不同类型装配式桥墩的优缺点进行分析比较。通过分析既有研究成果发现:既有研究大多集中于桥墩的抗震性能,涉及装配式RC桥墩的抗压、抗剪性能等研究较为少见,《公路装配式混凝土桥梁设计规范》(JTG/T 3365-05—2022)虽提出了装配式混凝土桥墩的结构计算方法,但尚未根据不同类型装配式桥墩的拼接构造特征提出相应的局部构造的极限承载力验算方法;《公路装配式混凝土桥梁设计规范》(JTG/T 3365-05—2022)、《公路装配式混凝土桥梁施工技术规范》(JTG/T 3654—2022)规定了部分类型装配式桥墩的构造要求、施工工艺,一些地方标准已涉及装配式桥墩的抗震设计、施工、验收等,可用于指导部分类型的装配式桥墩的设计与施工,但内容不全面。在此基础上提出装配式桥墩在结构设计、施工、质量管控等方面存在的不足以及今后的发展方向。