石油高校土木工程本科专业特色培养刍议

本文针对石油高校土木工程专业特色发展的需求,分析了当前石油高校土木工程培养的特点及存在的不足。并在此基础上,从特色培养模式、特色教育方式和特色实践环节三个方面探讨了石油高校土木工程专业培养方案的改革方向,着重突出了石油特色与土木工程专业的合理契合及相关突破口,并提出了石油高校土木工程专业培养方案脉络,旨在为石油高校土建类专业培养方案和教学改革提供参考。

混合联肢部分外包组合剪力墙基于两阶段耗能的塑性设计方法研究

混合联肢部分外包组合剪力墙结构是一种典型的两阶段耗能结构体系。依据现行设计规范设计的混合联肢部分外包组合剪力墙结构对结构弹塑性阶段的整体性能缺乏考虑,在设防地震和罕遇地震作用下结构的屈服顺序难以控制。基于混合联肢部分外包组合剪力墙结构体系“小震不坏,中震可修,大震不倒”的三水准抗震设防性能目标,提出结构两阶段耗能的塑性设计方法。以目标位移和理想破坏模式作为预测结构弹塑性受力状态性能目标,针对不同地震水准下的性能目标,考虑耦连比对结构合理耗能机制的影响,将结构的能力曲线等效为三线型,改进了传统基于能量平衡的塑性设计方法,保证结构在设防地震及罕遇地震下实现理想屈服顺序,避免薄弱层产生。采用建议的设计方法设计了一个12层结构算例,并采用ABAQUS对算例进行推覆分析和弹塑性时程分析。结果表明,采用基于两阶段耗能的塑性设计方法预测的中震及大震下结构顶点位移角与数值分析结果误差分别为0.5%和12.1%,最大层间位移角满足结构弹塑性层间位移角的要求。算例结构能够实现“强节点弱构件、强墙肢弱连梁”合理的屈服顺序,保证结构预期的失效机制和不同地震水准作用下的性能目标,验证了基于两阶段耗能的塑性设计方法的有效性。

荷载分项系数调整对轻钢结构构件可靠性和材料用量的影响分析

轻钢结构对可变荷载极度敏感,设计时其荷载分项系数取值相对偏小。《建筑结构可靠性设计统一标准》(GB 50068-2018)中调整后的荷载分项系数数值有所提高。为了明确荷载分项系数调整前后轻钢结构可靠性和材料用量的变化,通过收集不同轻钢构件的分布类型和统计参数,考虑更符合轻钢结构的荷载效应比?为0.25~12,并基于可靠度理论对轻钢结构的可靠度和材料用量进行了分析。分析结果表明:荷载分项系数调整后,轻钢结构可靠指标提高范围为8.1%~11.2%;材料用量增加了4.28%~5.41%。这些定量的分析结果可为结构工程师提供参考。

考虑尺寸效应的井壁坍塌压力统一强度理论解

针对目前井壁坍塌压力理论计算中未考虑井眼尺寸的问题,依据双剪统一强度理论,引入中间主应力参数b,通过理论分析和实践验证,推导了考虑井眼尺寸的垂直井井壁坍塌压力计算表达式。分析了井眼尺寸、b值、岩石完整性等因素变化对井壁坍塌压力的影响。结果表明:井眼尺寸对浅层井壁稳定的影响较大,井眼扩大或井深增加,井壁坍塌压力相应增加;随着井眼尺寸增大,中间主应力对深层井壁坍塌压力的影响逐渐增加;同一深度处围岩整体性越差,井壁坍塌压力相应越高。本文所推导垂直井井壁坍塌压力计算公式可以对不同井眼尺寸的井壁坍塌压力做出预测,同时考虑中间主应力效应可以充分发挥井壁围岩的强度,为现场低密度钻井液的应用提供理论支持。

基于双剪统一强度理论的垂直井井壁坍塌压力解

针对钻井过程中井壁坍塌压力的理论计算值与实测值存在较大差异的问题,依据井壁力学模型和双剪统一强度理论,通过理论分析和实践验证,推导得出了不考虑渗透作用的垂直井井壁坍塌压力统一解表达式,并分析了不同b值、不同深度、不同强度准则下井壁坍塌压力的变化趋势。结果表明:当井深一定时,随着b值的增大,井壁坍塌压力相应降低。同一b值条件下,随着井深的增加,井壁坍塌压力相应提高。中间主应力对浅层井壁坍塌压力的影响较深层大,中间主应力的引入对井壁岩石强度的提升有着积极作用。文中建立的井壁坍塌压力解公式可以通过改变b值的大小调整中间主应力的贡献,以适应不同地质条件下垂直井井壁的坍塌压力计算。

基于统一强度理论的泥页岩蠕变损伤强度解

针对目前泥页岩井壁蠕变计算未考虑中间主应力的问题,依据双剪统一强度理论,引入中间主应力参数b,通过理论分析和实践验证,推导了三轴试验条件下泥页岩蠕变损伤强度准则表达式,分析了b值、时间、井壁深度等因素变化对井壁蠕变的影响。结果表明:中间主应力对浅层井壁蠕变的影响较大,考虑中间主应力的作用将会进一步加剧泥页岩的蠕变;中间主应力的作用会使短时间泥页岩蠕变值有较大上升,因此应结合工程实际合理选择相应的中间主应力参数。依据本文所建立的泥页岩蠕变损伤强度准则可以考察中间主应力对泥页岩蠕变变形的影响,同时进一步预测不同时间段泥页岩的变形情况,为现场井壁稳定的判别提供理论支撑。

井壁Ⅰ型裂缝尖端塑性区研究

探讨考虑中间主应力效应的井壁围岩Ⅰ型裂缝的尖端塑性区分布情况及影响因素。基于双剪统一强度理论,对井壁围岩Ⅰ型裂缝的尖端塑性区分布进行研究,建立了Ⅰ型裂缝尖端塑性区边界统一解表达式,并以泥页岩井壁为例,求解出泥页岩Ⅰ型裂缝尖端塑性区边界统一解,进一步推导了考虑围压作用的泥页岩Ⅰ型裂缝尖端塑性区计算公式。同时讨论了不同b值、不同拉压强度比、不同强度准则下泥页岩Ⅰ型裂缝尖端塑性区的变化趋势。结果表明随着中间主应力发挥比例的不断增加,塑性区曲线不断平滑,塑性区裂缝尖端延长线上的裂缝扩展速率也相应降低。考虑中间主应力的积极作用可以使含张拉裂缝的井壁围岩充分发挥岩石自身强度,减小塑性区范围,同时降低裂缝在尖端延长线上的延展。

CFRP加固埋地油气管道在爆炸荷载下的损伤判定研究

通过埋地静爆试验,对经碳纤维增强复合材料(carbon fibre reinforced polymer,CFRP)加固的埋地钢制油气管道抗爆性能及损伤评价进行研究,同时结合所得试验数据进行数值模拟,分析并建立CFRP加固埋地钢制油气管道损伤评估准则。结果表明:在折合距离为0.1m/kg^(1/3)试验条件的浅埋爆炸荷载作用下,普通管道与CFRP管道迎爆面均发生了明显凹陷变形,CFRP管道凹陷变形量较前者降低38.2%,且管道迎爆面及端部连接处易于遭受损伤;普通管道迎爆面超压高于CFRP管道但两者正压持时接近,表明CFRP布可以有效降低爆炸冲击波压力峰值但对于正压持时的影响较小。在进行爆炸荷载作用下管道的损伤判定时同时引入凹陷深度与凹陷长度,最终提出并建立了基于管道临界凹陷深长比的固端约束条件下CFRP加固埋地钢制油气管道的超压-冲量(pressure and impulse,P-I)损伤评估准则及判定公式。

泥页岩动静态弹性力学参数实验研究

为研究不同条件下泥页岩动静态弹性力学参数的变化规律,建立动静态弹性力学参数关系表达式,对三块泥页岩岩样开展动静态弹性力学参数实验,研究了不同围压和温度对泥页岩声波速度、动态杨氏模量、动态泊松比、静态杨氏模量和静态泊松比的影响。研究结果表明:岩样纵、横波波速均随围压增大呈增大,随温度升高呈减小的趋势。温度和围压对泥页岩动静态弹性力学参数均有影响,动态弹性力学参数值大于静态弹性力学参数值,动、静态杨氏模量和动、静态泊松比随不同围压和温度的变化规律呈现出较大差异。由于泥页岩岩样的裂缝发育,非均匀性强,从而造成该批次岩样间的动、静态杨氏模量与动、静态泊松比数据离散无规律。而同一个岩样同一温度条件下动、静态杨氏模量有较好的相关性,并回归得到了该岩样动态杨氏模量和静态杨氏模量关系表达式。

高校课堂教学现状及多方位教学模式探索

本文从学生学习主动性、课堂师生交流互动以及教师课堂教学方式等三个方面剖析了现有高校课堂教学所存在的普遍问题及其形成原因。在分析比较的基础上,以课堂讲授及课程考核两个关键教学环节为研究对象,并结合教学实践,归纳提出了基于高校课堂多方位教学模式的课堂教学改革思路。

高校课堂多方位教学模式改革思路与实践——以“房屋建筑学”课程教学为例

本文以土木工程专业基础课"房屋建筑学"课程课堂教学改革为依托,对如何改进高校课堂教学、评价,从优化课程讲授内容、改进课程授课方式、调整课程考核方式等三方面提出了高校课堂多方位教学模式改革思路,并进行了一些有益的尝试,以期不断改进高校课堂教学效果,为高等教育人才培养探索出一条积极可行的道路。

基于双剪统一强度理论的泥页岩强度评价研究

基于合理的强度理论,结合具体的试验数据,准确获取泥页岩的强度指标对评价泥页岩井壁的稳定性有着重要的意义。对14块泥页岩岩样设计开展常规三轴压缩试验,研究了不同围压条件下泥页岩强度的变化特征,得到了所取岩样的基本力学参数。进一步,基于双剪统一强度理论建立了常规三轴试验条件下泥页岩统一强度表达式,并结合岩样力学参数推导建立了具体计算式。结果表明,建立以压应力为正的双剪统一强度理论表达式更适合在岩石强度计算方面应用,建立的常规三轴试验条件下的泥页岩统一强度表达式可以结合具体的岩石参数进行岩石强度计算,其计算结果与试验结果误差较小,符合工程现场预测的需要。同时,基于双剪统一强度理论推导建立的泥页岩三轴强度计算公式有较强的通用性,可以依据不同岩样的基本力学参数值进行具体化,从而降低实际工程中的岩样采样率,提升井区泥页岩井壁稳定判定效率。

采用随机介质理论预测盾构施工引起的深层土体空间位移

基于随机介质理论,考虑了隧道直径、埋深、土体削减、围岩性质等因素对主要影响角和间隙参数的影响,研究了Park位移模式3对盾构掘进引发的隧道轴线上方任一土层深度的空间变形。工程算例结果表明,本文方法相对于经验解其曲线变化趋势更符合实测值,相对于已有的研究结果其计算数值偏大,故工程应用偏于安全。

中国木结构古塔与抗震分析

通过大量文献的调研分析,总结了中国几个著名的木结构古塔的来源、形制和基本构造,分析、归纳了中国木结构古塔的抗震特点和所蕴含的抗震思想,探讨了其千年不倒的抗震机理。

地基处理与加固课程教学方法改进措施

地基处理与加固是土木工程专业学生必修的专业课程,具有实践性强、处理方法繁多、知识体系复杂、内容枯燥等特点,针对该课程现阶段教学中存在的一些弊端,我们在教学过程中提出一些改进措施。实践表明,这些方法可以极大程度提高学生的学习效率,增加学习的趣味性,让学生更好地掌握地基处理方法,培养学生的工程应用与实践能力。

基于VR与BIM技术的装配式结构建模及可视化实现

装配式建筑结构在施工前的预拼装对结构施工有着重要的前瞻意义。本文基于VR和BIM技术,通过Revit建立三维结构模型并将其与VR技术相结合的方法,基于C#语言,研发了建筑结构预拼装可视化程序。通过本程序的应用,可以在展示结构构件整体装配效果的同时,实现结构主要构件在施工结束后的基本材质调整以及施工材料的整体溯源。证实了基于VR与BIM技术实现装配式结构建模及可视化的可行性。

套筒加强式圆形钢管混凝土柱-钢梁节点抗震性能试验

为解决圆形钢管混凝土柱-钢梁单边螺栓节点在地震荷载作用下存在的安全隐患,提出套筒加强式节点。以节点构造方式和梁柱刚度比为主要影响因素,设计10个1/2缩尺比例的圆形钢管混凝土柱-钢梁节点试件,采用柱端加载方式完成了试件的低周反复荷载拟静力试验,观测了试件的破坏过程与破坏模式,分析了各试件的滞回曲线、承载能力、延性和耗能能力、强度与刚度退化等特征参数,系统研究了不同影响因素下套筒加强式焊接节点、栓焊混合节点与传统螺栓连接节点的破损规律差异,并给出了此类节点极限弯矩的计算方法。研究结果表明:节点的破坏模式主要取决于节点的构造方式和梁柱刚度比,套筒加强式栓焊混合节点避免了螺栓松弛、断裂以及焊缝开裂等破坏形式的发生,达到了"强节点,弱构件"的抗震设计要求;套筒结构使节点核心区的焊缝和螺栓共同承受弯矩和剪力,提高了节点强度和梁柱连接的刚度,节点由螺栓连接时的半刚性连接变为刚性连接;与传统螺栓连接节点相比,套筒加强式节点具有更高的承载力和安全储备,其等效黏滞阻尼系数、转角延性系数、弹性及弹塑性层间位移角均满足规范要求,各抗震性能指标良好;节点极限弯距的计算结果与试验结果吻合较好,表明该方法可用于此类节点的设计计算。