结构建模竞赛3D打印节点的设计与优化

3D打印在土木工程行业中具有良好的应用前景,然而在目前的教学中鲜有涉及。第九届全国大学生结构建模大赛中首次引入了3D打印节点装配模型的制作。以湖南科技大学参赛作品为例,从3D打印节点的设计、优化和安装等角度,阐述了3D打印在大学生结构建模中的应用。构件由3D打印节点采用"卡""插""楔""套"4种方式进行组装,效果良好。大赛对土木工程专业本科生普及3D打印技术、拓展专业视野具有较好促进作用。     

土木工程专业考查课发散式教学方法探讨与实践——以桥涵水文课程为例

土木工程专业考查课为专业人才培养不可或缺的环节之一,但在教学中并未得到足够重视。对国内具有代表性的10所高校土木工程专业考查课进行了调查,针对其教学弊端,提出发散式教学方法,并以桥涵水文课程为例对该教学方法进行了探讨。实践表明,该方法改变了专业考查课教学方法单一、学生学习被动和课程考核单一的现状,有效实现了教学互动。     

无粘结预应力活性粉末混凝土梁疲劳全过程应力计算方法研究

通过对无粘结预应力活性粉末混凝土梁进行等幅疲劳试验研究,得到了RPC应变﹑受拉钢筋应变和无粘结筋应力增量随疲劳循环次数变化的变化值.结合试验结果,提出了适用于活性粉末混凝土的疲劳残余应变演化方程及疲劳变形模量退化方程.基于损伤变量的定义形式及应变等效原理,推导了钢筋弹性模量退化模型及剩余疲劳强度模型;受拉钢筋及无粘结筋弹性模量退化模型及剩余疲劳强度模型的不同通过两者的S-N曲线和屈服强度的不同来体现.基于上述模型采用分段线性原理来代替疲劳非线性过程,并利用材料弹性模量的退化来反应材料的疲劳损伤,提出了无粘结预应力RPC梁疲劳全过程正截面疲劳应力计算方法.将计算结果与试验值进行对比,两者吻合较好具有一定精度.     

桥梁动态称重迭代算法的理论与试验研究

桥梁动态称重(bridge weigh-in-motion,BWIM)能够以桥梁作为载体识别过往车辆的轴重。商用BWIM系统通常基于Moses算法,以桥梁的实测影响线对车桥实测动力响应进行轴重识别。然而,该算法的轴重求解方程是病态方程,在特定情况下轴重识别精度偏低。为解决这一问题,该研究提出桥梁动态称重迭代算法,通过Moses算法和实测影响线算法之间的反复迭代,修正病态的轴重求解方程。该研究介绍了桥梁动态称重迭代算法的原理,并进行了相关公式推导;基于怀化舞水五桥引桥的车桥动力试验,对比分析商用BWIM算法和桥梁动态称重迭代算法的轴重识别精度;并深入探讨影响线的选取对轴重识别精度的影响。研究表明,桥梁动态称重迭代算法能够在一定程度上提高轴重识别的精度,其最佳的基准影响线是实测均值影响线。     

基于频率法的拉索及吊杆张力测试

拉索及吊杆张力测试结果的正确与否直接关系到桥梁状态的合理确定。基于两端固结梁在轴向拉力作用下横向振动方程,在找出解的规律之后,拟合出轴向拉力与梁的抗弯刚度、长度、线密度及振动频率之间的数值关系,并由此得出适用于拉索和吊杆张力测试计算公式,结果表明该公式具有良好的精度和适用范围。讨论了基于简支梁和弦模型得到的张力测试公式的适用范围,分析表明传统的索力测试公式仅适用于索长细比L/D不小于600时的情形,而本文公式即使L/D小于70亦能给出误差不超过2%的结果。     

双层均布荷载作用腹板开孔混凝土简支箱梁模型试验研究分析

为实现城市双层交通,以1∶6比例设计了腹板开孔混凝土箱梁,对其在双层均布荷载作用弹性工作状态下的受力性能进行了试验研究。基于试验结果建立有限元模型对其进行分析,在理论值与试验值吻合的基础上,讨论了开孔与否对试验梁弹性阶段受力性能的影响。研究表明:均布荷载作用在双层箱梁底板其实测跨中挠度比相同荷载作用于顶板时增大9.7%,底板加载对腹板开孔混凝土简支箱梁的挠度有较大影响;较不开孔箱梁而言,各工况作用时开孔箱梁跨中挠度增大22.9%~28.1%,且开孔梁在各工况作用下截面剪力滞系数增大,最大增大量值达62.0%。因此,腹板开孔对承受双层荷载钢筋混凝土简支箱梁抗弯受力性能有较大影响。     

矿业活动对锑矿区土壤的重金属污染特征及生态风险影响

为了评价矿业活动和生态修复措施对锑矿区土壤的重金属污染影响,调查了锡矿山锑矿区冶炼区、公路沿线区、采矿区及尾矿区中不同用地性质土壤中Sb、As、Pb及Cd等重金属含量,并用地累积指数法和潜在生态风险指数法对污染程度、潜在生态风险进行了评价。结果表明：锑矿区土壤样品中Sb、As、Pb及Cd的平均含量分别为3619.38、82.20、244.28、30.84 mg/kg,重金属复合污染严重;地累积指数法及潜在生态风险指数法评价表明,锑矿区Sb和Cd污染严重,As、Pb有轻度到中度污染,综合来看,具有极强的生态风险,其中,Sb和Cd是最主要的污染因子。冶炼、开采、运输和堆放等矿业活动使各区域土壤的重金属浓度呈显著区域特征;废矿渣土壤、荒地、林地、底泥、生态修复草地和菜地等土壤样品中的重金属Sb含量依次减小,植物生态修复方法是治理土壤锑污染的一种有效手段。     

双层荷载简支箱梁的剪力滞效应试验研究

通过对单箱三室双层交通混凝土简支箱梁模型进行试验研究,对其在上层荷载、下层荷载、上下层荷载3种不同工况的双层均布荷载作用下的剪力滞效应进行分析。结果表明：均布荷载作用下,箱梁跨中截面与1/4跨截面顶板均呈现出正剪力滞现象;在弹性工作阶段双层交通混凝土简支箱梁剪力滞效应与荷载作用大小无关,与荷载作用位置有关;荷载作用在底板引起的箱梁剪力滞效应比荷载作用在顶板引起的剪力滞效应小;当将作用在箱梁顶板的荷载一部分转移到底板时,能减小箱梁的剪力滞效应。     

粉煤灰对高强混凝土收缩徐变的影响试验研究及其修正模型

粉煤灰对高强混凝土收缩徐变的影响直接关系到结构长期性能的合理确定。制作粉煤灰掺量分别为0、12%和24%的100 mm×100 mm×400 mm的C50混凝土棱柱体试件,在试验室条件下进行收缩及不同加载龄期的徐变试验,研究了粉煤灰对高强混凝土收缩徐变的影响。根据试验结果评估了目前常用的4种相关规范公式对高强混凝土收缩徐变的适用性,并引入粉煤灰影响系数以综合反映粉煤灰掺量和加载龄期对高强混凝土收缩徐变的影响,根据试验结果和现有研究成果提出了其修正模型。分析结果表明,JTG D 62和GL 2000推荐的收缩徐变预测模式与基准试件实测结果较为吻合,验证结论亦说明所引入的粉煤灰影响系数可应用于掺粉煤灰高强混凝土的收缩徐变预测。     

混凝土徐变计算模型及其实用性评述

混凝土的徐变预测关系到结构长期性能的合理确定。目前已有多种混凝土徐变预测模型,为便于设计和研究,对各计算模型的影响因素进行了分析和综述。基于试验实测和参考文献结果,对各预测模型对高强混凝土徐变、早龄混凝土的压缩/拉伸徐变的实用性进行了评价。结果表明:JTG D62―2012和GL 2000模型较适用于高强混凝土;GL 2000模型较适用于早龄混凝土的压缩和拉伸徐变,但压缩徐变误差超过26.4%,拉伸徐变误差大于46.1%,其他预测模型的误差不可接受。因此,既有的混凝土徐变模型不适用于早龄混凝土的拉伸与压缩徐变预测。如要对早龄结构进行受力分析,需采用反映早龄混凝土结构拉伸/压缩徐变特性的徐变模型。