基于工程认证背景下土力学与基础工程课程教学改革与实践

来源 :水利与建筑工程学报 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhaolong0804
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在工程认证背景下,土木工程专业毕业生的能力培养面临更高的要求。作为土木工程大类专业学生必须熟练掌握的课程,传统土力学和基础工程课程存在教学内容多、学时少、教学形式单一等问题,制约了学生学习思考的主动性,导致土木工程专业毕业生各项能力的培养难以达到专业工程认证要求。基于工程认证背景下土木工程专业毕业生的四点毕业要求,相对应提出四点课程培养目标,结合教育工作中的实际经验,对土力学与基础工程的教学模式进行进行深层次、多方面地讨论,提出课程改革方案并加以实施,最后,通过问卷调查方法分析总结具体改革措施的实施效果,
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最小生态流量是小水电科学合理调度的重要依据,对稳定河流水文情势和保障河流生态环境安全具有重要意义。以汉江支流湑水河干流上的观音峡水电站为研究对象,分别采用Tennant法、90%保证率最枯月流量法、Texas法、基流比例法、年内展布法、湿周法、生态水深-流速法等对该水电站的最小生态流量进行了分析研究,结果显示,各方法计算的结果差异较大,最大值约为最小值的7倍。从各计算方法的主要指示因子出发,构建判断矩阵,分析的各方法权重依次为0.0640、0.0256、0.0256、0.1971、0.1971、0.099
为加深对墙后填土表面倾斜加筋挡土墙工作特性的理解,采用有限单元法对某一工程实际案例进行了分析。计算中考虑了分级填土过程,研究了施工过程中面板的水平位移,格栅拉力的分布,以及抗滑安全系数等内容。结果表明加筋区域具有较好的整体性,可视为具有加筋长度的等宽重力式挡土墙。破坏形式为沿墙底的滑动破坏和加筋区域以外填土中的圆弧滑动破坏。加筋土挡墙背面也是潜在的破裂面。对比分析了格栅抗拉刚度、长度、间距等因素对面板水平变形、安全系数和破坏模式的影响,所得结果对相关工程有较好的参考意义。
针对农村老旧石拱桥在结构及养护上存在的不同于现代桥梁的特定问题,基于陕西省汉中市镇巴县实地调研数据,统计分析了镇巴县农村石拱桥中的主要病害;提出采用桥梁编码的方式,方便农村地区老旧公路桥涵进行数据统计、管理养护;借助无人机图像识别技术,结合石拱桥多因素影响下的退化损伤分析,建立了一套适用于西部农村地区石拱桥的快速评定方法;同时采用有限元软件模拟了镇巴县狮儿坝桥的结构性能退化,对评估结果进行了验证。评价方法简单便捷、成本低,可供农村地区相关桥涵评价研究参考。
设计塔楼缩进比例为1∶3、缩尺比例为1∶7的8层大底盘单塔楼层隔结构,隔震层位于塔楼底部,运用有限元分析软件ETABS对该结构模型进行数值模拟,对比相应的抗震模型并总结地震响应规律,为工程设计提供参考。分析结果表明:层间隔震结构相比非隔震结构自振周期显著延长;上部塔楼在楼层加速度、层间位移和层间剪力等地震响应方面减震效果明显,下部底盘在层间位移和层间剪力响应方面减震效果不明显,且加速度响应相比非隔震结构略有放大;进一步分析得到,层间隔震结构在0.6g加速度峰值地震作用下仍为弹性状态,安全度较高。
该工程坝内部变形和表面变形在同类型级工程中偏大,且尚未收敛,现场检查发现坝顶和坝后出现了混凝土结构破坏等现象。为择机修复坝体防渗结构,对坝体内部测点和表面测点观测值的相对沉降值进行反演分析,通过反演分析确定“南水”双屈服面弹塑性模型和流变模型的参数。并基于反演分析结果,预测体沉降变形程度及最终沉降时间,计算成果表明:目前坝体沉降约占总沉降的83%,后期尚有17%的变量,估计坝体最大变形量为2.07 m。为后期修复坝体防渗结构提供依据。
第四纪沉积物在沉积环境和水动力的变化下具有较大的空间变异性,为探明亚黏土典型剖面的含水率赋存特征,依托原位试验采用高密度电阻率成像法技术,通过测量典型剖面土体的含水率与电阻率,并选取3种数学形式构建二者关系模型,以验证各模型在分析水分运移规律方面的有效性。结果表明:电阻率随含水率的增高而降低,即电阻率与含水率之间存在负相关性;电阻率随深度的增加先增大后减小;含水率随深度增加先波动,后逐渐减小。经反演验证,对数模型能够更准确的描述该典型剖面含水率的变化情况。
为了揭示软基段公路管廊路基工后的沉降特性,以滨海软基段某公路管廊路基为研究对象,利用FLAC3D有限差分软件分别对填土荷载作用下、不同管廊位置、不同路基高度下和土工格栅工况下的管廊路基的沉降特性进行分析。结果表明:荷载作用下,软基段既有管廊路基中,其沉降主要由施工期间路基填筑引起,管廊与周围土体差异沉降随着时间不断加剧,造成路面变坡率突变,与无管廊软土路基相比,将会扩大3倍左右;管廊位于路中、路肩、坡脚处对路基差异沉降的影响依次减小,当其位于坡脚时工后会产生3%左右的倾斜,对工程防水和变形缝设置提出了更高
土的强度由黏聚力和摩阻力两部分组成,通常黏聚力为常量,摩阻力部分因法向应力的变化而变化,因而在强度折减时只需对摩阻力部分进行折减。为此作者经过多年土力学教学研究思考,构造出满足以上特点的土的强度折减式,然后将其代入Bishop法土坡安全系数表达式,得到了改进的Bishop法土坡安全系数表达式,用改进的土坡稳定系数表达式计算出的土坡稳定系数较通常的Bishop法小,对于工程,偏于安全。将这一研究结果尝试着在土坡稳定分析教学中进行讲授,从教学效果看,拓展了课本原有内容,激发了学生发散思维、探索新知识的兴趣。
土木工程专业的课程学习具有基础性和实践性强的特点,实验教学是这些课程教学中必不可少的实践性环节。为此,需要探索一种新的实验教学模式。土工试验虚拟仿真教学平台的开发基于互联网+理念,融合土木专业知识以及现代信息技术。平台不仅涵盖了教材或土工试验方法标准中的土工试验内容,还与时俱进地融入科研性试验元素,如仪器的研制及功能的开发,做到了科研实验操作方法的有效传承及科研反哺教学的有效践行。同时,该平台具有量化考核的功能,可辅助教师评估学生的试验掌握情况。基于该虚拟仿真平台的教学构建了土工试验综合性、设计性、创新性
以福建平潭安海澳大桥主桥为背景,通过有限元数值模拟方法进行全桥受力性能分析,探讨了主梁、主梁间横梁、主塔以及斜拉索等主要受力构件的受力特性,并在原设计方案的基础上提出构造优化措施。结果表明:车辆荷载作用下部分斜拉桥的主梁受力相比常规连续梁降低约10%;通过设置横梁连接可改善原设计方案采用的分离式双幅主梁的整体受力性能,并建议了主梁间横梁的布置形式和合理尺寸;为减小施工阶段的钢管初应力并降低主塔重心,建议主塔钢管内混凝土填充至拱门直线段以上跨径的L/8处;索力变化不影响全桥固有模态,全桥一阶固有频率为0.8