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本科材料力学竞赛主观题答题鉴赏

作者:工程力学系 马红艳   时间:2014-11-14   点击:[]

 

2014年度大学生材料力学竞赛顺利落下帷幕。主观题部分(占15分),通过现场播放一段材料力学相关的工程问题视频,参赛者给出解释或联想发挥。

主观题部分现场播放的是一段马来西亚港口施工视频。

(视频链接:http://v.youku.com/v_show/id_XNTU4NDcyNDgw.html

马来西亚港口工程主要包括打桩、平台钻空浇注、构件预制、现场浇注、安装、搅拌站及污水处理、结构截面安装和工人安全防护等。从材料力学的角度分析,整个结构应满足强度、刚度和稳定性三大力学条件。要求尽可能采取装配化程度高,施工速度快的工程施工方案,尽量缩短水上作业时间。保证建筑物在施工期间的稳定性。港口设计成超静定结构,可大大提高其强度、刚度和稳定性。

港口施工主要由基桩和上部结构组成,桩的下部打入土中,上部高出水面,采用钢管柱,属透空式结构,波浪和水流可在下面通过,对波浪不发生反射,不影响泄洪,并可减少淤积。桩不仅是基础同时也是承受荷载的主体结构,其功能是通过桩基将作用在上部结构的荷载传到地基深处。桩基布置会影响整个结构受力情况。合理的桩基设计应该让所有的桩充分发挥其承载力,且使同一桩台下的各桩受力尽量均匀,使港口的不均匀沉降较小,令整个结构更经济。

钻孔灌注桩下部穿过泥土层,深入坚硬的岩石层,先钻孔并采用泥浆护壁,后下放钢筋笼,实施水下混凝土浇筑。钢筋笼的长度可不用抵达桩尖,一般情况下可伸入地面以下1/3入土深度。泥面以上的桩端采用钢套筒。强度高,抗弯及抗水平荷载能力较强。能有效减小船舶撞击力,施工方便,能有效节省工期。

港口工程的桩基常年浸泡在水中,受腐蚀非常严重。为保证港口的安全使用应采取人工措施防止钢管桩被腐蚀破坏。应用较为广泛的钢管桩的防腐保护措施主要包括两大类:防腐涂层保护措施和阴极保护措施。

上部结构为梁板式,用预先制成的钢筋混凝土构件,在现场拼装而成。考虑到施工的方便性、经济性和缩短工期,提前在其他场地浇注好钢筋混凝土模块。钢筋混凝土构件中钢筋承受拉力,混凝土承受压力,两种材料的强度都得到了充分的利用,大大提高了构件的承载能力。具有坚固、耐久、防火性能好、比钢结构节省钢材和成本低等优点。安装过程中,起连接作用的螺栓,可能会发生剪切破坏和挤压破坏,选择材料和设计尺寸时要充分考虑到剪切强度和挤压强度。对载荷估计要准确,并要有一定的安全储备。

附:部分参赛同学答题的观点和解释

1. 大连交通大学,土木(茅以升)12-2班,邹德柱

2.大连交通大学,土木(茅以升)12-1班,徐宏飞

3.大连理工大学,建工学部,土1205班,李宪之

4.大连理工大学,运载学部,运力1202班,邓佩

5.大连海事大学,土木工程一班,赵晓伟

6.大连理工大学,运载学部,运力1201班,赵宏宇

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