水工結構工程學科 

 

 

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工程結構的設計長期以來根據(jù)確定性的概念進行分析，即在設計計算中利用規(guī)定的最低材料性能，規(guī)定的荷載強度，根據(jù)結構特點計算其變形及應力。并沒有考慮材料性能，構件尺寸以及結構的外來作用這些隨機的幾何量，此外，結構和構件對于荷載的響應也含有不確定的成份，即模型的不確定性，因此近年來在結構設計及安全評定中迅速發(fā)展起的結構可靠性理論，盡可能對各類不確定因素進行分析，這對工程的經(jīng)濟合理，安全可靠，提高效益都具有重大的影響。同時本學科還利用工程力學的基本原理正逐步開展現(xiàn)有結構物的安定性及使用壽命評定方法的研究工作，這對于發(fā)揮現(xiàn)有結構物的作用，具有十分重要的意義和顯著的經(jīng)濟效益。

 

 

本學科近十年來積極開展這方面的研究工作，并在國內(nèi)外首次提出了利用隨機差分法計算結構可靠性的概念，并給出了計算公式，公開發(fā)表了這方面的論文11篇。同時隨機差分法概念簡單，未知數(shù)少，不僅可計算一維問題，而且還能計算二維問題，特別是當結構的極限狀態(tài)方程是非線性或荷載效應得不出顯式時，運用本學科提出的方法求解更具有優(yōu)越性、簡便性和先進性。而且本方法還顯示出具有解決三維問題的可能性。1999年經(jīng)內(nèi)蒙古自治區(qū)科技廳組織的鑒定意見為：“該項成果不僅適用水工結構，也不可用于港工、交通、民用建筑的結構可靠度分析，具有廣泛推廣應用前景。研究的整體水平達到國內(nèi)領先的水準”。其研究成果2001獲得內(nèi)蒙古自治區(qū)科技進步二等獎。本學術帶頭人等利用工程力學的基本原理提出的隨機差分法結合Lagrange乘子法分析結構物的可靠性，其計算方法簡便，并編制了相應的程序。先后被內(nèi)蒙古自治區(qū)水利水電勘測設計院、呼和浩特市萬家溝水庫、錫盟多倫大河口水電站、內(nèi)蒙古電力設計院等地的工程實例引用，均取得了滿意的結果。

 

 

同時本學科近幾年來積極開展環(huán)境力學方面的研究工作，目前國內(nèi)外還未考慮季節(jié)凍土變異、考慮不同粒度的土壤顆粒具有不同的抗剪力和風蝕機理的研究。通過本學科環(huán)境巖土力學項目的研究，可揭示在自然界氣候的波動下，由于溫度因子的參與，考慮土水體系凍融、干濕、脹縮、分散、凝聚以及開裂和團聚等物理化學過程的交替演變規(guī)律，建立相應的動力學模型，并對土地荒漠化、沙漠化防治起指導作用。

 

 

目前本學科承擔5項國家和自治區(qū)科研課題，并不斷把研究成果推廣到更加廣闊的結構設計、校核與環(huán)境巖土工程中。同時運用工程力學、土力學、風沙動力學、概率統(tǒng)計理論等多學科的知識探討結構風險設計的方法和環(huán)境巖土力學的機理，合理評估現(xiàn)有結構的安定性及建立土壤風蝕動力學模型，具有巨大的經(jīng)濟效益和十分重要的實際意義。

 

 

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