實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)介：

生命線工程災(zāi)后快速復(fù)用設(shè)計(jì)與監(jiān)測(cè)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目基于模型試驗(yàn)與工程實(shí)踐，遵循從“簡(jiǎn)單到復(fù)雜”和“構(gòu)件到結(jié)構(gòu)”的認(rèn)知規(guī)律，以“小球不同約束情況下運(yùn)動(dòng)體驗(yàn)”、“自復(fù)位拉索組裝及自復(fù)位效果體驗(yàn)”、“自復(fù)位拉索性能多參數(shù)設(shè)計(jì)虛擬仿真”和“拉雷機(jī)場(chǎng)自復(fù)位拉索設(shè)計(jì)虛擬仿真”為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，通過基于小球不同約束運(yùn)動(dòng)感受，自復(fù)位拉索的組裝與設(shè)計(jì)和生命線工程自復(fù)位監(jiān)測(cè)與震后復(fù)用，利用虛擬技術(shù)開發(fā)，旨在考察自復(fù)位拉索的構(gòu)造和減震機(jī)理、自復(fù)位拉索體系的設(shè)計(jì)和基于智能監(jiān)測(cè)的自復(fù)位效果感知。自復(fù)位拉索組裝及自復(fù)位效果體：在預(yù)先設(shè)計(jì)的自復(fù)位拉索部件庫中，學(xué)生用戶可通過交互操作對(duì)虛擬的自復(fù)位拉索部件進(jìn)行組裝，此外還可通過隨機(jī)改變自復(fù)位拉索的關(guān)鍵參數(shù)（高強(qiáng)筋材的彈性模量、長(zhǎng)度和橫截面積，蝶形彈簧組剛度，摩擦力和蝶形彈簧預(yù)壓力），觀察自復(fù)位拉索荷載-位移曲線的變化。自復(fù)位拉索體系的設(shè)計(jì)：學(xué)生用戶通過選擇具有不同布置方式的自復(fù)位拉索體系，感受不同布置下，工程結(jié)構(gòu)的最大變形和殘余變形；基于智能監(jiān)測(cè)的自復(fù)位效果感知：用動(dòng)畫再現(xiàn)津巴布韋哈拉雷機(jī)場(chǎng)改擴(kuò)建項(xiàng)目中自復(fù)位拉索體系的安裝布置流程和智能監(jiān)測(cè)布置流程。然后對(duì)自復(fù)位體系布置前后的結(jié)構(gòu)進(jìn)行不同地震激勵(lì)下結(jié)構(gòu)響應(yīng)的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，真實(shí)再現(xiàn)了自復(fù)位技術(shù)在生命線工程中的應(yīng)用和效果。

學(xué)生通過對(duì)虛擬仿真項(xiàng)目每個(gè)模塊的操作，直觀參與到自復(fù)位拉索的組裝，自復(fù)位拉索體系的設(shè)計(jì)，自復(fù)位拉索體系現(xiàn)場(chǎng)安裝布置和智能監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)的各個(gè)環(huán)節(jié)，掌握《工程結(jié)構(gòu)抗震與防災(zāi)》、《工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理》、《工程減震與控制》等專業(yè)課程的關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)。

實(shí)驗(yàn)背景：

自復(fù)位技術(shù)能夠通過提高結(jié)構(gòu)的抗倒塌能力和復(fù)位能力減小工程結(jié)構(gòu)災(zāi)后修復(fù)時(shí)間和費(fèi)用，是目前工程屆的研究熱點(diǎn)和前沿，具有極高的推廣和應(yīng)用價(jià)值，近年來已經(jīng)開始應(yīng)用于生命線工程。依托國(guó)家預(yù)應(yīng)力工程技術(shù)研究中心，東南大學(xué)教學(xué)科研團(tuán)隊(duì)在自復(fù)位技術(shù)的研發(fā)和實(shí)踐應(yīng)用中已取得大量成果，其中研發(fā)的“面向地震韌性的摩擦耗能式自復(fù)位抗震結(jié)構(gòu)體系”榮獲了第47屆日內(nèi)瓦國(guó)際發(fā)明博覽會(huì)金獎(jiǎng)及羅馬尼亞科技替代技術(shù)協(xié)會(huì)特別優(yōu)異獎(jiǎng)，摩擦耗能式自復(fù)位拉索已成功應(yīng)用于面向“一帶一路”國(guó)家戰(zhàn)略的重點(diǎn)工程—津巴布韋哈拉雷機(jī)場(chǎng)改擴(kuò)建工程項(xiàng)目。然而，如何實(shí)現(xiàn)前沿科研成果反哺實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)，將新技術(shù)及其創(chuàng)新性實(shí)踐與社會(huì)責(zé)任、職業(yè)道德、工程倫理等德育要素相結(jié)合并植入教學(xué)項(xiàng)目，讓學(xué)生身臨其境地感受技術(shù)創(chuàng)新的魅力，觸發(fā)學(xué)生對(duì)大國(guó)工匠精神的理解，將正確的價(jià)值追求、創(chuàng)新精神、擔(dān)當(dāng)精神和家國(guó)情懷有效地傳遞給學(xué)生，真正將立德樹人融入教學(xué)全過程、各環(huán)節(jié)，成為高校土木工程專業(yè)教學(xué)面臨的重要挑戰(zhàn)。

設(shè)計(jì)原則：

生命線工程災(zāi)后快速復(fù)用設(shè)計(jì)與監(jiān)測(cè)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目遵循從“簡(jiǎn)單到復(fù)雜”和“構(gòu)件到結(jié)構(gòu)”的認(rèn)知規(guī)律，設(shè)計(jì)了三層次遞進(jìn)式實(shí)驗(yàn)?zāi)K，首先讓學(xué)生通過觀察日常生活中常見現(xiàn)象——小球在不同約束下的運(yùn)動(dòng)，感性了解自復(fù)位體系的工作原理；其次讓學(xué)生參與到自復(fù)位拉索的組裝中，了解自復(fù)位拉索的構(gòu)造和工作原理，同時(shí)讓學(xué)生通過隨機(jī)調(diào)節(jié)自復(fù)位拉索的關(guān)鍵參數(shù)和布置方式，了解生命線工程結(jié)構(gòu)在不同工況下的響應(yīng)；最后對(duì)自復(fù)位體系布置前后的結(jié)構(gòu)進(jìn)行不同地震激勵(lì)下結(jié)構(gòu)響應(yīng)的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中了解智能監(jiān)測(cè)流程并感受自復(fù)位技術(shù)的魅力。

實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)：

1）掌握工程結(jié)構(gòu)減震與控制的方法和工作原理。掌握工程結(jié)構(gòu)減震與控制常用方法的分類和分類依據(jù)。

2）掌握建筑韌性和城市韌性的概念。理解自復(fù)位結(jié)構(gòu)和傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)工作原理的區(qū)別。

3）掌握摩擦耗能式自復(fù)位拉索的構(gòu)造、工作原理和荷載位移曲線，理解每個(gè)參數(shù)對(duì)自復(fù)位拉索荷載-位移曲線的影響。了解自復(fù)位拉索的設(shè)計(jì)方法。

4）了解生命線工程結(jié)構(gòu)的智能健康監(jiān)測(cè)的基本原理、測(cè)試方法和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，熟悉位移計(jì)、全站儀、磁通量傳感器等儀器設(shè)備。

實(shí)驗(yàn)要求：

（1）專業(yè)與年級(jí)要求

本項(xiàng)目主要適用于土木工程專業(yè)大三學(xué)生。

項(xiàng)目對(duì)應(yīng)的核心知識(shí)點(diǎn)與《工程結(jié)構(gòu)抗震與防災(zāi)》課程直接關(guān)聯(lián)，也適用于《工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理》、《土木工程實(shí)驗(yàn)》、《土木工程施工》等課程的相關(guān)知識(shí)、能力要求的培養(yǎng)。 

（2）基本知識(shí)和能力要求

進(jìn)行本項(xiàng)目的實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)的學(xué)生，應(yīng)掌握土木工程的基本知識(shí)，已學(xué)習(xí)《土木工程概論》、《結(jié)構(gòu)力學(xué)》、《工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理》等相關(guān)基礎(chǔ)課和專業(yè)課程，對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和概念有基本的了解。