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時(shí)間:2023-07-11 16:19:50
導(dǎo)言:作為寫作愛(ài)好者,不可錯(cuò)過(guò)為您精心挑選的10篇土木工程新進(jìn)展,它們將為您的寫作提供全新的視角,我們衷心期待您的閱讀,并希望這些內(nèi)容能為您提供靈感和參考。
前言:隨著全球建筑的不斷發(fā)展,人們對(duì)建筑的要求也逐漸在提高,一個(gè)國(guó)家的土木工程建筑也可以反映出國(guó)家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平,是一個(gè)國(guó)家綜合實(shí)力的具體體現(xiàn),所以,我國(guó)在大力發(fā)展經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí),對(duì)土木工程的建設(shè)也是需要重視的,應(yīng)該給予最大的支持來(lái)不斷發(fā)展我國(guó)土木工程建設(shè)。土木工程結(jié)構(gòu)風(fēng)場(chǎng)的實(shí)際檢測(cè)是完善我國(guó)土木工程建筑的重要方式,也是新技術(shù)開(kāi)發(fā)的技術(shù)保障,促進(jìn)著我國(guó)建筑事業(yè)的發(fā)展。
一、土木工程結(jié)構(gòu)風(fēng)場(chǎng)的實(shí)際檢測(cè)過(guò)程
1.1高層建筑結(jié)構(gòu)風(fēng)場(chǎng)的實(shí)際檢測(cè)
高層建筑由于高度的優(yōu)勢(shì),使其在風(fēng)向負(fù)荷和風(fēng)向機(jī)理方面的分析就更加容易,也確定了結(jié)構(gòu)風(fēng)場(chǎng)實(shí)際檢測(cè)的理論基礎(chǔ),使土木工程結(jié)構(gòu)風(fēng)場(chǎng)的實(shí)際檢測(cè)工作更便于進(jìn)行。我國(guó)高層建筑在高度和柔性方面都具有著很多的優(yōu)點(diǎn),對(duì)于檢測(cè)的效果也比較明顯,可以根據(jù)檢測(cè)得出的數(shù)據(jù)直接分析土木工程建筑抗風(fēng)能力差的原因。在檢測(cè)的過(guò)程中,當(dāng)橫向振動(dòng)發(fā)生的頻率增加時(shí),氣體交換的壓力就要變大,土木工程建筑會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的共振現(xiàn)象,由于對(duì)這種現(xiàn)象的解釋還沒(méi)有合理的公式理論基礎(chǔ),所以,橫向脈動(dòng)作用的土木工程結(jié)構(gòu)風(fēng)場(chǎng)檢測(cè)主要是依據(jù)與檢測(cè)的過(guò)程和結(jié)果來(lái)綜合分析的。在土木工程結(jié)構(gòu)風(fēng)場(chǎng)檢測(cè)的過(guò)程中,對(duì)于高層的建筑來(lái)說(shuō),檢測(cè)人員的經(jīng)驗(yàn)對(duì)總結(jié)檢測(cè)的結(jié)果是非常重要的,因?yàn)闆](méi)有明確的理論對(duì)檢測(cè)的過(guò)程以及結(jié)果做出定義,就需要檢測(cè)人員依據(jù)自己的檢測(cè)經(jīng)驗(yàn)來(lái)探索土木工程建筑的技術(shù)革新,以及提高土木工程建筑穩(wěn)定性的措施。高層建筑風(fēng)壓及風(fēng)向的共振是為了獲得土木工程建筑在強(qiáng)大風(fēng)力影響下的結(jié)構(gòu)變化,通過(guò)對(duì)土木工程結(jié)構(gòu)前后變化的分析,分析土木工程建筑抗風(fēng)的能力,為提高土木工程建筑的堅(jiān)固性提供了有效的數(shù)據(jù)。
1.2低層建筑結(jié)構(gòu)風(fēng)場(chǎng)的實(shí)際檢測(cè)
在低層建筑結(jié)構(gòu)風(fēng)場(chǎng)的實(shí)際檢測(cè)過(guò)程中,通過(guò)長(zhǎng)期的檢測(cè)經(jīng)驗(yàn),使得檢測(cè)人員已經(jīng)掌握了低層建筑結(jié)構(gòu)風(fēng)場(chǎng)檢測(cè)的技術(shù)和要求,以及低層建筑結(jié)構(gòu)的檢測(cè)機(jī)理,了解到低層建筑結(jié)構(gòu)對(duì)于防震功能的缺失,通過(guò)對(duì)風(fēng)洞和風(fēng)壓模型的實(shí)際測(cè)量,在特定的風(fēng)壓下進(jìn)行檢測(cè),根據(jù)檢測(cè)的結(jié)果綜合分析土木工程建筑的抗風(fēng)能力,風(fēng)洞和風(fēng)壓模型實(shí)際測(cè)量的檢測(cè)結(jié)果是不同的,比較檢測(cè)的結(jié)果實(shí)驗(yàn)值,找到抗風(fēng)壓力不同的原因,從而確定具有更高抗風(fēng)效果的土木工程建筑技術(shù)。在對(duì)低層建筑結(jié)構(gòu)的全尺和縮尺風(fēng)洞進(jìn)行實(shí)際的檢測(cè)時(shí),要對(duì)壓力以及系統(tǒng)的抗風(fēng)效率進(jìn)行具體的檢測(cè),比較分析兩個(gè)檢測(cè)的結(jié)果,從而確定平均壓力系數(shù),分析壓力系數(shù)對(duì)土木工程建筑的影響。通過(guò)我國(guó)科學(xué)家的不斷實(shí)踐,已經(jīng)驗(yàn)證了低矮建筑在抗風(fēng)方面的抵抗力,也逐漸對(duì)檢測(cè)的手法進(jìn)行著改善,所以,在低層建筑結(jié)構(gòu)風(fēng)場(chǎng)的實(shí)際檢測(cè)中,完善檢測(cè)系統(tǒng)響應(yīng),提高感應(yīng)抗風(fēng)系數(shù)是非常重要的改善方式,通過(guò)技術(shù)的革新來(lái)加強(qiáng)結(jié)構(gòu)風(fēng)場(chǎng)的實(shí)際檢測(cè)效率,不斷提高檢測(cè)技術(shù)的基礎(chǔ)。
1.3跨度大的橋梁建筑的結(jié)構(gòu)風(fēng)場(chǎng)實(shí)際檢測(cè)
在歷史的橋梁建筑中,總是會(huì)有橋梁抗風(fēng)能力差,橋梁受損的現(xiàn)象發(fā)生,最大的原因就是對(duì)工程建筑的風(fēng)場(chǎng)檢測(cè)不具體造成的,隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步,橋梁抗風(fēng)檢測(cè)也逐漸在革新,已經(jīng)建立了有效的理論基礎(chǔ)。橋梁建筑的不斷發(fā)展,更多跨度大的橋梁建筑被興建的越來(lái)越多,傳統(tǒng)的抗風(fēng)檢測(cè)已經(jīng)不能滿足大跨度橋梁的檢測(cè),技術(shù)逐漸發(fā)展為風(fēng)洞技術(shù)的檢測(cè),結(jié)合風(fēng)力的強(qiáng)度,對(duì)橋梁工程抗風(fēng)能力進(jìn)行檢測(cè)。明確確定影響結(jié)構(gòu)振動(dòng)的因素,以及可能對(duì)大跨度橋梁建筑的影響,由于大跨度橋梁檢測(cè)的難度非常大,要求在進(jìn)行健康監(jiān)控時(shí)就檢測(cè)抗風(fēng)的能力,實(shí)現(xiàn)全面的維護(hù)工作。在進(jìn)行全尺測(cè)量時(shí),要通過(guò)風(fēng)速的檢測(cè)來(lái)分析大跨度橋梁建設(shè)的抗風(fēng)能力,從而分析出風(fēng)向風(fēng)速對(duì)橋梁建筑的影響。
1.4跨度大的空間結(jié)構(gòu)建筑的結(jié)構(gòu)風(fēng)場(chǎng)實(shí)際檢測(cè)
跨度大的空間結(jié)構(gòu)在建筑上都具有立體的建筑形式,建筑的外形結(jié)構(gòu)也比較復(fù)雜,但其投入的建筑資金很少,在結(jié)構(gòu)風(fēng)場(chǎng)實(shí)際檢測(cè)的過(guò)程中,應(yīng)結(jié)合其建筑的特點(diǎn),根據(jù)空間結(jié)構(gòu)的多邊形以及實(shí)體輕等優(yōu)點(diǎn)來(lái)合理的采取檢測(cè)的措施。隨著空間結(jié)構(gòu)在建筑類型上的不斷轉(zhuǎn)變,使其逐漸向著跨度大的建筑類型上靠近,檢測(cè)的目標(biāo)也要隨時(shí)做出改動(dòng),結(jié)合空間結(jié)構(gòu)建筑的建筑特點(diǎn),實(shí)現(xiàn)三維立體的檢測(cè)。多變的空間結(jié)構(gòu)建筑的風(fēng)場(chǎng)分布與跨度大的橋梁建筑是不同的,結(jié)構(gòu)共振的效果也不同,在檢測(cè)的過(guò)程中,應(yīng)該結(jié)合風(fēng)壓基本系數(shù)進(jìn)行分析,根據(jù)實(shí)踐總結(jié)的經(jīng)驗(yàn)以及低矮建筑抗風(fēng)能力差等因素,采取有效的檢測(cè)方法。空間結(jié)構(gòu)建筑在風(fēng)壓的影響下,容易產(chǎn)生自激振動(dòng),可以利用多通路檢測(cè)風(fēng)壓的方法,來(lái)進(jìn)行實(shí)際檢測(cè),根據(jù)氣流的反映探索檢測(cè)的結(jié)果。
二、新技術(shù)的開(kāi)發(fā)進(jìn)展研究
2.1土木工程結(jié)構(gòu)風(fēng)場(chǎng)實(shí)際檢測(cè)傳感器的工作狀況
土木工程結(jié)構(gòu)風(fēng)場(chǎng)的實(shí)際檢測(cè)主要是依靠傳感器來(lái)進(jìn)行的,通過(guò)傳感器的接收和回復(fù),來(lái)對(duì)土木工程建筑的抗風(fēng)能力進(jìn)行分析,從而實(shí)現(xiàn)風(fēng)場(chǎng)實(shí)際檢測(cè)的過(guò)程。隨著我國(guó)現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,風(fēng)場(chǎng)實(shí)際檢測(cè)的傳感器也在不斷的更新,逐漸研制出熱風(fēng)、電子、三維等傳感儀器,促進(jìn)了風(fēng)場(chǎng)實(shí)際檢測(cè)工作的進(jìn)展,也使檢測(cè)的結(jié)果更加的精準(zhǔn)。在風(fēng)場(chǎng)實(shí)際檢測(cè)的過(guò)程中,由于風(fēng)壓是屬于輕微壓力,很多的自然因素都會(huì)對(duì)其產(chǎn)生很大的影響,這就使得壓力傳感器得到了廣泛的使用,壓力傳感器可以很敏感的檢測(cè)出風(fēng)向以及風(fēng)速的變化,能及時(shí)的抓住風(fēng)力對(duì)土木工程建筑的影響,加大檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。根據(jù)壓力傳感器的制作原理,還可以應(yīng)用到很多領(lǐng)域的抗風(fēng)檢測(cè)中,在風(fēng)壓較大的情況下就需要使用壓電式壓力傳感器來(lái)進(jìn)行抗風(fēng)的檢測(cè),壓電式壓力傳感器具有不受外界因素影響的優(yōu)點(diǎn),壓電系數(shù)也比較高,適用于多種建筑類型的土木工程。
2.2不斷改進(jìn)檢測(cè)的方式方法
土木工程建筑的多樣性,也為風(fēng)場(chǎng)的實(shí)際檢測(cè)帶來(lái)了很多的困難,檢測(cè)需要根據(jù)實(shí)際的建筑要求和特點(diǎn),進(jìn)行檢測(cè),需要用到的傳感器也不同,所以,使我國(guó)風(fēng)場(chǎng)的實(shí)際檢測(cè)工作進(jìn)展的非常緩慢。風(fēng)場(chǎng)的實(shí)際檢測(cè)是掌握檢測(cè)經(jīng)驗(yàn)以及發(fā)現(xiàn)土木工程建筑缺點(diǎn)的具體工作,只有不斷改進(jìn)檢測(cè)的方式方法,才能更好的滿足建筑的要求。通過(guò)完善檢測(cè)的系統(tǒng)以及提高檢測(cè)的技術(shù)要求來(lái)逐步提高風(fēng)場(chǎng)的實(shí)際檢測(cè)工作,完善檢測(cè)系統(tǒng)可以及時(shí)的發(fā)現(xiàn)風(fēng)場(chǎng)結(jié)構(gòu)的改變以及結(jié)構(gòu)共振的程度,以便于檢測(cè)人員掌握有效的數(shù)據(jù)進(jìn)行后期的分析,提高檢測(cè)技術(shù)可以使用先進(jìn)的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)以及統(tǒng)計(jì)系統(tǒng),對(duì)檢測(cè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行高效的總結(jié)和分析,只有通過(guò)不斷的探索,風(fēng)場(chǎng)的實(shí)際檢測(cè)工作才能持續(xù)的提高,檢測(cè)的步驟才能更加符合要求。對(duì)于抗風(fēng)能力的檢測(cè)基本分為兩種方法,有齊墻埋管式檢測(cè)方法和多通路壓力檢測(cè)方法,檢測(cè)人員可以根據(jù)具體的需要采取合適的方法進(jìn)行檢測(cè),從而不斷探索改進(jìn)的方案。
2.3新技術(shù)開(kāi)發(fā)的具體進(jìn)展
隨著傳感器的進(jìn)一步革新,我國(guó)風(fēng)場(chǎng)的實(shí)際檢測(cè)技術(shù)也得到了具體改善,通過(guò)傳感器提供的高科技技術(shù),實(shí)現(xiàn)了由傳感器監(jiān)控的檢測(cè)環(huán)境,嵌入式系統(tǒng)的開(kāi)發(fā),也使檢測(cè)的數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)智能化的處理,并可以實(shí)現(xiàn)通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的傳輸把數(shù)據(jù)輸送到電腦的終端,從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的長(zhǎng)期有效使用,方便檢測(cè)工作總結(jié)工作的經(jīng)驗(yàn)以及對(duì)建筑的具體分析?,F(xiàn)代化計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展也為風(fēng)場(chǎng)的實(shí)際檢測(cè)工作帶來(lái)了很多的便利,實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)處理零誤差的要求,也加快了處理的時(shí)間,為檢測(cè)人員的分析工作提供了良好的保障,同時(shí)計(jì)算機(jī)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的介入,也促進(jìn)了風(fēng)場(chǎng)實(shí)際檢測(cè)工作的進(jìn)展,使得數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^(guò)程更加的快捷,實(shí)現(xiàn)了高效率的檢測(cè)目標(biāo)。
三、實(shí)際檢測(cè)土木工程結(jié)構(gòu)風(fēng)場(chǎng)的重要作用
3.1有利于加強(qiáng)土木工程建筑的堅(jiān)固性
在土木工程的建筑過(guò)程中,一定會(huì)存在施工要求不符合標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)象,這樣會(huì)使土木工程建筑的質(zhì)量下降,通過(guò)對(duì)土木工程建筑進(jìn)行結(jié)構(gòu)風(fēng)場(chǎng)的實(shí)際檢測(cè),可以及時(shí)的發(fā)現(xiàn)土木工程建筑存在的問(wèn)題,從而制定出有效的方案來(lái)避免建筑的損壞。對(duì)數(shù)據(jù)的分析可以發(fā)現(xiàn)土木工程建筑的抗風(fēng)能力,如果抗風(fēng)能力達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)就說(shuō)明土木工程建筑不能有效的抵抗狂風(fēng)的打擊,也就是土木工程建筑的牢固性沒(méi)有達(dá)到標(biāo)準(zhǔn),根據(jù)實(shí)際檢測(cè)的結(jié)果,獲得建筑抗風(fēng)能力的數(shù)據(jù),從而可以制定出有效的方案來(lái)加強(qiáng)土木工程建筑的抗風(fēng)系數(shù)。我國(guó)土木工程的建筑都是施工工期長(zhǎng),施工環(huán)節(jié)復(fù)雜的建筑,在施工的過(guò)程中,施工人員為了提前完成施工任務(wù),往往會(huì)疏忽對(duì)于土木工程建筑抗風(fēng)質(zhì)量的要求,所以,土木工程建筑施工單位一定要做好監(jiān)督管理的工作,使施工人員可以了解到更加先進(jìn)的加強(qiáng)建筑穩(wěn)定性的技術(shù),結(jié)合具體的土木工程建筑要求,使建筑達(dá)到具有抗風(fēng)的能力。
3.2有利于土木工程建筑實(shí)現(xiàn)防震減災(zāi)的功能
近年來(lái),我國(guó)大量興建土木工程建筑,其最大的原因就是因?yàn)闉?zāi)難的多發(fā)性,地震等災(zāi)害的來(lái)襲,使我國(guó)人民承受著巨大的打擊和損失,也對(duì)我國(guó)的建筑水平提出了質(zhì)疑。日本是一個(gè)島國(guó),發(fā)生地震災(zāi)害的可能性以及頻率都要比我國(guó)大,但是日本建筑的防震效果特別好,極大的減少了災(zāi)害對(duì)人民的影響,這也促進(jìn)了我國(guó)建筑不斷革新的步伐。通過(guò)對(duì)土木工程建筑進(jìn)行結(jié)構(gòu)風(fēng)場(chǎng)的實(shí)際檢測(cè)來(lái)檢測(cè)建筑的堅(jiān)固程度以及是否能實(shí)現(xiàn)防震減災(zāi)的功能,一旦沒(méi)有達(dá)到這種功能,也能采取有效的措施來(lái)彌補(bǔ),是完善我國(guó)土木工程建筑水平的重要措施。建筑施工人員要以提高我國(guó)土木工程建筑水平為目標(biāo),不斷學(xué)習(xí)先進(jìn)的建筑知識(shí)和技術(shù),總結(jié)建筑經(jīng)驗(yàn),了解我國(guó)多結(jié)構(gòu)的土木工程建筑要求,從實(shí)際出發(fā),加強(qiáng)保護(hù)人民利益以及生命安全的意識(shí),明確知道土木工程建筑在災(zāi)難發(fā)生時(shí)所起的重要作用。土木工程建筑的防震功能也為我國(guó)減少了很多的經(jīng)濟(jì)損失,有效的減少了災(zāi)難發(fā)生時(shí)的人員傷亡。所以,土木工程建筑結(jié)構(gòu)風(fēng)場(chǎng)的實(shí)際檢測(cè)工作,一定要落實(shí)到實(shí)處,檢測(cè)人員要認(rèn)真完成檢測(cè)工作,找出土木工程建筑抗風(fēng)能力差的原因,對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行細(xì)致的分析,協(xié)助施工團(tuán)隊(duì)制定修補(bǔ)的方案,與施工團(tuán)隊(duì)一起為我國(guó)土木工程建筑做出貢獻(xiàn),大力發(fā)展我國(guó)土木工程建筑。
3.3有利于完善我國(guó)土木工程建筑要求
土木工程建筑結(jié)構(gòu)風(fēng)場(chǎng)實(shí)際檢測(cè)工作的大力開(kāi)展,使我國(guó)更加注重了土木工程建筑的檢測(cè)工作,嚴(yán)抓土木工程建筑的質(zhì)量關(guān)。根據(jù)檢測(cè)的結(jié)果可以分析出建筑的水平,有利于施工人員意識(shí)到建筑存在的問(wèn)題,從而完善我國(guó)土木工程建筑要求,也有利于提高我國(guó)土木工程建筑的施工技術(shù)。我國(guó)土木工程建筑的水平以及質(zhì)量是我國(guó)綜合建筑的重要體現(xiàn),施工團(tuán)隊(duì)不符合要求建筑的工程既影響著我國(guó)土木工程建筑的口碑,又使土木工程建筑的功能不能很好的實(shí)現(xiàn),不能保障我國(guó)人民群眾的利益,所以,要想從根本上提高我國(guó)土木工程建筑的水平,相關(guān)管理部門既要加大對(duì)施工隊(duì)伍的管理和要求,施工人員之間也要起到監(jiān)督的作用,施工領(lǐng)導(dǎo)嚴(yán)格規(guī)范施工工人的行為,對(duì)其施工的細(xì)節(jié)做出明確的指導(dǎo),加強(qiáng)施工人員提高土木工程建筑水平的意識(shí),只有相關(guān)施工人員一起努力,我國(guó)土木工程的建筑水平才能逐步提高,更好的與世界先進(jìn)施工技術(shù)接軌。
結(jié)語(yǔ)
在土木工程興建的今天,施工隊(duì)伍在施工的過(guò)程中,要不斷提高自身的施工水平,按照建筑的要求,抓好每個(gè)環(huán)節(jié)的質(zhì)量,使土木工程建筑達(dá)到可以防震減災(zāi)的效果。在對(duì)土木工程建筑進(jìn)行結(jié)構(gòu)風(fēng)場(chǎng)的實(shí)際檢測(cè)時(shí),檢測(cè)人員要根據(jù)檢測(cè)的實(shí)際建筑對(duì)象,利用傳感器技術(shù)來(lái)對(duì)建筑的抗風(fēng)能力進(jìn)行細(xì)致全面的檢測(cè),嚴(yán)格按照檢測(cè)的過(guò)程進(jìn)行檢測(cè),得出檢測(cè)數(shù)據(jù),對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行合理的分析,從而找出我國(guó)土木工程建筑還存在的問(wèn)題和不足。檢測(cè)人員也要加大對(duì)技術(shù)的創(chuàng)新能力,實(shí)現(xiàn)更高難度的建筑檢測(cè)工作。
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測(cè)量是所有工程中必不可少的環(huán)節(jié),有預(yù)測(cè)和度量的兩層含義。工程測(cè)量實(shí)際上就是一種數(shù)據(jù)的采集、處理、放樣、校對(duì)以及最終達(dá)到監(jiān)測(cè)目的的綜合操作過(guò)程,應(yīng)用于建設(shè)工程中的所有測(cè)繪日程中,在土木工程中的應(yīng)用也極其廣泛,其實(shí)效性尤為突出。
一 工程測(cè)量的含義
工程測(cè)量有兩層含義:1)用儀器確定空間、時(shí)間、溫度、速度、功能等的有關(guān)數(shù)值。2)有關(guān)地形、地物等的測(cè)定工作。它是兼顧施工組織設(shè)計(jì)各環(huán)節(jié)的協(xié)調(diào)、發(fā)展和可持續(xù)的有力保障,擁有測(cè)量理論與度量數(shù)據(jù)、科學(xué)的方式方法和準(zhǔn)確的組織推斷憑證三要素。
二 工程測(cè)量的重要性
工程測(cè)量是土木工程作業(yè)的一部分,因?yàn)橥聊竟こ听嫶?,具有工種繁多,交叉作業(yè)明顯,干擾大,更改難度大等特點(diǎn),所以必須做好準(zhǔn)備工作和有效實(shí)施。測(cè)量的質(zhì)量將直接影響工程建設(shè)的質(zhì)量,鑒于土木工程的特性,故工程測(cè)量應(yīng)建立健全的檢查制度,確保測(cè)量工具的精度,測(cè)量方法得當(dāng),測(cè)量數(shù)據(jù)全面,測(cè)量人員的安全意識(shí)。工程測(cè)量包括距離測(cè)量、角度測(cè)量和高程測(cè)量三部分。由于誤差具有累加性和傳遞性,如不對(duì)工程測(cè)量誤差做限值規(guī)范,那么工程測(cè)量將對(duì)整個(gè)工程造成非常大的影響,輕者造成停工誤工、返工上的浪費(fèi),嚴(yán)重則造成工程功能性喪失的毀滅性傷害。
三 工程測(cè)量在土木工程中的應(yīng)用
工程測(cè)量應(yīng)用于土木工程的所有工序服務(wù)中,可以認(rèn)為沒(méi)有工程測(cè)量就無(wú)法進(jìn)行工程建設(shè),任何工序都是空談。下面舉例說(shuō)明其中土木工程的相關(guān)應(yīng)用實(shí)例。
(1)施工前勘測(cè)
施工測(cè)量應(yīng)建立健全測(cè)量組織、操作規(guī)程和檢查制度,在施工測(cè)量前應(yīng)實(shí)地踏勘施工現(xiàn)場(chǎng),對(duì)工程項(xiàng)目的地質(zhì)、地形、地貌和周邊環(huán)境進(jìn)行全面勘測(cè),根據(jù)實(shí)際情況編制測(cè)設(shè)詳圖,計(jì)算測(cè)設(shè)數(shù)據(jù)。測(cè)量前應(yīng)檢驗(yàn)和校正施工測(cè)量所用的儀器和工具,同時(shí)保證測(cè)量人員具有測(cè)量資質(zhì)。施工前的工程測(cè)量是土木工程開(kāi)展施工的前提,為施工組織設(shè)計(jì)書提供數(shù)據(jù)理論基礎(chǔ)。
(2)施工階段的測(cè)量
在施工階段進(jìn)行的測(cè)量工作是將圖紙上設(shè)計(jì)建筑物的平面位置和高程,按設(shè)計(jì)與施工要求,以一定的精度標(biāo)定到實(shí)地,作為施工的依據(jù)。在施工過(guò)程中仍需進(jìn)行一系列的測(cè)量工作,主要內(nèi)容有:建立施工控制網(wǎng);依據(jù)設(shè)計(jì)圖紙要求進(jìn)行工程放樣;每道施工工序完成后,通過(guò)測(cè)量檢查各部位的平面位置和高程是否符合設(shè)計(jì)要求;隨著施工的進(jìn)展,對(duì)一些大型、高層或特殊建筑物進(jìn)行變形觀測(cè)等。
(3)設(shè)備安裝過(guò)程中的測(cè)量
使用測(cè)量?jī)x器根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙和基準(zhǔn),測(cè)定設(shè)備安裝的標(biāo)高基準(zhǔn)點(diǎn)和中心線,并在安裝過(guò)程中檢測(cè)和復(fù)驗(yàn)安裝設(shè)備的偏差和精度,保證將設(shè)備安裝在正確位置上的工作。內(nèi)容包括:參與基準(zhǔn)控制網(wǎng)、基本水準(zhǔn)點(diǎn)的定位定點(diǎn)的測(cè)量;檢查、復(fù)測(cè)與驗(yàn)收設(shè)備基礎(chǔ)的中心線、標(biāo)高及沉降觀測(cè)數(shù)據(jù),復(fù)測(cè)基礎(chǔ)輪廓及與設(shè)備相關(guān)的孔、洞、槽的尺寸和定位距離,地腳螺栓的精度保持一致;在連續(xù)性生產(chǎn)線上,各設(shè)備中位線、標(biāo)高等,確認(rèn)基礎(chǔ)已具備安裝條件;測(cè)定設(shè)備基礎(chǔ)的主要基準(zhǔn)點(diǎn)應(yīng)與原始水準(zhǔn)點(diǎn)組成水準(zhǔn)環(huán)線,按二等分安裝的基準(zhǔn)點(diǎn)、沉降觀測(cè)點(diǎn)、基準(zhǔn)線和輔助線等;設(shè)水準(zhǔn)測(cè)量精度和方法觀測(cè),全部基準(zhǔn)點(diǎn)的高程測(cè)量應(yīng)具備安裝中的找平、找正和找標(biāo)高的測(cè)定等測(cè)量工作,連續(xù)進(jìn)行,以避免基礎(chǔ)沉降而影響設(shè)備的安裝精度;自設(shè)備安裝到設(shè)備投產(chǎn)的全過(guò)程的定期基礎(chǔ)沉降測(cè)量,實(shí)施設(shè)備安裝測(cè)量的全過(guò)程包括施工前觀測(cè),并跟蹤由于沉降而引起的設(shè)備標(biāo)高的更改度量、施工測(cè)量和沉降觀測(cè)三個(gè)階段,中心線的位移和水平度的變化;安裝結(jié)束時(shí)土木工程中設(shè)備安裝位置、安裝方式、整裝協(xié)調(diào)性都需要工程測(cè)量。
(4)竣工監(jiān)測(cè)
土木工程中竣工驗(yàn)收監(jiān)測(cè)工作程序中的現(xiàn)場(chǎng)勘察、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)處理的方式中都離不開(kāi)工程測(cè)量,以此作為報(bào)告編制和報(bào)告審核階段的數(shù)據(jù)憑證。同時(shí)項(xiàng)目驗(yàn)收時(shí)的關(guān)鍵點(diǎn),如批復(fù)中專門提及的要求(監(jiān)測(cè)工況和必要的原材料)、人環(huán)問(wèn)題和總量問(wèn)題等都需要嚴(yán)格測(cè)量,提供達(dá)標(biāo)數(shù)據(jù)。
(5)后續(xù)維護(hù)測(cè)量
質(zhì)量是企業(yè)的生命,更是土木工程的生命。在土木工程處于保修階段時(shí),工程監(jiān)理檢查工程質(zhì)量狀況、鑒定質(zhì)量責(zé)任問(wèn)題都需要一定的數(shù)據(jù)依據(jù),此依據(jù)的出具仍需要精準(zhǔn)的工程測(cè)量。
四 工程測(cè)量新技術(shù)
隨著土木工程行業(yè)的不斷發(fā)展與進(jìn)步,企業(yè)對(duì)質(zhì)量關(guān)注度的提升,工程測(cè)量的技術(shù)革新勢(shì)在必行。數(shù)字化技術(shù)、全球定位技術(shù)GPS、地理信息技術(shù)GIS、遙感技術(shù)RS等高新技術(shù)已逐步應(yīng)用于工程測(cè)量中,給測(cè)量帶來(lái)了便捷和高的可靠性,縮短了工時(shí),提升了測(cè)量效率,從而大大增加了工程測(cè)量的營(yíng)運(yùn)效率和工程安全系數(shù)。如工程測(cè)量中的遙感RS技術(shù),由于大面積的同步觀測(cè)、時(shí)效性、數(shù)據(jù)的綜合性和可比性及經(jīng)濟(jì)性等優(yōu)勢(shì)得到快速的普及多光譜航空攝影和高分辨率的遙感衛(wèi)星將成為對(duì)地表觀測(cè)獲取基礎(chǔ)地理信息的重要手段。
五 結(jié)語(yǔ)
工程測(cè)量在土木工程中有舉足輕重的作用,應(yīng)用也是極其廣泛的。隨著人們對(duì)質(zhì)量關(guān)注度的不斷溫升,土木工程中的工程測(cè)量工序也備受關(guān)注,新技術(shù)的引進(jìn)著實(shí)給工程測(cè)量帶來(lái)了便捷,同時(shí)也使得土木工程的運(yùn)營(yíng)效率逐步提升,質(zhì)量得以保障,工程測(cè)量在土木工程中的應(yīng)用價(jià)值更加顯著。
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1土木工程施工管理中存在的問(wèn)題
1.1施工進(jìn)度控制不合理。土木工程的施工建設(shè)周期較長(zhǎng),因此,合理地掌控施工進(jìn)度是至關(guān)重要的。想要有效地掌控大型工程的施工進(jìn)度,需要管理者從全局的角度開(kāi)展工作。然而,目前的施工方嚴(yán)重缺乏有效掌控土木工程施工進(jìn)度的能力,因而使得土木工程施工常常延誤工期,不能夠在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成施工,對(duì)整個(gè)項(xiàng)目工程的建設(shè)造成了嚴(yán)重的影響。在大型項(xiàng)目工程的建設(shè)過(guò)程中,通常會(huì)將小項(xiàng)目外包,而外包公司的施工速度與質(zhì)量良莠不齊,因而這也成為造成土木工程項(xiàng)目施工進(jìn)度不一致的原因[1]。1.2施工管理體制存在缺陷。管理理念在開(kāi)展土木工程施工管理中發(fā)揮著引領(lǐng)的作用,有助于促進(jìn)土木工程施工管理水平與效果的提升。目前,我國(guó)土木工程施工管理理念處于嚴(yán)重的落后狀態(tài),管理理念更新進(jìn)展緩慢,管理者嚴(yán)重缺乏對(duì)管理重要性的認(rèn)識(shí),管理方法過(guò)于傳統(tǒng),無(wú)法滿足時(shí)代的要求與土木工程項(xiàng)目不斷發(fā)展的要求。在管理體制方面,施工企業(yè)不具備健全的管理機(jī)制。除此之外,在運(yùn)用管理機(jī)制開(kāi)展管理的過(guò)程中,管理者應(yīng)以自身管理的工作為依據(jù),合理地運(yùn)用管理機(jī)制,不應(yīng)一味地模仿其他企業(yè)的管理模式。1.3施工管理人員素質(zhì)不達(dá)標(biāo)。在現(xiàn)階段的土木工程施工過(guò)程中,管理工作難以開(kāi)展的主要原因是管理者自身所具備的管理能力較低。由于土木工程施工管理人員嚴(yán)重缺乏管理的理論知識(shí),實(shí)踐次數(shù)少,缺乏實(shí)踐能力,對(duì)于土木工程施工管理的重視程度不夠,因此,在土木工程項(xiàng)目施工中,管理質(zhì)量低、效果差,沒(méi)有充分發(fā)揮管理的作用。1.4施工材料管理存在缺陷。施工材料是開(kāi)展建筑施工的基礎(chǔ)。由于建筑工程項(xiàng)目多而復(fù)雜,施工材料的數(shù)量龐大,種類繁多,所以有效管理施工材料對(duì)于土木工程施工的開(kāi)展十分重要。土木工程施工材料一旦出現(xiàn)問(wèn)題,就會(huì)對(duì)建筑物的整體施工質(zhì)量和施工水平造成重大的影響。因此,土木工程施工管理人員應(yīng)嚴(yán)格管理施工材料,要對(duì)其進(jìn)行分部門、分工段的管理,為土木工程施工保駕護(hù)航。
2提高土木工程施工管理質(zhì)量的措施
2.1合理計(jì)劃施工進(jìn)度。要科學(xué)、合理地制訂土木工程施工計(jì)劃,嚴(yán)格把控土木工程施工進(jìn)度,需要管理人員從土木工程項(xiàng)目的整體角度出發(fā)、著眼于全局,因此在開(kāi)展土木工程項(xiàng)目施工計(jì)劃設(shè)計(jì)前,應(yīng)仔細(xì)分析土木工程施工圖紙,并以施工地區(qū)狀況的實(shí)際考察結(jié)果為依據(jù),合理地對(duì)土木工程施工進(jìn)行安排[2]。與此同時(shí),也應(yīng)該對(duì)土木工程施工中的質(zhì)量控制重點(diǎn)、可能出現(xiàn)的施工問(wèn)題進(jìn)行提前預(yù)測(cè),做好防范工作,以避免意外因素的出現(xiàn)對(duì)土木工程的工期造成影響。2.2建立科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)耐聊竟こ淌┕す芾碇贫?。?yán)謹(jǐn)而科學(xué)的土木工程施工管理制度是促進(jìn)土木工程施工管理水平與管理效果不斷提升的前提與保障[3]。隨著時(shí)代的不斷發(fā)展、科技水平的不斷提升,傳統(tǒng)的土木工程施工管理制度存在的弊端逐漸顯露出來(lái),改善與創(chuàng)新土木工程施工管理模式成為當(dāng)下迫在眉睫的工作。具備科學(xué)性與合理性的土木工程施工管理制度對(duì)于建筑施工的有效管理有著很大的幫助。在現(xiàn)階段土木工程施工管理中的主要問(wèn)題是不具備健全的責(zé)任人制度,缺乏責(zé)任人能力考核制度。相關(guān)部門想要科學(xué)合理地完善與建立土木工程施工管理制度,就必須針對(duì)現(xiàn)階段土木建筑施工管理中存在的主要問(wèn)題,在管理制度中添加責(zé)任人制度,確保土木工程施工項(xiàng)目的每一個(gè)環(huán)節(jié)都有項(xiàng)目負(fù)責(zé)人,避免出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)找不到責(zé)任人的情況。2.3提高管理人員的專業(yè)能力。在開(kāi)展土木工程施工管理時(shí),必須不斷提升管理人員的專業(yè)管理能力[4]。監(jiān)督管理的開(kāi)展需要人來(lái)實(shí)現(xiàn),對(duì)施工技術(shù)和施工方法應(yīng)用的管理也需要有人來(lái)完成。企業(yè)不斷提升管理人員的管理能力對(duì)于土木工程施工管理十分必要。企業(yè)應(yīng)轉(zhuǎn)變管理人員的思想觀念,定期對(duì)管理人員進(jìn)行培訓(xùn),使土木工程施工管理人員不斷豐富自身的專業(yè)知識(shí),更新管理理念與管理方法,提升自己的管理能力。同時(shí),企業(yè)應(yīng)定期對(duì)土木工程施工管理人員進(jìn)行考核,以檢測(cè)管理人員的能力水平,激勵(lì)管理人員不斷自我提升。2.4制訂施工材料的管理方法。管理施工材料也是土木工程施工管理的重點(diǎn),因此,應(yīng)嚴(yán)格管理施工材料的購(gòu)買、檢驗(yàn)等環(huán)節(jié)。在購(gòu)買施工材料購(gòu)時(shí),應(yīng)充分考慮施工成本,按需購(gòu)買,并且采用抽樣檢測(cè)的方法,確保材料的質(zhì)量符合要求。
3結(jié)語(yǔ)
建筑行業(yè)的快速發(fā)展對(duì)于我國(guó)城市化水平的提升有著很大的促進(jìn)作用,但建筑行業(yè)在發(fā)展過(guò)程中也出現(xiàn)了許多的問(wèn)題,特別是土木工程施工管理方面,相關(guān)部門應(yīng)不斷地更新管理理念,完善管理制度,提升管理人員的管理能力,從而確保工程的施工質(zhì)量。
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一、建立導(dǎo)師制,規(guī)范畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程針對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)中普遍存在的問(wèn)題,近四年,東南大學(xué)土木工程專業(yè)實(shí)行本科生四年級(jí)導(dǎo)師制與畢業(yè)設(shè)計(jì)相結(jié)合的教學(xué)改革。畢業(yè)設(shè)計(jì)始終堅(jiān)持以加強(qiáng)學(xué)生創(chuàng)新精神、綜合素質(zhì)和工程能力的培養(yǎng)為目標(biāo),實(shí)行本科生四年級(jí)導(dǎo)師制,充分發(fā)揮指導(dǎo)教師的主導(dǎo)作用。
指導(dǎo)教師針對(duì)每位學(xué)生的實(shí)際情況制定學(xué)生整個(gè)四年級(jí)一年的學(xué)習(xí)計(jì)劃,將畢業(yè)設(shè)計(jì)改在一年內(nèi)機(jī)動(dòng)安排,讓學(xué)生提前參與各科研課題組,聽(tīng)專家講座和學(xué)術(shù)報(bào)告,提前進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)資料文獻(xiàn)搜集和閱讀,及相關(guān)知識(shí)的儲(chǔ)備。指導(dǎo)老師不僅全面負(fù)責(zé)指導(dǎo)學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì),還要關(guān)心學(xué)生的全面成長(zhǎng),有針對(duì)性地引導(dǎo)學(xué)生參與到工程實(shí)踐和科研活動(dòng)中,指導(dǎo)學(xué)生開(kāi)展科技競(jìng)賽和創(chuàng)新活動(dòng),撰寫小論文,組織參觀實(shí)際工程。另外,指導(dǎo)教師通過(guò)多年來(lái)“產(chǎn)學(xué)研”結(jié)合的渠道,精心培育,建立了相對(duì)穩(wěn)定、機(jī)制靈活且代表當(dāng)前國(guó)內(nèi)最新技術(shù)水平的畢業(yè)設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)基地。
通過(guò)本科生四年級(jí)導(dǎo)師制與畢業(yè)設(shè)計(jì)相結(jié)合,本科生有機(jī)會(huì)與指導(dǎo)教師的研究生一起參與課題,向?qū)W長(zhǎng)們請(qǐng)教,開(kāi)展小組討論,同時(shí),也受到指導(dǎo)教師嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)的態(tài)度和人格魅力的熏陶和感染。學(xué)生在基地進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì),實(shí)行校內(nèi)外相結(jié)合的“雙導(dǎo)師”制,可進(jìn)一步增強(qiáng)學(xué)生對(duì)實(shí)際工程的感性認(rèn)識(shí),擴(kuò)大知識(shí)面,了解國(guó)內(nèi)外工程實(shí)踐中的最新進(jìn)展,有助于培養(yǎng)學(xué)生正確的工程意識(shí)和社會(huì)責(zé)任心,提高工程實(shí)踐能力,有效地提高和保證畢業(yè)設(shè)計(jì)的質(zhì)量。
建立導(dǎo)師制,體現(xiàn)了“以學(xué)生為本”的教育教學(xué)理念,加強(qiáng)了師生間交流,更好地實(shí)施因材施教,促進(jìn)學(xué)生的個(gè)性發(fā)展。通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)教學(xué)基地建設(shè),探索出以現(xiàn)代大工程為背景,主動(dòng)面向生產(chǎn)和科研,優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)的新方法,有利于克服課題、師資、經(jīng)費(fèi)等方面的困難,有利于學(xué)生工程實(shí)踐能力、綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力的提高。
實(shí)行四年級(jí)本科生導(dǎo)師制和畢業(yè)設(shè)計(jì)教學(xué)改革以來(lái),已顯著地提高了畢業(yè)設(shè)計(jì)教學(xué)質(zhì)量。該教學(xué)改革成果在全國(guó)土木工程專業(yè)評(píng)估中得到專家視察組的高度評(píng)價(jià)和肯定,建議推廣。為了進(jìn)一步完善該項(xiàng)教學(xué)改革工作,體現(xiàn)“與時(shí)俱進(jìn)”的教學(xué)改革精神,結(jié)合筆者參與的江蘇省教改課題,對(duì)我校2003級(jí)土木工程專業(yè)四年級(jí)學(xué)生進(jìn)行無(wú)記名問(wèn)卷調(diào)查,全面反映作為該項(xiàng)工作的參與主體和主要受益者———四年級(jí)本科生的要求、呼聲和感受,為教學(xué)改革提供第一手資料。
近年來(lái),隨著水利土木工程規(guī)模的越來(lái)越宏大,對(duì)環(huán)境的沖擊力越來(lái)越大,為了預(yù)測(cè)工程對(duì)自然環(huán)境、人類健康和生活質(zhì)量的影響,就要在工程開(kāi)工前對(duì)其沖擊力做出評(píng)價(jià)。最初主要應(yīng)用可視化沖擊評(píng)價(jià)(VIA)對(duì)環(huán)境作評(píng)價(jià),是一種更加感官化的和描述性的方法,它主要關(guān)心人類的欣賞觀以及人類同環(huán)境的交互關(guān)系。它通過(guò)在圖紙和文字資料中查閱或通過(guò)繪圖和尺度化的模型等方法來(lái)顯示,這些方法不直觀或不能很好地反映客觀情況。后來(lái)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)(VRS)開(kāi)始盛行,在英法海底隧道工程、香港機(jī)場(chǎng)填海工程、三峽截流工程等大型工程中得到了廣泛應(yīng)用。雖然VRS可以讓用戶對(duì)計(jì)算機(jī)合成的虛擬環(huán)境進(jìn)行體驗(yàn)和交互作用,但VRS通常需要繁重的建模和昂貴的三維圖形加速器來(lái)快速繪制復(fù)雜的場(chǎng)景,并且繪制的畫面不夠自然逼真。而擴(kuò)充現(xiàn)實(shí)技術(shù)(AR)將擁有豐富視覺(jué)信息的真實(shí)世界與VRS相結(jié)合,實(shí)現(xiàn)了虛擬世界與真實(shí)世界的結(jié)合?;趯?shí)景圖形構(gòu)造出的虛擬圖像比VRS的逼真度要高,易于實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)交互,免除了建模工作的繁瑣程度且不需要昂貴的三維圖形加速器,大大提高了工作效率,給水利土木工程領(lǐng)域帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。
1. 擴(kuò)充現(xiàn)實(shí)技術(shù)
VRS技術(shù)是一種通過(guò)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、人機(jī)交互、傳感、人工智能等技術(shù)用計(jì)算機(jī)生成逼真的三維視、聽(tīng)、嗅覺(jué)等感覺(jué),使人通過(guò)適當(dāng)裝置,作為參與者自然地對(duì)虛擬世界進(jìn)行體驗(yàn)和交互作用的技術(shù)。由于VRS給人的感覺(jué)不真實(shí),人們便將擁有大量有效信息的真實(shí)世界與VRS相結(jié)合,擴(kuò)充現(xiàn)實(shí)技術(shù)(AR)就誕生了。AR使觀察者不僅能夠看到真實(shí)世界,還可以看到擴(kuò)充了的真實(shí)世界的、來(lái)自于計(jì)算機(jī)模型的信息,從而具有更豐富的空間信息。AR技術(shù)是將科學(xué)技術(shù)轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力的一個(gè)結(jié)合點(diǎn),它可以廣泛應(yīng)用于大型土木工程建設(shè)的仿真、城鎮(zhèn)與環(huán)境規(guī)劃、環(huán)境評(píng)價(jià)等,還可以用于醫(yī)療、娛樂(lè)和軍用飛機(jī)等。將AR技術(shù)較好地應(yīng)用于大型水利土木工程可以實(shí)現(xiàn)更加客觀地對(duì)方案進(jìn)行設(shè)計(jì),對(duì)工程施工過(guò)程進(jìn)行指導(dǎo)和對(duì)工程信息平臺(tái)進(jìn)行建設(shè),為專家和領(lǐng)導(dǎo)提供準(zhǔn)確、及時(shí)的支持決策。
2. 方法
擴(kuò)充現(xiàn)實(shí)最本質(zhì)問(wèn)題就是將計(jì)算機(jī)所產(chǎn)生的虛擬物體準(zhǔn)確地添加到圖像序列當(dāng)中。實(shí)現(xiàn)擴(kuò)充現(xiàn)實(shí)技術(shù)的方法以及輔助工具較多,在這篇文章里,討論了更加實(shí)用的擴(kuò)充現(xiàn)實(shí)技術(shù),這種方法不需要使用己知的三維標(biāo)定物對(duì)像機(jī)參數(shù)事先標(biāo)定,即基于視覺(jué)的免標(biāo)定擴(kuò)充現(xiàn)實(shí)。當(dāng)將三維虛擬物體放進(jìn)用戶環(huán)境的過(guò)程中,首先要確定虛擬物體在三維場(chǎng)景中的準(zhǔn)確位置,通常用仿射或透視進(jìn)行定位,然后當(dāng)像機(jī)位置改變時(shí),虛擬物體應(yīng)相對(duì)像機(jī)做正確的投影。由于虛擬物體添加到場(chǎng)景中的過(guò)程中,有可能和場(chǎng)景中的實(shí)物之間產(chǎn)生遮擋,故在實(shí)際的算法中,須考慮這一點(diǎn)。
2.1 基于四點(diǎn)的仿射結(jié)構(gòu)
根據(jù)運(yùn)動(dòng)的仿射結(jié)構(gòu),可以推出點(diǎn)的仿射重建特性。假設(shè)O,P1,P2,P3是場(chǎng)景中的四個(gè)非共面點(diǎn),由這四個(gè)點(diǎn)構(gòu)成空間仿射系的基。假設(shè)P為空間中的任意一點(diǎn),則P的投影可以表示為:
公式(1)
m表示第m幀圖像, 是點(diǎn)P的投影,P1,P2,P3是基點(diǎn),u、v為P的投影坐標(biāo), 是原點(diǎn)的投影, 是P點(diǎn)仿射坐標(biāo)的齊次表示,公式(1)表示仿射框架下的投影方程。由此可知只要在每幀圖像中獲得場(chǎng)景的任意四點(diǎn)坐標(biāo)就可以得到投影矩陣。
2.2 虛擬物體的定位
在仿射坐標(biāo)下,基點(diǎn)位置決定虛擬物體的位置,諸如Z緩沖、剪切等圖形操作可以進(jìn)行,這樣可以對(duì)空間物體在深度方向上進(jìn)行排序,進(jìn)行消隱。光軸η可以表示為
公式(2)
空間點(diǎn)P的變換可表示為
公式(3)
w是P的z值。
2.3 虛擬物體的放置
采用交互式方法確定虛擬物體上一點(diǎn)在兩幀圖像中的位置。兩幀圖像中點(diǎn)P的位置是有關(guān)聯(lián)的,只要確定點(diǎn)P在一幀圖像中的位置,就可以根據(jù)對(duì)極幾何確定點(diǎn)P在另一幀圖像中的位置。點(diǎn)P的位置確定后就可以求出仿射坐標(biāo),實(shí)現(xiàn)重投影。
2.4 擴(kuò)充現(xiàn)實(shí)中的遮擋問(wèn)題
以上方法可以使虛擬物體疊加到真實(shí)場(chǎng)景中,但是虛擬物體與真實(shí)場(chǎng)景會(huì)出現(xiàn)相互遮擋的問(wèn)題??赏ㄟ^(guò)立體圖像的密度圖導(dǎo)出其深度圖來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題,然而這種方法的精確度不高。為此我們提出了一種采用基于輪廓關(guān)鍵點(diǎn)的方法,這種方法通過(guò)三維重建把阻擋輪廓恢復(fù)。通過(guò)兩幀圖像中阻擋輪廓關(guān)鍵點(diǎn)的坐標(biāo)來(lái)得到每一幀圖像阻擋輪廓的重投影。
3. 結(jié)果
本研究用數(shù)字照相機(jī)、帶VC++軟件的計(jì)算機(jī)來(lái)驗(yàn)證上述方法的有效性。首先用大方盒來(lái)模擬真實(shí)場(chǎng)景,取大方盒上的任意四個(gè)頂點(diǎn)為追蹤點(diǎn),構(gòu)成仿射原點(diǎn)和基點(diǎn)。用小盒子模擬虛擬物體,交互獲取小盒子的頂點(diǎn)坐標(biāo),解得小盒子各頂點(diǎn)的仿射坐標(biāo),重投影并消隱。結(jié)果表明利用此方法可以快速、準(zhǔn)確地將虛擬物體投影到不同視點(diǎn)下的三維場(chǎng)景中,從而顯示了此方法的有效性。
4. 結(jié)論
現(xiàn)實(shí)擴(kuò)充技術(shù)通過(guò)虛擬物體與現(xiàn)實(shí)圖像的融合為水利土木工程項(xiàng)目的可視化評(píng)價(jià)提供了一種手段,僅需一臺(tái)數(shù)字?jǐn)z像機(jī)和計(jì)算機(jī),就可以對(duì)水利土木工程對(duì)環(huán)境的沖擊做出評(píng)價(jià),改善水利土木工程的仿真效果,對(duì)避免環(huán)境質(zhì)量退化及實(shí)際工作有著特殊的意義,為水利土木工程的可視化沖擊評(píng)價(jià)提供了廣闊的應(yīng)用前景,并且可以大大提高工作效率,給社會(huì)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益。
參考文獻(xiàn):
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[中圖分類號(hào)] TU7-4 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 2095-3437(2014)14-0079-03
我國(guó)土木工程建設(shè)有著飛快的進(jìn)步,房地產(chǎn)產(chǎn)業(yè)和住宅的大發(fā)展、高速公路和高速鐵路網(wǎng)的迅猛興起,增強(qiáng)了我國(guó)的綜合實(shí)力。城市建設(shè)中的基坑開(kāi)挖不僅越來(lái)越深,而且開(kāi)挖對(duì)周圍環(huán)境的影響越發(fā)敏感;全國(guó)30多座城市已建或在建地鐵,大冶露天鐵礦開(kāi)采的邊坡高度達(dá)到800多米,海底隧道、煤礦開(kāi)采的深度最深達(dá)到1000多米。同時(shí),近些年我國(guó)工程建設(shè)中事故頻發(fā),如杭州風(fēng)情大道地鐵基坑倒塌事故、上海蓮花河畔景苑7#樓傾倒事故、青島輸油管道爆炸事件。因此,我國(guó)對(duì)工程建設(shè)場(chǎng)地選址及場(chǎng)地內(nèi)地質(zhì)條件要求越來(lái)越高,水文與工程地質(zhì)工作是土木工程建設(shè)重要的、不可缺少的基礎(chǔ)工作。
1998年教育部頒布《普通高等學(xué)校本科專業(yè)目錄》,將原來(lái)的結(jié)構(gòu)、橋梁、道路、巖土、礦井建設(shè)、城鎮(zhèn)建設(shè)等8個(gè)專業(yè)合并為土木工程專業(yè),成為一個(gè)寬口徑的大專業(yè)土木工程,具有內(nèi)涵廣泛、支系眾多、科目復(fù)雜的特點(diǎn),涵蓋領(lǐng)域極為廣泛,對(duì)學(xué)科全貌充分認(rèn)識(shí)與把握,以期培養(yǎng)出的學(xué)生“理論基礎(chǔ)扎實(shí),專業(yè)知識(shí)面廣,實(shí)踐能力強(qiáng),綜合素質(zhì)高,并有較強(qiáng)的科技運(yùn)用、推廣、轉(zhuǎn)換能力”。[1] [2]土木工程概論課程涵蓋工業(yè)與民用建筑、交通土建、地下工程、巖土工程、市政工程、水利水電工程及國(guó)防工程等廣泛領(lǐng)域。[3] [4] [5]通過(guò)對(duì)土木工程概論課程的學(xué)習(xí),對(duì)剛進(jìn)入大學(xué)的水文與工程地質(zhì)專業(yè)學(xué)生以后從事土木工程相關(guān)的勘察、設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理、管理等領(lǐng)域從事技術(shù)或管理工作有個(gè)較為全面的認(rèn)識(shí)。
一、水文與地質(zhì)專業(yè)對(duì)土木工程的重要性
資源開(kāi)發(fā)和基礎(chǔ)建設(shè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中有著十分重要的意義。道路橋梁建設(shè)、煤礦資源調(diào)查等項(xiàng)目開(kāi)展初期和建設(shè)過(guò)程中都必須對(duì)工程地質(zhì)自然災(zāi)害、水文與工程地質(zhì)條件、不良地質(zhì)現(xiàn)象及工程對(duì)周圍環(huán)境的影響進(jìn)行評(píng)價(jià)和調(diào)查。資源開(kāi)發(fā)利用、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)造成的水文與工程地質(zhì)條件的惡化,對(duì)人類的生產(chǎn)和生活造成極大的影響,如采礦導(dǎo)致的地面沉降、人工開(kāi)挖對(duì)邊坡穩(wěn)定性的影響、尾礦庫(kù)對(duì)地下水的污染、水庫(kù)蓄水誘發(fā)區(qū)域性地震,特別是近年來(lái)由于經(jīng)濟(jì)發(fā)展導(dǎo)致的全國(guó)大范圍的霧霾天氣。故此在各類地質(zhì)環(huán)境評(píng)價(jià)、資源開(kāi)發(fā)利用以及地基基礎(chǔ)工程建設(shè)等過(guò)程中,不僅需要從業(yè)人員懂得水文與工程地質(zhì)專業(yè)知識(shí),而且會(huì)科學(xué)管理各種工程。但從現(xiàn)實(shí)情況來(lái)看,高級(jí)應(yīng)用型技術(shù)人才普遍不足。
水文與工程地質(zhì)的畢業(yè)生,既有厚實(shí)的專業(yè)理論基礎(chǔ)、寬廣的專業(yè)知識(shí),又有較強(qiáng)的實(shí)踐技能,可在大型工礦企業(yè)、城市、城鎮(zhèn)從事給排水、地下水及區(qū)域環(huán)境評(píng)價(jià)等方面從事水文地質(zhì)調(diào)查工作,也可在有關(guān)部門從事飛機(jī)場(chǎng)、港口、海岸帶海洋環(huán)境、鐵路、公路、隧道、水庫(kù)等土木工程方面的工程地質(zhì)勘查工作。
二、土木工程概論課程的特點(diǎn)
(一)涵蓋內(nèi)容全面
本課程包括材料力學(xué)和結(jié)構(gòu)概念、建筑工程類型及施工工藝、飛機(jī)場(chǎng)工程的選址及建設(shè)、地下工程類型及施工工藝、橋梁工程的類型及施工工藝、道路工程的選線及種類、鐵路工程、海口工程、給排水工程、海洋工程、土木工程中的災(zāi)害等內(nèi)容,其中不僅涉及材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、土力學(xué)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)等力學(xué)內(nèi)容,還涉及規(guī)劃、施工及監(jiān)理方面的內(nèi)容,因此學(xué)好這門課程,對(duì)于剛跨進(jìn)高等學(xué)校大門的水文與工程地質(zhì)專業(yè)的學(xué)生而言,理解本專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)意義重大。
(二)發(fā)展變化快
土木工程雖然是一門古老的學(xué)科,但其領(lǐng)域隨相關(guān)學(xué)科的發(fā)展、經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會(huì)進(jìn)步的需要而不斷深化、不斷拓展。
(三)應(yīng)用性廣
隨著城市化的發(fā)展,我國(guó)對(duì)能源需求越來(lái)越大,高層及超高層建筑越來(lái)越多,建筑基礎(chǔ)形式多以樁基礎(chǔ)等深基礎(chǔ)為主,這不僅要求水文與工程地質(zhì)專業(yè)畢業(yè)生掌握扎實(shí)的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí),同時(shí)又為畢業(yè)生就業(yè)提供了更多的機(jī)會(huì)。
三、土木工程概論課程存在的不足
(一)教材內(nèi)容的滯后
土木工程建設(shè)種類、規(guī)模發(fā)展日新月異,由于時(shí)效性,教材不可能及時(shí)反映土木工程的變化,已淘汰的施工工藝技術(shù)甚至還有可能在現(xiàn)有的教材中出現(xiàn)。
(二)課堂教學(xué)方式不豐富
土木工程概論課程涉及的工程種類多、工程性很強(qiáng)。現(xiàn)代多媒體的運(yùn)用相較于傳統(tǒng)的黑板教學(xué)而言,能夠大大提高教學(xué)效率,在很短的時(shí)間內(nèi)擴(kuò)大了學(xué)生的知識(shí)面。涉及高層建筑、橋梁、隧道等工程的施工工藝的流程、各種施工機(jī)械的操作過(guò)程,學(xué)生如不到工地現(xiàn)場(chǎng)則不能很好地掌握關(guān)鍵施工技術(shù),這就導(dǎo)致教學(xué)效果不理想,學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握不牢靠。
(三)教學(xué)素材收集難
由于土木工程涉及交通、土建、港口、海洋等方面,其覆蓋面相當(dāng)廣泛,要收集各種工程的典型性素材有相當(dāng)?shù)碾y度。
四、土木工程概論課程教學(xué)改革
(一)精選教學(xué)內(nèi)容
土木工程概論課程的教學(xué)目標(biāo)是開(kāi)拓學(xué)生土木工程的視野、培養(yǎng)學(xué)生土木工程的意識(shí)、激發(fā)學(xué)生持久的學(xué)習(xí)動(dòng)力。因此在講課時(shí)可選擇生動(dòng)宏偉的建設(shè)場(chǎng)景和案例,如上海中心基坑施工、廣州東塔基坑施工、三峽大壩工程、港珠澳大橋建設(shè)及世界各地的海底隧道工程等,以此來(lái)讓學(xué)生建立土木工程的整體和發(fā)展思維,從而提高他們學(xué)習(xí)后續(xù)課程的興趣和質(zhì)量。同時(shí),在教學(xué)中將學(xué)生帶到實(shí)際工程現(xiàn)場(chǎng),進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)教學(xué),讓學(xué)生提前接觸生產(chǎn)實(shí)際,掌握一些現(xiàn)場(chǎng)施工的知識(shí),為他們走向工作崗位奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
(二)采用形式多樣的教學(xué)方法
為激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、提高課堂效率,各種如橋梁類型、隧道類型、飛機(jī)場(chǎng)形式等可以用靜態(tài)多媒體直觀、形象地展現(xiàn)出來(lái),以此提高學(xué)生對(duì)工程的直觀認(rèn)識(shí),加深學(xué)生的理論知識(shí),以較少的教學(xué)時(shí)間收到很好的教學(xué)效果。土木工程概論內(nèi)容豐富多彩,為避免課程內(nèi)容變得枯燥無(wú)味,教師在課堂教學(xué)中不應(yīng)僅僅以靜態(tài)圖片的形式向?qū)W生講解土木工程的有關(guān)概念、理論,這樣易讓學(xué)生產(chǎn)生厭學(xué)情緒。課間播放一些隧道施工、深基坑維護(hù)施工的教學(xué)短片,如人工挖孔樁、港珠澳大橋施工錄像、廣州東塔的施工動(dòng)畫、管樁打入施工過(guò)程、雙排樁施工過(guò)程、錨桿支護(hù)施工過(guò)程、越江隧道施工動(dòng)畫、邊坡加固施工過(guò)程。通過(guò)教學(xué)錄像的播放,讓學(xué)生掌握各種土木工程的施工方法。
(三)穿插專題講座
為了讓學(xué)生了解土木工程的最新發(fā)展?fàn)顩r,針對(duì)新近的一些深大基坑工程、橋梁工程及土木工程方面的試驗(yàn)平臺(tái)做專題講座,如上海蓮花河畔景苑7#樓傾倒事故分析、上海中心深基坑支護(hù)工程、港珠澳大橋施工、國(guó)內(nèi)外離心機(jī)試驗(yàn)、動(dòng)態(tài)空心圓柱剪切試驗(yàn)等。隨著城鎮(zhèn)化的進(jìn)展,近年來(lái)淮南新建了一批深基坑工程、橋梁工程、隧道工程。在教學(xué)過(guò)程中,邀請(qǐng)現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員到課堂上來(lái)給學(xué)生做講座,如進(jìn)行過(guò)“攪拌樁維護(hù)施工”、“地下連續(xù)墻施工”、“拉森板樁維護(hù)施工”、“地下空間施工”、“打入樁施工”等專題講座。專題講座不僅充實(shí)了教學(xué)內(nèi)容、開(kāi)拓了學(xué)生的知識(shí)面,而且能引導(dǎo)學(xué)生從事土木工程的就業(yè)方向。
(四)知名人物及實(shí)驗(yàn)平臺(tái)介紹
為增加水文與工程地質(zhì)專業(yè)學(xué)生對(duì)國(guó)內(nèi)外高校土木工程專業(yè)的認(rèn)識(shí)及針對(duì)部分學(xué)生今后考研的情況,教師在講解到各種土木工程時(shí),可穿插些相關(guān)的歷史人物、當(dāng)代知名學(xué)者及國(guó)內(nèi)的一些重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的介紹。如講到橋梁工程時(shí),可講一講茅以升事跡、盧溝橋事件、國(guó)內(nèi)外知名高校橋梁工程專業(yè)的知名學(xué)者及同濟(jì)大學(xué)的橋梁結(jié)構(gòu)抗風(fēng)技術(shù)交通行業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室;講到地下工程時(shí),可介紹同濟(jì)大學(xué)巖土及地下工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的離心機(jī)試驗(yàn)機(jī)、動(dòng)態(tài)空心圓柱剪切儀;講到鐵路工程時(shí),可介紹一下中國(guó)首位鐵路工程師詹天佑、同濟(jì)大學(xué)的道路與交通工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室;講建筑工程時(shí),可說(shuō)一說(shuō)建筑大師貝聿銘的杰出成就等;講到土木工程災(zāi)害時(shí),可介紹同濟(jì)大學(xué)的土木工程防災(zāi)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。
(五)新近知名土木工程建筑介紹
國(guó)內(nèi)外的知名建筑發(fā)展日新月異,現(xiàn)有的教材很難跟上其發(fā)展變化。因此,在講授土木工程概論時(shí),應(yīng)介紹國(guó)內(nèi)外最新的土木工程建設(shè)進(jìn)展,以增加本課程的時(shí)效性,從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。講土木工程材料時(shí),可穿插裝修材料的最新發(fā)展?fàn)顩r;講高層建筑時(shí),可介紹國(guó)內(nèi)正在建設(shè)的摩天大廈,如上海中心大廈;講橋梁工程時(shí),可穿插東海大橋、杭州灣大橋的建設(shè)情況;講高鐵建設(shè)工程時(shí),可結(jié)合京福高鐵來(lái)講;講水利工程時(shí),可以介紹一下我國(guó)西南地區(qū)正在建設(shè)的水電站,如向家壩水電站、白鶴灘水電站以及金沙江、雅礱江、大渡河等“三江”水電基地。通過(guò)講解一些知名重大工程建設(shè)的情況,可以拉近水文與工程地質(zhì)專業(yè)學(xué)生與土木工程之間的距離,以此激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)本門課程的興趣。
(六)授課教師的優(yōu)選與培養(yǎng)
土木工程概論涉及現(xiàn)有的各種工程,要求授課教師不僅要具有寬廣的知識(shí)面,而且要有豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),為此要選具有豐富科研經(jīng)歷的教師授課本門課程。近年來(lái),由于高等學(xué)校招生規(guī)模的擴(kuò)大和高校教師數(shù)量的不足,尤其是有一批青年教師缺乏實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),致使土木工程概論的教學(xué)存在一些問(wèn)題。因此,不僅要求有經(jīng)驗(yàn)的教師對(duì)年輕教師進(jìn)行傳、幫、帶,鼓勵(lì)年輕教師參與相關(guān)研究課題中,而且為了掌握土木工程的最新進(jìn)展,年輕教師要經(jīng)常參加國(guó)內(nèi)外的相關(guān)學(xué)術(shù)會(huì)議,在寒暑假期間,盡量去工地實(shí)習(xí)、鍛煉,掌握現(xiàn)場(chǎng)施工的細(xì)節(jié),不斷更新土木工程概論的教學(xué)內(nèi)容。
五、結(jié)論
土木工程概論課程教學(xué)改革可起到幾點(diǎn)作用:1.提高學(xué)生學(xué)習(xí)土木工程概論課程的興趣、效率,激發(fā)了水文與工程地質(zhì)專業(yè)學(xué)生將來(lái)從事土木工程建設(shè)的熱情。2.使學(xué)生更深刻地認(rèn)識(shí)到土木工程概論課程的重要性,加深理解水文工程地質(zhì)對(duì)各類工程的影響,以及各類工程與水文工程地質(zhì)間的相互作用與關(guān)系。3.提高了學(xué)生在土木工程建設(shè)中,保護(hù)水文與工程地質(zhì)環(huán)境的自覺(jué)性,能夠讓學(xué)生認(rèn)識(shí)并分析不良水文與工程地質(zhì)條件,并能針對(duì)具體問(wèn)題提出處理措施。
[ 注 釋 ]
[1] 傅光耀.關(guān)于土木工程專業(yè)建筑工程方向教學(xué)改革的探討[J].高等建筑教育,2001(1):25-26.
[2] 王清標(biāo),初明祥,胡永強(qiáng).大土木背景下《土木工程概論》教學(xué)模式創(chuàng)新研究[J].當(dāng)代教育理論與實(shí)踐,2012(4):75-77.
一、泡沫混凝土
泡沫混凝土是一種利廢、環(huán)保、節(jié)能、低廉且具有不燃性的新型建筑節(jié)能材料。泡沫混凝土是通過(guò)化學(xué)或物理的方式根據(jù)應(yīng)用需要將空氣或氮?dú)?、二氧化碳?xì)?、氧氣等氣體引入混凝土漿體中,經(jīng)過(guò)合理養(yǎng)護(hù)成型,而形成的含有大量細(xì)小的封閉氣孔,并具有相當(dāng)強(qiáng)度的混凝土制品。泡沫混凝土的制作通常是用機(jī)械方法將泡沫劑水溶液制備成泡沫,再將泡沫加入到含硅質(zhì)材料、鈣質(zhì)材料、水及各種外加劑等組成的料漿中,經(jīng)混合攪拌、澆注成型、養(yǎng)護(hù)而成的一種多孔材料。
泡沫混凝土是一種新型的節(jié)能環(huán)保型建筑材料,是混凝土大家族中的一員,近年來(lái),國(guó)內(nèi)外都非常重視泡沫混凝土的研究與開(kāi)發(fā),使其在建筑領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越廣。
二、地震災(zāi)害對(duì)工程結(jié)構(gòu)的影響
地震是主要的自然災(zāi)害之一,同時(shí)也造成了重大的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡。地震對(duì)工程結(jié)構(gòu)的影響主要表現(xiàn)在一下三個(gè)方面:
(一)地基失效引起的破壞。在地震作用下,由于地基承載力下降或地基土液化而造成的建筑物傾斜、倒塌。
(二)承重結(jié)構(gòu)承載力不足或變形過(guò)大造成的破壞。在地震作用下,結(jié)構(gòu)的內(nèi)里和變形增大,導(dǎo)致承重結(jié)構(gòu)的抗剪、抗彎、抗壓等承載力不足或者變形過(guò)大而破壞。如墻體裂縫,鋼筋混凝土構(gòu)件開(kāi)裂等。
(三)結(jié)構(gòu)喪失整體性而造成破壞。在地震作用下,結(jié)構(gòu)進(jìn)入彈塑性變形階段,由于延性不足、節(jié)點(diǎn)連接破壞、主要承重構(gòu)件失穩(wěn)等原因而喪失穩(wěn)定性,從而造成局部或整體失穩(wěn)。
三、金屬網(wǎng)泡沫混凝土的性能及特點(diǎn)對(duì)工程抗震的影響
首先,泡沫混凝土有輕質(zhì)的特點(diǎn)。泡沫混凝土的密度較小,它的密度等級(jí)一般為300-1800kg/m3,常用泡沫混凝土的密度等級(jí)為300-1200 kg/m3,,密度為 160 kg/m3的超輕泡沫混凝土也在建筑工程中獲得了應(yīng)用。由于泡沫混凝土的密度小,一般可將建筑物的自重降低為原來(lái)的75%左右。對(duì)于工程建筑,例如:對(duì)于高度不超過(guò)40m,以剪切變形為主且質(zhì)量和剛度沿高度分布比較均勻的結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)構(gòu)件而言,采用底部剪力法計(jì)算結(jié)構(gòu)的水平地震
作用,在水平地震作用下,結(jié)構(gòu)總水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值可簡(jiǎn)化為
——相應(yīng)于結(jié)構(gòu)基本自振周期的水平影響系數(shù)值;
——結(jié)構(gòu)等效總重力荷載,;
——結(jié)構(gòu)總重力荷載等效系數(shù),對(duì)于單質(zhì)點(diǎn)=1,對(duì)于多質(zhì)點(diǎn)。
在豎向地震作用下,《抗震規(guī)范規(guī)定》,設(shè)防烈度為8度區(qū)和9度區(qū)的大跨度結(jié)構(gòu)、長(zhǎng)懸臂結(jié)構(gòu)、煙囪及類似高聳結(jié)構(gòu)及設(shè)防烈度為9度時(shí)的高層建筑,應(yīng)計(jì)算豎向荷載作用。采用類似于底部剪力法的方法計(jì)算高層建筑與高聳建筑的豎向地震作用,則結(jié)構(gòu)總豎向地震作用標(biāo)準(zhǔn)值
——豎向地震影響系數(shù)的最大值,可取水平地震影響系數(shù)最大值的65%;
——結(jié)構(gòu)等效總重力荷載,可取其重力荷載代表值的75%
由此可知,通過(guò)理論分析,對(duì)于混凝土構(gòu)件,泡沫混凝土與同體積下的普通混凝土相比,結(jié)構(gòu)總水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值降低與結(jié)構(gòu)整體自重成正比,而泡沫混凝土能夠有效降低結(jié)構(gòu)自重,減小結(jié)構(gòu)水平和豎向地震作用,對(duì)結(jié)構(gòu)抗震有著不可小覷的作用。 其次,泡沫混凝土可采用現(xiàn)場(chǎng)澆筑施工,整體性好,與主體工程結(jié)合緊密。泡沫混凝土還具有施工過(guò)程中可泵性好,抗壓強(qiáng)度高(0.5-22.2Mpa),沖擊能量吸收性能好,同時(shí),泡沫混凝土的多孔性使其具有低的彈性模量,從而使其對(duì)沖擊載荷具有良好的吸收和分散作用。
參考文獻(xiàn)
[1]關(guān)博文,劉開(kāi)平等.泡沫混凝土研究及應(yīng)用新進(jìn)展[J]廣東建材.2008(2):19-21.
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[5]王建強(qiáng) 《建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)》 中國(guó)電力出版社2011.
彈性力學(xué)是高等學(xué)校土木水利等專業(yè)的一門理論性與應(yīng)用性都很強(qiáng)的基礎(chǔ)課程,目前各高校很多學(xué)科根據(jù)本專業(yè)本科教育培養(yǎng)目標(biāo),實(shí)現(xiàn)寬口徑、厚基礎(chǔ)的教學(xué)基本要求,減少課時(shí)和精簡(jiǎn)內(nèi)容。另外,土木類專業(yè)所面臨的現(xiàn)代工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問(wèn)題大多為非桿系的復(fù)雜結(jié)構(gòu)體系,所以許多高等院校要求開(kāi)設(shè)彈性力學(xué)和有限元課程,其目的是加強(qiáng)土木類本科生對(duì)復(fù)雜結(jié)構(gòu)數(shù)值分析能力的培養(yǎng),以提高他們從事科學(xué)研究和現(xiàn)代結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的能力。然而學(xué)生普遍認(rèn)為彈性力學(xué)解決實(shí)際工程的能力遠(yuǎn)不如材料力學(xué)和結(jié)構(gòu)力學(xué),而且彈性力學(xué)理論抽象,數(shù)學(xué)推導(dǎo)麻煩,課程枯燥乏味,提不起學(xué)習(xí)興趣。因此在現(xiàn)有的學(xué)時(shí)下如何保證教學(xué)的基本要求和基本內(nèi)容,用什么方法和手段達(dá)到既增大信息量,減少教學(xué)時(shí)數(shù),又能強(qiáng)化學(xué)生能力的培養(yǎng),成為彈性力學(xué)教學(xué)中需要關(guān)注的問(wèn)題。
一、高校彈性力學(xué)教學(xué)現(xiàn)狀
為了提高結(jié)構(gòu)力學(xué)和彈性力學(xué)的相關(guān)教學(xué)水平和研究成果,教育部高等學(xué)校力學(xué)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)力學(xué)基礎(chǔ)課程教學(xué)指導(dǎo)分委員會(huì)結(jié)構(gòu)力學(xué)及彈性力學(xué)課程教學(xué)指導(dǎo)小組定期召開(kāi)工作會(huì)議,2006年工作會(huì)議在武漢理工大學(xué)召開(kāi),2009年工作會(huì)議在成都西南交通大學(xué)舉行,2014年10月工作會(huì)議在北京工業(yè)大學(xué)舉行,各高校在每次會(huì)議中都對(duì)彈性力學(xué)的教學(xué)進(jìn)行了教學(xué)改革成果和經(jīng)驗(yàn)交流,對(duì)教學(xué)實(shí)踐、課程建設(shè)和資源積累等問(wèn)題進(jìn)行了研討。北京工業(yè)大學(xué)在彈性力學(xué)的教學(xué)中也進(jìn)行了很多研究和改革,北京工業(yè)大學(xué)彈性力學(xué)課程的設(shè)置和教學(xué)與國(guó)內(nèi)其他高校具有類似特點(diǎn)與問(wèn)題。2006年之前彈性力學(xué)作為土木工程本科專業(yè)的必修或必選課,學(xué)時(shí)一般為40學(xué)時(shí)左右,使用教材以徐芝綸《彈性力學(xué)簡(jiǎn)明教程》為主要教學(xué)參考書。在2007版本科教學(xué)改革之后,彈性力學(xué)在土木工程專業(yè)本科中仍然設(shè)置為學(xué)科基礎(chǔ)必修課,但學(xué)時(shí)改為16學(xué)時(shí),考試時(shí)采用閉卷考試,對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)要求較高,較多學(xué)生仍然認(rèn)為太偏重于理論,理論抽象,數(shù)學(xué)推導(dǎo)煩瑣難以理解,并且其解決實(shí)際工程的能力遠(yuǎn)不如結(jié)構(gòu)力學(xué)。在2012版教學(xué)計(jì)劃后,課程性質(zhì)以及學(xué)時(shí)都沒(méi)變,但考試時(shí)采用開(kāi)卷考試,對(duì)學(xué)生的公式推導(dǎo)要求降低。改為16學(xué)時(shí)時(shí),教師和學(xué)生的感覺(jué)都是時(shí)間太緊張,學(xué)習(xí)壓力大,所以在剛完成的2015版土木工程本科教學(xué)計(jì)劃中,彈性力學(xué)進(jìn)行了很多變化,首先課程性質(zhì)發(fā)生了改變,由學(xué)科基礎(chǔ)必修課改為學(xué)科基礎(chǔ)選修課,讓學(xué)生有選擇的空間,其次學(xué)時(shí)增加為24學(xué)時(shí),讓選修彈性力學(xué)的同學(xué)能真正學(xué)習(xí)到彈性力學(xué)的主要內(nèi)容。所以目前在現(xiàn)有的學(xué)時(shí)下,如何保證教學(xué)的基本要求和基本內(nèi)容,用什么方法和手段達(dá)到既增大信息量,減少教學(xué)時(shí)數(shù),又能強(qiáng)化學(xué)生能力的培養(yǎng),成為教學(xué)中關(guān)注的問(wèn)題,由此也產(chǎn)生了彈性力學(xué)教學(xué)內(nèi)容多和學(xué)時(shí)少的矛盾。許多高校和研究者在彈性力學(xué)課程教學(xué)和研究上進(jìn)行了教學(xué)改革,取得了較多有益成果,盡管如此,土木工程專業(yè)彈性力學(xué)課程在以下幾方面尚有待研究與改革:
(1)教學(xué)對(duì)象上,彈性力學(xué)通常主要在工程力學(xué)專業(yè)開(kāi)設(shè),需要充分考慮結(jié)合土木工程專業(yè)的特點(diǎn)。
(2)教學(xué)思路上,仍然偏向工程力學(xué)方法,在內(nèi)容選擇上較偏向數(shù)學(xué),主要是理論上的教學(xué),對(duì)理論分析和數(shù)值分析結(jié)合對(duì)比方面缺少。
(3)講課內(nèi)容中未能充分引入彈性力學(xué)領(lǐng)域的最新進(jìn)展,尤其是與土木工程結(jié)構(gòu)相關(guān)進(jìn)展,因此在彈性力學(xué)課程的教學(xué)方式、教學(xué)內(nèi)容、考試形式等方面需要進(jìn)行一些思考和探討,對(duì)彈性力學(xué)教學(xué)中的普遍與特殊問(wèn)題進(jìn)行研究與實(shí)踐,將促進(jìn)學(xué)校土木工程學(xué)科力學(xué)教學(xué)的發(fā)展。
二、盡可能地提高學(xué)生的“計(jì)算分析”理論水平
根據(jù)高等院校土木類專業(yè)本科指導(dǎo)性專業(yè)規(guī)范以及2015版培養(yǎng)方案規(guī)定的學(xué)時(shí),需要考慮在既有學(xué)時(shí)下,使學(xué)生的理論水平能達(dá)到當(dāng)今土木類專業(yè)的培養(yǎng)要求。
1.重點(diǎn)突出彈性力學(xué)分析思路和概念。在教學(xué)中,在分析思路上,一般重點(diǎn)講授彈性力學(xué)平面問(wèn)題的相關(guān)問(wèn)題,并且對(duì)彈性力學(xué)平面問(wèn)題基本理論采取精講的形式,對(duì)空間問(wèn)題基本理論采取和平面問(wèn)題基本理論相對(duì)比方法進(jìn)行講解。如果根據(jù)實(shí)際,直接從實(shí)際工程的三維問(wèn)題,再到講授二維問(wèn)題可能更符合思維過(guò)程以及實(shí)際工程問(wèn)題,使得思路更加自然,并且能節(jié)省教學(xué)課時(shí)。另外,在講授方法思路中應(yīng)突出思路、概念與結(jié)論。如彈性力學(xué)中的概念問(wèn)題:彈性力學(xué)中應(yīng)力的方向以及正負(fù)號(hào)的定義,平面應(yīng)力問(wèn)題和平面應(yīng)變問(wèn)題的區(qū)分,應(yīng)力邊界條件和位移邊界條件的確定方法,處理局部邊界條件的圣維南原理,等等,這些都是講述平面問(wèn)題基本理論中要熟練掌握的概念。
2.結(jié)合具體土木工程實(shí)例教學(xué),附加一些分析程序和工具的介紹,拓寬學(xué)生分析方面的應(yīng)用能力。在介紹分析思路時(shí),需要結(jié)合有實(shí)際工程背景的工程算例來(lái)分析,這樣可以明確學(xué)習(xí)目的,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力。在理論分析完成后,還可以介紹相應(yīng)的數(shù)值分析方法,介紹Matlab計(jì)算程序或有限元分析工具,對(duì)理論分析過(guò)程數(shù)值化,讓學(xué)生自己操作計(jì)算,分析結(jié)果。最后由于土木工程專業(yè)學(xué)生在實(shí)際工作中需要學(xué)會(huì)運(yùn)用,可以結(jié)合一些設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行學(xué)習(xí),如:公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范(JTGD70-2004)建議采用彈性力學(xué)數(shù)值方法—有限元法計(jì)算圍巖的隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)力和變形等,通過(guò)在理論分析結(jié)果和數(shù)值分析對(duì)比的同時(shí),還可以通過(guò)規(guī)范要求進(jìn)行驗(yàn)算。
三、根據(jù)當(dāng)今土木類本科生的培養(yǎng)要求,編寫適合土木工程專業(yè)學(xué)生使用的教材
就目前而言,對(duì)于土木類本科生的彈性力學(xué)課程,各高等院校所安排的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)時(shí)數(shù)及選用的教材均存有不同。換言之,對(duì)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)時(shí)數(shù)及教材均沒(méi)有統(tǒng)一的指定,仍處在各高校教師根據(jù)自己的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行不斷地探索與總結(jié)。目前已出版的彈性力學(xué)教材有很多種,所使用的教材一般為《彈性力學(xué)簡(jiǎn)明教程》,徐芝侖編,高等教育出版社出版。這本教材所涵蓋的內(nèi)容較多、較全面,也比較深刻,對(duì)概念思路的解釋較為簡(jiǎn)潔,但仍然有需要改進(jìn)之處:
(1)基本上從平面問(wèn)題到空間問(wèn)題最后到板殼一些特殊問(wèn)題,分析講解思路可以變化,讓學(xué)生更快更容易的理解。
(2)理論講解較多,實(shí)際土木工程案例的分析較少。
(3)理論推導(dǎo)比較多,數(shù)值分析對(duì)比較少,數(shù)值分析工具的應(yīng)用較少等,另外學(xué)生學(xué)習(xí)的課余指導(dǎo)用書比較少。為此,編寫更加適合土木工程專業(yè)的教材以及教材指導(dǎo)用書是有必要的。
四、改革單一的板書教學(xué)模式,研制《彈性力學(xué)》的CAI電子教案
作為一門強(qiáng)調(diào)理論與應(yīng)用的課程,僅以單一的板書教學(xué)模式明顯不足。例如,本課程中復(fù)雜的理論推導(dǎo)數(shù)學(xué)演示,這些均可通過(guò)CAI電子教案的教學(xué)來(lái)表述。此項(xiàng)教改工作的目的是在教學(xué)時(shí)數(shù)不足的情況下,就如何實(shí)現(xiàn)課堂教學(xué)氣氛活躍、高效率地完成教學(xué)內(nèi)容、突出理論聯(lián)系實(shí)際等方面而為之。根據(jù)本課程教學(xué)大綱中教學(xué)內(nèi)容的要求及依據(jù)更加豐富的教材,可以編制本門課程的CAI電子教案。在實(shí)際教學(xué)中,采用多媒體與板書相結(jié)合的教學(xué)模式,預(yù)期可以達(dá)到較好的教學(xué)效果,授課學(xué)生能給出較好的評(píng)價(jià)。另外,課內(nèi)教學(xué)是本課程的主要任務(wù)。但由于本門課程在土木專業(yè)上的應(yīng)用性較強(qiáng),學(xué)生的課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)均會(huì)遇到實(shí)際結(jié)構(gòu)問(wèn)題的數(shù)值分析,對(duì)此需要課外指導(dǎo),因此建立教師學(xué)生互動(dòng)平臺(tái)和窗口也是有必要的。
五、結(jié)語(yǔ)
為了提高土木工程專業(yè)彈性力學(xué)課程教學(xué)質(zhì)量和效果,本文分析了土木工程專業(yè)彈性力學(xué)課程的教學(xué)相關(guān)問(wèn)題,并探索了土木工程專業(yè)彈性力學(xué)課程的教學(xué)改進(jìn)方法。
1.盡可能地提高學(xué)生的“計(jì)算分析”理論水平,使學(xué)生的理論分析水平達(dá)到當(dāng)今土木類專業(yè)的培養(yǎng)要求。
2.根據(jù)當(dāng)今土木類本科生的培養(yǎng)要求,編寫適合土木工程專業(yè)學(xué)生使用的教材。
3.改革單一的板書教學(xué)模式,研制《彈性力學(xué)》的CAI電子教案,并建立教師互動(dòng)平臺(tái)和窗口。
參考文獻(xiàn):
[1]徐芝綸.彈性力學(xué)[M].第3版.北京:高等教育出版社,1990:181.
[2]馬崇武,秦懷泉.力學(xué)與土木工程專業(yè)的力學(xué)課程教學(xué)[J].高等理科教育,2007,(6):135-137.
[3]張宇星,呂建國(guó).工程力學(xué)考試方法的探索與實(shí)踐[J].高等理科教育,2005,(4):128-129.
[4]鐵木辛柯,古地爾.彈性理論[M].第3版.北京:清華大學(xué)出版社,2004:168.
[5]楊桂通.彈性力學(xué)[M].北京:高等教育出版社,1998.
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[7]王雁然.彈性力學(xué)及有限元教學(xué)的實(shí)踐與研究[J].建筑教育改革理論與實(shí)踐,2005,(6)
[8]原方,吳潔.研究生彈性力學(xué)教學(xué)方法及問(wèn)題探討[J].力學(xué)與實(shí)踐,2005,(2).
[9]周全太.土木工程專業(yè)彈性力學(xué)課程教學(xué)的若干思考[J].無(wú)錫教育學(xué)院學(xué)報(bào),2005,25(2):73-76.
彈性力學(xué)是高等學(xué)校土木水利等專業(yè)的一門理論性與應(yīng)用性都很強(qiáng)的基礎(chǔ)課程,目前各高校很多學(xué)科根據(jù)本專業(yè)本科教育培養(yǎng)目標(biāo),實(shí)現(xiàn)寬口徑、厚基礎(chǔ)的教學(xué)基本要求,減少課時(shí)和精簡(jiǎn)內(nèi)容。另外,土木類專業(yè)所面臨的現(xiàn)代工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問(wèn)題大多為非桿系的復(fù)雜結(jié)構(gòu)體系,所以許多高等院校要求開(kāi)設(shè)彈性力學(xué)和有限元課程,其目的是加強(qiáng)土木類本科生對(duì)復(fù)雜結(jié)構(gòu)數(shù)值分析能力的培養(yǎng),以提高他們從事科學(xué)研究和現(xiàn)代結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的能力。然而學(xué)生普遍認(rèn)為彈性力學(xué)解決實(shí)際工程的能力遠(yuǎn)不如材料力學(xué)和結(jié)構(gòu)力學(xué),而且彈性力學(xué)理論抽象,數(shù)學(xué)推導(dǎo)麻煩,課程枯燥乏味,提不起學(xué)習(xí)興趣。因此在現(xiàn)有的學(xué)時(shí)下如何保證教學(xué)的基本要求和基本內(nèi)容,用什么方法和手段達(dá)到既增大信息量,減少教學(xué)時(shí)數(shù),又能強(qiáng)化學(xué)生能力的培養(yǎng),成為彈性力學(xué)教學(xué)中需要關(guān)注的問(wèn)題。
一、高校彈性力學(xué)教學(xué)現(xiàn)狀
為了提高結(jié)構(gòu)力學(xué)和彈性力學(xué)的相關(guān)教學(xué)水平和研究成果,教育部高等學(xué)校力學(xué)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)力學(xué)基礎(chǔ)課程教學(xué)指導(dǎo)分委員會(huì)結(jié)構(gòu)力學(xué)及彈性力學(xué)課程教學(xué)指導(dǎo)小組定期召開(kāi)工作會(huì)議,2006年工作會(huì)議在武漢理工大學(xué)召開(kāi),2009年工作會(huì)議在成都西南交通大學(xué)舉行,2014年10月工作會(huì)議在北京工業(yè)大學(xué)舉行,各高校在每次會(huì)議中都對(duì)彈性力學(xué)的教學(xué)進(jìn)行了教學(xué)改革成果和經(jīng)驗(yàn)交流,對(duì)教學(xué)實(shí)踐、課程建設(shè)和資源積累等問(wèn)題進(jìn)行了研討。北京工業(yè)大學(xué)在彈性力學(xué)的教學(xué)中也進(jìn)行了很多研究和改革,北京工業(yè)大學(xué)彈性力學(xué)課程的設(shè)置和教學(xué)與國(guó)內(nèi)其他高校具有類似特點(diǎn)與問(wèn)題。2006年之前彈性力學(xué)作為土木工程本科專業(yè)的必修或必選課,學(xué)時(shí)一般為40學(xué)時(shí)左右,使用教材以徐芝綸《彈性力學(xué)簡(jiǎn)明教程》為主要教學(xué)參考書。在2007版本科教學(xué)改革之后,彈性力學(xué)在土木工程專業(yè)本科中仍然設(shè)置為學(xué)科基礎(chǔ)必修課,但學(xué)時(shí)改為16學(xué)時(shí),考試時(shí)采用閉卷考試,對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)要求較高,較多學(xué)生仍然認(rèn)為太偏重于理論,理論抽象,數(shù)學(xué)推導(dǎo)煩瑣難以理解,并且其解決實(shí)際工程的能力遠(yuǎn)不如結(jié)構(gòu)力學(xué)。在2012版教學(xué)計(jì)劃后,課程性質(zhì)以及學(xué)時(shí)都沒(méi)變,但考試時(shí)采用開(kāi)卷考試,對(duì)學(xué)生的公式推導(dǎo)要求降低。改為16學(xué)時(shí)時(shí),教師和學(xué)生的感覺(jué)都是時(shí)間太緊張,學(xué)習(xí)壓力大,所以在剛完成的2015版土木工程本科教學(xué)計(jì)劃中,彈性力學(xué)進(jìn)行了很多變化,首先課程性質(zhì)發(fā)生了改變,由學(xué)科基礎(chǔ)必修課改為學(xué)科基礎(chǔ)選修課,讓學(xué)生有選擇的空間,其次學(xué)時(shí)增加為24學(xué)時(shí),讓選修彈性力學(xué)的同學(xué)能真正學(xué)習(xí)到彈性力學(xué)的主要內(nèi)容。所以目前在現(xiàn)有的學(xué)時(shí)下,如何保證教學(xué)的基本要求和基本內(nèi)容,用什么方法和手段達(dá)到既增大信息量,減少教學(xué)時(shí)數(shù),又能強(qiáng)化學(xué)生能力的培養(yǎng),成為教學(xué)中關(guān)注的問(wèn)題,由此也產(chǎn)生了彈性力學(xué)教學(xué)內(nèi)容多和學(xué)時(shí)少的矛盾。許多高校和研究者在彈性力學(xué)課程教學(xué)和研究上進(jìn)行了教學(xué)改革,取得了較多有益成果,盡管如此,土木工程專業(yè)彈性力學(xué)課程在以下幾方面尚有待研究與改革:(1)教學(xué)對(duì)象上,彈性力學(xué)通常主要在工程力學(xué)專業(yè)開(kāi)設(shè),需要充分考慮結(jié)合土木工程專業(yè)的特點(diǎn)。(2)教學(xué)思路上,仍然偏向工程力學(xué)方法,在內(nèi)容選擇上較偏向數(shù)學(xué),主要是理論上的教學(xué),對(duì)理論分析和數(shù)值分析結(jié)合對(duì)比方面缺少。(3)講課內(nèi)容中未能充分引入彈性力學(xué)領(lǐng)域的最新進(jìn)展,尤其是與土木工程結(jié)構(gòu)相關(guān)進(jìn)展,因此在彈性力學(xué)課程的教學(xué)方式、教學(xué)內(nèi)容、考試形式等方面需要進(jìn)行一些思考和探討,對(duì)彈性力學(xué)教學(xué)中的普遍與特殊問(wèn)題進(jìn)行研究與實(shí)踐,將促進(jìn)學(xué)校土木工程學(xué)科力學(xué)教學(xué)的發(fā)展。
二、盡可能地提高學(xué)生的“計(jì)算分析”理論水平
根據(jù)高等院校土木類專業(yè)本科指導(dǎo)性專業(yè)規(guī)范以及2015版培養(yǎng)方案規(guī)定的學(xué)時(shí),需要考慮在既有學(xué)時(shí)下,使學(xué)生的理論水平能達(dá)到當(dāng)今土木類專業(yè)的培養(yǎng)要求。
1.重點(diǎn)突出彈性力學(xué)分析思路和概念。在教學(xué)中,在分析思路上,一般重點(diǎn)講授彈性力學(xué)平面問(wèn)題的相關(guān)問(wèn)題,并且對(duì)彈性力學(xué)平面問(wèn)題基本理論采取精講的形式,對(duì)空間問(wèn)題基本理論采取和平面問(wèn)題基本理論相對(duì)比方法進(jìn)行講解。如果根據(jù)實(shí)際,直接從實(shí)際工程的三維問(wèn)題,再到講授二維問(wèn)題可能更符合思維過(guò)程以及實(shí)際工程問(wèn)題,使得思路更加自然,并且能節(jié)省教學(xué)課時(shí)。另外,在講授方法思路中應(yīng)突出思路、概念與結(jié)論。如彈性力學(xué)中的概念問(wèn)題:彈性力學(xué)中應(yīng)力的方向以及正負(fù)號(hào)的定義,平面應(yīng)力問(wèn)題和平面應(yīng)變問(wèn)題的區(qū)分,應(yīng)力邊界條件和位移邊界條件的確定方法,處理局部邊界條件的圣維南原理,等等,這些都是講述平面問(wèn)題基本理論中要熟練掌握的概念。
2.結(jié)合具體土木工程實(shí)例教學(xué),附加一些分析程序和工具的介紹,拓寬學(xué)生分析方面的應(yīng)用能力。在介紹分析思路時(shí),需要結(jié)合有實(shí)際工程背景的工程算例來(lái)分析,這樣可以明確學(xué)習(xí)目的,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力。在理論分析完成后,還可以介紹相應(yīng)的數(shù)值分析方法,介紹Matlab計(jì)算程序或有限元分析工具,對(duì)理論分析過(guò)程數(shù)值化,讓學(xué)生自己操作計(jì)算,分析結(jié)果。最后由于土木工程專業(yè)學(xué)生在實(shí)際工作中需要學(xué)會(huì)運(yùn)用,可以結(jié)合一些設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行學(xué)習(xí),如:公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范(JTGD70-2004)建議采用彈性力學(xué)數(shù)值方法—有限元法計(jì)算圍巖的隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)力和變形等,通過(guò)在理論分析結(jié)果和數(shù)值分析對(duì)比的同時(shí),還可以通過(guò)規(guī)范要求進(jìn)行驗(yàn)算。
三、根據(jù)當(dāng)今土木類本科生的培養(yǎng)要求,編寫適合土木工程專業(yè)學(xué)生使用的教材
就目前而言,對(duì)于土木類本科生的彈性力學(xué)課程,各高等院校所安排的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)時(shí)數(shù)及選用的教材均存有不同。換言之,對(duì)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)時(shí)數(shù)及教材均沒(méi)有統(tǒng)一的指定,仍處在各高校教師根據(jù)自己的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行不斷地探索與總結(jié)。目前已出版的彈性力學(xué)教材有很多種,所使用的教材一般為《彈性力學(xué)簡(jiǎn)明教程》,徐芝侖編,高等教育出版社出版。這本教材所涵蓋的內(nèi)容較多、較全面,也比較深刻,對(duì)概念思路的解釋較為簡(jiǎn)潔,但仍然有需要改進(jìn)之處:(1)基本上從平面問(wèn)題到空間問(wèn)題最后到板殼一些特殊問(wèn)題,分析講解思路可以變化,讓學(xué)生更快更容易的理解。(2)理論講解較多,實(shí)際土木工程案例的分析較少。(3)理論推導(dǎo)比較多,數(shù)值分析對(duì)比較少,數(shù)值分析工具的應(yīng)用較少等,另外學(xué)生學(xué)習(xí)的課余指導(dǎo)用書比較少。為此,編寫更加適合土木工程專業(yè)的教材以及教材指導(dǎo)用書是有必要的。
四、改革單一的板書教學(xué)模式,研制《彈性力學(xué)》的CAI電子教案
作為一門強(qiáng)調(diào)理論與應(yīng)用的課程,僅以單一的板書教學(xué)模式明顯不足。例如,本課程中復(fù)雜的理論推導(dǎo)數(shù)學(xué)演示,這些均可通過(guò)CAI電子教案的教學(xué)來(lái)表述。此項(xiàng)教改工作的目的是在教學(xué)時(shí)數(shù)不足的情況下,就如何實(shí)現(xiàn)課堂教學(xué)氣氛活躍、高效率地完成教學(xué)內(nèi)容、突出理論聯(lián)系實(shí)際等方面而為之。根據(jù)本課程教學(xué)大綱中教學(xué)內(nèi)容的要求及依據(jù)更加豐富的教材,可以編制本門課程的CAI電子教案。在實(shí)際教學(xué)中,采用多媒體與板書相結(jié)合的教學(xué)模式,預(yù)期可以達(dá)到較好的教學(xué)效果,授課學(xué)生能給出較好的評(píng)價(jià)。另外,課內(nèi)教學(xué)是本課程的主要任務(wù)。但由于本門課程在土木專業(yè)上的應(yīng)用性較強(qiáng),學(xué)生的課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)均會(huì)遇到實(shí)際結(jié)構(gòu)問(wèn)題的數(shù)值分析,對(duì)此需要課外指導(dǎo),因此建立教師學(xué)生互動(dòng)平臺(tái)和窗口也是有必要的。
五、結(jié)語(yǔ)
為了提高土木工程專業(yè)彈性力學(xué)課程教學(xué)質(zhì)量和效果,本文分析了土木工程專業(yè)彈性力學(xué)課程的教學(xué)相關(guān)問(wèn)題,并探索了土木工程專業(yè)彈性力學(xué)課程的教學(xué)改進(jìn)方法。
1.盡可能地提高學(xué)生的“計(jì)算分析”理論水平,使學(xué)生的理論分析水平達(dá)到當(dāng)今土木類專業(yè)的培養(yǎng)要求。
2.根據(jù)當(dāng)今土木類本科生的培養(yǎng)要求,編寫適合土木工程專業(yè)學(xué)生使用的教材。
3.改革單一的板書教學(xué)模式,研制《彈性力學(xué)》的CAI電子教案,并建立教師互動(dòng)平臺(tái)和窗口。
參考文獻(xiàn):
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[9]周全太.土木工程專業(yè)彈性力學(xué)課程教學(xué)的若干思考[J].無(wú)錫教育學(xué)院學(xué)報(bào),2005,25(2):73-76.
中圖分類號(hào):TV331文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A
鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)是目前在土木工程中應(yīng)用最廣的結(jié)構(gòu)類型。其結(jié)構(gòu)有自身的優(yōu)點(diǎn),然而隨著應(yīng)用的不斷深入,這種結(jié)構(gòu)類型顯示出了其致命的弱點(diǎn):鋼筋銹蝕。鋼筋銹蝕引起的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的破壞是目前土木工程中普遍存在的最主要問(wèn)題之一。這就要求應(yīng)盡快發(fā)展經(jīng)濟(jì)有效的結(jié)構(gòu)增強(qiáng)方法和新型的高性能結(jié)構(gòu)材料,以延長(zhǎng)結(jié)構(gòu)使用壽命,提高結(jié)構(gòu)性能。
FRP筋是加強(qiáng)和改善混凝土結(jié)構(gòu)的一種新的優(yōu)良材料,以其高強(qiáng)、輕質(zhì)、耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn),開(kāi)始在土木工程結(jié)構(gòu)中得到應(yīng)用,并受到廣泛的關(guān)注。
1.FRP筋的基本特性
1.1 FRP筋的基本力學(xué)性能
FRP筋由高性能纖維和基體材料組成,纖維為增強(qiáng)材料,起加勁作用,基材起粘結(jié)、傳遞剪力的作用。纖維的種類主要有玻璃纖維、碳纖維、芳綸纖維和混雜纖維,基材主要有聚酯、環(huán)氧樹脂、乙烯基酯、聚酯樹脂等。根據(jù)連續(xù)纖維種類的不同,現(xiàn)在常用的FRP筋主要有玻璃纖維增強(qiáng)筋(GFRP筋)、碳纖維增強(qiáng)筋(CFRP筋)、芳綸纖維增強(qiáng)筋(AFRP筋)和混雜纖維增強(qiáng)筋(HFRP筋)。不同類型的FRP筋性能有所不同,但是作為新型復(fù)合材料用于土木工程中,它們之間存在較多的共性。
其優(yōu)點(diǎn)主要有:
(1)密度小,質(zhì)量輕。FRP筋的密度一般僅為鋼筋的1/6~1/4,有利于減輕結(jié)構(gòu)自重,方便施工。
(2)順纖維方向抗拉強(qiáng)度高。
(3)耐銹蝕。
(4)電磁絕緣性好。
(5)減振性能好。
(6)AFRP筋和GFRP筋具有低傳熱性和低導(dǎo)電性,可用于對(duì)傳熱和導(dǎo)電有特殊要求的場(chǎng)所。
(7)作為一種復(fù)合材料,F(xiàn)RP筋具有可設(shè)計(jì)性,可以根據(jù)不同的需求加工成性能差異很大的產(chǎn)品。
FRP筋也存在一些不足之處,主要有:
(1)無(wú)塑性。
(2)FRP筋的彈性模量比鋼筋低。常用的CFRP筋、AFRP筋和GFRP筋的彈性模量大致分別為鋼筋彈性模量的75%、35%和20%。
(3)抗剪和抗壓強(qiáng)度較低。FRP筋是各向異性材料,軸向抗壓、橫向抗壓和抗剪性能較差,橫向抗剪強(qiáng)度僅為縱向抗拉強(qiáng)度的1/10左右。
(4)熱穩(wěn)定性較差。
(5)成本較高。
1.2 FRP筋與鋼筋耐腐蝕性能對(duì)比
鋼筋銹蝕主要是由于酸性、鹽溶液(特別是氯離子)滲入結(jié)構(gòu)物,破壞了鋼筋表層的鈍化膜使鋼筋不斷地進(jìn)行電解反應(yīng)被氧化而造成的。纖維是FRP筋中的主要受力材料,碳纖維和玻璃纖維的耐腐蝕性能、比強(qiáng)度(拉伸強(qiáng)度/密度)和比模量均優(yōu)于鋼、鋁等傳統(tǒng)材料,輕質(zhì)高強(qiáng)的性能十分突出。從基材性能上看,常用FRP筋基材均具有優(yōu)良的耐腐蝕性,且黏聚力好、抗徐變性能力強(qiáng),穩(wěn)定性和適應(yīng)性良好。因此,與鋼筋相比,F(xiàn)RP筋是良好的耐腐材料,它對(duì)大氣、水和一般濃度的酸、堿、鹽以及多種油類和溶劑都有較好的抵抗能力,完全適用于實(shí)際工程尤其是沿海工程中。
2.FRP筋耐久性研究現(xiàn)狀
國(guó)內(nèi)外研究者針對(duì)環(huán)境對(duì)纖維筋耐久性能影響的研究,提出了纖維筋材料性能、纖維筋與混凝土之間粘結(jié)性能的退化規(guī)律。研究主要考慮的環(huán)境因素有溫度、濕度變化、化學(xué)物質(zhì)的侵蝕、紫外線照射以及凍融循環(huán)等。
2.1 水和潮濕環(huán)境
研究發(fā)現(xiàn)GFRP筋浸泡在室溫下的水和潮濕混凝土中試件強(qiáng)度沒(méi)有發(fā)生明顯的變化。在40℃和80℃環(huán)境下,試件的抗折強(qiáng)度則分別降低了14%和45%。說(shuō)明FRP筋在水和潮濕環(huán)境下的耐久性受溫度影響很大。另一方面,當(dāng)樹脂基體所吸收的水分達(dá)到其飽和狀態(tài)后,GFRP筋的力學(xué)性能將不會(huì)再下降。
2.2 酸、堿、鹽侵蝕環(huán)境
國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)酸、堿、鹽侵蝕環(huán)境下FRP筋耐久性能進(jìn)行了大量研究,結(jié)果表明,在強(qiáng)酸環(huán)境中,40℃以下,F(xiàn)RP筋沒(méi)有發(fā)生退化現(xiàn)象,說(shuō)明了GFRP筋和CFRP筋抗酸性很強(qiáng)。在堿溶液環(huán)境作用下,采用模擬加速試驗(yàn)對(duì)GFRP筋和CFRP筋觀測(cè)其劣化程度,堿溶液pH =12.6~13,試驗(yàn)溫度為60℃,試驗(yàn)12個(gè)月,試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)堿性環(huán)境下AR-GFRP筋的力學(xué)性能變化不大,而CFRP筋基本不受影響,說(shuō)明了FRP筋在堿環(huán)境下具有相當(dāng)好的耐久性。試驗(yàn)表明,在鹽溶液環(huán)境中經(jīng)歷一年后,發(fā)現(xiàn)GFRP筋拉伸強(qiáng)度基本上沒(méi)有發(fā)生變化,而CFRP筋的拉伸強(qiáng)度分別降低了5%和7%。
2.3 凍融循環(huán)環(huán)境
研究人員將FRP筋試件在750h內(nèi)經(jīng)歷250次凍融循環(huán),溫度漲落-29~20℃,結(jié)果發(fā)現(xiàn)凍融循環(huán)對(duì)FRP筋,尤其是GFRP筋有著明顯的不利影響,影響程度取決于凍融循環(huán)的次數(shù)及溫度的變化幅度。歐進(jìn)萍教授的凍融試驗(yàn)中,在經(jīng)歷50~300次凍融循環(huán)-17.8~7℃后,GFRP筋拉伸強(qiáng)度有不同程度的下降,而彈性模量隨凍融循環(huán)次數(shù)呈上升趨勢(shì);CFRP筋的拉伸強(qiáng)度和彈性模量均有不同程度的提高,且彈性模量隨凍融循環(huán)次數(shù)的增加而提高。
2.4 紫外線輻射環(huán)境
一項(xiàng)研究對(duì)CFRP筋、AFRP筋和GFRP筋進(jìn)行了3年的陽(yáng)光暴露試驗(yàn),結(jié)果發(fā)現(xiàn)CFRP筋的拉伸強(qiáng)度降低了23%,AFRP筋降低了31%,GFRP筋降低了10%。通過(guò)上述試驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)芳綸纖維對(duì)紫外線比較敏感,而玻璃纖維和碳纖維的免疫能力比較好。作為FRP筋的重要組分,樹脂基材受紫外線照射吸收能量后會(huì)加速氧化反應(yīng),從而導(dǎo)致樹脂提前老化,喪失黏結(jié)能力。
3.存在的問(wèn)題
(1)FRP材料本身也具有一定的缺陷,盡管抗拉強(qiáng)度高,通常可達(dá)3000MPa左右,但其彈性模量與強(qiáng)度的比值較低,因而纖維必須在相當(dāng)大的變形下才能充分發(fā)揮其高強(qiáng)特性。大量試驗(yàn)結(jié)果表明,F(xiàn)RP僅在構(gòu)件受拉鋼筋屈服后才發(fā)揮出較大的作用,纖維的實(shí)際強(qiáng)度利用率很低。因此預(yù)應(yīng)力FRP筋也逐漸得到廣泛的應(yīng)用。但是相應(yīng)的錨具、施工方法等還尚未成熟,有待于進(jìn)一步研究。
(2)FRP筋壓縮強(qiáng)度與其拉伸強(qiáng)度相比而言較低。
(3)耐火性不如鋼材,在設(shè)計(jì)某些類型的建筑物時(shí)需要考慮。
(4)FRP筋與混凝土的粘結(jié)錨固性能。表面光滑的FRP筋與混凝土之間的粘結(jié)強(qiáng)度僅是鋼筋與混凝土粘結(jié)強(qiáng)度的10%~20%,并不適合作為結(jié)構(gòu)構(gòu)件的受力筋。由于FRP筋與混凝土界面處的內(nèi)部滑移難以測(cè)定,目前多利用平均粘結(jié)應(yīng)力與試件加載端或自由端的滑移繪制的關(guān)系曲線,并得到FRP筋與混凝土的粘結(jié)本構(gòu)關(guān)系。顯然,這個(gè)關(guān)系并不能反映粘結(jié)滑移沿FRP筋錨固長(zhǎng)度變化的規(guī)律,也不能描述粘結(jié)滑移剛度退化的現(xiàn)象。因此,應(yīng)研究隨不同位置變化的FRP筋與混凝土的粘結(jié)滑移性能和規(guī)律。
FRP筋具有的高強(qiáng)、輕質(zhì)、耐腐蝕、密度小、低彈性模量等特征,能夠滿足人類對(duì)土木工程越來(lái)越高的性能要求。但應(yīng)注意FRP筋與普通鋼筋的差異,在使用時(shí)應(yīng)采取必要措施保證結(jié)構(gòu)的安全性能和使用功能。隨著FRP筋研究和應(yīng)用越來(lái)越廣,使得以往土木工程中難以解決的一些問(wèn)題迎刃而解,給土木工程帶來(lái)新的發(fā)展機(jī)遇。
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