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土木工程论文集锦9篇

时间:2023-03-24 15:09:34

土木工程论文

土木工程论文范文1

土木工程活动中的树木与森林问题。许多土木工程活动存在一定的孤立性,重点局限在项目实物本身,忽视其在整体环境中的作用及影响。例如大量个体建筑和工程设施组成了城市,在保持其个性的同时,形成了个体所没有的城市性能,如景观协调、下垫层、热岛效应、交通拥堵等等,这是一个量变到质变的过程。这就从工程技术层次的“微观建筑”上升到技术科学层次的“宏观建筑”或“城市科学”[9]。现代土木工程活动早已超越工程技术层面了,但土木工程教育往往滞后。未来发展对土木工程的压力。人口增长、能源和资源匮乏、环境气候变化要求我们可持续发展,引导全球接受绿色设计理念和在全社会进行资源消耗平衡。全球对环境安全及环境恢复的要求不断提高,大多数环境目标却没有实现。对可持续能源、洁净水、清洁空气及废物安全处理的要求,推动了全球范围内的基础设施发展[10]。土木工程业是解决上述问题的主要承担者。土木工程的信息化建设。土木工程的信息化是用计算机、通信、自动控制等信息汇集处理高新技术对传统土木工程技术手段及施工方式进行改造与提升。重点建设设计、施工的技术和控制信息系统;标准、行业管理、工程管理、企业管理的信息系统以及土木工程基于互联网的方案。土木工程的信息化可能引起土木工程活动方式的深刻革命,土木工程新的理论和技术不断出现。例如工程项目生命周期成本(lifecyclecost,LCC)、工程材料生命周期评价(lifecycleanalysis,LCA)、适应拆毁的设计理念(DFD,DesignforDisassembly)、建筑构件和结构含能设计理念[11]、建筑垃圾最小化设计概念[12]、工程材料的复合高性能化与再生性的关系等等。上述已不是传统土木工程技术范围的问题,应对现代土木工程活动所需知识已经远远超出了传统工程技术范围。除了传统的土木工程技术外,土木工程师必须熟悉大量相关知识并承担社会与道德责任。此外,由于土木工程师的工作与基础设施建设和环境发展密切相关,因此他们将在维护世界稳定方面发挥着重要作用[13]。

二、新形势对工程教育技术的要求

党的十六大提出走新型工业化的发展道路[14]。“走新型工业化道路”要求全面提升工程师的知识面和工程素质:“科技含量高”要求工程师专业知识和能力过硬;“经济效益好”要求工程师懂市场,善于促销路、降成本、增利润;“能源消耗低”要求工程师有节能意识、熟悉与产品有关的能源知识和节能技术;“环境污染少”要求工程师对保护自然环境和人文环境有强烈的责任感和相应的文化素养;“人力资源优势得到最大程度的发挥”要求工程师提高管理能力和水平[15]。转型时期企业对我国的工程技术教育提出新的要求,希望在重视加强教学和科学基础的前提下,注重培养学生的工程实践能力、表达交流沟通能力与团队合作精神、终身学习能力、职业道德及社会责任、社会人文和经济管理、环境保护等知识[16]。改革开放以来,土建业产业背景已经发生根本的变化[17],这种变化对土木工程师的培养提出了新的要求。

三、土木工程专业教育技术的对策

1.培养目标的定位我国土木工程教育以四年学制为主,受培养模式、学制和就业率要求的支配,培养的学生一般为熟悉传统专业技能,略知相关知识,能够较快地从事专业技术工作的人才。现代工程的特点是将科学、技术、经济、社会、环境生态、文化以及审美艺术、伦理道德等价值观整合起来,指导工程实践,创造出一个人工的实体。如果我们培养的工程师仅关注自身的技术层面,那么正如美国北卡罗来纳大学Okun教授所言,恐怕未来的工程师将会成为服务于那些来自其他专业的受过良好教育的人手下的一名技术员而巳[18]。在科技飞速发展、社会问题日趋复杂的实践环境下,四年学制培养出现代土木工程师已经不可能,这就需要对培养目标重新定位,例如培养具有现代土木工程师基本素质的毛坯工程师或能够较快从事某些技术工作的操作型工程师。一项对近百名工程师的调查对此有参考价值[19]:88%的被调查者认为“工程意识比熟悉一个局部的工作更具有意义”;96%的被调查者认为“学校教育应注重基础和素质,过于专业化的内容应在企业内加以训练”;100%的被调查者认为“进行思想品德和职业道德教育是大学的重要任务”。具有大工程观素质的现代土木工程师的缺失是土木工程水平不高的主要原因之一。用系统的宽广的视野定位未来土木工程师的培养是我们必须做的工作。

2.培养现代土木工程师的知识与能力随着产业背景的改变,以经济利益为核心、以合同为当事人之间行为和关系准则的运行模式已普及到土建业的每一个基层。土木工程师的职能迅速扩大,除了传统技术层面的能力外,综合财政、社会、经济和政策的考虑问题方法与沟通、协调和管理能力已成为现代土木工程师的重要专业职能。现代土木工程师的知识与能力归纳为具备工程实践能力、多学科的背景以及多方面的能力、职业道德和社会责任感[20]。在四年时间内即使初步完成上述三方面知识与能力的培养也是一项新的课题,需要用系统的视野确定专业的知识组成,将孤立分散的多学科知识揉合成整体,并在长期的实践中不断改善。

3.改变教学模式我国土木工程教育与其他工科教育一样,长期采用科学导向,模式单一,工程教育的特色不明显[21]。教学上普遍采用传递─接受模式。该模式源于赫尔巴特的四段教学法,后由前苏联凯洛夫等人进行改造传入我国[22]。该模式着眼于充分挖掘人的记忆力、推理能力与间接经验的作用,使学生比较快速有效地掌握更多的信息量。强调教师的指导作用,认为学习是教师到学生的一种知识的单向传递,注重教师的权威性。运用该模式传授知识的效率高,能培养学生的纪律性和抽象思维能力,并且办学硬件条件要求低,但易培养出单一化、模式化的人格,不利于创新性、分析性学生的发展以及创新思维和解决实际问题能力的培养。现代土木工程具有个性化与建造技术综合性的特点[23],因此土木工程教育有实践性、创新性等要求,科学家培养模式并不能很好地满足这些要求。由于种种原因,现在土木工程教育必须的一些实践性环节被弱化或课程化了,例如以模拟、虚拟化、演示、观摩等课程形式的实践来代替。立即改变现有培养模式的条件尚不成熟,可先在相关课程教学上考虑工程特点,加强工程训练,培养工程素质。例如设置包括多学科内容的综合性大作业、大案例分析(如阿斯旺大坝)、设计、实习,体现土木工程高度综合性、创新性的特点。此外,利用分组专题讨论形式,对学生进行表达能力、合作精神和自信心等非专业综合能力的训练。

4.培养求精务实的工程精神从士农工商的排序就可看出中国古代社会一直没有认识工程技术对提升人类生活质量、社会文明程度以及国家的富强的重要作用。改革开放以来,我国的工业制造能力得到了极大的发展,但产品质量总体上不高,土木工程也一样。这与社会伦理以及整个社会长期不重视工程技术有关,大多数不是能力问题。要改变这种状况,全社会都要倡导尊重工程的文化、建立正确的社会伦理观,从孩子开始,长期坚持。大学期间注重培养崇尚求精、务实、求真、求新,精于设计、精于制作的工程精神,将这种理念融入学生平时的作业、实验、设计中去,逐步树立求精务实的工程精神。

5.积极采用现代教育技术土木工程正在进入信息化时代。土木工程项目的单件性、时代性、环境性、多要素性决定了项目信息的大规模性、变动性、多门类性,信息技术将使传统工程成为数字工程,传统的教育模式已不能适应,必须采用现代教育技术。

四、结语

土木工程论文范文2

参考文献是作者对他人劳动成了的尊重表现,我们在论文的写作当中引用的他人的研究成果就应该子啊引用的地方用阿拉伯数字标注出来,在论文的最后依次列出来。下面是学术参考网的小编整理的关于土木工程概论论文参考文献来和大家一起分享阅读。

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土木工程论文范文3

随着CFRP材料向土木工程领域的逐渐渗透,它的应用范围越来越广,CFRP材料在土木工程中的应用经历了纤维片材、纤维棒材和纤维型材等几种材料形式。CFRP材料在土木工程领域应用的不断扩大,其优越性也逐步发挥出来,受到越来越多的关注,因此开展关于CFRP在土木工程中应用的课题十分有必要。土木工程中应用的CFRP产品形式主要有短纤维、片材(纤维布材和板材)、棒材和索材、拉挤型材、缠绕型材、格栅及手糊制品。根据CFRP材料制成的产品形式的不同主要有以下几个方面的应用:①C-乱向短纤维,加入混凝土中,可大大提高混凝土结构的抗裂性、延性和承载力等多种性能;②CFRP片材,用于既有结构加固修补,有大量的工程应用,其技术已基本成熟;③将碳纤维长丝制成棒材,在混凝土中代替钢筋用于新建结构,主要用于海洋工程结构及需电磁波透过的工程结构,国外已有较多研究,并开始应用,也可制成杆件,建造各种空间结构,如网架、网壳以及拱、壳和穹顶等,形成大跨空间建筑结构体系;④将碳纤维加工成束状或绳状形成索材,用于大型土木工程的拉索或悬索结构,该方面应用在锚具连接上尚未能很好地解决,但仍有一定的应用;⑤CFRP拉挤型材,可做成工字形、槽形、管形、箱形等基本型材,形成轻质楼板、桥板;⑦CFRP格栅,可用于补强飞机场跑道、桥面和公路,早在1996年,美国通往加拿大的401#高速公路的数座桥面上采用碳纤维补强。本文主要从以下几个方面综述CFRP材料在土木工程中的应用:CFRP片材在加固混凝土结构和钢结构中的应用研究;CFRP棒材在空间结构中的应用研究;CFRP索材在桥梁结构中的应用研究;CFRP锚固系统的应用研究。

2CFRP片材的应用研究

CFRP片材主要应用在建筑结构加固中,20世纪80年代末至90年代初起源于欧美和日本等发达国家,方法为利用树脂类粘结剂将碳纤维粘贴到结构或构件的表面,形成复合材料,通过碳纤维与构件的协同工作来提高结构和构件的承载力和延性。此技术在90年代得到广泛应用,经过1995年日本阪神地震检验,并在1999年中国台湾省地震后的修补和重建中发挥了重要作用,使人们对这一新技术有了进一步的认识,在国内已经引起重视,并着手研究和开发。

2.1CFRP加固补强混凝土结构

对混凝土工程进行加固,是目前CFRP在土木工程中应用最成熟的技术,关于这方面的研究主要集中在对加固后构件的抗弯、抗剪、抗压抗疲劳等。抗弯加固(图1)就是将碳纤维片材用胶结剂外贴于构件的受拉面与混凝同承受荷载,以提高构件的受弯承载力,达到抗弯加固的目的。目前国内外主要是运用试验和有限元分析的方法分析影响加固性能的因素,并用试验数据和分析数据提出承载力公式,进而改进加固的方法。2000年以来,东南大学、清华大学、哈尔滨工业大学、天津大学等都对CFRP加固的钢筋混凝土和预应力钢筋混凝土构件进行了弯曲试验,得到影响加固效果的主要因素有碳纤维布的层数(加固量)、混凝土强度、配筋率、碳纤维布端锚固情况等[1];另外,岳清瑞、赵国藩和郑国栋等[2,3]还研究了二次应力状态以及既有荷载的存在对加固效果的影响,提出了提高梁底碳纤维布的抗剥离能力的方法[4]。抗剪加固(图2)主要是将碳纤维片材粘贴于构件的剪跨区,利用碳纤维布对混凝土的约束来抑制剪切裂缝的开裂和发展,达到抗剪加固的目的。与抗弯加固类似,抗剪加固的主要研究也主要集中在用试验研究和有限元分析的方法对加固后构件的抗剪承载力提高程度、破坏形式以及影响加固的因素进行研究和分析[5,6],并针对破坏形式提出了一些解决方案。抗压加固(图3)的研究主要是实验研究,将CFRP片材外贴在钢筋混凝土柱上进行受压试验研究,能提高柱子的承载力和延性[7]。在这些静力性能研究的基础上,很多学者提出了疲劳性能的问题,并针对加固后的钢筋混凝土构件进行了疲劳试验的研究,结果表明,加固后的混凝土构件疲劳寿命提高、疲劳变形减小、抗裂性能提高[8]。近两年,东南大学的袁鑫等[9]对高温环境下的粘贴CFRP板前后的RC箱梁做了疲劳试验研究,得出高温环境下使用的箱梁桥顶板经过CFRP加固后承载力、刚度和疲劳强度都提高了;同济大学的商兴艳[10]通过试验研究了L形外贴纤维片材加固震损的钢筋混凝土框架节点的抗震性能;顾威、李宏男等[11]对加固的受损轴压钢管混凝土进行了试验研究。国外在CFRP加固混凝土结构方面也进行了深入研究,近几年Badawi和Wahab提出一种内嵌式的加固方法,即在混凝土构件表面挖槽,在槽内涂环氧胶,然后粘贴CFRP材料(图4),并对这种加固的构件进行了抗弯、抗剪和抗疲劳试验研究[12-14],加固效果比外贴方式好。图4内嵌式加固方法Fig.4StrengthwithNSMCFRPproduct

2.2加固钢结构

在土木工程中,钢结构的损伤具有局部性和多发性等特点,且不可能立即退役。采用传统的焊接和用螺栓、铆钉连接加钢板的加固方法存在焊接残余应力、削弱截面等很多弊端。采用碳纤维布进行加固补强,可手工完成,具有良好的耐腐蚀性,不会出现钢板加固后的锈蚀现象。CFRP加固修护钢结构就应运而生,但是它起步晚,其研究和应用均处于初始阶段,主要是进行数值模拟和数值分析,试验研究很少。在梁的受拉面粘贴CFRP片材,提高其抗弯承载力和抗弯刚度;在梁的腹板粘贴CFRP片材,提高其抗剪承载力;对疲劳损伤钢结构进行加固,提高剩余疲劳寿命;CFRP布环向缠绕钢管柱,避免钢管的局部失稳,提高柱的抗压承载能力;对钢结构节点的加固以及结构耐久性加固等。由于疲劳是钢结构损坏的主要原因之一,清华大学的郑云、叶列平[15]对CFRP加固的含中央疲劳损伤裂纹的钢板进行了理论分析,计算得出其剩余疲劳寿命得到显著提高。张宁等[16]通过试验研究分析得出拉应力状态下碳纤维布加固钢结构K形焊缝,可改善钢构件的疲劳性能,延长钢结构疲劳构件的使用寿命。对预应力CFRP板加固钢板的受拉疲劳试验研究[17],分析了应力比、CFRP板刚度、预应力及粘结胶性能等因素对疲劳裂纹扩展的影响,试验结果表明:加固后结构的疲劳寿命提高16倍以上。CFRP加固钢结构的破坏形式仍然是以粘结层的剥离破坏为主,是影响CFRP加固钢结构性能的重要因素,碳纤维布与钢结构之间的粘结性能直接影响加固效果。根据试验结果,在粘结端部,界面剪应力最大,随粘贴长度的增大,界面传递的剪应力减小,碳纤维复合材料受到的正应力增大,承载力也逐渐提高,但当粘结长度增大到一定值时,只是胶层弹性长度增大,承载力不再提高。岳清瑞、彭福明等通过静力拉伸试验(粘结材料选用双组份环氧类粘结剂)对碳纤维布与钢结构之间的粘结应力进行了分析,最后得到了碳纤维布加固钢结构时的有效粘结长度为80mm~100mm。碳纤维与钢构件之间的粘接性能是碳纤维加固修复钢结构研究领域的一个重要课题,但是加固钢结构胶粘剂材料的研究较少,成为制约这项技术应用的主要问题,应加强这方面的研究;碳纤维布端部存在严重的应力集中,锚固显得异常重要,尤其是在碳纤维布的端部,这个问题也应该深入研究。

3CFRP管材及其组合构件的应用研究

结构的自重限制空间结构向超大跨度发展,轻质高强的纤维复合材料的出现为解决这一问题提供了有效的途径,CFRP材料在加固现有结构中的良好表现,使人们认可了其高强、轻质、耐腐蚀的性能,研究能否将CFRP制成杆件用于空间结构中,以跨越更大的跨度,具有重要的意义。2004年清华大学的钱鹏等[19]以日本Toray-TT00SC碳纤纱作为原材料,用铝合金制作连接件,采用卷带成型法制成了CFRP圆管。对CFRP杆件轴向进行了受力试验,采用ANSYS软件对杆件的进行了分析计算,得出CFRP管的破坏形式。CFRP材料的各向异性使纯CFRP杆件以节点连接破坏为主,不能充分发挥材料的优点,且破坏具有脆性特征。2006年蒋燕等又提出了CFRP-铝合金组合杆件[16](由铝合金管外包CFRP布制作而成),对其进行了拉伸试验研究、轴心受压稳定试验研究和弯曲试验研究,试验表明:组合管的破坏模式与铝合金管的破坏模式较为接近;组合构件的弹性阶段抗弯刚度和极限承载力比纯铝构件大大提高。根据试验研究和理论分析得到了轴心受压承载力计算公式和组合管局部屈曲承载力计算公式,并提出了组合构件抗弯刚度的计算方法,建议了组合长管轴压稳定承载力的计算方法。基于这些杆件性能的基本研究,钱鹏等将CFRP-铝合金组合杆件用于Keiwitt网壳和网架中[21],运用有限元的方法建立了网架和网壳的模型进行了分析,得出组合管网壳的承载力和刚度比铝合金网壳高,对几何缺陷和非对称荷载的敏感性都比较小,且自重比较小。国内外很多学者都认为CFRP-铝合金组合管发展潜力巨大。从经济上看,CFRP-铝合金组合管比铝合金管要贵,但是长期经济效果要优于铝合金管,因此经济效益较好。铝合金的无磁性和不与CFRP材料发生电化学反应的性质也让其代替钢材成为这一组合管的首选材料。2009年哈尔滨工业大学的张亮泉等[22]以T700SC-12K碳纤维(日本东丽公司)和环氧树脂为材料和基体,采用纤维缠绕成型工艺,正交对称铺设CFRP铺层,设计了不同尺寸的CFRP圆管,并进行了压缩和拉伸试验,采用有限元软件ABAQUS考虑单层纤维受拉断裂、受压屈曲和扭折、在横向拉力和剪力作用下基体开裂以及在横向压力和剪力作用下基体破碎,对CFRP圆管的破坏进行数值模拟分析,结果与试验所得数据总体吻合较好。得出受压破坏以纤维受压后扭折致使纤维折断和基体开裂为主要破坏模式,受拉破坏以纤维拉断为主要破坏模式。这种CFRP管的性能如表1所示。张亮泉和欧进萍[23]提出用上述方法制成的CFRP圆管建立平板网架结构,并对它们进行了有限元分析(分析中均假设节点具有足够的强度和刚度不发生破坏,网架结构的破坏发生于杆件上),得到随着跨度的增加,CFRP网架的竖向位移明显小于钢网架,跨度越大越明显,CFRP网架的跨越能力可提高30%;CFRP网架抗震性能优于钢网架。用Pushover分析方法分析CFRP网架失效模式得出,要充分发挥CFRP网架材料的高强度优势,关键因素是提高支座的变形能力。上述所有的分析都是建立在节点具有足够的强度和刚度不发生破坏的假设条件上,但是CFRP杆件之间的连接一直是制约其发展的关键因素。2012年张亮泉[24]提出了一种由CFRP管材为受力主体,钢板为端部支撑的新型组合构件(图5)。在构成空间结构时,构件之间仍然可以采用焊接节点和螺栓球节点,很好地解决了杆件之间的连接问题。采用数值分析的方法研究其受压性能,其抗压承载力有很大的离散型,需要后期具体的模型试验才能确定其准确的抗压性能。

4CFRP索材的应用研究

碳纤维增强聚合物(CFRP)筋材具有轻质、高强、耐腐蚀、抗疲劳性能好等优点,已在桥梁工程中得到应用,成为大跨度桥梁拉索的理想材料。因为CFRP索只受拉力且为纯CFRP材料成型,因此可以最大程度的发挥CFRP材料的力学性能。目前CFRP索主要应用在桥梁结构中,国内外有很多已经建成的CFRP拉索斜拉桥,如表2所示。东南大学Rc&Pc结构教育部重点实验室联合相关单位完成了国内第1座CFRP拉索斜拉桥(江苏大学人行桥)的设计与建造,该桥全部拉索均采用CFRP材料。长安大学的梅葵花、东南大学的吕志涛[25]采用解析法分析了CFRP斜拉索的静力特性,发现CFRP拉索的垂度只有钢索的1/5,使得拉索倾角和允许应力相等时CFRP拉索的极限长度是钢索的5倍有余,拉索长度相同时CFRP索的承载效率比钢索高得多;随着跨度的增大,钢拉索承受外荷载的能力急剧下降,而CFRP拉索承受外荷载的比重仍非常高。梅葵花推导了斜拉索设计时待求参数的精确计算公式,并从精确解析式中直接得出忽略拉索弹性伸长的近似解;建立了CFRP拉索的非线性参数振动模型,采用数值分析的方法,分析了各种因素对拉索在参数振动特性的影响,得出拉索振动的拍频、幅值与拉索静拉力、激励幅值以及阻尼等有关,且在参数振动发生机率、参数振动响应以及抑制参数振动难易程度上,CFRP拉索优于钢拉索。鉴于上述CFRP拉索相对于钢拉索的优势,其在桥梁结构中的应用研究越来越多,目前主要集中在CFRP斜拉桥和CFRP缆索悬索桥的研究。东南大学土木系通过具体的算例分析了1000m级斜拉桥的几何非线性影响量,并计算了其在温度荷载下的静力反应;采用有限元法对比分析了CFRP索斜拉桥和钢索斜拉桥的主要动力特性,提出了若干优化CFRP斜拉桥的理论依据。东南大学的吕志涛主持了国内首座CFRP索桥(江苏大学人行桥)的设计和应用研究[27],研制了黏结型CFRP拉索锚具,并对其进行了有限元分析和试验研究;研究了CFRP拉索的制作和安装工艺并提出了拉索的张拉方案。江苏大学的周士金等[28]对以苏通长江公路大桥为参考对象,建立斜拉桥的有限元动力模型,并采用等轴向刚度准则将钢索替换为CFRP索,与钢索斜拉桥在同一地震波作用下的地震响应差异和抗震性能,得到CFRP索斜拉桥的位移和内力地震响应值较小,在抗震性能方面具备一定的优势;对首座CFRP索斜拉桥进行了有限元分析和荷载试验、动态试验,为CFRP索桥梁的动态建模、动态特性分析、抗震抗风设计及CFRP新型缆索材料在桥梁工程中的进一步推广应用提供一定的参考依据。2006年郑宏宇等[29]提出将CFRP索用在悬索桥中,并分析了CFRP拉索体系悬索桥的优势、可行性以及推广和应用所面临的问题。2011年东南大学的马文刚等[30]采用有限元建模的方法对钢缆锁悬索桥和CFRP缆索悬索桥分别进行了恒载、活载、温度作用的对比分析计算,得出CFRP缆索悬索桥在恒载作用下的内力和温度作用下变形比钢缆锁小,但是由于刚度较小,在活荷载作用下竖向变形比钢缆索桥大7%;2012年同济大学的李扬[31]基于分段悬链线法和通用有限元程序也对钢缆锁悬索桥和CFRP缆索悬索桥的静力性能进行了对比研究,得到了同样的结论,且进一步对CFRP缆索悬索桥的刚度进行了参数分析,考虑的设计参数包括桥跨布置方式、矢跨比、边中跨比、主梁抗弯惯矩、桥塔抗弯惯矩和中央扣,提出了改善结构刚度设计的建议。CFRP索比重小、刚度小,其抗风性能尤为重要,同济大学的李扬和肖汝成[32]用非线性有限元计算方法,对主跨2000m~5000m的钢缆索和CFRP缆索悬索桥的抗风性能进行了对比分析,得到其抗风性能确实比较差,必须采取相应的改善措施。针对锚固困难、CFRP索造价高,用在斜拉桥中整体刚度低等问题,同济大学的熊文和肖汝诚[33]提出CFRP与钢组合截面斜拉索和CFRP与钢组合结构斜拉索两种方案,前者是将CFRP与钢形成组合截面斜拉索(图6),后者是将CFRP斜拉索与钢斜拉索分别应用于同一桥梁不同跨度区域,在保证两种斜拉索良好力学性能的同时优化了经济性能。综上所述,CFRP材料作为超长跨度斜拉桥的拉索材料与传统的钢拉索相比有很多优势:强度大;相同条件下,CFRP拉索的承载效率比钢拉索高得多;CFRP拉索的比重小,减轻基础施工的难度。但作为一种新型材料,在使用上也存在一些问题,CFRP的抗剪性能较差,导致CFRP索有折点时脆断,且CFRP拉索的锚固非常困难,需要设计一种专门的锚具来解决这个问题。

5CFRP锚固系统的应用研究

由于CFRP筋的横向抗剪强度较低,常常发生横向剪切破坏,导致无论是用作受压构件的CFRP棒材还是用作受拉构件的CFRP索材都难以采用传统的连接方式和锚固方式对其进行连接和锚固,CFRP筋锚固体系的研发成为能否将CFRP材料应用于实际工程的关键。因此,近几年关于CFRP筋锚具的研究和开发方面有不少研究。目前,国内外研究的适用于CFRP筋(索)的主要锚具形式有粘结型、夹片型和复合型(夹片-粘结型)3种,粘结性锚具是其中性能比较稳定,性能比较好也是已经应用到工程中的锚固形式。

5.1粘结型锚具

粘结型锚具由套筒、螺母、端堵和封盖组成,其中端堵和封盖上设有相对应的定位孔,以使筋材相互间隔一定的距离并保持平行,典型的失效形式有两种:CFRP筋破坏和CFRP筋从锚具中被拔出。后一种破坏应该通过增强锚具的粘结性能避免,影响锚具粘结性能的主要因素有锚具形式、粘结长度、填充材料等。国内首座CFRP索斜拉桥采用的就是粘结型锚具,针对此锚具东南大学的吕志涛、梅葵花和江苏大学的刘荣桂等都进行了试验研究[34],对采用树脂封装和微膨胀水泥封装的直筒式和直筒加内锥式锚具进行了静载试验,对CFRP筋在不同的粘结长度、不同锚具形式以及不同的填充材料等情况下的拔出荷载进行试验对比,得到了这些锚具的荷载-滑移曲线。梅葵花提出了一种直筒式粘结型锚具的粘结应力的分布模型,采用解析法分析了其极限承载力,采用有限元法分析了内锥式和直筒+内锥式锚具在其使用荷载下的受力性能。2006年同济大学的薛伟辰和王晓辉[35],通过48个拉拔试件对CFRP绞线筋与不同环境介质之间的粘结性能进行了较为系统的试验研究,并与钢绞线进行了比较。湖南大学的方志、蒋田勇和同济大学的梁栋[36],通过静载试验研究了不同表面形状和锚固长度的CFRP筋在超高性能混凝土RPC、环氧铁砂、环氧石英砂和普通混凝土等四种不同粘结介质中的受力锚固特征,得出CFRP筋的表面形状显著影响其锚固性能,在其他条件相同时RPC对CFRP筋的锚固性能最好,并进一步对其在RPC中的锚固性能进行了详细的试验研究,开发了一种以活性粉末(RPC)作为粘结介质的粘结式锚具,并对其进行了静载试验和疲劳试验,得出CFRP筋的表面形状对以RPC作为粘结介质的粘结式锚具的锚固性能有着决定性影响,建立了平均粘结强度、平均粘结强度对应的滑移量、临界锚固长度以及粘结滑移本构模型等计算式,试验表明该锚具具有良好的抗疲劳性能。西安交通大学的侯苏伟等[37]在大量试验研究和前人研究成果的基础上,改进传统的内锥型锚具,提出了一种以环氧树脂为粘结介质的新型内锥式锚具,并对其进行了静载试验和疲劳试验,证明新形粘结型锚具具有100%的锚固效率系数,且能安全通过疲劳试验。

5.2夹片型锚具

夹片型锚具由传统钢绞线锚具发展而来,主要由锚环、夹片、软金属管、CFRP筋等部分组成,由于CFRP筋的抗剪性能差,传统夹片型锚具“切口效应”明显,在受荷端易发生夹断破坏,应做如下改进:夹片与筋材间增设软金属管,夹片与锚环间设置角度差,减小夹片倾角。夹片型锚具结构相对简单、组装方便,便于工程现场安装。但滑移量较大,易产生应力集中,锚固效率较低。东南大学的丁汉山等[38]设计了一种单孔夹片式锚具,用来锚固单股CFRP筋并进行了试验研究,试验中典型的锚具失效模式有两种,一种为碳筋在有效张拉长度范围内拉断,另一种是碳筋在锚固区域被夹片剪断,是应避免的破坏模式。得出了锚固长度、夹片与锚环之间的交角等对锚具锚固性能的影响。湖南大学的蒋田勇和方志也对传统的夹片式锚具进行了改进,改进后的夹片式锚具由凹齿曲面的夹片、锚杯、塑料薄膜以及薄壁铝套管等组成,对不同锚杯倾角、预紧力、塑料薄膜、凹齿间距和深度以及铝片厚度的锚具进行了静力试验研究[39],试验过程中试验试件的破坏形式有滑移破坏、夹断破坏和拉断破坏;对不同锚杯长度和锚杯内壁倾角的夹片式锚具进行了疲劳性能试验研究,得出该类锚具具有良好的动力抗疲劳性能,锚杯内壁倾角一定时,锚杯长度越大,锚具组装件的疲劳性能越好。西南交通大学的诸葛萍、侯苏伟、强士中研制了CFRP筋夹片式锚具,它由锚杯、4片夹片和金属套管组成,对不同齿距的夹片、不同材质和壁厚的套管以及不同的预紧力进行了正交试验[40],以考察不同参数对CFRP筋夹片式锚具综合锚固性能的影响,提出的CFRP筋夹片式锚具理论计算,锚具性能稳定,锚固效率系数高,抗滑移安全系数高,CFRP筋滑移量小,适用于锚固高强的CFRP筋。由于影响夹片式锚具的参数很多,而且相互之间是相互制约、相互影响,所以更优的参数组合还有待于进行更深入的研究与分析。

5.3复合型锚具

由于粘结型锚具和夹片式锚具在应用到CFRP中有各自的局限性,研究的方向逐渐转向复合型锚具的研发和研究,目前国内对这方面的研究较少,只有湖南大学的蒋田勇、方志和北京工业大学的詹界东、杜修力做了一些试验研究。蒋田勇和方志[41]提出了复合式锚具,由楔紧锚固端和黏结锚固端组成,其中,楔紧锚固端包括锚杯、带有凹齿的夹片、铝套管以及塑料薄膜,粘结锚固端包括钢套筒和黏结介质活性粉末混凝土RPC,并对此锚具进行了静载试验,研究了锚杯长度、钢套筒长度、夹片预紧力、筋材预张拉力等试验参数对复合式锚具锚固性能的影响。北京工业大学的詹界东等[42]也提出了一种夹片—粘结型复合式锚具,并进行了静载试验和动载试验,验证了其良好的锚固性能。目前,对于锚固系统的研究,主要是通过改变形式、尺寸、粘结材料和锚固长度来设计锚具的形式,通过有限元分析和试验研究来获得具体锚固形式的最终锚固性能,对于锚固系统的锚固机理和内部荷载传递机制研究不深入,而且锚固系统尺寸和重量较大,是阻碍CFRP索(筋)广泛应用的主要因素。

6结论

土木工程论文范文4

关键词:土木工程施工项目;质量管理;影响因素;对策

1引言

在当前我国现阶段社会发展过程中,相应的土木工程项目越来越多,这些土木工程项目的具体施工建设确实也在较大程度上有效促进了我国社会的快速发展,并且在很多方面都发挥出了较为理想的积极作用价值,需要引起高度重视。当然,相应土木工程项目作用效果的呈现还需要以其具备较高的质量为基本前提,这也就需要在土木工程项目施工过程中,切实做好对于质量方面的管控,促使其能够形成较为理想的施工质量效果,有效规避以往施工操作过程中可能最为常见的一些缺陷影响。

2土木工程施工项目质量影响因素分析

结合现阶段土木工程项目施工建设工作的实施操作过程来看,为了较好提升其质量管理效果,尽可能确保相应土木工程项目施工建设能够具备理想的质量水平,必须要促使相应质量管理工作具备理想的方向性,这种方向性方面的明确也就需要针对相应的各个影响因素进行分析,当前比较突出的土木工程施工质量影响因素有以下几点:(1)设计方面的影响。对于土木工程项目实施操作工作的具体落实而言,其施工操作的执行主要就是参考设计方案进行处理,由此可见,如果设计方案中存在着较为明显的缺陷问题的话,势必会影响到最终土木工程项目的施工效果,产生一些质量问题,这一方面的影响是比较常见的。围绕着设计方面存在的问题和影响因素来看,其一方面和设计单位存在着密切的联系,如果设计单位的能力不理想,导致其设计方案中存在着较多的缺陷问题,错漏百出,最终也就必然会带来施工质量方面的不利干扰;另外一方面,施工人员对于设计方案的了解不准确同样也是比较重要的一个影响问题表现,尤其是不注意设计图纸中的相应标注内容,仅仅依据自身的经验进行施工处理,进而也就容易产生理解偏差。(2)施工材料方面的影响。从土木工程项目施工质量的影响因素方面进行分析,其施工材料方面的干扰和影响同样也是必不可少的一个突出问题,尤其是随着当前土木工程项目对于施工质量要求的不断提升,相应的施工材料方面需求也正在不断加强,如果随意选择和应用施工材料的话,很可能会导致其施工质量受损。另外,从当前我国施工材料市场的发展中来看,随着相应施工材料种类的不断增加,以及施工材料售卖方的增加,其中必然也会导致其充斥着较多的劣质产品,这些劣质产品的存在也就很可能会导致其在施工过程中表现出一定的质量问题,施工效果不佳。(3)施工现场方面的影响。对于土木工程项目施工质量问题的产生来看,其在施工现场方面同样也存在着较多的影响因素和问题,并且该方面的表现同样也是比较复杂的,土木工程项目自身规模的提升,更是会导致其相应的施工现场环境方面出现较多的隐患问题,对于最终施工质量产生较大影响。结合这种施工现场存在的影响因素来看,其主要表现在施工现场内以及外界环境两个方面,施工现场内部的影响主要就是指其在施工材料的堆放以及施工技术的操作落实中存在着一些不合理之处,进而带来较为直接的施工质量问题;而对于施工现场外界环境因素的干扰和影响来看,其则主要就是指一些天气变化或者是不可抗力的产生而对于土木工程项目施工质量产生较大干扰。(4)施工管理方面的影响。对于土木工程项目施工过程中质量问题的产生和遗漏来看,其必然也会和管理不全面和不严格存在较为直接的联系,这种施工管理方面的影响在当前同样也存在着较为突出的表现。从现阶段土木工程项目施工管理的执行中来看,其虽然可供选择和应用的管理手段越来越先进,但是其落实效果却并不是特别理想,依然存在着较多的不恰当之处。这种施工管理方面的问题主要表现在施工质量管理制度不完善以及施工质量管理人员能力不佳,施工质量管理制度的不完善也就很可能导致一些施工对象得不到有效监管,最终形成质量缺陷问题,而施工质量管理人员自身的能力和素质不佳,则会导致其相应的管理任务落实不理想,最终同样也会形成一定的干扰和影响。

3土木工程施工项目质量管理对策

围绕着上述土木工程项目在施工建设过程中能够影响其质量效果的各个因素来看,为了较好提升其施工质量水平,必须要从管理方面予以控制,其中比较有效地管理对策可以从以下几个方面入手:(1)加强设计方案的审查分析。为了确保后续土木工程项目在实施过程中具备较为理想的操作效果,降低因为施工操作偏差而带来的一些质量问题,必须要首先明确如何进行施工处理,尤其是对于施工操作过程中如何落实相应的施工技术手段进行分析,这也就需要从设计方案入手进行审查,促使施工人员能够按照设计图纸的具体指导和约束进行落实。这种设计方案方面的审查工作需要协同设计人员进行共同处理,如此才能够保障相应设计方案能够在实际的施工操作中得到有效应用。(2)加强对于施工材料的严格管理。为了较好规避施工材料方面带来的不良威胁和影响,还需要在整个土木工程项目施工过程中加强对于施工材料的严格管理和控制。这种施工材料的管理需要首先把好源头关,尤其是要重点针对施工材料的采购进行严格审查,对于所采购施工材料的质量进行抽查和试验检测,进而也就能够规避可能出现的一些劣质材料以次充好问题;此外,还需要在各类施工材料的实际应用过程中进行全方位管控,确保其在类型以及数量方面均能够具备理想的作用效果,避免使用出现偏差的问题。(3)加强对于施工现场的全面管控。土木工程项目施工现场的严格把关和控制同样也是较好提升其施工质量效果的重要前提条件,这种施工现场的管控同样也需要从施工操作基本环境以及外界环境两个方面进行分析控制。首先从施工现场入手进行规范,促使其材料的摆放、施工现场电力线路的铺设、机械设备的运行以及施工人员的操作平台,都能够得到较好的设置,如此也就能够保障施工现场各项操作有序开展的前提下,确保施工质量效果;而对于外界环境方面存在的威胁和影响而言,则需要重点加强全面监控,相应的监控操作也就可以为具体的预防提供较强参考价值,降低其不利威胁和影响。(4)提升自身管理水平。从土木工程项目施工质量管理水平提升方面进行优化也是比较重要的一个方面,这种自身管理水平的提升优化需要首先把握好对于施工质量管理制度的完善和健全,尤其是对于土木工程项目施工操作过程中涉及到的各个管理任务,必须要进行细化,将细化后的施工质量管理任务进行有效分配,构建较为合理的施工质量管理责任制度,进而也就能够依托这一责任制度进行有序管控,提升质量管理的实效性;另外,为了较好提升其施工质量管理水平,还需要重点从施工质量管理人员入手进行培训和教育,促使其能够具备较为理想的施工质量管理意识,并且能够学会如何运用各类先进的管理技术手段进行现场操作管控,将各个方面的质量干扰和影响降到最低。

4结束语

综上所述,对于土木工程施工项目的施工质量管理工作而言,其必要性是比较突出的,并且随着当前土木工程项目的发展,其复杂性也正在不断提升,需要具体施工质量管理人员不断提升自身管理能力和综合素质,在此基础上,针对整个土木工程项目全过程进行有效管控和约束,尽可能降低质量问题出现几率。

作者:张杰群 单位:丰和营造集团股份有限公司

参考文献:

[1]许长江.谈土木工程施工项目质量管理的加强[J].四川水泥,2016(7):218+57.

[2]徐明晶.提升土木工程施工项目质量管理的对策[J].住宅与房地产,2016(6):142.

[3]廖翔.如何加强土木工程的施工项目质量管理[J].科技经济导刊,2016(5):198.

[4]张晓玲.加强土木工程施工项目质量管理的措施[J].企业科技与发展,2015(17):97~98.

土木工程论文范文5

1.1电子教材的内涵

电子教材出现的10余年来,学者们一直在探究其内涵,徐行等人(2003)认为电子教材将各种声音、文字、图片和影音文件集于一体,使传统纸质教材和教学手段中难以实现的实验和动态演示过程得已轻松实现,有助于帮助学生理解重点、难点;Porter(2010)认为电子教材集电子阅读软件和电子书内容于一体。总结来看,电子教材是一类遵循学生阅读规律、利于组织学习活动、符合课程目标要求、按图书风格编排的电子书或电子读物。它打破传统教材观念,集声、像、形、色于一体,依靠文字、声音、视频承载知识,将各教学要素有机结合,形成立体、多元、真实的教学情境。

1.2土木工程实践教学电子教材应用的意义

1.2.1适应社会需求变化。电子教材作为新的教材类型,让实践内容与社会需求接轨,通过多媒体、三维动画等技术呈现施工过程,形象展现知识,反映较新的施工技术和工艺,直观性强、易于理解掌握。

1.2.2促进优质实践教学资源开放共享。电子教材打破时间、空间的桎梏,统筹规划,整合了教学资源,院校与企业一起,根据实践要求,合理优质的配置实践教学资源,促进实践教学内容与优质实践教学场地、优质师资搭配和共享。

2基于首要教学原理的土木工程实践教学电子教材开发

2.1首要教学原理的基本理论

首要教学原理(FirstPrinciplesofInstruction),也称五星教学模式。是美国教学设计专家梅瑞尔教授于2002年首先提出来的。所谓五星教学模式,即⑴聚焦完整任务;⑵激活原有知识;⑶展示论证新知;⑷尝试应用练习;⑸融会贯通掌握。

2.2土木工程实践教学电子教材开发的原则

实践教学电子教材作为理论教学内容与实践教学联系的基础,与首要教学原理的思想精髓不谋而合。利用该原理进行土木工程实践教学电子教材的开发时,应重点把握教学策略,即把握好两个原则:

2.2.1打破理论知识的结构化编排,突出课程教学活动过程的教学策略。土木工程实践教学电子教材的建设过程中,应重新考虑、整合结构化知识,打破原有知识界限,完善以工作过程系统化为原则的知识体系构建,而不应仅仅将视角停留在多媒体技术对纸质教材的替代或拷贝上。3.2.2重视学习情境的打造,引入工作任务和问题,提高教学效能。电子教材在呈现知识的同时,引入完整的工作任务,促进学生学习,使其在激活原有知识的同时,通过融入一定学习情境,完成工作任务和解答问题,提高其学习兴趣,促进知识的拓展和掌握,提高实践教学的教学效果。

2.3土木工程实践教学电子教材设计流程

梅瑞尔教授在提出首要教学原理的同时,还提出了与之适用的教学设计模式——波纹环状教学设计模式,该模式以聚焦完整任务、形成任务序列、教学成分分析、教学策略适配、互动界面设计和定型产品制作6个环节,渐次递进的完成整个教学过程的设计。将这一设计思想应用到土木工程实践教学电子教材的设计中,我们设计开发过程分为调研阶段、设计开发阶段、完善应用阶段。

3结语

土木工程论文范文6

常规的工科实践教学环节由实验、实习和设计三大部分组成。其中实验由易到难,有演示性、验证性、操作性实验、综合性、设计性、创新性实验;实习形式由简单到复杂,有认识实习、操作实习、见习型实习;设计方式由专项到综合,有课程设计、毕业设计。按本科与硕士研究生实践教学需要来设置,专业工程实践教学分为校内和校外实践教学环节。校内有与各专业工程课程相对应的实验、实操(工程制图、测量、各学习阶段的课程设计)、毕业设计、学位论文。以毕业设计为例,其常见类型就有工程项目设计、工程施工(加工)技术和管理、专题研究、工程应用软件开发等4种。由于毕业设计属于本科生学习期间较高级的实践教学,所以这4种类型的毕业设计可以根据培养目标、方式与教学条件的许可,不论在校内、校外进行都可以作为学习者完成毕业设计(论文)实践学习方式。校外实践教学环节就实践而言,可以依托校外协同创新单位的土木工程技术开发研究中心或具有新技术、新工艺、新材料背景的工程项目进行综合性、设计性、创新性实验;实习教学环节主要是结合专业工程的场地(所)性、先进性、特殊性和丰富多样性要求,进行校外各类工程的参观认识实习、专业课程实习,施工(加工)技术与管理生产实习,毕业实习等。

二、土木工程实践教学资源协同开发的原则与方法

现在的信息技术手段、网络服务及移动终端设备已经完全具备对庞大的数据进行整合和处理应用的能力,故借助于云计算技术来收集、整合、处理、挖掘超量、繁复的工程实践教学资源,不但能有效解决工程专业实践教学中的众多困扰,而且能为工程人才个性化培养及创建终身教育奠定坚实基础。

1.开发原则

各种专业工程实践教学资源的内容丰富、博大,所以在协同开发和挖掘相关资源时,应坚持“有所为,有所不为”的原则。应分专业类别广泛收集各种实践教学资源,并在收集和整合资源过程中,要注意以资源的全体和完整为主,不要片段、抽样;要注重资源获取的效率,不要以工程项目内容的绝对精确作取舍;要考量工程项目资源内容相关性,不必在因果逻辑上做深究[3]。要按照培养目标,从学习者实践知识建构需要来识别资源的意义,在丰富、灵活、多样、宽泛的基础上,进行资源采集、处理和加工,让运用者按需配置其专业工程实践教学资源,能方便、高效地实现其教学价值。依据专业工程学科创新知识与能力培养所设定的目标,以协同创新的核心单位为主体,科学创设基于学生专业工程实践学习需要的活动情境。即将有关资源分层次构造出各学习阶段专业工程实践的问题情境,以引导学生循序渐进式地经历实践的过程,使学生能自觉调动多种感官,如视觉、听觉、触觉以及语言表达等,寻找多种操作、动手、研讨途径,积累起丰富的土木工程实践感性认识和动手操作经验,激发学生对工程项目的类型、设计与施工条件、理论与技术方法、施工技术与组织管理、工程量、产品形态、建(制)造和场地环境、时空边界条件等现象与相互关系产生浓厚的兴趣和探究的欲望。

2.主要途径

由于培养人才的责任主体是大学,校方的图书与电子资源丰富,多建有信息网络技术中心,软硬件设施和技术人才相对充足,且信息技术在所涉土木工程专业教学需求与科研应用量巨大。建立学校与协同核心单位间工程实践教育资源共享平台是协同创新发展的一种必然趋势,因此,校方应成为实践教学资源共享建设的投资主体与推行者。协同开发与共享专业工程实践教学资源的主要途径,可从以下四方面进行:(1)建立一套运行机制。专业工程实践教学资源建设是一项有序的、动态的、可持续发展的系统工程,必须建立良好的运行机制,以促进建设过程中各个环节的正规有序,实现统合,搞好顶层设计。(2)规范一套建设标准。用科学的标准来促进专业工程实践教学资源系统的建构[4,5]。应建立面向协同中心所涉各类工程专业的不同实践教学主题、覆盖其各个层次、不断动态更新的工程实践教学资源建设标准,为实现各级各类资源系统的网络互连、信息互通、资源共享奠定基础。(3)搭建一个基于云服务的共享平台。各类工程实践教学资源只有不断被其工程专业教学所应用、学习者所掌握,使其流动、开放和充分共享,才可持续。在各专用工程实践教学资源库和实践教学课件建设的基础上,通过云服务端资源集成,实现各门专业的各级各类实践教学活动资源交换和资源共享。(4)培养和建立一支“双师”实践教学专业队伍。专业工程实践教学资源库及课件开发、建设的每个环节都需要依靠高素质专业人员完成,因此,必须根据协同机制,整合学校与协同核心单位的人才资源,培养和造就一支懂教学、懂工程技术、懂教育教学管理的资源库建设专业队伍。

3.技术方法

构建一个基于云计算的数字化实践教学资源处理平台。实践教学资源经数据处理,区分成关系化、结构化和非结构化数据,其中关系化数据是指二维关系约束的数据表,结构化数据包括了数字、符号等数据,非结构化数据包括了文本、图像、声音、视频等数据,从而进行有效存储、组织来自校内外协同创新单位的教学资源。利用处理平台能够对几百甚至是几千个分布式数据库,或者分布式存储集群中的内容进行分析。该处理平台还能根据具体教学环节、层次需求建立相应服务,解决传统的学习平台资源无序、缺乏统一管理调配的问题。教师可以通过云服务平台在技术项目上实现跨学校、跨地域合作,分享工程实践与研究成果,为教学、学术研究提供便利;学生可以突破时空限制,使用现代化通讯工具随时随地全方位获取优质的实践教学资源。数据化工程实践教学资源的开发流程与实现方式,可以概括为四步:分别是采集、导入和预处理、统计和分析,最后是资源实践教学价值的发现与挖掘[6]。(1)以协同机制作保障,通过数据迁移、数据转换、共享等有效手段[4]对数字化实践教学资源进行收集、采集,把协同创新主体单位既有实践教学资源重新整合起来,并加载到数据仓库或数据集市中——存储在远程云服务端,成为联机分析处理、数据挖掘的基础。这样才可以彻底消除学校或土建行业信息化建设中各相关单位存在的信息孤岛以及信息碎片化现象,提高实践教学资源的可使用率。还可通过MapReduce编程模型对实践教学资源进行管理,以提高对海量教学资源分析的速度和效率[7]。(2)在完成资源收集之后,如果要对这些海量数据进行有效分析,还需将这些来自前端的数据导入到一个集中的大型分布式数据库,或者分布式存储集群,通过并行计算框架[7],优化并行分析算法,如Mahout、R语言等,对这些分散乃至碎片数据进行过滤,在导入基础上作一些简单的清洗和预处理工作,以排除混杂、错乱的工程信息,重复的资源数据,提高资源的质量。(3)从分布式数据库,或者分布式计算集群的海量实践教学资源中,提炼出连续的、低信息粒度的实践教学素材,并择优质实践教学素材交于上层实践教学统计、分析系统,进行普通的专业工程实践需求分析和分类汇总等。(4)对实践教学资源分析之后的资源内容进行实践教学模拟和价值挖掘,是指利用数据挖掘算法,包括分类算法、回归算法、聚合算法和降维算法等,对存储在云服务端(分布式数据库或者分布式计算集群)大量的、不完全的、模糊的数字化工程教学资源挖掘,以挖掘出隐藏在资源背后有价值的信息,为教师作出实践教学组织安排奠定基础。应用数据分析、挖掘等技术对存储在云服务端的各种分散的关系化、结构化和非结构化实践教学资源进行分析和挖掘,掌握学习者查询其专业工程实践资源的行为、知识点内容、知识应用能力等,以预测学习者对实践知识与资源服务的需求,使教师能根据预测进行决策,更好地引导学习者学习;同时,也可应用数据分析技术对开设的课程进行效果评估,尽早地捕捉学生的学习不适应症状,进行学习预警和干预[8],以便及时调整培养方案,为学习者推荐学习轨迹,开展自适应学习,自我导向学习[9,10]。例如:自适应学习既不是简单的符号或文字,也不是言语或文字陈述的概念或原理,而是教师列展的一些具体的实例或问题。学习者的任务是通过考察实例、分析和解决问题来发现有关的知识,并积累解决问题的技能[11]。教师是用最适合的学习方法,让学习者主动参与到学习过程中,接受各种各样的挑战。整个学习过程因为有学习效果的追踪,记录了学习者在每个任务上花费的时间,实时反馈给教师,如果学生遇到不能解决的问题时,教师会立即知道,并对其进行针对性的辅导。应用数据分析技术也可对协同科研创新合作过程及交互型工程技术服务过程进行分析和预测,从而应对过程中的资金、政策、机制、技术、成果、共享等环节潜在的矛盾与风险。

三、专业工程实践教学资源共享应用

专业工程实践教学资源和信息化技术是共享方案设计中不可或缺的两大方面。构筑较快见效的共享建设方案可以“三层法”:基础设施层、平台服务层和共享应用服务层[12]。实践教学资源共享应用是将云计算作为其技术支持,通过对实践教学资源挖掘与实践学习分析则会带来工程实践教学理念、方式和技术方面的巨大变革和创新。

1.教学资源的流动需求与信息技术相结合

工程实践教学资源应用的关键也是其必要条件,就在于“信息技术”与“专业工程实践教学”的融合。丰富多样的专业工程实践教学资源通过信息技术应用到大学教育中,对学习者未来事业会有更加直接的帮助;快捷的反馈信息是衡量实践教学资源开发、应用过程对实践教学各个方面和层次产生影响、效果的依据。将开发的数字课程应用到教学上。比如:创建自适应各专业的工程实践学习课程,利用人工智能为每个学生创建自适应的学习体验。还可创建各专业工程实践定制化学习或终身学习课程,将工程实践教学从同一模式的“批量化生产”变为“科学管理下的定制化学习过程,帮助学生培养更好的学习技能”,“让学生了解如何利用时间、应对挑战、成为终身学习的人”[9]。

2.当代网络交流条件引发实践教学组织方式变革

随着具有语义网特征的数据基础设施和数据资源发展起来,实践教学组织的变革就越来越显得不可避免。丰富多样的工程实践教学将召唤网络结构产生无组织的教学组织力量。最先反映这种教学结构特点的,是各种各样去中心化的WEB2.0应用,如RSS、维基、微信、博客、云储存与计算等。各种专业的工程实践教学资源中只有少量是结构化数据,如项目可研报告、立项审批、设计文件、计算书仍至工程图纸、项目报建(批)、质量与安全监督、施工(生产)许可、施工组织设计(生产计划)、竣工(产品)验收等,其余大量的由半结构化数据和非结构化数据组成,如施工(生产)过程中具体的施工(生产)作业方式、方法,技术会议等以邮件、视频、微博等的形式表现。海量的专业工程实践教学资源之所以成为实践教学的变革力量,在于它通过追随实践意义而获得工程智慧。

3.以云计算为基础的数据应用技术集成,可实现协同创新主体单位间专业工程教育资源共享

土木工程论文范文7

已竣工建筑物检测工作和正在施工建筑物检测工作相比具有以下特点:

(1)进行检测工作的场所基本是建筑物现场,而且现场环境恶劣,影响因素多;

(2)对那些发生过严重安全事故的建筑结构,由于使用年限已久,使用过程中没有进行妥善的管理,导致没有完整的技术档案对建筑存在问题的记录,没有技术资料的参考,甚至会遇到假资料影响结构的正常检测工作。这就需要相关技术人员谨慎操作。

(3)在对某些结构进行强度检测时需要采用无破损的方式操作,因此在一些出现事故的建筑物现场不能改变原来构件的位置和数量,或者在进行构件取样工作时不能破坏原构件,只允许轻微破损,进行加固维护后保证结构的强度安全。

2土木工程结构检测鉴定和测评技术

2.1土木工程结构测评方法

土木工程结构检测方式一般由动态检测方式和静态检测方式两部分组成。首先介绍土木工程结构静态检测方式,这种方式主要是通过实际测量和检测得到工程结构实际的大小尺寸、材料强度大小和弹性模量等数值,然后根据这些数值运用力学手段计算出相关数值来确定结构的安全性能和工作水平。但是,对于一些大型的工程项目,由于建筑物本身的结构庞大,组成结构的构件数量很大,且一部分存在于隐蔽处,若采用静态检测方式来观测其形态,会面临非常大的工作量,一部分构件也不能得到有效测量,可以看出,静态检测方式同样具有工作范围小效率不高等缺点。还有一种是结构动力检测方式,这种检测方式是通过利用结构自身的动力响应特点来测出结构的物理参数或模态参数,通过这些参数来评价结构自身的性能。结构动态检测方式与静态检测方式相比具有不受结构大小和构件隐蔽的影响,只要满足安装动力响应设备的条件即可。在实际检测过程中,土木工程结构检测方式主要是以下两种:

经验检测法。这种方式主要依据以前的设计规范和检测依据,按照当前所观测和计算出的相关数值来作为评定工程安全事故的标准的一种检测手段。这种方法主要是通过实际的调查为基础,按照原有经验来确定材料强度的取值,只需参考图纸上所规定的数据,参考原有设计数值中的计算公式、图形和规范方式,依据实际工程结构的真实状态,比较两种情况状态是否相符,若不相符,需按照实际状态在原有数值上进行修改。经验法主要通过个人的主观感受来检测,这种方式不使用检测设备,受环境和人为因素的影响较大,即使是专业技术水平很高的工作人员也不能保证检测的准确。在经验检测法基础上发展出了一种新型的实用检测法,这种检测方式对检测手段和技术要求非常高,对一些需要测定的数值,如材料强度等参数,需要采用实际的准确测量值并且进行相关的统计分析,然后运用到相关计算中去。

2.2工程结构的评估

评估土木工程的结构时,灰色理论的评估法、可靠度的评估法以及神经网络的评估法是三种最常见的用于评估的结构方法。

(1)灰色理论的评估法

1982年,邓聚龙首创了一类新兴独立的学科——灰色理论体系。使用灰色理论的方法对样本进行评估时,不会出现用传统的数统方法评估时导致的缺陷问题,不管样本是否有规律、样本量是否达到要求,都适用于这种方法,该方法的计算量不大,可以在短时间内得到结果,并且定性的分析与量化的结果也是匹配的。

(2)可靠度的评估法

概率统计作为可靠度评估法的基础,使其在土木工程的结构设计中发挥着不小的作用。可靠度的定义是在预期条件下,在规定期间内,完成预定工作的概率。如今,可靠度的评估法在概率统计做基础的前提下,已经得到了结构的使用寿命等方面的认可。

3结构测评的实行建议

对于土木工程来说,对其结构进行测评的时候能否满足使用的要求以及能否符合功能的状态都是测评需要注意的地方。不管使用什么样的方法对其进行测评,都需要着重的对影响结构的因素、评估的指标进行仔细的分析,它们是土木测评工程中一项重要的研究内容。就土木工程的特点以及现有的研究成果来说,应该从使用的要求、使用的环境、设计以及施工这四个方面进行深度地研究。

(1)使用的要求

这里指的是使用的安全等级要求和工程多变的用途以及科学技术方面的指标。

(2)设计方面

通过对比施工的设计图纸、阅读勘测地质的有关资料等方法,来确定方案设计的合理与否、载荷计算的正确与否等信息。

(3)施工方面

通过分析施工的资料以及施工时的试验报告、监督记录、验收记录等资料,来判断在施工的过程中受否存在由于管理不到位或者是施工的方案不合理而引起的工程质量问题。

4总结

土木工程论文范文8

1.1高校开设课程情况

以南京为例,南京理工科院校中开设了土木工程专业路桥方向的高校较多,这些院校中大部分都购买了相应的土木工程方面的软件,如PKPM结构设计软件,鲁班造价类软件,广联达造价类软件,为了满足学士学位授予权评审要求,因此也建立了相应的专业机房,但是专门开设的有软件应用系列课程的并不多,专业机房的利用率也并不是很高,主要是用于课程设计和毕业设计/毕业论文阶段的集中实践环节教学。民办院校和高职高专、大专院校中对于软件技术应用的课程,开设的相对较多。这样有利于学生在校阶段就能充分接受和社会上需求一致的软件操作训练,从而为日后走上工作岗位做好铺垫。

1.2可开设专业软件技术应用的课程

土木工程路桥方向可开设软件技术应用的课程很多,根据市场需求情况,主要有以下几类。

1.2.1道路桥梁方向设计类课程

路桥类可开设软件应用的课程主要有:道路勘测设计,桥梁工程,路基路面工程,专业软件具体又分道路和桥梁计算机辅助设计软件系统两种类型。目前国际主流道路辅助设计软件主要有:CARD/1,Bently,Civil3D。国内常见的道路辅助设计软件主要有:纬地三维道路设计系统,路线大师,EICAD,海地,天正市政道路,鸿业市政道路及路面结构HTDS2003。国内常见的桥梁辅助设计软件主要有:桥梁博士,桥梁大师,桥梁通等等。

1.2.2道路桥梁施工组织及造价类课程

工程施工组织及工程造价类可开设软件应用的课程主要有:土木工程施工,建设工程造价,工程造价管理,工程合同管理,工程招投标等课程。专业软件主要有:同望公路造价软件、海德纵横公路工程造价软件、广联达系列软件、上海鲁班系列软件、清华斯维尔系列软件、神机妙算软件、南京未来清单软件等等。

1.3存在的问题及原因分析

社会上存在的工程类软件如此之多,各个地区及企业的实际情况不同,对软件的购买也不一样。各大高校对于软件的购买以及开设相关课程,也是针对学生就业市场需求,以及学校年度设备采购计划而定。对于高校中,要熟练地掌握这些软件需要学生在课后花费较多的时间去练习,而这往往是很多学生不愿做的,只要教师不作硬性规定或要求,主动学习和应用这些软件的学生凤毛麟角。因此,直到大学毕业,真正能够掌握或部分掌握这些软件的学生极少[3]。鉴于以上的情况,高校路桥方向开设软件信息技术类课程,主要还存在着以下几方面问题。

1.3.1现有软件开发合作不理想

现有软件开发缺乏统一部门的管理,从而导致很多软件功能基本相同,只是适用地区不一样。同时,很多软件公司里面的员工大多数是计算机等专业出身,对工程实际并不很熟悉,从而设计开发出来的软件,在处理真正的工程实际时,会产生一些偏差。

1.3.2教学资源及人才的缺乏

各大高校中的教师,绝大部分是本科—硕士—博士毕业而来,教学经验虽然非常丰富,实际工程经验相对较差,因此教学缺乏与工程实际接轨。

1.3.3学生的主动学习意识还不强

学生在校阶段的学习时间非常有限,对于软件应用类的课程,必须要求学习者经常上机操作,熟能生巧,应用软件来解决实际工程图纸中的问题,这样,软件应用能力才能不断得到提高。

1.3.4地区行业标准相对独立

由于不同的地区有不同的建筑行业标准,这就使得教师在训练学生软件操作时,必须选择采用某一个省份的地区定额作为教学需求,很多教师都是选择学校所在地的省份的定额,但学生来自全国各地,因此,当学生毕业后如果回到家乡,对于工程软件部分就必须按照工程所在地的操作来进行。

2提高专业软件化程度的措施

2.1高校方面

1)高校工程管理专业编制教学计划的时候,就应该充分考虑,在满足学生修满学分,不额外增加学生学习压力的前提下,开设专门的软件应用课程,而不是仅仅在课程设计或毕业设计的时候集中培训。2)对于软件的选择,高校在购买软件的时候,要充分考虑市场对软件的评价或用户的多少,而不能单纯考虑价格,尽量购买专业方向的主流软件。我校在充分调研论证的基础上,先后购买了有关专业软件。如天正建筑CAD、鲁班系列软件、PKPM系列软件,EICAD,桥梁博士。为我院土木工程专业路桥方向学生全面提高计算机专业软件应用能力和水平,实现理论与应用有机结合,路桥方向应用型实践教学体系改革奠定了基础。3)机房的管理。专业教研室应建立自己的专业机房,同时配备专业的维护人员。4)教师培训。学校应鼓励教师参加各种软件培训,然后服务于教学。5)积极参加各种软件开发商举办的高等院校软件竞赛。目的不是在于获得奖励,主要是能和其他兄弟院校的学生同台竞争,从而找出自己的差距。6)校企共建“双师”结构的实践教学团队。通过引进、培养补充紧缺专业人才,加强专业带头人培养和骨干教师队伍建设,强化“双师结构”教师队伍建设。7)加强实习基地建设,提高生产实习、毕业实习和毕业设计水平。

2.2学生方面

1)鼓励学生认真学习路桥方向各种软件,而不是仅仅为了应付考试,因此,对于软件课程的考核,不应采取课堂考试的形式,可采取机房上机考试,或者布置大作业的形式,让学生充分思考后独立完成,才能达到应有的教学效果。目前,计算机辅助设计已广泛应用于土木工程领域,在毕业设计中加入计算机辅助设计的内容,是提高毕业设计质量与学生计算机应用能力的重要途径[4]。我院根据教改项目的构思,在毕业设计中加入了专业软件应用。目前已经在2013,2014届毕业设计中实施,同时计划在往后的毕业设计中进一步加大专业软件的应用。通过毕业设计环节的锻炼,学生专业软件应用能力得到很大提高。2)学工部组织成立软件应用兴趣小组或社团,让学生充分了解软件信息后,才会更认真的学习。3)鼓励学生报名参加各种软件竞赛,走出校园,了解其他兄弟院校的同学情况。同时,对于获奖的学生,应给予表彰。

3结语

土木工程论文范文9

确立土木工程大类复合型人才培养目标

首先,基于人才培养的经济性,人才培养的方向、数量和结构由社会需求决定[5]。土木工程大类复合型人才的培养目标必须满足现阶段社会生产力水平和社会的市场需求。目前,科学技术的不断分化和纵深发展,要求土木工程人才培养目标更加专业化,而土木工程学科各专业相互交叉、相互渗透,又要求土木工程人才培养向综合化方向发展。为此,通专结合需在人才培养目标上予以体现,具体表现为提高学生的知识结构和能力结构。其次,基于人才培养的社会性,人才培养的目标不是单纯的“经济人”,而是具有全面及较高素质的公民[5]。物质文明和精神文明同步发展且协调一致,讲求社会公德,注重群体意识,这要求人才培养具有科学正确的世界观、人生观和健康的体魄,在培养目标中体现为对政治思想、德育及身体素质的要求。综上,土木工程大类复合型人才培养目标应体现“强基础、宽口径、多方向”的特点。在拓宽专业口径、加强基础的前提下,根据各高校自身的专业条件和现状,结合国家及地方经济发展战略,从政治思想、德育、身体素质、知识结构和能力结构几个方面明确土木工程大类复合型人才培养目标。目前土木工程大类专业明确提出培养高素质、复合型人才的目标,即“会设计、能施工、懂管理、强体魄、高素质”的复合型人才,具体来说分四个方面[4]。第一,政治思想和德育方面。热爱社会主义祖国,拥护中国共产党,努力学习马列主义、思想和邓小平理论,逐步树立辩证唯物主义和历史唯物主义的世界观;具有艰苦创业的精神和为祖国现代化建设服务的思想,逐步树立全心全意为人民服务的人生观;热爱科学,养成理论联系实际的良好学风,具有开拓进取、求实创新和善于合作的科学精神;具有良好的思想品德修养和心理素质;自觉遵守社会公德和遵纪守法。第二,知识结构。课程学习包括工程力学、流体力学、岩土力学和结构工程学科的基本理论和基本知识,以及与工程实践结合的土木工程设计、施工、管理各个环节的基本理论、基本技能,使学生成为会设计、能施工、懂管理的现代科技人才。第三,能力结构。具有进行土木工程设计的基本能力;具有合理选择常规工程施工方法、施工工艺,正确实施工程项目管理的基本能力;具有对土木工程进行监理的基本能力,对建筑物、构筑物进行鉴定、加固、维修、检测及处理工程质量事故的初步能力;具有在工程技术工作中正确运用计算机的基本能力;具有较强的自学能力,能查阅各种文献获得信息,了解本专业及相关学科的发展动态并不断提高自己业务水平的能力;具备一定的外语水平,能顺利阅读专业外文书刊和技术资料,初步具有听、说、写的能力;了解土木工程的相关法规。第四,身体素质要求。具有一定的体育和军事基本知识,掌握科学锻炼身体的基本技能,养成良好的体育锻炼和卫生习惯,受到必要的军事训练,达到国家规定的大学生体育和军事训练合格要求,具备健全的心理和健康的体魄,能够履行建设祖国和保卫祖国的神圣义务。

加强教学计划、课程体系及课程内容的改革

教学计划是学校实现人才培养目标的总体计划和实施方案,是学校保证教学质量的重要文件。学生基础是否扎实,专业口径是否宽广,教学计划是关键。在四年学制下,仅增加专业课程不能把学生培养成既会造房子又会修路、架桥、挖洞的“通才”。拓宽专业并不意味着增加专业选修课的范围,而应当以加强基础为根本原则设置相应的课程体系,进行教学内容的改革。同时为实现土木工程大类专业复合型人才培养目标,应改变教学观念,建立以学生能力培养为中心的教学计划,充分发挥学生在学习过程中的积极性、主动性和创造性,提高学生自我获取知识和融汇贯通的能力。

(一)及时修订教学计划

美国高校土木工程专业的教学计划中,数、理、化等课程和部分基础课(必修)比例一般占30%左右,部分学科基础课和学科方向课的比例约占40%,设计和实习的比例约占10%。例如:加州大学戴维斯分校,要求学生完成数学33学分,物理16学分,化学10学分,占总学分(180学分)的33%;斯坦福大学,数学和自然科学课程占总学分的36%;威斯康星麦迪逊大学,数学16学分,自然科学20学分,占总学分(125学分)的29%;亚利桑那州立大学,数学15学分,物理8学分,化学4学分,占总学分(128学分)的21%。此外,美国高校土木工程专业特别注重力学类课程的学习。例如:密歇根州立大学,力学类课程17学分,占总学分(128学分)的13%;佛罗里达大学,力学类课程26学分,占总学分(131学分)的20%;南加利福尼亚大学,力学类课程21学分,占总学分(135学分)的16%。总体来看,美国高校土木工程大类专业的教学计划中,数理化和部分基础课占总学时的比例大都在25%~30%[6]。可见,教学计划的修订应在“强基础、宽专业”方针的基础上,注重培养学生的知识、能力及素质结构。目前国内开设土木工程大类专业的院校四年内的总学时一般控制在2500学时左右,公共平台课(含公共基础课、专业基础课及人文社科选修课)占教学计划总学时的80%,约2000学时,基础课和专业基础课的学时较为充裕。能较好地满足强基础的土木工程大类专业复合型人才培养要求。需要强调的是,基础课根据培养目标要求,重在让学生掌握必要的基础理论。基础教学不仅应从专业教育的需要来考虑,还应着眼于学生今后的发展,为宽专业的培养目标打下坚实的基础。

(二)结合实际情况优化课程体系

课程体系的设置应结合社会的需求,培养能满足、适应市场需求及其变化的土木工程大类专业复合型人才。目前,国内外土木工程大类培养计划课程体系的设置大都由公共平台课和专业方向课组成,专业方向课由工程技术、工程经济、工程管理和工程法律四类课程平台组成。总体来看,在土木工程大类人才的培养课程体系中存在的特点是:国内院校专业课比重相对发达国家专业课比重小、专业基础课比重大,存在重基础、轻专业的趋势。从培养体系上来看,与发达国家相比,国内相关院校工程技术类课程相对较多,工程管理和工程经济类课程相对较少,工程法律类则更少。这与传统的“重技术、轻管理”思想有关。另外,国内的培养计划及体系中的实践环节是专设的,有别于国外实践融于课程教学的方式,实践性教学效果有待提高。鉴于各部属院校大都划归教育部或地方政府管理,具备较强的行业办学特色、专业课程围绕某一特定行业设置。如原铁道部所属院校土木工程专业课程以铁路工程为主,原交通部所属院校土木工程专业课程分别以公路工程和水路工程为主,原建设部所属院校土木工程专业课程以城镇土木工程建设为主等,高校间的合作与交流还不充分。最后,课程体系中的文化素质教育课程如文学、历史、哲学、艺术也应有所体现,以符合素质教育的要求。在目前的状况下,各高校应在课程体系设置及其优化上根据各自的特点,优化、创建具有特色的、培养一专多能复合型人才的课程体系。

(三)选取合适的教材、及时更新教学内容

目前的土木工程专业基础课教材大都偏重于纯理论,教学内容与后续专业课程的联系不够直观。其专业课程教学内容不能与国际接轨,一些国际通行的做法,如FIDIC、QS、CM的规范惯例在现有教材中少有体现,因此专业课程的设置、教材的建设是当务之急。其次,在教学内容上要反映学科发展的前沿水平,及时引进新规范、新理论和新观点,将科研成果补充到教材中,摒弃陈旧、落后的教学内容。在教学方法上要采用启发式和讨论式教学方法,充分利用现代数字可视技术(多媒体)进行教学。对实践性较强的课程,教师要组织学生参观设计和施工过程然后进行分析和讨论。这样,既可以用较少的课堂教学时间完成教学任务,又能培养学生独立学习、独立思考、自我获取知识的能力。

工程实践能力培养的探索

土木工程大类专业是一个实践性很强的专业,所培养的人才至少应在某一专业方向具备较强的实践能力。实践性教学环节是培养学生在未来从业范围内具有分析和解决实际问题的能力,土木工程大类复合型人才的工程实践能力是反映土木类高校人才培养质量、人才培养能否符合市场需求的一个重要指标,因此大多数高校对专业实践教学十分重视,并构建了较完善的实践教学体系,实践性教学环节在35周左右,且按认知规律大致分3个层次:专业启蒙教育—专业课程实践—综合实践。为更好地培养土木工程大类复合型人才的工程实践能力,应从专业基础课开始,将实践融于课程教学,特别是专业课教学,因为专业课是保证培养效果的重要途径。此外,为保证课程实践教学的效果,实践基地的类型也应配备完善,同时教学过程中应配备齐全的教学资料,如现场录像、专业软件等。