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時間：2024-02-29 16:21:06
序論：好文章的創(chuàng)作是一個不斷探索和完善的過程，我們?yōu)槟扑]十篇土木工程數(shù)值分析范例，希望它們能助您一臂之力，提升您的閱讀品質(zhì)，帶來更深刻的閱讀感受。
中圖分類號：TV543+.6 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：
一、混凝土裂縫的產(chǎn)生原因
（一）外荷載引起裂縫
在建筑企業(yè)施工過程中，由于外荷載的直接應(yīng)力及結(jié)構(gòu)次應(yīng)力會引起裂縫，此種裂縫較為普遍，具有形式多樣性、發(fā)育不均勻等特點。按照形成原因來講，可將此種裂縫分為應(yīng)力裂縫及次應(yīng)力裂縫。
（二）混凝土收縮引起裂縫
在土木工程實際施工過程中，較為常見的混凝土裂縫即為收縮裂縫，主要由于混凝土收縮而產(chǎn)生。混凝土收縮也分為不同類型，主要為塑性收縮、自生收縮和縮水收縮等。根據(jù)調(diào)查表明，混凝土收縮裂縫多為表面裂縫，且裂縫的寬度較細，形狀似龜裂，并無規(guī)律可循。強度等級的高低、水泥的品種和標(biāo)號、砂子和石子的規(guī)格、砼材料的用量、養(yǎng)護的方法、外界的環(huán)境等都有可能會造成收縮裂縫。
（三）環(huán)境或溫度變化引起裂縫
多數(shù)物質(zhì)都具有熱脹冷縮的特點，混凝土也是一樣，如果外部環(huán)境或是內(nèi)部溫度發(fā)生變化時，就會引起內(nèi)外較大溫差的形成，而溫差便會導(dǎo)致內(nèi)部和外部熱脹冷縮的程度不同，應(yīng)力一旦超過混凝土抗拉強度時，便會造成混凝土裂縫。
二、土木施工中混凝土裂縫的類型
根據(jù)上文對混凝土裂縫形成原因的分析，可以將混凝土裂縫類型分為干縮裂縫、塑性收縮裂縫、沉陷裂縫以及溫度裂縫。首先，干縮裂縫一般出現(xiàn)在混凝土養(yǎng)護期結(jié)束半個月左右，由于混凝土在硬化的過程中，會很容易受到外界環(huán)境的影響，因此表面水分蒸發(fā)較快，變形的程度也較大，但是在混凝土內(nèi)部的濕度相對來講比較穩(wěn)定時，便不易發(fā)生變形，因此導(dǎo)致混凝土內(nèi)部和表面變形程度不一。在混凝土表面的干縮裂縫，寬度多在0.05mm~0.2mm之間。其次，塑性收縮裂縫的產(chǎn)生主要由于混凝土需要較長的硬化過程，因此如果表面水分蒸發(fā)快的話，那么便會形成塑性收縮裂縫，特別是在環(huán)境干熱和風(fēng)大的地區(qū)。塑性收縮裂縫長短不齊，且分布不均，裂縫長短相差約在20cm~3m之間，寬度約在1mm~5mm之間。再次，沉陷裂縫主要由于在土木工程中，因為地基土質(zhì)的不均勻或是回填土不實、浸水等原因發(fā)生沉降，導(dǎo)致沉陷裂縫，此種裂縫多發(fā)生在冬季施工時，在冬季施工過程中，模板支撐在凍土層中，隨著天氣逐漸轉(zhuǎn)暖，凍土層開始融化，造成不均勻沉降，導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生沉陷裂縫。溫度裂縫的產(chǎn)生主要由于在水利施工中使用的混凝土體積較大，因此容易在大體積的混凝土內(nèi)部出現(xiàn)大量水化熱聚集，熱量無法散發(fā)導(dǎo)致混凝土內(nèi)部的溫度上升，而混凝土內(nèi)部則相對穩(wěn)定，形成了不同程度的熱脹冷縮，產(chǎn)生裂縫，特別是在混凝土施工末期。溫度裂縫的形狀和走向一般無規(guī)律可循。
三、施工中混凝土裂縫的防治技術(shù)
（一）施工技術(shù)準備
在進行施工技術(shù)準備工作中，首先要在施工組織設(shè)計中對“抗”和“放”的關(guān)系進行妥善處理，以此來防止結(jié)構(gòu)斷面突變導(dǎo)致的應(yīng)力集中，積極采用一些補償收縮混凝土技術(shù)，例如在混凝土中摻一些膨脹劑，補償混凝土收縮等。同時，工程施工技術(shù)人員要加強對構(gòu)造鋼筋專業(yè)知識的學(xué)習(xí)，一旦發(fā)現(xiàn)圖紙中存在異常，便要及時的與設(shè)計人員聯(lián)系交流，進行變更處理。
（二）選材及設(shè)計
要根據(jù)工程實際結(jié)構(gòu)要求，進行對混凝土強度等級和水泥品種、等級的選擇，盡量不要采用強度過高的水泥，對砂石選擇時，一定要注意質(zhì)量是否合格，嚴格按照要求進行摻料和外加劑的添加，對混凝土補償收縮技術(shù)的運用、方法進行學(xué)習(xí)，通過試驗來確定配置比例。另外，在施工過程中，要對混凝土塌落度進行合理設(shè)計，針對現(xiàn)場原材料的實際情況進行及時調(diào)整，為現(xiàn)場養(yǎng)護工作的順利進行保駕護航。
（三）溫控防裂措施
為了防止混凝土出現(xiàn)裂縫，可以在工程施工現(xiàn)場進行以下工作。首先，改善骨料級配，用干硬性的混凝土摻混合料、塑化劑或是引氣劑等，從而減少混凝土中水泥的用量；其次對混凝土進行攪拌時可以添加適量的水，或是用水將碎石進行冷卻，從而降低混凝土澆筑的溫度，如果在較熱天氣中進行混凝土澆筑，特別是大體積的混凝土澆筑時，要對澆筑的厚度進行減少，最宜控制在500mm內(nèi)，能夠幫助表面進行散熱，在第二層澆筑時，盡量要在第一段混凝土初次澆筑之前完成，并根據(jù)實際混凝土的澆筑面積，設(shè)定測溫管，對混凝土內(nèi)外溫度進行測量，前四天可以保持每兩小時測量一次的頻率，5~7天時可以每四小時測量一次，8~15天時每天觀察一次即可，將混凝土內(nèi)外的溫差控制在25℃之內(nèi)，如果發(fā)現(xiàn)溫度超出范圍，要及時調(diào)整養(yǎng)護方式，降低溫差；再次，對拆模的時間做出合理的規(guī)定，防止混凝土便面會發(fā)生急劇溫度梯度，加強對混凝土保溫養(yǎng)護的措施，一般多采用為混凝土澆筑完成后覆蓋塑料薄膜，利用麻袋裝一些鋸末的方式，厚度在80mm~100mm之間進行中層的覆蓋，最后覆蓋一層或兩層的100mm厚棉被。除此之外，如果在夏季施工時，對混凝土進行灑水養(yǎng)護工作，那么要避免因為混凝土內(nèi)部的水分蒸發(fā)過快而導(dǎo)致裂縫的情況。在混凝土澆筑時，最好不要在大風(fēng)大雨的天氣中進行。
（四）施工監(jiān)測
在水利施工過程中，要加強混凝土溫度和收縮變形度的測試監(jiān)督工作，及時將現(xiàn)場情況進行反饋，一旦發(fā)現(xiàn)異常，專業(yè)人員要先進行討論，然后及時的進行補救、解決措施。另外，要做好混凝土性能改善的工作，加強對抗裂能力的提高和養(yǎng)護。在水利施工過程中，混凝土質(zhì)量的好壞對于預(yù)防裂縫能夠起到關(guān)鍵作用，尤其是貫穿裂縫的形成，發(fā)現(xiàn)情況后再做出更改，由于保持結(jié)構(gòu)整體性是比較困難的，因此，在水利施工過程中，要防止貫穿性裂縫的產(chǎn)生，一旦發(fā)現(xiàn)此類裂縫的出現(xiàn)，不能盲目采取補救工作，要先進行調(diào)查研究，并根據(jù)調(diào)查結(jié)果和各項數(shù)據(jù)，對產(chǎn)生的條件和原因、問題等進行分析，最后在研究分析的基礎(chǔ)之上，確定下修補細節(jié)及措施。
Abstract:: In our normal construction, building structure is the core of the whole engineering project, usually attach great importance to by the people, main job is to die body construction of building structure reinforcement technology, strengthening the technical implementation of the quality directly decides the whole reinforced concrete structure construction quality standard of geometrical shape and appearance. For reinforced concrete building formwork support reinforcement technique analysis, the practical application of introduction to reinforced concrete formwork supporting construction technology.
Key words: reinforced concrete run mode; The template construction management; Template reinforcement
中圖分類號：TU37文獻標(biāo)識碼：A
一、鋼筋混凝土跑模造成的危害
鋼筋混凝土施工損失的絕大部分，都是由于鋼筋混凝土模板加固體系不正確，施工質(zhì)量低下造成的，加固不當(dāng)，造成跑模返工或修補缺陷。在磚混施工結(jié)構(gòu)中，常常會因構(gòu)造柱或梁跑模而拉動相接的墻體，這種返工，費時費力，不但模板及鋼筋混凝土造成返工，相鄰相接的墻體偏移，也造成反工，造成拆除部位廢料的清理和外運處理。從而造成嚴重經(jīng)濟損失，因此，在鋼筋混凝土建筑結(jié)構(gòu)施工中，施工技術(shù)人員及施工人員應(yīng)該著重注意模板施工中的加固技術(shù)的應(yīng)用。
隨著建筑業(yè)的日益發(fā)展，施工人員流動打工，進行施工技術(shù)交流的機會也隨之增加。在施工當(dāng)中，一般性模板工程均可滿足施工人員可技術(shù)要求。但有部分中小企業(yè)還在混凝土模板支撐存在著許多的缺陷和不足，我現(xiàn)就以下的幾個方面來談?wù)勪摻罨炷聊０迨┕さ募夹g(shù)做一分析。
一、模板工程施工管理方面
1）在管理方面不到位，制度不完全，執(zhí)行檢查不夠。
2）施工并未按施工方案進行施工
3) 管理層思想意識認識不足，以減少材料用量節(jié)省費用的思想，嚴重影響工程施工質(zhì)量。
4）施工人員偷工減料，模板支撐不牢，模板支撐方式選用方式不當(dāng)，缺乏技術(shù)培訓(xùn)。
5）、模板方面的采購，采購人員認識不足，采購的模板自身問題較多，模板本身質(zhì)量差、強度不夠，達不到質(zhì)量標(biāo)準。
6）、施工人員施工完后應(yīng)及時交給倉庫材料管理人員應(yīng)對模板進行維修和保養(yǎng)，對模板面、肋的損傷應(yīng)及時維修、加固。模板使用前涂刷隔離劑，以延長模板壽命。
二、模板的安裝
模板安裝方面應(yīng)嚴格按照施工方案進行，所使用的模板，應(yīng)保證形狀、幾何尺寸、位置準確，有足夠的強度、剛度和穩(wěn)定性。在安裝過程中，應(yīng)設(shè)置防傾斜的臨時固定設(shè)施。
模板施工中，應(yīng)消除拼縫不嚴，墻體版面不垂直，模板下口與地面空隙較多，對拉螺栓未緊固到位，拉結(jié)松動。對拉螺栓的間距及支撐未按規(guī)范支設(shè)，支撐懸空等引起模板脹模。
三、模板支撐問題
二磚混結(jié)構(gòu)中的模板加固
1、墻體施工時應(yīng)注意的幾個方面
1﹚墻體砌筑時，構(gòu)造柱兩側(cè)，五進五出中的出槎錘直應(yīng)嚴格控制，防止空間寬度增大，而一般情況下，木工配制定型模板又不能完整的蓋其柱孔截面.或模邊寬度不足，造成漏將或跑模。
2﹚預(yù)留模板加固用穿墻桿孔時，孔豎向間距不應(yīng)大于500㎜為宜，在90°轉(zhuǎn)角和丁字墻置水平間距距槎邊不小于370㎜，十字時可留置槎邊120㎜。
上述可避免在混凝土澆灌時，因混凝土在凝固前液狀下的彭脹力.因孔與槎邊距離小而拉動墻體.使構(gòu)造柱及整體墻體偏移。
2、構(gòu)造柱澆灌時應(yīng)注意的幾個方面
1﹚灌注前應(yīng)將磚槎用水充分澆濕，以免混凝土因磚墻吸水下灌不暢，造成振動時間過長，振力過大而造成跑模。
2﹚澆灌時應(yīng)一次高度不大于500㎜為宜，振蕩后再澆，這樣反復(fù)進行。減少一次振動時間，避免過振性跑模。
3、模板安裝和支撐應(yīng)注意的幾個方面
1﹚支模前必須查明墻體完成砌體時間，以防墻體砂漿未凝固，未達到強度，避免因澆筑時預(yù)留孔與構(gòu)造柱之間磚拉動而造成跑模。2）加墻桿間距不宜大于500mm，水平加桿應(yīng)盡可能縮短距離，防止混凝土澆灌時，水平加桿被混凝土膨脹擠壓彎曲，造成跑模。
四、框架結(jié)構(gòu)中的模板加固
1、整體現(xiàn)澆板模體支撐系統(tǒng).
1)通常施工人員錯誤認為工程體量小，面積不大，搭設(shè)支撐架體時立桿間距大、水平拉桿少、許多無掃地拉桿。在混凝土澆注時，頂部重量的壓力下，整體支撐架變形，造成模板變形跑模。
2)施工人員偷工減料，無防頃斜垃桿，扣件間隔設(shè)置。
3)許多為節(jié)省材料，不合尺寸的立桿拼湊使用，上下用螺旋游頂接補高度，造成立桿接頭多，垂直度較差，許多螺旋游頂與鋼管對接段不直.造成游頂螺旋一側(cè)受力，易發(fā)生螺旋破裂.使立桿下滑。
2、柱模板支撐系統(tǒng)
1).柱體模板體系總的來說，是以靠室內(nèi)滿堂架體支撐的，需要科學(xué)合理的結(jié)合在一起。
2)柱體截面邊長大干400mm時，除外加桿外應(yīng)設(shè)置對拉絲進行柱中部對拉加固。對拉絲應(yīng)設(shè)在外加桿中間段。緊固好兩端扣件螺栓，以防止柱模中部變形跑模。
3)模板配制時.外付加方木間距要合理.模板拼縫要嚴密，安裝時.要將地面處理平整.模板豎起后與地面無缺口或較大縫隙。
4)除四周外加桿外.模板外付助水平方木的角部應(yīng)一側(cè)延長.與另一側(cè)釘死。
四.施工完成后的檢查
1、施工完成后，項目部組織作業(yè)班組及部位施人員進行系統(tǒng)的檢查，檢查要徹底，不放過任何一個可能發(fā)生隱患的部位。
建筑行業(yè)的快速化發(fā)展，使得整個行業(yè)內(nèi)的質(zhì)量標(biāo)準有了大大提升。土木工程作為建筑工程中的一種，加強它的質(zhì)量管理和控制工作就具有重要現(xiàn)實意義，也是防范施工問題發(fā)生的有效手段。在土木工程施工中，基坑邊坡支護技術(shù)是較為常見的一種施工工藝，它的應(yīng)用可以有效保證基坑施工的安全性，提高基坑支護的穩(wěn)固性和可靠性，保證施工質(zhì)量，在對其進行應(yīng)用過程中，需要將其應(yīng)用的安全性作為重點來抓，并采取相應(yīng)的保障措施。
1 土木工程基坑邊坡支護技術(shù)的特征
在土木工程中，邊坡支護的主要作用就是擋土、擋水，以及防止邊坡變形?；谶@方面原因，在土木工程的邊坡支護施工中，就要充分確保工程基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)施工的安全性和基坑開挖的合理性，保證開挖質(zhì)量，避免出現(xiàn)塌陷和管涌問題，同時工程單位還要對土木工程邊坡支護施工的特點有所了解，做到針對性施工。近些年來，建筑工程的發(fā)展呈現(xiàn)出多功能、綜合性的趨勢，所開挖的基坑深度也越來越深，而基坑深度的不斷加大，對于它的支撐系統(tǒng)來說，難度也會不斷升級，因為基坑工程大多是臨時性的，很多工程單位就會以此原因在工程施工方案的設(shè)計環(huán)節(jié)和施工環(huán)節(jié)過于輕視，沒有足夠的考慮，這樣就會導(dǎo)致后期施工存在很多安全隱患，增大了工程施工的風(fēng)險性。
除此之外，基坑工程由于其自身原因，對于周圍環(huán)境也會產(chǎn)生較大的影響，在實際工程施工中，如果基坑的開挖深度過深的話，就很可能出現(xiàn)位移和沉降量過大問題，這些問題的出現(xiàn)是十分嚴重的，會直接影響到市政基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)質(zhì)量，并且也會對周圍的建筑物和地下管道線路產(chǎn)生不利影響；另外，從基坑的穩(wěn)定性和安全性角度來講，外界影響因素也是不可忽視的，例如降雨、施工場地面積以及施工現(xiàn)場物料堆放等等，都會造成基坑穩(wěn)定性下降，一旦穩(wěn)定性下降，就會導(dǎo)致后期使用出現(xiàn)安全隱患。
2 邊坡支護技術(shù)在土木工程中的具體應(yīng)用
2.1 邊坡支護方案設(shè)計
邊坡支護方案的設(shè)計主要是為了確保土木工程施工的順利進行，在施工中不會出現(xiàn)不穩(wěn)定現(xiàn)象。在科學(xué)化的方案指導(dǎo)下，要對土釘?shù)纳疃冗M行嚴格控制，并給出標(biāo)準的深度要求，規(guī)定施工人員要在施工過程中規(guī)范化操作。之后再對標(biāo)記成孔的位置進行合理編號，這樣可以保證對土木工程邊坡支護的合理化識別，避免錯誤發(fā)生，之后再開始進行拉拔試驗，并對拉拔試驗的設(shè)計和具體實行進行控制，通過這一實驗來準確檢驗土釘在釘入既定深度后的設(shè)計效果，需要注意的是，這一環(huán)節(jié)不需要土木工程施工人員來完成，通常是由第三方人員負責(zé)的，這樣可以保證土釘實驗結(jié)果更具有參考性，最后則是對注漿的比例進行控制，保證注漿用量的標(biāo)準化，具體的注漿方式是以重力注漿為主，并在施工結(jié)束之后對逐漸的效果進行觀察，如果注漿不夠的還要進行相應(yīng)的補漿。
2.2 對基坑的開挖
在土木工程的邊坡支護施工中，基坑開挖是關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在基坑開挖過程中，基坑的土質(zhì)結(jié)構(gòu)很可能會因為外力作用而出現(xiàn)破壞或不穩(wěn)，尤其是在開挖的后期階段，更是會導(dǎo)致土體嚴重破壞，這樣在支護時就會有很大難度，因此，在對基坑的開挖過程中，開挖人員就必須要按照分期原則進行施工，在一個分區(qū)的基坑事故開挖完成之后，再開始下一個基坑的開挖。需要注意的是，在開始下一基坑開挖時務(wù)，必要保證上一基坑的穩(wěn)固性，與此同時，還需要遵循“開挖+支護”原則，避免開挖超出預(yù)定的量，進而增加工程成本，影響到工程質(zhì)量。此外，在基坑開挖到距離支護邊坡大約8m的位置，開始分段式開挖，分斷標(biāo)準是約25m。
2.3 對于邊坡支護施工的監(jiān)測
基坑支護的整個結(jié)構(gòu)并不是固定不變的，它會隨著基坑開挖深度的增加而出現(xiàn)側(cè)向移位狀況，而且這種移位現(xiàn)象也是難以避免的，因此，對于工程單位來說，要實現(xiàn)對基坑支護的精確化監(jiān)測，就必須要對支護結(jié)構(gòu)的側(cè)向移位進行嚴密觀察和控制，將其移位的具體情況及時記錄并匯報。一般來說，整個支護結(jié)構(gòu)的破壞現(xiàn)象發(fā)生，在發(fā)生之前都會有一定的預(yù)兆，在對基坑支護進行監(jiān)測時，工程單位必須要對支護結(jié)構(gòu)的受力情況有所了解和掌握，可以利用專業(yè)工具監(jiān)測，通過檢測來及時分析支護結(jié)構(gòu)的受力情況。此外，在監(jiān)測過程中還要做好整個基坑支護結(jié)構(gòu)的檢測工作，并對其周圍環(huán)境有所考慮，邊坡支護監(jiān)測可以對基坑周圍的支護結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性進行有效掌握，同時在基坑支護工程理論和相關(guān)技術(shù)的支持下，施工實際情況會有或多或少的問題出現(xiàn)，這就需要工程單位結(jié)合施工實際，采取相應(yīng)的措施予以防范解決，從而提高邊坡支護技術(shù)應(yīng)用的安全性。
3 邊坡支護技術(shù)在土木工程中應(yīng)用的要點
3.1 施工前的準備工作
工程單位在開始邊坡支護之前，需要對工程所處的地理環(huán)境狀況有綜合性調(diào)查，尤其是工程的地基土質(zhì)，保證對工程基坑開挖所涉及到的各項因素有所把握。在確定土層之后再開始開挖，在開挖的過程中還需要注意不能破壞基坑周圍土層的結(jié)構(gòu)，這樣可以方便后期支護結(jié)構(gòu)的設(shè)置，與此同時，開挖人員還要對施工圖紙方案有詳細分析和了解，依據(jù)建筑物的實際結(jié)構(gòu)設(shè)置來對邊坡支護施工進行處理，確保整個邊坡支護結(jié)構(gòu)的設(shè)置是符合實際所需的。在邊坡支護結(jié)構(gòu)設(shè)置完成之后，建筑物在對邊坡支護進行使用過程中，還要利用樁柱等特殊結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)，在開始施工之前，還要對施工所需的材料和設(shè)備進行采購，以滿足工程開挖所需，方便邊坡支護結(jié)構(gòu)的設(shè)置。
3.2 施工中的安全工作
任何一項工程項目，做好安全管理必不可少，只有在確保施工環(huán)境安全可靠后，才可以保證工程順利完工，同時還可以保證施工人員的人身安全，防止事故安全事故的發(fā)生。對于工程單位來說，要在施工前對施工現(xiàn)場進行徹底檢查，清除障礙物，并且對于難以直接標(biāo)記出的障礙物要設(shè)置明顯警示標(biāo)志，避免在施工中發(fā)生碰撞，引起不必要的安全問題。除此之外，要保證邊坡支護技術(shù)的安全性，還需要工作人員進行長期的安全測試，形成一個長效的安全監(jiān)督機制，將安全管理工作落實到位，安全監(jiān)督部門人員也要切實負起責(zé)任，采取有效措施做好施工現(xiàn)場的安全監(jiān)督和管理工作，從整體上提高施工的安全性。
4 結(jié)束語
在土木工程施工中，邊坡支護是基坑開挖不可缺少的一種技術(shù)形式，它的應(yīng)用可以充分確?；娱_挖的合理性，保證基坑整體的安全性和穩(wěn)定性，對于工程單位來說，要保證邊坡支護施工技術(shù)的安全性，就必須要結(jié)合自身實際，在基坑開挖過程中做好現(xiàn)場安全監(jiān)督工作，將安全管理工作落實到位，提高土木工程施工的整體可控性。
參考文獻
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要保證建筑土木工程能夠順利地進行，施工單位必須合理地運用基坑支護技術(shù)，此外，基坑支護技術(shù)的合理應(yīng)用也可以擴展和優(yōu)化建筑的地下空間，為工程的后續(xù)進行奠定了良好的基礎(chǔ)。
1.基坑支護施工技術(shù)簡析
基坑支護施工技術(shù)包括了諸多方面的內(nèi)容，以下從技術(shù)應(yīng)用目標(biāo)、技術(shù)應(yīng)用前提、技術(shù)應(yīng)用要點、地下連續(xù)墻技術(shù)等方面出發(fā)，對于基坑支護施工技術(shù)進行了分析。
1.1技術(shù)應(yīng)用目標(biāo)
基坑支護施工技術(shù)應(yīng)用的主要目標(biāo)在于讓土木工程的地下空間具有更強的穩(wěn)定性?；又ёo技術(shù)大多數(shù)情況下是指在基坑工程施工中為了能夠保證施工安全來對于基坑側(cè)壁和周邊環(huán)境采用的支擋、加固與保護措施。由于基坑支護技術(shù)是隨著基坑工程的廣泛應(yīng)用而產(chǎn)生和發(fā)展起來的，因此這使得其具有了能夠給高層建筑和地下建筑工程的快速穩(wěn)定發(fā)展，在這一過程中基坑工程也得到了快速的發(fā)展和廣泛的利用。舉例來說，地下車庫和地下超市等建筑的運營，都需要高強度基坑工程的支持。因此這實際上就代表了基坑工程的應(yīng)用有效緩解了城市的空間壓力，在這一過程中還能夠為高層建筑的穩(wěn)定和使用安全提供了良好的基礎(chǔ)支撐。與此同時，工作人員為了確?；庸こ痰捻樌┕ぃ€應(yīng)當(dāng)清醒的認識到基坑支護技術(shù)是隨著基坑工程的發(fā)展而發(fā)展起來的，因此可以認為工程和技術(shù)兩者之間是相互影響并且密不可分的。
1.2技術(shù)應(yīng)用前提
基坑支o施工技術(shù)應(yīng)用的前提需要具有良好的技術(shù)性價比。眾所周知鋼板樁支護鋼板樁支護是當(dāng)前應(yīng)用最為廣泛的深基坑支護技術(shù)，并且這一技術(shù)本身也是應(yīng)用模式最為基礎(chǔ)的技術(shù)之一，這同時也代表著這一具有經(jīng)濟合理并且應(yīng)用廣泛等優(yōu)越性。但是在該技術(shù)的應(yīng)用過程中工作人員爺應(yīng)當(dāng)認識到這一技術(shù)的應(yīng)用也受到了一定程度的技術(shù)限制。例如這一技術(shù)的應(yīng)用只能夠在開挖深度在3-7m的基坑工程中應(yīng)用，這實際上爺使得建筑土木工程的整體高度受到了或多或少的約束。在這一過程中需要注意的是，內(nèi)支撐和錨桿從目前的支護結(jié)構(gòu)來看主要包括鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)兩種，因此工作人員可以通過液壓千斤頂向其施加預(yù)應(yīng)力來進一步的將擋墻變形量控制在允許范圍內(nèi)。在這一過程中需要注意的是，由于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)是近幾年才發(fā)展起來的，因此這導(dǎo)致了這一結(jié)構(gòu)本身具有剛度大、變形小等特點，所以技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵在于有效的對于擋墻變形和周圍地面變性等方面進行控制。
1.3技術(shù)應(yīng)用要點
基坑支護施工技術(shù)應(yīng)用的要點在于提升施工水平和技術(shù)水平。技術(shù)人員在技術(shù)應(yīng)用的過程中應(yīng)當(dāng)理解到其需要和城市化進程的不斷加快的形勢相符合，從而能夠在此基礎(chǔ)上使得高層建筑工程的數(shù)量不斷增加。其次，工作人員做好基坑支護工作不僅僅會關(guān)系到工程施工的進度和安全，并且還會關(guān)系到整個建筑工程的施工質(zhì)量。因此這意味著施工人員在施工過程中還應(yīng)當(dāng)努力的提高基坑支護施工的技術(shù)水平。與此同時，在進行技術(shù)管理的過程中相關(guān)管理人員應(yīng)該充分重視起來并且對于基坑支護技術(shù)進行合理選擇和有效管理，從而能夠在此基礎(chǔ)上確保工程施工的順利進行。
1.4地下連續(xù)墻技術(shù)
地下連續(xù)墻技術(shù)的應(yīng)用對于基坑支護施工技術(shù)的影響是深遠的。施工人員在地下連續(xù)墻技術(shù)的應(yīng)用過程中首先應(yīng)當(dāng)優(yōu)先將其應(yīng)用于城市地鐵、隧道、擋土墻、房屋地下室等領(lǐng)域中去，這代表著這一技術(shù)和這種類型的建筑土木工程有著良好的適應(yīng)性。其次，施工人員在地下連續(xù)墻技術(shù)的應(yīng)用過程中還應(yīng)當(dāng)用結(jié)合相應(yīng)的工程實例，并且在此基礎(chǔ)上對于基坑支護技術(shù)在建筑土木工程中的應(yīng)用情況進行分析和討論，最終可以促進地下連續(xù)墻技術(shù)得到更加廣泛的應(yīng)用。
2.建筑土木工程中基坑支護施工技術(shù)應(yīng)用
建筑土木工程中基坑支護施工技術(shù)的應(yīng)用是一項系統(tǒng)性的工作，以下從工程具體情況、地質(zhì)條件勘察、合理判斷靜壓壓力、控制混凝土澆筑時間等方面出發(fā)，對于建筑土木工程中基坑支護施工技術(shù)的合理應(yīng)用進行了分析。
2.1工程具體情況
建筑土木工程中基坑支護施工技術(shù)的應(yīng)用需要以工程實例來進行說明。以河北省某城市的匯景花園工程為例子來進行說明，該工程的總建筑面積20112m2。占地面積2712m2，建筑高度十二層40m。地下車庫1層，整體的基坑深度達到5m，電梯井為8m。其次，該土木建筑工程由于離周邊河流并不是非常遠，因此所造成了地下水位高度較多。因此這意味著施工企業(yè)在基坑工程施工中為了能夠切實的保證施工安全則需要靈魂的采取相應(yīng)的基坑支護措施。與此同時，施工企業(yè)在根據(jù)工程具體情況來制定地質(zhì)勘察報告結(jié)果，并且以此為基礎(chǔ)來選擇支護方案時應(yīng)當(dāng)優(yōu)先采用靜壓混凝土預(yù)制樁支護方案，從而能夠更加符合當(dāng)?shù)氐乃牡刭|(zhì)情況。
2.2地質(zhì)條件勘察
建筑土木工程中基坑支護施工技術(shù)的應(yīng)用需要著眼于地質(zhì)條件的合理勘察。工作人員在地質(zhì)條件勘察的過程重首先應(yīng)當(dāng)對于當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)屬河流侵蝕和沖積平原地貌的情況有著足夠的了解，通常來說這種類型的場地較為平緩，因此代表著建筑完工后周邊的交通相對便利。其次，工程的單次勘察深度范圍內(nèi)的地層分布，并且根據(jù)其成因成分及物理力學(xué)性質(zhì)自上而下分為7層，然后根據(jù)勘察也可以發(fā)現(xiàn)擬建場地內(nèi)的地下水類型為潛水。與此同時，工作人員在進行地質(zhì)勘察時還通過檢測發(fā)現(xiàn)了各鉆孔的地下水穩(wěn)定水位高程在在15m左右，完善的勘察工作為后續(xù)的施工技術(shù)應(yīng)用奠定了堅實的基礎(chǔ)。
2.3合理判斷靜壓壓力
建筑土木工程中基坑支護施工技術(shù)的應(yīng)用關(guān)鍵在于合理的判斷靜壓壓力。技術(shù)人員在合理判斷靜壓壓力的過程中首先應(yīng)當(dāng)合理的對于靜壓管樁進行施工時，在這一過程中施工人員可以采取液壓人樁的施工方法，然后在分步驟的進行測量定位、樁機就位、靜壓沉樁、樁質(zhì)量檢驗等工作。其次，技術(shù)人員在合理判斷靜壓壓力的過程中還應(yīng)當(dāng)根據(jù)土質(zhì)的不同來對于其靜壓壓力進行合理判斷。與此同時，技術(shù)人員在合理判斷靜壓壓力的過程中還應(yīng)當(dāng)清醒的認識到施工中樁的終止壓力其實并不等于單樁的極限承載力，因此這代表著其與極限數(shù)值還存在一定的差距。因此如果工作人員想要通過靜載對比試驗來確定樁體的承載系數(shù)，則需要利用承載系數(shù)來確定樁的終止壓力，最終能夠有效的保證樁基的施工質(zhì)量。
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現(xiàn)在隨著大家的知識面不斷的增長，對于土建工程項目相關(guān)知識也在不斷的增加，有關(guān)土建方面的認識也在我不斷地增強，對土建工程的施工進行了嚴格的質(zhì)量控制。在土建工程的整體工作項目中, 質(zhì)量控制是至關(guān)重要的，包括質(zhì)量控制、質(zhì)量保證和技術(shù)要點的改進。
1 土建施工過程中的現(xiàn)澆樓板裂縫防治
1.1 板內(nèi)增加配筋量，提高混凝土抗拉伸強度
現(xiàn)澆樓板裂縫的發(fā)生原因較多，在構(gòu)造技術(shù)處理上要增加板內(nèi)配筋，提高混凝土極限抗拉伸能力。在征得原結(jié)構(gòu)設(shè)計人同意條件下，根據(jù)以前板配筋裂縫的實際，對容易產(chǎn)生裂縫的現(xiàn)澆鋼筋混凝土板適當(dāng)增加配筋量，以提高混凝土的極限抗拉伸強度。具體做法是：
（1）對外墻轉(zhuǎn)角處的房間和跨度大于4m 的樓板，內(nèi)配筋應(yīng)設(shè)置雙層雙向鋼筋，轉(zhuǎn)角處網(wǎng)片筋的間距在100mm 以內(nèi)，樓極面層筋間距不大于150mm，網(wǎng)片筋直徑大于Φ10。
（2）在外墻轉(zhuǎn)角部位要增加輻射筋，配置范圍應(yīng)大于板跨的1/3，配筋直徑大于板筋但布設(shè)間距以100mm 為宜。
1.2 調(diào)整混凝土配合比，控制混凝土的干縮裂縫
（1）工程施工過程中，配制混凝土應(yīng)盡量選擇采用硅酸鹽或普通硅酸鹽水泥拌制，嚴格限制多和料的比例和質(zhì)量；粉煤灰摻量小于水泥用量的15%，細度達到Ⅱ級灰標(biāo)準。
（2） 混凝土細骨料用砂必須采用中砂，不允許用細砂拌制混凝土；控制坍落度用水量是關(guān)鍵，水灰比一般不大于0.5；高層和多層建筑的泵送混凝土坍落度小于15m，一般現(xiàn)場拌制混凝土的坍落度小于5m。
（3）在施工條件允許時，可在混凝土中增加聚丙烯纖維材料或鋼纖維材料抗裂。
1.3 適當(dāng)增加板厚度，提高剛度和抗裂
（1） 現(xiàn)在較多現(xiàn)澆板厚只有100mm 左右，過于偏薄的樓板剛度小，混凝土鋼筋保護層厚度難控制，短期內(nèi)混凝土的碳化會造成板筋腐蝕，使板承載力下降。
（2） 據(jù)介紹現(xiàn)澆板厚度增加至140mm以上時，板面混凝土的裂縫將會減少，鋼筋保護層厚度也容易控制；無論是任何混凝土構(gòu)件，沒有足夠的厚度，其強度、剛度也難以保證。
1.4 加強施工過程的質(zhì)量監(jiān)控
（1） 熟悉施工圖，嚴格按圖施工，樓板鋼筋的設(shè)置與排列、保護層的厚度要符合施工規(guī)范及圖紙要求。澆筑混凝土?xí)r特別注意保護鋼筋，要派專人保護鋼筋防止操作人員直接踩踏上層負筋。
（2）預(yù)拌混凝土要對送料車逐一檢查混凝土的坍落度，不允許不符合坍落度主要求的混凝土用于樓板；自拌混凝土按要求有施工技術(shù)人員在攪拌現(xiàn)場控制外，監(jiān)理人員旁站監(jiān)理將更進一步控制拌和全過程質(zhì)量。同時，在施工振搗時嚴禁在混凝土中任意加水。
（3） 混凝土澆筑必須保證樓板的設(shè)計厚度，振搗后用2m 直尺刮平；如水灰比過大表面泌水應(yīng)及時排出或吸干，不允許表面泌水任意向較低處流淌或用干水泥灑在水上再抹壓。
（4） 樓板中敷設(shè)的管線應(yīng)埋設(shè)在兩層筋的中間；管線交叉處要用接線盒連接，避免管線交叉重疊影響樓板有限的截面厚度，要采取在敷設(shè)管線下部加鋪寬度400mm 的鋼絲網(wǎng)片作為補強措施。
（5） 現(xiàn)澆板的底模必須穩(wěn)定牢固，具有足夠的剛度來承擔(dān)施工的各種動靜荷載；混凝土澆筑抹壓后應(yīng)按常規(guī)要求進行保護和養(yǎng)護，這項看似簡單實際極重要的工作必須加強。養(yǎng)護要根據(jù)不同氣溫采取不同的養(yǎng)護方法，氣溫高、風(fēng)速大的環(huán)境及時灑水保濕養(yǎng)護，而進入低溫季節(jié)則要覆蓋保溫蓄熱養(yǎng)護。
2 屋面防水控制措施
2.1 確保屋面板施工質(zhì)量
現(xiàn)在屋面板采用預(yù)制板的較少，絕大多數(shù)采用現(xiàn)澆混凝土屋面?，F(xiàn)澆鋼筋混凝土屋面板對鋼筋保護層厚度控制是很重要的；澆筑混凝土?xí)r要派專人跟班調(diào)綁鋼筋，防止踩踏鋼筋移位及變形；屋面板混凝土的澆筑必須連續(xù)進行，不允許中途停留在接槎處形成冷縫；振搗有序不漏振、不露筋、無蜂窩、麻面等；混凝土板面用滾筒碾壓不少于兩遍，提漿后用鐵抹子抹壓不少于兩遍，在表面發(fā)自時立即覆蓋保護材料，養(yǎng)護時間不少于7 晝夜。
2.2 做好找平層
屋面板上的找平度，都采用水泥砂漿抹找平，施工必須保證其強度、防起砂、起殼及空鼓，抹壓平整堅實，平整度小于5mm，砂漿強度不低于M10；找平前必須對屋面基層徹底清理并澆水濕潤刷素漿，現(xiàn)場拌制的水泥砂漿材料要計量配合比，抹灰工序同地面抹灰一樣進行，不允許簡化工序違規(guī)施工。
2.3 高出屋面結(jié)構(gòu)處理
對高出屋面的通風(fēng)管、機房、水箱、女兒墻根部與屋面交接處的處理，按設(shè)計及規(guī)范要求抹成長度不小于100mm 弧形；所有的排水口處均應(yīng)用防水砂漿打底抹成盤子狀連接管頭。
2.4 保溫層施工質(zhì)量控制
保溫層施工質(zhì)量會影響保溫性能和防水效果，含水量過大的保溫材料會造成防水層起鼓破壞而失去防水作用。為此，在做保溫層前必須在找平層上砌分倉處理，分倉砌在梁或隔墻的部位，間距4~6m；保溫層分倉施工，在分倉隔墻上留伸縮縫及排氣孔。保溫材料在一些地區(qū)全部采用膨脹珍珠巖干粉，但含水率不好控制，如果預(yù)制成珍珠巖板塊鋪設(shè)，其施工速度和含水率會得到保證。最好選擇聚氨酶泡沫板塊或聚苯乙烯泡沫板，其保溫防水性能好。
2.5 細石混凝土整澆層
保溫層上按設(shè)計及規(guī)范要求應(yīng)現(xiàn)澆30~40mm厚的整澆混凝土層。整澆層與保溫層之間的分倉縫位置重合，為預(yù)防整澆時細石混凝土渺漿堵塞下層分格縫，應(yīng)在縫上鋪200mm 寬的SBS 防水卷材。整澆混凝土在克拉瑪依地區(qū)的屋面中不配置鋼筋，但配置鋼筋時應(yīng)在面層混凝土以下15mm 為宜，在分格縫處應(yīng)斷開。澆筑混凝土?xí)r要派鋼筋工監(jiān)護鋼筋，防止位移和踩踏。整澆層混凝土的平整度不能超過4mm，分倉縫處用防水膠泥嵌填密封，防止進水。
2.6 防水層施工質(zhì)量要求
防水層施工材料按設(shè)計要求使用，不論選擇防水卷材還是防水涂料，均必須具備產(chǎn)品的生產(chǎn)許可證、出廠合格證和試驗報告合格證件，并報經(jīng)現(xiàn)場監(jiān)理工程師認可后，在抽取樣品復(fù)檢合格的前提下才準許用于工程。防水層施工前對屋面整體進行檢查，尤其是對屋面的細部構(gòu)造處更要逐一驗收，確保表面平整干燥（含水率小于8%），高出屋面結(jié)構(gòu)處抹成弧形。對采用不同的防水材料施工，選擇相適應(yīng)的規(guī)范標(biāo)準進行檢查和驗收。但在天溝、泛水、雨水集中排出口或檐口處的重要部位要先鋪設(shè)附加層或增加涂刷厚度，附加層寬度不小于300mm 兩層、涂刷不少于三遍。防水層施工后要進行檢查驗收，不準在上堆放重物或拌制砂漿，也不再焊接管線或安裝飾燈、避雷帶等作業(yè)，防止損傷防水層。
3 廚衛(wèi)間防滲漏措施
3.1 土建施工的質(zhì)量控制
（1） 廚衛(wèi)間是家庭用水的集中點，作為預(yù)防滲漏的主要措施，在分隔墻底部統(tǒng)一澆混凝土導(dǎo)墻，高度大于150mm 同板一同澆成整體，寬度可同隔墻厚。
（2） 樓面施工時找出1%流向地漏的坡度，地面抹成后潑水試驗；衛(wèi)生間的沖淋處及浴缸地面與墻面的基層要涂刷聚氨酶防水涂料或貼SBS 防水卷材。
（3） 特別重視處理好室內(nèi)管道預(yù)留洞口的二次修補工作，專門組織人員用專用材料修補，管道與預(yù)留套管之間的空隙多采用石棉水泥填嵌密封；樓板上的預(yù)留洞口要采用較原板高一級的細石混凝土分層填補，并注意小部位混凝土的養(yǎng)護。對廚衛(wèi)間地面預(yù)留洞口管線安裝后的修補檢查，要盛水超過12h 在底部觀察，不滲漏者為合格，不通過試漏檢查監(jiān)理人員應(yīng)拒絕簽字驗收認可。
3.2 管道安裝質(zhì)量控制
（1） 所有的預(yù)留洞口是由土建施工時配合安裝人員留設(shè)的，凡是穿越樓板與墻體的管線都必須加設(shè)套管，套管應(yīng)高出結(jié)構(gòu)表面20mm。
（2）建筑安裝嚴格檢查進場管材、配件及設(shè)備的質(zhì)量，采購的所有材料必須有產(chǎn)品出廠合格證、質(zhì)量保證書及試驗報告，并報經(jīng)監(jiān)理工程師確認后才準用于安裝。
（3）安裝的每道工序必須經(jīng)過驗收才準進行下道工序，不得隱蔽上道工序；如采用鍍鑄鋼管時，焊接管直徑必須＞25mm 才準許焊接，直徑＜25mm 時采取絲扣連接；給水管道安裝后要進行壓力試驗，試驗壓力為設(shè)計工作壓力的1.5 倍；排水管道安裝后要進行通球試驗；衛(wèi)生潔具及其他洗滌設(shè)備安裝后要進行貯水試驗，并對各種開關(guān)、閥門做嚴密性和靈活性檢查。
4 結(jié)束語
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)，實現(xiàn)寬口徑、厚基礎(chǔ)的教學(xué)基本要求，減少課時和精簡內(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)計問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設(shè)彈性力學(xué)和有限元課程，其目的是加強土木類本科生對復(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)計的能力。然而學(xué)生普遍認為彈性力學(xué)解決實際工程的能力遠不如材料力學(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到既增大信息量，減少教學(xué)時數(shù)，又能強化學(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)委員會力學(xué)基礎(chǔ)課程教學(xué)指導(dǎo)分委員會結(jié)構(gòu)力學(xué)及彈性力學(xué)課程教學(xué)指導(dǎo)小組定期召開工作會議，2006年工作會議在武漢理工大學(xué)召開，2009年工作會議在成都西南交通大學(xué)舉行，2014年10月工作會議在北京工業(yè)大學(xué)舉行，各高校在每次會議中都對彈性力學(xué)的教學(xué)進行了教學(xué)改革成果和經(jīng)驗交流，對教學(xué)實踐、課程建設(shè)和資源積累等問題進行了研討。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)與國內(nèi)其他高校具有類似特點與問題。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)時一般為40學(xué)時左右，使用教材以徐芝綸《彈性力學(xué)簡明教程》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)時改為16學(xué)時，考試時采用閉卷考試，對學(xué)生學(xué)習(xí)要求較高，較多學(xué)生仍然認為太偏重于理論，理論抽象，數(shù)學(xué)推導(dǎo)煩瑣難以理解，并且其解決實際工程的能力遠不如結(jié)構(gòu)力學(xué)。在2012版教學(xué)計劃后，課程性質(zhì)以及學(xué)時都沒變，但考試時采用開卷考試，對學(xué)生的公式推導(dǎo)要求降低。改為16學(xué)時時，教師和學(xué)生的感覺都是時間太緊張，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)計劃中，彈性力學(xué)進行了很多變化，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)時增加為24學(xué)時，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到既增大信息量，減少教學(xué)時數(shù)，又能強化學(xué)生能力的培養(yǎng)，成為教學(xué)中關(guān)注的問題，由此也產(chǎn)生了彈性力學(xué)教學(xué)內(nèi)容多和學(xué)時少的矛盾。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)對象上，彈性力學(xué)通常主要在工程力學(xué)專業(yè)開設(shè)，需要充分考慮結(jié)合土木工程專業(yè)的特點。（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)，對理論分析和數(shù)值分析結(jié)合對比方面缺少。（3）講課內(nèi)容中未能充分引入彈性力學(xué)領(lǐng)域的最新進展，尤其是與土木工程結(jié)構(gòu)相關(guān)進展，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行一些思考和探討，對彈性力學(xué)教學(xué)中的普遍與特殊問題進行研究與實踐，將促進學(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，需要考慮在既有學(xué)時下，使學(xué)生的理論水平能達到當(dāng)今土木類專業(yè)的培養(yǎng)要求。
1.重點突出彈性力學(xué)分析思路和概念。
在教學(xué)中，在分析思路上，一般重點講授彈性力學(xué)平面問題的相關(guān)問題，并且對彈性力學(xué)平面問題基本理論采取精講的形式，對空間問題基本理論采取和平面問題基本理論相對比方法進行講解。如果根據(jù)實際，直接從實際工程的三維問題，再到講授二維問題可能更符合思維過程以及實際工程問題，使得思路更加自然，并且能節(jié)省教學(xué)課時。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)中的概念問題：彈性力學(xué)中應(yīng)力的方向以及正負號的定義，平面應(yīng)力問題和平面應(yīng)變問題的區(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，需要結(jié)合有實際工程背景的工程算例來分析，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計算程序或有限元分析工具，對理論分析過程數(shù)值化，讓學(xué)生自己操作計算，分析結(jié)果。最后由于土木工程專業(yè)學(xué)生在實際工作中需要學(xué)會運用，可以結(jié)合一些設(shè)計規(guī)范進行學(xué)習(xí)，如：公路隧道設(shè)計規(guī)范（JTGD70-2004）建議采用彈性力學(xué)數(shù)值方法—有限元法計算圍巖的隧道支護結(jié)構(gòu)內(nèi)力和變形等，通過在理論分析結(jié)果和數(shù)值分析對比的同時，還可以通過規(guī)范要求進行驗算。
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)時數(shù)及選用的教材均存有不同。換言之，對教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)時數(shù)及教材均沒有統(tǒng)一的指定，仍處在各高校教師根據(jù)自己的教學(xué)經(jīng)驗進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，對概念思路的解釋較為簡潔，但仍然有需要改進之處：（1）基本上從平面問題到空間問題最后到板殼一些特殊問題，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CAI電子教案的教學(xué)來表述。此項教改工作的目的是在教學(xué)時數(shù)不足的情況下，就如何實現(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)期可以達到較好的教學(xué)效果，授課學(xué)生能給出較好的評價。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，學(xué)生的課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計均會遇到實際結(jié)構(gòu)問題的數(shù)值分析，對此需要課外指導(dǎo)，因此建立教師學(xué)生互動平臺和窗口也是有必要的。
五、結(jié)語
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)改進方法。1.盡可能地提高學(xué)生的“計算分析”理論水平，使學(xué)生的理論分析水平達到當(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，并建立教師互動平臺和窗口。
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1、引言
土木工程是建造各類工程設(shè)施的相關(guān)科學(xué)技術(shù)統(tǒng)稱。它是一門與人類生活息息相關(guān)的的應(yīng)用型學(xué)科，經(jīng)過上百年的發(fā)展歷程而成熟起來。隨著世界經(jīng)濟的快速發(fā)展和社會的不斷進步，現(xiàn)代土木工程學(xué)科又進入了一個新的發(fā)展階段，如工程結(jié)構(gòu)越來越大型化、復(fù)雜化，超高層建筑、特大型橋梁、巨型大壩、復(fù)雜的地鐵系統(tǒng)不斷涌現(xiàn)，既需要滿足人們的生活需求，同時也演變?yōu)樯鐣嵙Φ南笳?。這就為土木工程專業(yè)學(xué)科的人才培養(yǎng)帶來了新的挑戰(zhàn)。近年來，我國各大高校都在積極探索土木工程專業(yè)的教育教學(xué)改革之路，從專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)、課程體系設(shè)置、師資隊伍建設(shè)和人才實踐等各個環(huán)節(jié)進行摸索，力圖實現(xiàn)本專業(yè)與現(xiàn)實需求的有機結(jié)合。
2、傳統(tǒng)教學(xué)方式與現(xiàn)代技術(shù)的特點分析
眾所周知，力學(xué)分析與求解是土木工程專業(yè)的理論基礎(chǔ)知識，在本科教學(xué)中一直占有十分重要的地位，其教學(xué)目標(biāo)是讓學(xué)生理解和掌握土木工程結(jié)構(gòu)力學(xué)體系，利用基礎(chǔ)理論知識分析結(jié)構(gòu)的組成、受力及變形等，從而對復(fù)雜的實際結(jié)構(gòu)問題展開力學(xué)特性分析。長期以來，這部分內(nèi)容的傳統(tǒng)教學(xué)方式主要為教師講授、推導(dǎo)理論再輔以力學(xué)實驗，學(xué)生則基于相關(guān)的課后習(xí)題進行手工計算予以解答。這樣的傳統(tǒng)教學(xué)方法優(yōu)點在于能夠講解基本原理和計算方法，使得學(xué)生對各種土木工程結(jié)構(gòu)的受力特點有清楚的認識，并進行力學(xué)分析、受力圖繪制以及掌握結(jié)構(gòu)工程分析的基本方法和步驟，但它的缺點在于學(xué)生難以靈活運用所學(xué)知識解決實際問題，尤其是針對較復(fù)雜的工程結(jié)構(gòu)，依靠手工力學(xué)求解幾乎不可能實現(xiàn)，造成理論與實踐應(yīng)用的脫節(jié)。隨著社會信息化程度越來越高，計算機技術(shù)的應(yīng)用突飛猛進，利用計算機數(shù)值模擬來解決復(fù)雜的工程問題顯得越發(fā)重要且普遍。數(shù)值模擬技術(shù)能夠節(jié)省手工計算時間，靈活度較高，總體上來說比手工計算更為簡潔和精確，尤其對大型工程結(jié)構(gòu)而言，優(yōu)勢更為突出。
3、畢業(yè)設(shè)計改革要點
綜上可知，在土木工程本科生畢業(yè)設(shè)計中，傳統(tǒng)手工力學(xué)分析和現(xiàn)代計算機數(shù)值計算手段應(yīng)當(dāng)有效結(jié)合、并重。通過科學(xué)合理的畢業(yè)設(shè)計選題，使得學(xué)生能夠較好地實現(xiàn)理論與實際相結(jié)合，具備手工計算和數(shù)值計算軟件應(yīng)用的能力。
1）畢業(yè)設(shè)計選題原則
畢業(yè)設(shè)計是一個綜合性較強的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，它的選題工作就需要綜合考慮多個方面的因素。宏觀上，要考慮到大多數(shù)學(xué)生畢業(yè)后將從事生產(chǎn)一線工作，故應(yīng)該盡量體現(xiàn)較強的實踐性，最好能夠結(jié)合實際工程來進行命題，這樣既可以調(diào)動學(xué)生的積極性，主動思考主動創(chuàng)新，又可以理論聯(lián)系實際，甚至讓學(xué)生到工程現(xiàn)場進行參觀學(xué)習(xí)，參考工程項目的實際功能需求來進行設(shè)計計算。微觀上，為了能夠在畢業(yè)設(shè)計中將手工計算與計算機數(shù)值計算有機結(jié)合起來，既要充分考慮手工計算的特點和可能性，選擇合理的結(jié)構(gòu)形式和布局，能夠提取工程簡化模型，采用結(jié)構(gòu)力學(xué)手段進行手工分析，又要考慮計算機數(shù)值模擬的必要性，即不能選擇過于簡單的結(jié)構(gòu)形式和單一的受力條件，無法代表或滿足實際工程項目的功能要求及受力狀態(tài)。一般地，結(jié)合當(dāng)?shù)厥┕挝换蛟O(shè)計院所在建或已建實際工程項目進行選題，可以較好地保證結(jié)構(gòu)形式的合理性，避免虛擬課題可能存在的過度復(fù)雜化和不切實際。
2）畢業(yè)設(shè)計與學(xué)科課程設(shè)置契合
作者：鄭鑫，楊光，葛建銳
中圖分類號：G642.3文獻標(biāo)識碼：A文章編號：1002-4107（2013）08-0040-02
隨著經(jīng)濟與社會的高速發(fā)展，對復(fù)合型高素質(zhì)人才的需求越來越大。面對這種現(xiàn)狀，培養(yǎng)具有跨學(xué)科、交叉學(xué)科學(xué)習(xí)背景的復(fù)合型人才，是當(dāng)下研究生教育需要認真解決的問題，也是未來培養(yǎng)創(chuàng)新型研究生的必經(jīng)之路，更是研究生教育教學(xué)改革的主要方向。要想達到這種要求，合理設(shè)置交叉學(xué)科的課程體系是成功的關(guān)鍵。
一、構(gòu)建交叉學(xué)科課程體系的意義
（一）構(gòu)建交叉學(xué)科課程體系是培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的基礎(chǔ)保障
交叉學(xué)科設(shè)置課程可以幫助研究生夯實數(shù)、理、化基礎(chǔ)、計算機應(yīng)用和程序設(shè)計技術(shù)等基本知識，為參與交叉學(xué)科項目研究提供基礎(chǔ)保障。在國內(nèi)，北京大學(xué)于2006年成立“前沿交叉學(xué)科研究院”，該研究院下設(shè)有理論生物學(xué)中心（CenterforTheoreticalBiology，CTB）。CTB的課程由4門必修課程、13門專業(yè)選修課程、20門專業(yè)限選課程、15門跨專業(yè)選修課程和8門跨專業(yè)限選課程組成。研究生必須根據(jù)不同的專業(yè)背景進行課程學(xué)習(xí)，50%為跨學(xué)科專業(yè)課程[1]。在國外，美國威斯康辛大學(xué)麥迪遜分校（theUniversityofWisconsin-Madison，簡稱UWM）于1998年發(fā)起了一項大學(xué)/州伙伴關(guān)系創(chuàng)新性計劃（ClusterHiringInitiative，簡稱CHI）[2]。在教學(xué)上，CHI中幾乎每個研究集群都開發(fā)了新的課程，一些研究集群甚至已開發(fā)出新的跨學(xué)科計劃[3]。
（二）構(gòu)建交叉學(xué)科課程體系是增強研究生創(chuàng)新能力的有效手段
交叉學(xué)科的課程體系，會結(jié)合跨學(xué)科課題所涉及的知識面的寬度及學(xué)科的前沿性調(diào)整研究生教學(xué)的選課及授課內(nèi)容。交叉學(xué)科的課程體系一般涵蓋不同學(xué)科的基礎(chǔ)必修課程、選修課及相關(guān)方向的補修課。一個人具備了廣博的知識才能從整體上把握知識間的縱橫關(guān)系，充分發(fā)揮知識間的相互啟發(fā)、相互促進的作用[4]。因此，如何構(gòu)建合理的交叉學(xué)科課程體系是研究生增強創(chuàng)新能力的有效手段。
（三）構(gòu)建交叉學(xué)科課程體系是培養(yǎng)研究生學(xué)術(shù)興趣的必要途徑
交叉學(xué)科一般涉及學(xué)科的多個領(lǐng)域，通過對多學(xué)科課程內(nèi)容的整合，課程的精彩程度和趣味性會有很大提高。研究生在交叉學(xué)科領(lǐng)域?qū)W習(xí)過程中，會結(jié)合自身的長處、特點，在交叉學(xué)科領(lǐng)域的課題研究中找到落腳點，有利于發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，有益于開發(fā)學(xué)生的探索精神，有利于激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新動力。
二、當(dāng)前跨學(xué)科課程體系的弊端
（一）課程體系固化，以專業(yè)為主
從高校研究生培養(yǎng)計劃可以看出，研究生的課程受專業(yè)限制很大，這就導(dǎo)致本專業(yè)研究生與跨專業(yè)研究生幾乎沒有什么區(qū)別，個體差異關(guān)注不夠，課程內(nèi)容前沿性、綜合性不夠，交叉學(xué)科課程、綜合性課程較少[5]。
（二）跨學(xué)科人才培養(yǎng)中，研究生課程體系構(gòu)建導(dǎo)師起主導(dǎo)作用
首先，由于理工類研究生大多是在各自導(dǎo)師的指導(dǎo)下進行個別培養(yǎng)，受導(dǎo)師自身專業(yè)背景的局限與依賴，各學(xué)科之間存在著較大跨度等原因，致使學(xué)生很難進行跨學(xué)科研究[6]。其次，當(dāng)前的研究生培養(yǎng)模式中，導(dǎo)師的課題方向決定研究生的選課方向。
（三）院系設(shè)置以學(xué)科為主導(dǎo)，不利于跨學(xué)科課程整合
目前，我國高校主要以學(xué)科為主導(dǎo)設(shè)置院系，而以跨學(xué)科設(shè)置院系的高校較少。現(xiàn)有院系設(shè)置不利于不同學(xué)科之間的溝通與交流，不利于不同專業(yè)之間的課程整合。這樣的局面勢必會影響學(xué)生對知識的追求熱情，勢必會影響學(xué)生的科研積極性，勢必會影響學(xué)生的創(chuàng)新欲望。
三、農(nóng)業(yè)工程與土木工程跨學(xué)科課程體系的構(gòu)建
前面系統(tǒng)地討論了建立跨學(xué)科培養(yǎng)研究生課程體系的意義及目前存在的弊端，現(xiàn)結(jié)合黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)工程學(xué)院農(nóng)業(yè)工程與土木工程兩個學(xué)科的實際，對北方寒區(qū)農(nóng)業(yè)水利工程與水利資源利用和設(shè)施農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)防災(zāi)減災(zāi)兩個方向進行跨學(xué)科課程體系分析。在確立課程體系時我們設(shè)計了《農(nóng)業(yè)工程和土木工程跨學(xué)科培養(yǎng)研究生課程體系建設(shè)調(diào)查問卷》。在制作調(diào)查問卷設(shè)計時，我們充分考慮兩個交叉專業(yè)可能出現(xiàn)的課程共通性，盡可能設(shè)計更多的課程，力求使交叉學(xué)科的研究生具有寬泛的理論基礎(chǔ)，使交叉學(xué)科的研究生所學(xué)到的知識適應(yīng)兩個專業(yè)發(fā)展的需要。
（一）調(diào)查問卷統(tǒng)計
本次發(fā)放調(diào)查問卷的對象是黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)工程學(xué)院的在職教師，共收到23份有效問卷。參與問卷調(diào)查的教師年齡集中在28―38歲和38歲以上兩個年齡區(qū)間，具有碩士研究生以上學(xué)歷的占95.65%，具有副教授職稱和教授職稱的總和占65.20%，問卷填寫教師的任職專業(yè)主要集中在機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)，農(nóng)業(yè)機械化及其自動化專業(yè)和土木工程專業(yè)，其他專業(yè)總和低于10%。
（二）交叉學(xué)科課程體系分析
1.北方寒區(qū)農(nóng)業(yè)水利工程與水利資源利用方向。交叉學(xué)科研究生培養(yǎng)方案要求學(xué)術(shù)型研究生所修學(xué)分總數(shù)大于等于30學(xué)分，扣除英語、中國特色社會主義理論與實踐研究及自然辯證法概論等必修課外，交叉學(xué)科研究生必須選修不少于五門的基礎(chǔ)必修課，其中數(shù)值分析是學(xué)位必修課，還需要選修4門基礎(chǔ)必修課?；A(chǔ)必修課的數(shù)據(jù)統(tǒng)計結(jié)果如下：在備選的15門課程中，數(shù)值分析得票最高23票，土壤水文過程模擬得票最少僅為8票?？紤]到交叉學(xué)科研究內(nèi)容的寬泛性，結(jié)合統(tǒng)計結(jié)果，去掉土壤水文過程模擬、土壤物理化學(xué)、噴微灌理論與技術(shù)三門課程。這樣在北方寒區(qū)農(nóng)業(yè)水利工程與水利資源利用方向就剩下12門課在基礎(chǔ)必修課模塊內(nèi)供交叉學(xué)科研究生選修。課程名稱如下：數(shù)值分析、數(shù)學(xué)物理方程、土壤水動力學(xué)、水工建筑物健康監(jiān)測與檢測、節(jié)水灌溉工程學(xué)、計算流體力學(xué)、水土資源規(guī)劃與評價、高等水工建筑物、新型建筑材料及其應(yīng)用、灌溉原理與技術(shù)、地下水資源評價理論與方法、流體仿真與軟件應(yīng)用。研究生培養(yǎng)方案要求在選修課模塊所修學(xué)分大于等于10學(xué)分，而每門課的學(xué)分分配是1.5或2學(xué)分。結(jié)合統(tǒng)計結(jié)果，選修課模塊去除土壤學(xué)與肥料學(xué)及環(huán)境水利學(xué)兩門課，保留其余12門得票較多的課程供交叉學(xué)科研究生選修。課程名稱如下：水生態(tài)工程學(xué)、粘性流體動力學(xué)、彈塑性力學(xué)、生態(tài)水文學(xué)、現(xiàn)代環(huán)境監(jiān)測與控制、環(huán)境水動力學(xué)、土壤學(xué)與農(nóng)作物學(xué)、水工鋼結(jié)構(gòu)、水工混凝土、水文學(xué)與水利計算、農(nóng)田水利學(xué)水力學(xué)。
作者簡介：張玉（1985-），男，山東青島人，中國石油大學(xué)（華東）儲建學(xué)院，講師；俞然剛（1966-），男，山東青島人，中國石油大學(xué)（華東）儲建學(xué)院，教授。（山東 青島 266580）
基金項目：本文系山東省重點教學(xué)改革項目（項目編號：2012017）的研究成果。
中圖分類號：G642.421 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）31-0079-03
力學(xué)分析、求解是土木工程專業(yè)的理論基礎(chǔ)知識，在土木工程教學(xué)中的地位尤為重要。教學(xué)過程中如何讓學(xué)生理解土木工程結(jié)構(gòu)的力學(xué)體系，靈活運用基礎(chǔ)理論知識分析結(jié)構(gòu)的組成、受力及變形特點，并對實際復(fù)雜結(jié)構(gòu)開展力學(xué)特性分析是當(dāng)前學(xué)習(xí)的難點和重點問題。傳統(tǒng)的教學(xué)方式中教師主要以板書講解和力學(xué)試驗演示為主，學(xué)生則基于相應(yīng)的習(xí)題采用手工計算的方法予以求解，其弊端在于教學(xué)形式單一，教學(xué)內(nèi)容枯燥，學(xué)生易產(chǎn)生視覺疲勞感，進而失去學(xué)習(xí)興趣，學(xué)習(xí)效率亦降低。[1]此外，傳統(tǒng)的教學(xué)方法雖能夠講解基本原理和計算方法，但學(xué)生很難靈活運用所學(xué)知識解決實際問題，尤其針對復(fù)雜度較高的工程結(jié)構(gòu)，手工力學(xué)求解幾乎不可能實現(xiàn)，造成理論與實踐應(yīng)用的脫節(jié)。隨著社會信息化程度越來越高，計算機技術(shù)的應(yīng)用突飛猛進，在土木工程教學(xué)體系改革中，基于數(shù)值仿真（Numerical Simulation）技術(shù)對典型土木結(jié)構(gòu)的應(yīng)力、應(yīng)變進行分析，并采用圖表、圖形、動畫等方式將結(jié)果直觀呈現(xiàn)，得到了愈發(fā)普遍的應(yīng)用，此方法不但激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，促進了教學(xué)進步，亦提供了良好的理論聯(lián)系實際的平臺。[2，3]數(shù)值仿真技術(shù)能節(jié)省手工計算時間，且比手工計算更為精確、簡潔，具有實用性強、靈活度高、修改方便等優(yōu)點，尤其針對大型結(jié)構(gòu)工程，優(yōu)勢更為突出，進而導(dǎo)致手工計算愈發(fā)減少，在工程分析中的地位愈發(fā)降低。
雖然仿真計算的優(yōu)點顯而易見，但就土木工程力學(xué)分析過程而言，手工計算仍占有重要的意義。手工計算分析無需設(shè)備，不受環(huán)境、地點影響，且優(yōu)秀的力學(xué)分析圖亦可作為藝術(shù)品進行欣賞。此外，通過手工計算求解，學(xué)生可掌握各種土木工程結(jié)構(gòu)的力學(xué)分析方法、受力圖繪制、數(shù)學(xué)求解技能，以及開展結(jié)構(gòu)工程分析的基本方法和步驟，進而夯實和加深對力學(xué)基本理論的認知程度，為解決實際工程問題奠定基礎(chǔ)。故仿真軟件不能完全替代手工力學(xué)分析，兩者應(yīng)有效結(jié)合、并重。實際工程設(shè)計中，設(shè)計人員初期并不能對復(fù)雜結(jié)構(gòu)的力學(xué)狀態(tài)進行掌控，此時需要將簡單結(jié)構(gòu)開展手工計算，勾畫力學(xué)分析圖，基于此對整體有部分掌握，進而借助相關(guān)仿真軟件開展詳細的數(shù)值分析。因此，對土木工程專業(yè)學(xué)生而言，手工計算和仿真軟件的應(yīng)用均為必備的能力，教學(xué)過程中兩者相互補充、相互結(jié)合亦是授課的主要內(nèi)容。
一、手工計算的特點與應(yīng)用
手工計算首先應(yīng)提取工程簡化模型，以桿系結(jié)構(gòu)為例，需采用結(jié)構(gòu)力學(xué)手段進行手工分析。內(nèi)力和位移作為工程結(jié)構(gòu)研究的重點物理量，各種力學(xué)求解方法均以此為基礎(chǔ)，形成了土木工程分析中常用的“力法”和“位移法”。對兩種方法手工計算基本原理闡述的基礎(chǔ)上，對實際桁架結(jié)構(gòu)內(nèi)力開展計算分析，由此歸納總結(jié)出一般計算步驟。
1.力法
力法比較符合人們慣常的思維方式，是求解力的方程的傳統(tǒng)方法，策略為“先削弱后修復(fù)”，即先解除某些約束，將結(jié)構(gòu)修改為靜定結(jié)構(gòu)，再構(gòu)建力學(xué)方程來求解約束力，恢復(fù)結(jié)構(gòu)的約束性態(tài)?；痉匠瘫举|(zhì)上為位移方程，依靠結(jié)構(gòu)變形、位移協(xié)調(diào)的幾何條件列出，位移則依據(jù)基本結(jié)構(gòu)內(nèi)力由虛功原理得到。[4]
2.位移法
位移法是以位移為基本未知量的求解方法。長期以來，人們對位移的關(guān)注遠落后于內(nèi)力，已有各種結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范均以強度設(shè)計為主，進而探討內(nèi)力設(shè)計；而剛度設(shè)計的計算工作量和重視程度被視為次要的?！拔灰品ā庇嬎悴呗詾椤跋燃訌姾笮迯?fù)”，即讓結(jié)構(gòu)所有節(jié)點完全固定，使其成為無關(guān)聯(lián)的單跨超靜定梁，以達到力矩和剪力的平衡，進而消除在節(jié)點處產(chǎn)生的不平衡力和力矩?；痉匠瘫举|(zhì)上為平衡方程，依靠結(jié)構(gòu)在結(jié)點處的力或力矩列出。還有一種方法是附加約束上施加外力，認為結(jié)構(gòu)發(fā)生與原結(jié)構(gòu)一致的節(jié)點位移。相對于“力法”，“位移法”存在兩個假定：一是忽略軸力產(chǎn)生的軸向變形的影響，桿件變形前的直線長度與變形后的曲線長度相等；二是彎曲變形微小，并忽略剪切變形的影響，桿件變形后的曲線長度與弦線長度相等。
力法中，基本未知量數(shù)目等于結(jié)構(gòu)超靜定次數(shù)；位移法中，獨立的結(jié)點位移，基本未知量與結(jié)構(gòu)的超靜定次數(shù)無關(guān)，須加入附加約束得到超靜定基本體系，由此認為力法和位移法是相反互補的。從基本未知量看，力法去掉多余約束力，位移法則利用獨立的結(jié)點位移；從基本體系看，力法是去掉約束，位移法是加約束；從基本方程看，力法是構(gòu)建位移協(xié)調(diào)方程，位移法是構(gòu)建力系平衡方程。近年來，逐步出現(xiàn)的分層法、D值法和反點法的計算公式都是建立在力法和位移法的基礎(chǔ)上的。[4]以簡單桁架結(jié)構(gòu)為例（圖1）對手工計算方法予以說明，進而歸納總結(jié)出計算步驟。
綜合上述條件，得到，。歸納出手工計算一般步驟為：確定力學(xué)模型和結(jié)構(gòu)未知量，繪出基本力學(xué)體系；作結(jié)構(gòu)力學(xué)分析圖及荷載的變形圖；得到力學(xué)體系方程；解方程，將系數(shù)和自由項代入力法方程，求解未知力。
二、數(shù)值仿真技術(shù)的特點與應(yīng)用
作為現(xiàn)階段發(fā)展較為完整的土木工程計算方法，仿真技術(shù)是以計算機為手段，通過對實際問題建立抽象化模型，結(jié)合數(shù)值方法獲取結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和變形，并采用圖像、圖表展示相關(guān)計算結(jié)果，進而解決實際工程和物理問題。[2]土木工程教學(xué)過程中涉及到的數(shù)值計算方法包括有限單元法、有限差分法、邊界元法和離散單元法等，應(yīng)用較多的仿真軟件包括ANSYS、ADNIA、ABAQUS、FLAC和SAP2000等。上述軟件和方法的應(yīng)用已普及于建筑、結(jié)構(gòu)、設(shè)備、交通、水利和城市規(guī)劃等各個土木工程領(lǐng)域，主要應(yīng)用于工程設(shè)計的自動化、施工過程的力學(xué)分析和建筑物的短長期穩(wěn)定性等方面。且已從單體、局部結(jié)構(gòu)的仿真分析向工程整體復(fù)雜結(jié)構(gòu)設(shè)計、安全仿真發(fā)展；從二維、靜態(tài)的力學(xué)機制向動態(tài)、三維的實時控制發(fā)展。教學(xué)過程中仿真計算的引入，不但豐富了教學(xué)手段與內(nèi)容，提高了教學(xué)效果，開拓了學(xué)生的思維，亦為學(xué)生畢業(yè)后從事實際工程工作奠定了基礎(chǔ)。
仿真技術(shù)課程應(yīng)安排在學(xué)生掌握力學(xué)基礎(chǔ)知識、手工計算技能之后。作為當(dāng)今土木工程專業(yè)學(xué)習(xí)不可缺少的重要環(huán)節(jié)，此課程不但有利于加深對傳統(tǒng)的抽象力學(xué)知識的掌握，亦是以后研究和學(xué)習(xí)后續(xù)專業(yè)課程的重要基礎(chǔ)。在土木工程教學(xué)中的應(yīng)用實踐主要體現(xiàn)在四個方面：結(jié)構(gòu)動力學(xué)是結(jié)構(gòu)力學(xué)教學(xué)的難點，仿真課程可為學(xué)生提供直觀動力反應(yīng)分析；材料力學(xué)主要研究桿件的強度、剛度和穩(wěn)定性，而橫力彎曲及變形撓度是學(xué)習(xí)的難點，仿真技術(shù)可考慮典型荷載分布因素的影響，得到桿件橫力彎曲時撓度的變形圖；彈塑性力學(xué)是研究各種結(jié)構(gòu)或構(gòu)件在彈塑性階段的應(yīng)力和位移，校核是否滿足強度、剛度和穩(wěn)定性要求，并尋求和改進相關(guān)計算方法；數(shù)字仿真技術(shù)可將復(fù)雜三維問題簡單化，有效地處理實際工程中遇到的巖土體強度、樁同作用及混凝土靜動力開裂等問題。
ABAQUS被認為是功能最強的有限元軟件之一，它融結(jié)構(gòu)、傳熱學(xué)、流體、聲學(xué)、電學(xué)以及熱固耦合、流固耦合、熱電耦合、聲固耦合于一體，可以分析復(fù)雜的固體力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)系統(tǒng)，特別是能夠駕馭非常龐大復(fù)雜的問題和模擬高度非線性問題。[5]利用該軟件對上述手工計算的簡單桁架結(jié)構(gòu)開展仿真分析（圖1），對應(yīng)力分布和最大變形量予以研究（圖3、圖4），計算結(jié)果與手工分析一致。雖然仿真軟件種類繁多，但一般計算步驟類似：構(gòu)建結(jié)構(gòu)數(shù)值模型；模型材料和截面特性設(shè)置；設(shè)置裝配件和計算分析步；施加荷載和邊界條件；劃分網(wǎng)格開展分析；結(jié)果后處理。
三、兩者的有效結(jié)合和意義
清華大學(xué)袁駟[6]教授提出“一個基礎(chǔ)，兩座大廈”的力學(xué)教學(xué)體系改革方案，“一個基礎(chǔ)”指經(jīng)典力學(xué)理論，“兩座大廈”分別指程序力學(xué)和定性分析。此方案將基于手工分析的經(jīng)典力學(xué)、仿真計算的程序力學(xué)和結(jié)果的定性分析三者有機統(tǒng)一，相輔相成。但在當(dāng)今土木工程教學(xué)改革實踐過程中，手工分析和仿真計算的結(jié)合教學(xué)實踐并不多見，大多數(shù)院校教學(xué)過程均僅重視手工分析，容易導(dǎo)致學(xué)生對力學(xué)在土木工程中的作用認識不清晰，不知道土木工程專業(yè)中力學(xué)的學(xué)習(xí)目的，亦不知如何應(yīng)用力學(xué)原理解決實際工程問題；教學(xué)中單純的數(shù)值仿真亦會引起學(xué)生對前期力學(xué)理論知識理解不夠，重要知識點認識不清晰，基礎(chǔ)薄弱，導(dǎo)致后續(xù)專業(yè)課程脫節(jié)；且實際數(shù)值仿真操作過程如遇到程序或參數(shù)錯誤，學(xué)生亦無法確定內(nèi)力圖是否正確，更不知道如何手工計算校核。因此，教學(xué)過程中，尤其力學(xué)理論知識授課完畢后，教師應(yīng)合理調(diào)整授課方案，開展有利于提高教學(xué)效果的教學(xué)改革，并在實踐中加以修改和完善。建議教學(xué)方案為基于工程實例，采用手工分析和仿真計算相融合的教學(xué)方式，由簡至繁、由淺至深地講授力學(xué)計算方法。首先提高學(xué)生對力學(xué)理論知識的理解和手工計算的熟悉程度，這是后續(xù)學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，不容忽視；其次，應(yīng)用仿真軟件進行復(fù)雜問題的求解和實際工程的掌控。通過此種綜合教學(xué)方式，完善了教學(xué)方案，實現(xiàn)了授課過程中教案的動態(tài)變化，讓學(xué)生對整個力學(xué)求解過程和應(yīng)用均有了全面的認識，進而開發(fā)了學(xué)生科學(xué)的思維，使學(xué)生對課程和今后從事的工作具有全局性的認識和理解，培養(yǎng)了學(xué)生用所學(xué)知識分析和解決實際問題的能力，亦為教師合理開展后續(xù)專業(yè)課程教育做準備。
綜上所述，土木工程專業(yè)教學(xué)過程中手工計算和仿真技術(shù)的有效結(jié)合是激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、引導(dǎo)學(xué)生自我思考、讓學(xué)生在有限的學(xué)時內(nèi)掌握力學(xué)基本原理和利用所學(xué)理論知識解決實際工程問題的良好途徑。與此同時，亦推動了教學(xué)改革，引領(lǐng)土木工程課程的良性發(fā)展。而且目前高校土木專業(yè)教師隊伍均具有較高的學(xué)位和科研綜合素質(zhì)，尤其是專業(yè)課程教師基本都具有碩士、博士學(xué)位，不但擁有扎實的力學(xué)基礎(chǔ)修養(yǎng)，亦對仿真軟件有較多的接觸與應(yīng)用，為教學(xué)過程中兩者有效結(jié)合提供了保證。以中國石油大學(xué)（華東）土木工程專業(yè)為例，針對專業(yè)課教育，基于青年教師的自身優(yōu)勢，在傳統(tǒng)力學(xué)教育的基礎(chǔ)上，開設(shè)了“土木工程分析軟件與應(yīng)用”課程，講授了ANSYS、ABAQUS、FLAC和SAP2000等仿真軟件的操作與應(yīng)用，取得了良好的教學(xué)效果，亦為自主研發(fā)針對性和適用性更強的仿真軟件提出了挑戰(zhàn)。
四、結(jié)論
本文研究的手工計算和仿真技術(shù)相結(jié)合的教學(xué)方法，在土木工程專業(yè)課程中具有較多的優(yōu)點和良好的可行性，故教學(xué)課程改革過程中應(yīng)予以推廣。且筆者認為土木工程教學(xué)改革過程中，不但要注重理論的創(chuàng)新和基礎(chǔ)的牢固，亦須兼顧實踐的創(chuàng)新與應(yīng)用，采用多種手段，豐富學(xué)習(xí)方式，讓學(xué)生學(xué)習(xí)基礎(chǔ)理論的同時，亦能理解在實際工程中的應(yīng)用，同時引導(dǎo)后續(xù)課程學(xué)習(xí)和開展相關(guān)研究。這與清華大學(xué)范欽珊[7]教授提出的課堂教學(xué)應(yīng)堅持“素質(zhì)教育、工程教育、創(chuàng)新教育”緊密結(jié)合，堅持“理論教學(xué)和實踐教學(xué)計算機分析相結(jié)合”，堅持相關(guān)課程的整合形成系列化完整教學(xué)體系，堅持“課內(nèi)課外結(jié)合”的教學(xué)理念相一致。
參考文獻：
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土木工程的發(fā)展可大致劃分為古代土木工程階段、 近代土木工程階段和現(xiàn)代化發(fā)展三個階段. 其中,現(xiàn)代土木工程從 20 世紀中葉發(fā)展至今,其顯著特征是土木工程相關(guān)理論的成熟與發(fā)展。
(一)土木工程信息技術(shù)經(jīng)歷了以下三個階段的歷程
1.科學(xué)計算階段
這是土木工程信息技術(shù)的最初發(fā)展階段,這一階段信息技術(shù)從無到有得到初步發(fā)展,并且在運算速度的提高和成本的下降方面取得了較大的突破,開始在各行各業(yè)得到應(yīng)用.這時, 它在土木工程中的應(yīng)用主要是通過依照一定算法的計算程序和計算機輔助繪圖來提高效率和計算精度。
2.專業(yè)軟件階段
科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展,讓土木工程信息技術(shù)進一步發(fā)展到專業(yè)軟件階段。這一階段土木工程信息技術(shù)不僅僅是提高效率或者求解以前不能計算的問題。在硬件方面,根據(jù)/ 摩爾定律,每18個月芯片的運算能力增加一倍,或相同性能情況下價格下降一半. 同時, 計算機市場上發(fā)生的一個巨大變革是個人電腦( PC) 替代了/ 主機+ 終端0模式, 成為市場的主流。目前在全國范圍內(nèi)已經(jīng)實現(xiàn)了無紙化繪圖,在不久的將來也必將實現(xiàn)無紙化設(shè)計,并帶來信息化施工。
從20 世紀50年代末開始,以數(shù)學(xué)規(guī)劃為代表的最優(yōu)化方法取得了長足進展.利用計算機和最優(yōu)化方法,可以在較短的時間內(nèi)求得一個在給定條件下的優(yōu)良工程方案.此外, 仿真系統(tǒng)通過將可視化技術(shù)與三維動畫圖形圖像顯示相結(jié)合, 使之能生動、 直觀而又逼真的展現(xiàn)土木工程各個施工階段的三維動態(tài)場景。進行此項研究有助于建立全面而高效的工程管理系統(tǒng),對工程進行總體模擬,進而在宏觀上加強對整體工程的綜合評價與控制.仿真技術(shù)的實質(zhì)是一種數(shù)值模擬技術(shù), 特別適用于一些難以用常規(guī)實驗?zāi)M解決的問題,如大型破壞試驗三峽庫區(qū)地質(zhì)體實時滑坡仿真預(yù)報等。
(二)土木工程的發(fā)展現(xiàn)狀
目前土木工程研究的對象主要集中在以下幾個方面:
首先是高層建筑的發(fā)展進入了一個嶄新的階段, 隨著新材料、 新結(jié)構(gòu)、 新工藝、 新施工方法的出現(xiàn), 特別是自動化程度的不斷提高, 人類更有可能從事更大規(guī)模的土木工程修建, 高層建筑不僅在數(shù)量上越來越多, 而且在高度上也越來越高。中國上海的浦東金茂大廈和上海金融中心高度已經(jīng)排列在世界前列, 標(biāo)志著我國在高層建筑方面的水平已經(jīng)達到世界較前進水平。目前世界上最大的地下街是日本東京八重洲地下街, 建筑面積70km2,最深的地下街是莫斯科切爾坦沃住宅小區(qū)地下商業(yè)街,深度在100 米左右,我國也已有約20 個城市進行了地鐵系統(tǒng)的規(guī)劃和具體實施階段, 先后提出了 25 項地鐵和輕軌項目, 同時地下空間技術(shù)也得到了飛速的發(fā)展和提高。目前我國城市地下工程建設(shè)主要施工方法有明挖法、 暗挖法、蓋挖法、 盾構(gòu)法、 沉管法、 凍結(jié)法及注漿法等, 這些技術(shù)已經(jīng)達到了國際先進水平, 這也為地下空間開發(fā)提供了寶貴的經(jīng)驗。
二、土木工程信息化建設(shè)的實施對策
經(jīng)過20 多年的努力,目前我國已具備了良好的土木工程信息化基礎(chǔ)。 如國內(nèi)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)取得巨大進步, 建設(shè)系統(tǒng)主要的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)設(shè)施建設(shè)也基本完成,積累了進一步運營發(fā)展的經(jīng)驗,另外國內(nèi)一批高科技公司為建設(shè)領(lǐng)域提供了高質(zhì)量的軟件;同時我國土木工程產(chǎn)業(yè)規(guī)模大, 需求強勁,有信息化建設(shè)的強大牽引力。鑒于此,筆者以為土木工程信息化的建設(shè)仍需在以下幾個方面進行努力:
(一)建立土木工程基于互聯(lián)網(wǎng)的方案優(yōu)選制度:
通過電子郵件、互聯(lián)網(wǎng)傳遞,使建筑項目和承建商、材料供應(yīng)商的信息溝通有效克服招投標(biāo)過程中的信息不對稱狀態(tài),同時增強透明度,推進公開化,網(wǎng)上招投標(biāo)相當(dāng)規(guī)模業(yè)務(wù)的開展將會更加規(guī)范市場行為,提高工作效率,降低工作成本,使招投標(biāo)的競爭在更廣范圍更高的層次上進行。
(二)土木工程設(shè)計信息化
第二次世界大戰(zhàn)之后的科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展,使得土木工程可以以現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)為依托進一步發(fā)展 最重要的建筑材料鋼和混凝土都有了較大的發(fā)展,強度成倍提高,可靠性,耐久性等其他性能也有了很大改善。合成材料的不斷研制,拓寬了施工中可以使用的材料的種類,而且在性能上也較過去的傳統(tǒng)材料更為優(yōu)良,輕質(zhì) 高強的新材料的應(yīng)用使得很多過去難以實現(xiàn)的結(jié)構(gòu)成為可能。計算機的數(shù)值分析使過去手工難以計算的而被迫簡化粗略的計算可以變?yōu)檩^為精確的計算分析。
(三)土木工程施工信息化
在施工中推廣應(yīng)用自動化控制技術(shù),可有效地完成用傳統(tǒng)控制方式難以實現(xiàn)的高難度施工項目。例如高層建筑的垂直度的控制;大體積混凝土的施工質(zhì)量控制;預(yù)拌混凝土的上料自動控制;采用同步提升技術(shù)進行大型構(gòu)件和設(shè)備的整體吊裝和安裝控制; 整體模具的爬升和大型腳手架的提升控制;大型橋梁懸索受力的控制;幕墻的生產(chǎn)和加工控制;高溫高壓的焊接質(zhì)量控制等等。
(四)土木工程招投標(biāo)信息化
建設(shè)工程招投標(biāo)管理部門的信息化建設(shè)主要應(yīng)該包括如下幾個方面:
