時間：2023-07-09 09:01:35
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇土木工程新進展，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
關鍵詞：工程測量；土木工程；應用時效；測量新技術
測量是所有工程中必不可少的環節，有預測和度量的兩層含義。工程測量實際上就是一種數據的采集、處理、放樣、校對以及最終達到監測目的的綜合操作過程，應用于建設工程中的所有測繪日程中，在土木工程中的應用也極其廣泛，其實效性尤為突出。
一 工程測量的含義
工程測量有兩層含義：1）用儀器確定空間、時間、溫度、速度、功能等的有關數值。2）有關地形、地物等的測定工作。它是兼顧施工組織設計各環節的協調、發展和可持續的有力保障，擁有測量理論與度量數據、科學的方式方法和準確的組織推斷憑證三要素。
二 工程測量的重要性
工程測量是土木工程作業的一部分，因為土木工程龐大，具有工種繁多，交叉作業明顯，干擾大，更改難度大等特點，所以必須做好準備工作和有效實施。測量的質量將直接影響工程建設的質量，鑒于土木工程的特性，故工程測量應建立健全的檢查制度，確保測量工具的精度，測量方法得當，測量數據全面，測量人員的安全意識。工程測量包括距離測量、角度測量和高程測量三部分。由于誤差具有累加性和傳遞性，如不對工程測量誤差做限值規范，那么工程測量將對整個工程造成非常大的影響，輕者造成停工誤工、返工上的浪費，嚴重則造成工程功能性喪失的毀滅性傷害。
三 工程測量在土木工程中的應用
工程測量應用于土木工程的所有工序服務中，可以認為沒有工程測量就無法進行工程建設，任何工序都是空談。下面舉例說明其中土木工程的相關應用實例。
（1）施工前勘測
施工測量應建立健全測量組織、操作規程和檢查制度，在施工測量前應實地踏勘施工現場，對工程項目的地質、地形、地貌和周邊環境進行全面勘測，根據實際情況編制測設詳圖，計算測設數據。測量前應檢驗和校正施工測量所用的儀器和工具，同時保證測量人員具有測量資質。施工前的工程測量是土木工程開展施工的前提，為施工組織設計書提供數據理論基礎。
（2）施工階段的測量
在施工階段進行的測量工作是將圖紙上設計建筑物的平面位置和高程，按設計與施工要求，以一定的精度標定到實地，作為施工的依據。在施工過程中仍需進行一系列的測量工作，主要內容有：建立施工控制網；依據設計圖紙要求進行工程放樣；每道施工工序完成后，通過測量檢查各部位的平面位置和高程是否符合設計要求；隨著施工的進展，對一些大型、高層或特殊建筑物進行變形觀測等。
（3）設備安裝過程中的測量
使用測量儀器根據設計圖紙和基準，測定設備安裝的標高基準點和中心線，并在安裝過程中檢測和復驗安裝設備的偏差和精度，保證將設備安裝在正確位置上的工作。內容包括：參與基準控制網、基本水準點的定位定點的測量；檢查、復測與驗收設備基礎的中心線、標高及沉降觀測數據，復測基礎輪廓及與設備相關的孔、洞、槽的尺寸和定位距離，地腳螺栓的精度保持一致；在連續性生產線上，各設備中位線、標高等，確認基礎已具備安裝條件；測定設備基礎的主要基準點應與原始水準點組成水準環線，按二等分安裝的基準點、沉降觀測點、基準線和輔助線等；設水準測量精度和方法觀測，全部基準點的高程測量應具備安裝中的找平、找正和找標高的測定等測量工作，連續進行，以避免基礎沉降而影響設備的安裝精度；自設備安裝到設備投產的全過程的定期基礎沉降測量，實施設備安裝測量的全過程包括施工前觀測，并跟蹤由于沉降而引起的設備標高的更改度量、施工測量和沉降觀測三個階段，中心線的位移和水平度的變化；安裝結束時土木工程中設備安裝位置、安裝方式、整裝協調性都需要工程測量。
（4）竣工監測
土木工程中竣工驗收監測工作程序中的現場勘察、現場監測和數據統計處理的方式中都離不開工程測量，以此作為報告編制和報告審核階段的數據憑證。同時項目驗收時的關鍵點，如批復中專門提及的要求（監測工況和必要的原材料）、人環問題和總量問題等都需要嚴格測量，提供達標數據。
（5）后續維護測量
質量是企業的生命，更是土木工程的生命。在土木工程處于保修階段時，工程監理檢查工程質量狀況、鑒定質量責任問題都需要一定的數據依據，此依據的出具仍需要精準的工程測量。
四 工程測量新技術
隨著土木工程行業的不斷發展與進步，企業對質量關注度的提升，工程測量的技術革新勢在必行。數字化技術、全球定位技術GPS、地理信息技術GIS、遙感技術RS等高新技術已逐步應用于工程測量中，給測量帶來了便捷和高的可靠性，縮短了工時，提升了測量效率，從而大大增加了工程測量的營運效率和工程安全系數。如工程測量中的遙感RS技術，由于大面積的同步觀測、時效性、數據的綜合性和可比性及經濟性等優勢得到快速的普及多光譜航空攝影和高分辨率的遙感衛星將成為對地表觀測獲取基礎地理信息的重要手段。
五 結語
工程測量在土木工程中有舉足輕重的作用，應用也是極其廣泛的。隨著人們對質量關注度的不斷溫升，土木工程中的工程測量工序也備受關注，新技術的引進著實給工程測量帶來了便捷，同時也使得土木工程的運營效率逐步提升，質量得以保障，工程測量在土木工程中的應用價值更加顯著。
參考文獻
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關鍵詞：水利土木工程，擴充現實，技術，可視化
近年來，隨著水利土木工程規模的越來越宏大，對環境的沖擊力越來越大，為了預測工程對自然環境、人類健康和生活質量的影響，就要在工程開工前對其沖擊力做出評價。最初主要應用可視化沖擊評價（VIA）對環境作評價，是一種更加感官化的和描述性的方法，它主要關心人類的欣賞觀以及人類同環境的交互關系。它通過在圖紙和文字資料中查閱或通過繪圖和尺度化的模型等方法來顯示，這些方法不直觀或不能很好地反映客觀情況。后來虛擬現實系統（VRS）開始盛行，在英法海底隧道工程、香港機場填海工程、三峽截流工程等大型工程中得到了廣泛應用。雖然VRS可以讓用戶對計算機合成的虛擬環境進行體驗和交互作用，但VRS通常需要繁重的建模和昂貴的三維圖形加速器來快速繪制復雜的場景，并且繪制的畫面不夠自然逼真。而擴充現實技術（AR）將擁有豐富視覺信息的真實世界與VRS相結合，實現了虛擬世界與真實世界的結合。基于實景圖形構造出的虛擬圖像比VRS的逼真度要高，易于實現實時交互，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，給水利土木工程領域帶來了巨大的經濟效益。
1. 擴充現實技術
VRS技術是一種通過計算機圖形學、人機交互、傳感、人工智能等技術用計算機生成逼真的三維視、聽、嗅覺等感覺，使人通過適當裝置，作為參與者自然地對虛擬世界進行體驗和交互作用的技術。由于VRS給人的感覺不真實，人們便將擁有大量有效信息的真實世界與VRS相結合，擴充現實技術（AR）就誕生了。AR使觀察者不僅能夠看到真實世界，還可以看到擴充了的真實世界的、來自于計算機模型的信息，從而具有更豐富的空間信息。AR技術是將科學技術轉化為生產力的一個結合點，它可以廣泛應用于大型土木工程建設的仿真、城鎮與環境規劃、環境評價等，還可以用于醫療、娛樂和軍用飛機等。將AR技術較好地應用于大型水利土木工程可以實現更加客觀地對方案進行設計，對工程施工過程進行指導和對工程信息平臺進行建設，為專家和領導提供準確、及時的支持決策。
2. 方法
擴充現實最本質問題就是將計算機所產生的虛擬物體準確地添加到圖像序列當中。實現擴充現實技術的方法以及輔助工具較多，在這篇文章里，討論了更加實用的擴充現實技術，這種方法不需要使用己知的三維標定物對像機參數事先標定，即基于視覺的免標定擴充現實。當將三維虛擬物體放進用戶環境的過程中，首先要確定虛擬物體在三維場景中的準確位置，通常用仿射或透視進行定位，然后當像機位置改變時，虛擬物體應相對像機做正確的投影。由于虛擬物體添加到場景中的過程中，有可能和場景中的實物之間產生遮擋，故在實際的算法中，須考慮這一點。
2.1 基于四點的仿射結構
根據運動的仿射結構，可以推出點的仿射重建特性。假設O，P1，P2，P3是場景中的四個非共面點，由這四個點構成空間仿射系的基。假設P為空間中的任意一點，則P的投影可以表示為：
公式（1）
m表示第m幀圖像， 是點P的投影，P1，P2，P3是基點，u、v為P的投影坐標， 是原點的投影， 是P點仿射坐標的齊次表示，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景的任意四點坐標就可以得到投影矩陣。
2.2 虛擬物體的定位
在仿射坐標下，基點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行，這樣可以對空間物體在深度方向上進行排序，進行消隱。光軸η可以表示為
公式（2）
空間點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在兩幀圖像中的位置。兩幀圖像中點P的位置是有關聯的，只要確定點P在一幀圖像中的位置，就可以根據對極幾何確定點P在另一幀圖像中的位置。點P的位置確定后就可以求出仿射坐標，實現重投影。
2.4 擴充現實中的遮擋問題
以上方法可以使虛擬物體疊加到真實場景中，但是虛擬物體與真實場景會出現相互遮擋的問題。可通過立體圖像的密度圖導出其深度圖來解決這個問題，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鍵點的方法，這種方法通過三維重建把阻擋輪廓恢復。通過兩幀圖像中阻擋輪廓關鍵點的坐標來得到每一幀圖像阻擋輪廓的重投影。
3. 結果
本研究用數字照相機、帶VC++軟件的計算機來驗證上述方法的有效性。首先用大方盒來模擬真實場景，取大方盒上的任意四個頂點為追蹤點，構成仿射原點和基點。用小盒子模擬虛擬物體，交互獲取小盒子的頂點坐標，解得小盒子各頂點的仿射坐標，重投影并消隱。結果表明利用此方法可以快速、準確地將虛擬物體投影到不同視點下的三維場景中，從而顯示了此方法的有效性。
4. 結論
現實擴充技術通過虛擬物體與現實圖像的融合為水利土木工程項目的可視化評價提供了一種手段，僅需一臺數字攝像機和計算機，就可以對水利土木工程對環境的沖擊做出評價，改善水利土木工程的仿真效果，對避免環境質量退化及實際工作有著特殊的意義，為水利土木工程的可視化沖擊評價提供了廣闊的應用前景，并且可以大大提高工作效率，給社會帶來巨大的經濟效益。
參考文獻：
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關鍵詞：彈性力學；土木工程；教學；探索
彈性力學是高等學校土木水利等專業的一門理論性與應用性都很強的基礎課程，目前各高校很多學科根據本專業本科教育培養目標，實現寬口徑、厚基礎的教學基本要求，減少課時和精簡內容。另外，土木類專業所面臨的現代工程結構設計問題大多為非桿系的復雜結構體系，所以許多高等院校要求開設彈性力學和有限元課程，其目的是加強土木類本科生對復雜結構數值分析能力的培養，以提高他們從事科學研究和現代結構設計的能力。然而學生普遍認為彈性力學解決實際工程的能力遠不如材料力學和結構力學，而且彈性力學理論抽象，數學推導麻煩，課程枯燥乏味，提不起學習興趣。因此在現有的學時下如何保證教學的基本要求和基本內容，用什么方法和手段達到既增大信息量，減少教學時數，又能強化學生能力的培養，成為彈性力學教學中需要關注的問題。
一、高校彈性力學教學現狀
為了提高結構力學和彈性力學的相關教學水平和研究成果，教育部高等學校力學教學指導委員會力學基礎課程教學指導分委員會結構力學及彈性力學課程教學指導小組定期召開工作會議，2006年工作會議在武漢理工大學召開，2009年工作會議在成都西南交通大學舉行，2014年10月工作會議在北京工業大學舉行，各高校在每次會議中都對彈性力學的教學進行了教學改革成果和經驗交流，對教學實踐、課程建設和資源積累等問題進行了研討。北京工業大學在彈性力學的教學中也進行了很多研究和改革，北京工業大學彈性力學課程的設置和教學與國內其他高校具有類似特點與問題。2006年之前彈性力學作為土木工程本科專業的必修或必選課，學時一般為40學時左右，使用教材以徐芝綸《彈性力學簡明教程》為主要教學參考書。在2007版本科教學改革之后，彈性力學在土木工程專業本科中仍然設置為學科基礎必修課，但學時改為16學時，考試時采用閉卷考試，對學生學習要求較高，較多學生仍然認為太偏重于理論，理論抽象，數學推導煩瑣難以理解，并且其解決實際工程的能力遠不如結構力學。在2012版教學計劃后，課程性質以及學時都沒變，但考試時采用開卷考試，對學生的公式推導要求降低。改為16學時時，教師和學生的感覺都是時間太緊張，學習壓力大，所以在剛完成的2015版土木工程本科教學計劃中，彈性力學進行了很多變化，首先課程性質發生了改變，由學科基礎必修課改為學科基礎選修課，讓學生有選擇的空間，其次學時增加為24學時，讓選修彈性力學的同學能真正學習到彈性力學的主要內容。所以目前在現有的學時下，如何保證教學的基本要求和基本內容，用什么方法和手段達到既增大信息量，減少教學時數，又能強化學生能力的培養，成為教學中關注的問題，由此也產生了彈性力學教學內容多和學時少的矛盾。許多高校和研究者在彈性力學課程教學和研究上進行了教學改革，取得了較多有益成果，盡管如此，土木工程專業彈性力學課程在以下幾方面尚有待研究與改革：（1）教學對象上，彈性力學通常主要在工程力學專業開設，需要充分考慮結合土木工程專業的特點。（2）教學思路上，仍然偏向工程力學方法，在內容選擇上較偏向數學，主要是理論上的教學，對理論分析和數值分析結合對比方面缺少。（3）講課內容中未能充分引入彈性力學領域的最新進展，尤其是與土木工程結構相關進展，因此在彈性力學課程的教學方式、教學內容、考試形式等方面需要進行一些思考和探討，對彈性力學教學中的普遍與特殊問題進行研究與實踐，將促進學校土木工程學科力學教學的發展。
二、盡可能地提高學生的“計算分析”理論水平
根據高等院校土木類專業本科指導性專業規范以及2015版培養方案規定的學時，需要考慮在既有學時下，使學生的理論水平能達到當今土木類專業的培養要求。
1.重點突出彈性力學分析思路和概念。
在教學中，在分析思路上，一般重點講授彈性力學平面問題的相關問題，并且對彈性力學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，并且能節省教學課時。另外，在講授方法思路中應突出思路、概念與結論。如彈性力學中的概念問題：彈性力學中應力的方向以及正負號的定義，平面應力問題和平面應變問題的區分，應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.結合具體土木工程實例教學，附加一些分析程序和工具的介紹，拓寬學生分析方面的應用能力。
在介紹分析思路時，需要結合有實際工程背景的工程算例來分析，這樣可以明確學習目的，激發學生的學習動力。在理論分析完成后，還可以介紹相應的數值分析方法，介紹Matlab計算程序或有限元分析工具，對理論分析過程數值化，讓學生自己操作計算，分析結果。最后由于土木工程專業學生在實際工作中需要學會運用，可以結合一些設計規范進行學習，如：公路隧道設計規范（JTGD70-2004）建議采用彈性力學數值方法—有限元法計算圍巖的隧道支護結構內力和變形等，通過在理論分析結果和數值分析對比的同時，還可以通過規范要求進行驗算。
三、根據當今土木類本科生的培養要求，編寫適合土木工程專業學生使用的教材
就目前而言，對于土木類本科生的彈性力學課程，各高等院校所安排的教學內容、教學時數及選用的教材均存有不同。換言之，對教學內容、教學時數及教材均沒有統一的指定，仍處在各高校教師根據自己的教學經驗進行不斷地探索與總結。目前已出版的彈性力學教材有很多種，所使用的教材一般為《彈性力學簡明教程》，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）理論推導比較多，數值分析對比較少，數值分析工具的應用較少等，另外學生學習的課余指導用書比較少。為此，編寫更加適合土木工程專業的教材以及教材指導用書是有必要的。
四、改革單一的板書教學模式，研制《彈性力學》的CAI電子教案
作為一門強調理論與應用的課程，僅以單一的板書教學模式明顯不足。例如，本課程中復雜的理論推導數學演示，這些均可通過CAI電子教案的教學來表述。此項教改工作的目的是在教學時數不足的情況下，就如何實現課堂教學氣氛活躍、高效率地完成教學內容、突出理論聯系實際等方面而為之。根據本課程教學大綱中教學內容的要求及依據更加豐富的教材，可以編制本門課程的CAI電子教案。在實際教學中，采用多媒體與板書相結合的教學模式，預期可以達到較好的教學效果，授課學生能給出較好的評價。另外，課內教學是本課程的主要任務。但由于本門課程在土木專業上的應用性較強，學生的課程設計、畢業設計均會遇到實際結構問題的數值分析，對此需要課外指導，因此建立教師學生互動平臺和窗口也是有必要的。
五、結語
為了提高土木工程專業彈性力學課程教學質量和效果，本文分析了土木工程專業彈性力學課程的教學相關問題，并探索了土木工程專業彈性力學課程的教學改進方法。1.盡可能地提高學生的“計算分析”理論水平，使學生的理論分析水平達到當今土木類專業的培養要求。2.根據當今土木類本科生的培養要求，編寫適合土木工程專業學生使用的教材。3.改革單一的板書教學模式，研制《彈性力學》的CAI電子教案，并建立教師互動平臺和窗口。
參考文獻：
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【關鍵詞】：土木工程；結構；檢測；評估
中圖分類號：E271文獻標識碼： A
引言
隨著我國經濟的飛速發展，大型建筑設施的出現對土木工程技術提出了更高的要求。在土木工程的施工過程中，對其施工過程中出現的結構性損傷及時進行有效檢測，并針對出現的結構性損傷進行及時的維修，不僅可以提高土木工程的質量，延長建筑成果的壽命，同時還可以避免許多重大質量安全事故的發生。
一、土木工程結構的檢測內容和特點
1、土木工程結構檢測內容
（1）外觀檢測
對建（構）筑物的外貌、外部尺寸進行檢測，檢查建筑物的表面的平整性，檢測建筑物的傾斜度，以及建筑物的尺寸大小是否符合相關規定。外觀檢測是保證建筑物質量的最簡單的方式。
（2）強度檢測
對建（構）筑物的材料、結構進行檢測，檢測建筑物的材料強度、構件承載力、鋼筋配置情況等。通過檢測建筑物的原材料，保證建筑材料的品質；通過檢測建筑物的構件承載力和鋼筋配置，保證建筑物的主體結構符合建筑要求，保證建筑施工安全進行，保證建筑物符合工程質量。
（3）結構內部缺陷的檢測
檢測混凝土內部可能存在的孔洞、裂縫、鋼結構的焊接等問題。通過對建筑物的工程內部缺陷的檢測，可以及時發現施工問題，解決施工的缺陷，保證工程質量。
2、土木工程結構檢測特點
（1）結構檢測工作大多在露天的現場進行，來源于外界環境中的干擾因素多，使得土木工程檢測的結果的準確度不高，影響對土木工程質量的評估。
（2）工程結構檢測數據需要慎之又慎。當土木工程的結構性問題出現時，往往是在工程完工很久以后，由于時間很長，對結構檢測數據檔案保護不當，導致技術材料不全，甚至還會出現材料虛假的現象。
（3）結構檢測工作需要采取采取非破壞的方式。結構檢測往往是在被檢測的工程建設完工或主體形式完工后，一般不允許破壞原構件，或者是從原構件上取樣時只能允許有微破損，破損后稍經加固后就不會影響建筑物結構強度。這樣就保證了工程完整性，保證了工程質量。
二、工程結構檢測方法
土木工程結構檢測根據檢測方式的不同可以分為靜態檢測方式、動態檢測方式兩種。土木工程結構的靜態檢測是通過觀察和測量建筑結構的實際大小尺寸、工程材料的彈性模量和強度系數等數據，將這些數據綜合到一起，運用物理學中的力學知識去分析評價土木工程結構，評價土木工程結構的穩定性與可靠性。
但是，由于土木工程結構形體巨大，構件繁多且具有一定的隱蔽性，對于某些過大或過于隱蔽的工程構件難以檢測，靜態檢測的方法在實際的應用中受環境等因素的影響較大，工作效率較低。而土木工程結構的動態檢測，是通過建立動態的數字化的結構動力檢測機制，監督土木工程的結構建設工作。結構動態檢測利用結構的模態參數或物理系數，評價土木工程的結構性能。但是，土木工程的動態檢測卻受到動態監控信號質量和數量的限制，影響動態監控數據的準確性。
三、土木工程中結構檢測技術的應用
土木工程建設過程中，僅僅運用傳統的結構結構檢測技術已經遠遠不能滿足現代化土木工程建設的需求，需要土木工程結構檢測技術不斷的發展，以推動我國建筑行業的發展。隨著科學技術的發展進步，出現了許多檢測方式，尤其是物理學知識在土木過程中的發展應用，使我們能夠及時發現土木工程建設過程中的許多結構性問題，對我國土木工程的發展產生了重要影響。在現代的檢測技術中有以下幾種方式：
1、超聲波法
超聲波是在檢測土木工程結構問題時常用的一種檢測方式，該技術的產生是根據物理學的基本知識，依據超聲波在媒介中傳播的規律和超聲波本身的特點而產生的一種結構檢測技術。超聲波在不同的介質中的傳播規律不同，通過對檢測到超聲波的波形進行分析，可以對工程結構內部缺陷的大小以及缺陷所在的方位進行判斷。利用超聲波檢測土木工程的結構問題時，既沒有破壞土木工程設施，有檢測了土木工程的結構，實現了檢測目的。
2、紅外線檢測法
紅外線檢測法是根據物理學中的熱輻射定律、微分方程，對原子震動產生的紅外輻射進行檢測的一種結構檢測方式。任何物體其溫度只要高于絕對零度，就會輻射出來紅外線。物體的輻射強度與物體本身的溫度有關，當土木工程內部結構發生物質變化時，紅外線的輻射強度也隨之改變。我們可以基于紅外線輻射的變化判斷其內部是否損傷。
3、建立動態的工程結構檢測機制
動態工程結構檢測機制的建立，需要將各種數據和信息整合到一起，形成一個有機的系統。動態結構檢測需要將相關的管理信息知識存入到系統信息庫內，當系統檢測到的數據發生變化時，能夠根據數據庫內信息來判斷土木工程的結構是否出現了問題。動態工程結構檢測是根據結構物理特性的變化來判定土木工程結構問題存在的可能性以及結構性問題存在的地方。
3、但是，由于動態工程結構檢測機制的成立比較困難，在實踐操作中，干擾因素較多，又容易受到土木結構的影響，使得動態監測的數據不精確。工程檢測的數據也存在一定的失誤或偏差。影響工程的進度。就當前動態工程結構檢測在實踐中的應用來看，動態檢測機制在識別損失方面比較遲鈍，往往是在損失發生后才能檢測出來，不能起到早期發現和預防的作用。
四、評估方法
現階段,對土木工程結構進行評估時,主要應用以下評估方法：
1、可靠度評估方法,這是一種以概率統計為基礎的評估方法;
2、模糊數學評估方法,該方法尤為擅長對復雜事件的處理;
3、灰色理論評估方法,該方法有效規避了對樣本過分依賴的問題,簡化了計算過程,而且保證了量化結果、定性結果的一致性;
4、神經網絡評估方法,該方法在處理多因素事件以及模糊事件方面表現出了極大的優越性,評估結果較為理想。下文將針對這一方法中的概率神經網絡(PNN)方法展開重點介紹。
PNN能夠實現對損傷位置及類型的準確判斷。PNN利用已知數集的概率密度函數以完成貝葉斯決策,將之合理的融入人工神經網絡系統中,如此一來,便可完成對未知數據的歸類,對于那些多類問題(涉及θ1、θ2⋯θn)而言,基于P維試驗向量X的貝葉斯決策d(X)為;
d(X)∈θq(hqlqfq(X)＞hklkfk(X),k≠q)
設fj(X)為概率密度函數,那么多變量高斯分布函數如下:
n=q
fq(X)=1/[nq(2π)P/2σp]Σ[-(X-Xqi)T(X-Xqi)/2σ2]
i=1
對該貝葉斯決策進行相應處理,可得到一個概率神經網絡,且包括如下層次：1、輸入層;2、模式層;3、求和層;4、決策層。該損傷檢測方法能夠有效克服測量誤差導致最終結果不準的問題,所以,具有良好的應用前景。
總結：
土木工程結構是各類建筑的堅實骨架，如果其稍有差池，將會直接威脅到使用者的人身財產安全，而針對土木工程結構的檢測技術也因此在工程中具有了很重要的社會經濟效益。因結構檢測將涉及到土木工程的多個方面，所以其運用的相關技術也將綜合涵蓋多個領域的相關原理與要求。
參考文獻：
[1]周艷霞.計算機圖像處理在射線探傷中的應用研究[D].河北工業大學，2013年
[關鍵詞]土木工程 無損檢測 現狀 方法 應用
中圖分類號：TG115.28 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2015）14-0097-01
無損檢測技術也被稱為非破壞性檢測，也就是說在不破壞待測物質的原有狀態的情況下，對其品質相關指標進行檢測分析。這種技術在土木工程中得到了較為廣泛地應用，并且取得了很大的成績。無損檢測技術的優勢在于它可以定量掌握工程強度和工程缺陷，同時它可以科學地評價構件的額定負荷和壽命。在土木工程中使用無損檢測技術有利于施工單位及時地改善施工狀況，從而有效地降低了不必要的經濟損失以及人員傷亡。
1 無損檢測技術應用特點及其現狀分析
顧名思義，無損檢測技術是一種在不損傷成品或材料的前提下進行內部缺陷評價的技術。無損檢測技術的應用原理是當材料或者建筑成品內部結構存在缺陷時，對聲、光、電以及磁的反應是具有一定特點的，通過對這種特異的反應可以科學的評價材料或成品內部結構的危害程度。無損檢測技術的最大特點就是能在不損害材料的情況下，對材料或者成品的結構、材質進行檢測，并且無損檢測技術的準確率是非常高的。但是無損檢測技術的應用存在一定的局限性，不是所有的材料或成品都能進行無損檢測，有些材料的檢測只能進行破壞性試驗，也就是說無損檢測技術還不能完全地代替破壞性試驗。目前，在進行材料和建筑成品評價時，通常將無損檢測和破壞性試驗結合在一起使用。
近些年，我國土木工程無損檢測技術得到了快速發展，很多單項技術都達到了國際水平。通過不斷地技術攻關，已經開發出來很多無損檢測方法，包括拔出法、超聲回彈綜合法、取芯法以及回彈法等，同時制定了相應的無損檢測規程，這大大地促進了無損檢測技術在土木工程中的應用；無損檢測技術體系逐漸完善，有效的無損檢測技術越來越多，像紅外成像技術、波動分析技術、激光技術、以及雷達技術都得到了廣泛的應用，比如在檢測外墻面磚粘貼質量時，采用紅外成像技術；開發的配套檢測設備已經達到了數字智能化水平，它們具有綜合的測試結果分析和計算功能，而且測試數據處理也已經進入信息處理時代[1]。
2 無損檢測的常規方法及新技術
2.1 無損檢測的常規方法
土木工程的無損檢測技術應用的非常廣泛，每種材料或者建筑成品的檢測都有專門的檢測技術。具體內容如下：第一，混凝土強度的無損檢測。在混凝土強度檢測時，主要采用回彈法和超聲回彈綜合法。回彈法是用回彈儀彈擊混凝土表面，并以表面硬度來推算混凝土的抗壓強度，我國土木工程中使用的回彈儀種類比較多；超聲回彈綜合法是指用超聲傳播速度、回彈值來綜合評價混凝土強度，國內超聲儀器種類也非常多，能夠很好地滿足土建工程無損檢測需求；第二，混凝土內部缺陷檢測技術。由于工程施工和施工管理問題、環境問題，混凝土內部可能存在各種缺陷，包括混凝土裂縫、空洞等。土木工程中通常采用超聲波測量混凝土的波幅、波形頻率以及聲速等參數來判斷混凝土是否存在缺陷，這種檢測方法的準確性是比較高的；第三，樁基質量的無損檢測技術。工程樁施工是一個很復雜的過程，并且工程樁施工質量的影響因素很多，因此工程樁的完整性很難保證，經常會出現蜂窩、夾泥、斷樁、裂縫以及離析等問題。在樁基質量檢測時通常采用聲波反射法和超聲透射法；第四，建筑鋼結構和混凝土中鋼筋檢測技術。鋼結構在土木工程施工中的應用越來越廣泛，為了保證鋼結構的質量就需要對其質量進行檢測，通常采用超聲波探傷檢測技術；混凝土中的鋼筋起著非常關鍵的作用，所以工程施工對混凝土鋼筋有著很嚴格的要求，其數量、位置、排列方式都有具體的設計要求。通常采用電磁感應法和電化學法檢測混凝土中的鋼筋是否存在問題[2]。
2.2 無損檢測的新技術
隨著我國土木工程業的不斷發展，無損檢測技術也得到了進一步的發展，在無損檢測中又誕生了一些新的檢測技術，這些新的檢測技術主要包含了沖擊回波法、彈性波層析成像技術、聲發射檢測技術、紅外成像技術、工程雷達檢測技術、瑞利表面波檢測技術以及混凝土無損檢測中信號處理技術等。具體技術介紹如下：第一，沖擊回波技術。該技術主要是通過對混凝土表面施加微小沖擊而產生應力波，進而對應力波在傳播中產生的位移響應進行頻譜分析，頻譜分析可以獲得混凝土結構厚度和缺陷深度；第二，彈性波層析成像技術。該技術主要是利用某種射線源，再根據外部檢測設備獲得的投影數據，最終通過計算機生成二維或者三維圖像來實現結構檢測。這種技術在工程檢測中應用非常廣泛，如工程地質勘探、混凝土構件質量檢測、地基處理和加固評價、路基病害探測等；第三，紅外成像技術。該技術是利用紅外熱像儀探測物體輻射紅外線能量，可以通過溫度分布形成的熱像圖直觀地看出物體結構存在的缺陷。該技術在工程中也得到了廣泛的應用，如建筑外墻剝離層檢測、玻璃幕墻保溫隔熱性檢測、門窗防滲漏檢測等；第四，工程雷達檢測技術。工程雷達檢測技術使用的雷達頻率屬于寬頻脈沖電磁波，并且雷達天線由接受和發射兩部分組成。該技術主要是根據反射波的運行時間、波形以及幅度來推斷工程介質的分布，該技術通常會用在路面、機場跑道的分成厚度、地下水滲漏等的檢測方面；第五，瑞利表面波檢測技術。該技術在巖土工程中發揮著巨大的作用，而且它將發揮更廣泛的作用；第六，混凝土無損檢測中信號處理技術。混凝土超聲檢測過程中，缺陷信息會被噪聲干擾，導致缺陷信息沒有得到很好的接收，所以必須要采用信號處理技術來降低噪聲對缺陷信息的干擾。目前，信號處理新方法有混沌優化神經網絡法、分離譜技術以及信號融合識別技術等[2]。
3 我國土木工程無損檢測技術的具體應用
無損檢測技術在土木工程中得到了非常廣泛的應用，無損檢測技術在工程中的具體應用主要表現在以下方面：第一，無損檢測技術在砌體結構住宅裂縫與材料強度檢測中的應用。無損檢測技術通常使用在工程裂縫檢測、鋼筋混凝土結構檢測、混凝土表面裂縫中，在檢測中無損檢測技術得到了很好的應用；第二，無損檢測技術在混凝土強度非破損檢測中的應用。在混凝土強度檢測中通常采用回彈法和超聲脈沖法兩種無損檢測技術；第三，無損檢測技術在鋼筋位置檢測中的應用。鋼筋位置檢測一般都在構件上進行，而鋼筋位置探測儀是常用的設備；第四，無損檢測技術在土木工程質量監督和控制中的應用。無損檢測技術是工程質量檢測和處理的常用方法，并且它是工程質量預控和監督的有效手段[3]。
由于無損檢測技術具有非破損、便捷、速度快的優點，因此它不僅在土木工程中得到了廣泛的應用，它也在工業與民用建筑工程、道路工程、隧道工程以及水利水電工程中發揮重大作用。
4 結語
總之，無損檢測技術在土木工程材料和成品檢測中發揮了巨大的作用，它的非破損優勢使得這種技術使用的范圍越來越廣，并且越來越多的新無損檢測技術不斷的產生，這些技術的使用大大地提高了土木工程的質量。因此，我國土木工程相關單位應該進一步加強無損檢測技術的研究和應用。
參考文獻
[1] 沈建中，李宗津，張之勇.土木工程中的無損檢測技術及其應用[J].無損檢測. 2011（11）：9-10.
1征文范圍
1.1CAE當前研究熱點與未來發展趨勢
(1)計算流體力學、結構力學、材料力學、仿生力學、爆破力學等新進展;(2)新材料與新工藝、生物材料、微納米、復合材料的CAE應用技術;(3)高性能計算與CAE;(4)智能化CAD/CAE集成;(5)多學科、多尺度CAE仿真技術;(6)可靠性分析與CAE工程穩健設計;(7)非線性有限元進展及應用;(8)有限元網格自動生成技術.
1.2CAE專項技術應用探討
(1)產品結構強度分析、疲勞壽命分析、振動及噪聲仿真分析、碰撞仿真;(2)機構動力學、多體動力學與控制仿真技術;(3)跌落以及沖擊、多物理場耦合分析;(4)結構輕量化設計與拓撲優化技術;(5)先進材料/結構一體化設計技術.
1.3CAE的平臺技術與應用
(1)虛擬產品開發平臺;(2)分布式仿真平臺技術與協同仿真;(3)產品研發仿真流程和數據管理平臺建設;(4)企業級仿真和多學科聯合仿真.
1.4CAE技術的行業應用與解決方案
(1)CAE在航空、航天、兵器、船舶工業中的應用;(2)CAE在海洋工程、核工業及特種行業的應用;(3)CAE在汽車制造、鐵道機車行業中的應用;(4)CAE在裝備制造及通用機械工業中的應用;(5)CAE在電子、材料、土木工程、生物科技中的應用;(6)CAE技術在國家重大工程與裝備中的應用.
1.5CAE技術的人才培養
(1)社會對仿真分析工程師的需求及要求;(2)高校CAE課程的設置及人才培養模式;(3)社會科技中介及培訓機構的CAE人才培訓項目開發.
2征文要求
(1)圍繞主題內容、充實、數據準確、文字通順,字數在5000字以內,未在正式刊物發表;(2) 會議收錄論文,不收取任何費用,僅供業內人士交流參考;(3)文章的格式編寫要求請訪問.cn或;(4)論文結束頁后另附論文全部作者詳細信息,包括作者職稱、學歷、職務及主要專業方向,聯系方式,并標明按上述5個專題論文應屬的類別;(5)論文請務必在7月10日之前發送到()郵箱里.
3論文評審
組委會將組織專家組對征集的論文進行嚴格評審,根據評審結果向論文作者發出錄取通知和參會通知,并選出優秀論文頒發獲獎證書和獎品,優秀論文將推薦給專業刊物正式發表.
4聯系方式
【關鍵詞】：土木工程；無損檢測技術；發展研究
中圖分類號：K826.16 文獻標識碼：A 文章編號：
引言
對土木工程的質量檢測，采用無損檢測技術，它具有簡便易行、快速有效的特點。我國對無損檢測技術的研究是從上世紀五十年代開始的，在近十幾年來有了飛速的發展。在我國政府和專業研究者的支持下，先后成立了相關的委員會，也開展了多次的交流會，組織了多項的相關課題研究。在不斷探討中，我國的土木工程無損檢測的個別技術取得了很大的成績，可以和國際水平并駕齊驅。無損檢測技術在我國的鐵道部門、水利部門以及交通部門等都得到廣泛應用。因此，無損檢測質量技術為土木工程質量提供了有力保障，也為構建我國和諧社會做了很大的貢獻。
一．建筑工程建設中常用的幾種無損檢測方式
1.采用無損技術檢測混凝土的強度
（1）回彈法，這種方法是采用回彈儀對混凝土的表面進行彈擊，從而推算出混凝土的強度。回彈儀在國家已經有生產了很多種；（2）超聲回彈綜合法，這種方法是采用超聲的傳播速度與它的回彈值對混凝土的強度進行整體的評價，這種方法的實現要通過建立地區曲線、專用曲線以及統一曲線。目前我國生產的這種超聲儀器已經能滿足需求。
2.采用無損技術檢測樁基的質量
在建筑工程中，由于樁基是隱藏在地底下的，因為受到各方面因素的影響，不能保證樁基完整，有可能會引發蜂窩、空洞、沉渣、裂縫等問題。對樁基進行檢測可以采用聲波反射法和超聲透射法。
3.利用超聲檢測混凝土內部的問題
在施工過程中，由于受到環境因素、人為因素等方面的影響，混凝土里面有可能發生裂縫、疏松或者空洞等問題，通過超聲波技術對混凝土的各種參數進行測量，然后根據這些參數的變化情況來發現出現的問題。其中，對混凝土的內部情況進行檢測包括以下方面的內容：疏松和空洞情況、損傷層的厚度情況、裂縫的深度情況以及結合面的情況等。
4.利用超聲技術檢測混凝土的建筑鋼結構
很多建筑工程都采用了鋼結構，要讓工程質量得到保證，就要仔細檢測鋼材料和焊接的質量，通常采取超聲波探傷法。
5.對混凝土的鋼筋進行檢測
在混凝土中，鋼筋具有抗彎和抗拉的作用，鋼筋的放置、排列和直徑等一定要達到要求，同時要對鋼筋綁扎質量與生銹情況進行驗收才能保證工程的質量。一般采取電化學法和電磁感應法進行檢測。
二．.建筑工程無損檢測常用的幾種新技術
1.沖擊回波法
這種方法是在混凝土的結構表層給予沖擊力，從而產生應力波。應力波在傳播時碰到問題和地面的時候，就會產生反射造成結構表面位移響應，對這種響應進行接收，同時給予頻譜分析就可以得到頻譜圖。頻譜圖所突出來的峰就是應力波在結構的表面和底面所反射出來的，那么，按照最高峰的頻率值就能算出結構的厚度和缺陷的深度。在很多的土木工程和其他工程都已經得到廣泛使用。
2.彈性波層析成像技術
這種技術方法的前提是不給檢查對象的結構造成損傷，借助射線源，按照物體外面檢測設備得到的投影數據，參照數學和物理學，通過計算機反演物體里面物理量的分布函數，從而二維或者三維圖像就出來了，重新體現了物體內部的特征。在當前很多探測地質結構和檢測土木工程質量方面，可以分成聲波CT與地震波CT，波速CT與吸收系數CT，一般比較常用的是射線理論的級數展開法。通常應用在勘探工程地質、地基處理與探測公路和鐵路的路基病害等。
3.工程雷達檢測技術
在土木工程建設中，所采用的雷達檢測是采用了脈沖時域探地雷達技術，接收和發射構成了雷達的天線，發射天線往所測的物體發射電磁波，而接收天線是接收反射波。按照反射波的相關情況，從而判斷出工程介質的構造和分布情況。在土木工程中，工程雷達被用來檢查地下管網的分布情況、隧道襯砌厚度以及橋梁混凝土鋼筋的分布情況等。
4.混凝土無損檢測中的信號處理技術
進行超聲檢測時，混凝土有比較大的衰減，而且噪聲也比較大，有相當部分的問題都被噪音淹沒，這時就要采取信號處理技術，才能獲得比較理想的檢查效果。一般比較經常用到的要將信噪比加以提高的方法有對信號的疊加、濾波以及對有關的及譜加以分析等；要讓混凝土的精度加以提高，可以采取混沌優化神經網絡的方法；而對材料的聲速和衰減進行檢測，則可以采取用譜分析法；要檢測混凝土的缺陷可以采用信號融合識別技術。
三．土木工程無損檢測技術的應用范圍
1.在公路建設工程中的應用
在公路建設中，為了保證工程質量，每個環節都要嚴格檢測，在公路投入使用后，管理部門對一些表面上看得見的裂縫、凹陷、損壞等問題可以及時采取措施處理。但對隱藏在內部的一些隱性損害，如空洞、地基疏松、積水等問題也要進行檢測。在當前階段，所采用的公路檢測技術有超聲檢測厚度、動彈性模量以及缺陷等；用瞬態沖擊頻譜分析測定路基的壓實度等。
2.在民用和工業建筑工程中的應用
在這兩種建設工程中，主要檢測混凝土內部的缺陷、混凝土的強度、鋼結構焊縫、樁基以及對鋼筋的檢測等。
3.在橋梁工程中的應用
橋梁工程施工一定要保證它的安全、實用和耐用。其中，橋梁的實用性是指橋梁的構造能不能達到原來設計承載能力的要求，以及是否能承載得了交通的負荷。而要保證橋梁的安全性和耐用性，在使用過程中，則要注意對它的良好保養和維護。其中，對橋梁工程的無損檢測包括檢測橋梁的上部結構和下部結構，上部結構又包括鋼橋、索結構、預應力鋼筋混凝土梁與鋼管混凝土、對橋梁結構承載能力的評估；而下部結構是整個橋梁的墩臺，通常采用超聲地震法和平行地震法進行檢測。
4.在隧道工程中的應用
隧道和一些地下工程都是結構比較特殊的建筑物，它們都是從地殼表層巖土中修建起來的。為了保證工程安全施工以及它的工程質量，在工程建設階段，要注意對圍巖的變化特性與結構物質量進行檢測。它的項目和方法有以下幾種：
（1）采取了聲波、電測法以及電磁波對隧道圍巖特性進行檢測。
（2）對支護的施工質量進行檢測，在檢測圍巖注漿加固的效果時，采用了聲波法，而在檢測錨桿長度與飽和度時，采用了應力波法。
（3）檢測隧道襯砌的工程質量，隧道襯砌混凝土都會出現厚度不夠或者內部出現缺陷的問題，例如存在空洞、混凝土強度不夠和混凝土空洞等。所采用的檢測方法通常是雷達檢測和超聲檢測。
5.對木材無損進行檢測
以前一般在測量木材物理與力學性能時，通常借助測量儀器與力學試驗機的方法，不僅沒有穩定性，而且又很浪費時間。經常采用的無損檢測方法有微波檢測、X射線攝影法檢測、紅外線檢測、應力波檢測、超聲波檢測、核磁共振檢測以及聲發射法檢測等。
6.對水利工程的無損檢測
在一些規模比較大的水電水利工程建設中，包括混凝土工程和巖體工程，在施工階段都要進行檢測。在檢測巖體動力彈性參數與巖石的質量分級時，通常采用彈性波檢測。檢測混凝土工程質量和在大壩建基巖體時，一般都采用先進的技術方法，如面波法、微波雷達法以及高密度電法等。
四．結束語
隨著我國改革開放取得的巨大成就，我國的基礎規模建設也在不斷地擴大。經過半個世紀的發展，土木工程無損檢測技術也取得了一些可喜的成就，也被很多的領域所應用。但在不斷發展中，工程質量問題仍然是當前最主要的問題。只有有效采用無損檢測技術，對整個施工過程加以控制，才能保證工程質量。近年來隨著我國和世界先進國家的溝通，從國外借鑒的一些經驗，以及引進的一些先進設備加快了我國無損檢測技術發展的腳步，相信在我國政府的重視下和科研工作者的努力下，我國的無損檢測技術能取得更大的成績，以促進土木工程事業的發展。
【參考文獻】：
[1]周艷霞.計算機圖像處理在射線探傷中的應用研究[D].河北工業大學，2002年
[2]牟艷君，梁詠寧.超聲檢測混凝土損傷層厚度[A].礦山建設工程新進展——2005全國礦山建設學術會議文集（下冊）[C]，2005年
人才培養模式的構建和優化需要解決兩個問題，一是培養目標和培養規格的問題；二是課程體系、實踐教學體系及教學模式的問題。
二、分層培養的概念及特點
1.概念。
分層教學法是在學生知識基礎，智力和非智力因素存在明顯差異的情況下，教師有針對性地實施分層教學，從而達到不同層次教學目標的一種教學方法。在分層教學的發展中，各種批判改革活動一直時起時伏，推動它不斷向前發展。
2.特點。
根據分層教學模式的要求，在教學中應對不同層次學生把握不同的難度，保證學生在有限的時間內，經過自主和協作學習能夠完成任務。教師在項目設計時，要充分考慮到學生現有的知識、年齡、興趣、自身優勢等特點，遵循由淺入深，循序漸進的原則來設計項目。
三、分層培養管理模式的提出
根據學生的興趣、知識和水平的差異把學生分為不同的層次，針對各層次通過不同的方案進行培養。具體分類實施方法如下：
1.科研學術層。
致力于較深層次的理論知識學習和科研訓練，為學生在研究生、博士生階段的研究打下良好的基礎，未來走學術型道路的可能性更大。學生通過深層次的科研訓練，參與教師課題，進行理論與實踐相結合的研究，一般最后都能形成。既培養學生參與科研的積極性，科研能力也獲得很大提高。
2.應用層。
重視觀察能力和操作能力，重視實踐教學，以競賽輔導班、指導教師指導參與競賽為訓練方式，通過參加各類競賽提升學生的實際操作能力，避免科研過程中眼高手低的現象。通過參加各類競賽和創新項目，開拓學生視野，培養學生的科研創新能力和實踐動手能力。
3.基礎層。
所有學生都可歸入這層，最重要的訓練手段是實踐實驗課程的學習和畢業論文寫作訓練。通過實踐實驗課程具有設計性、綜合性、研究性的實驗項目，提高學生的綜合運用能力。通過專業實習、社會調查實踐，組織學生對實際問題進行調研，提高學生知識運用能力。大四階段畢業論文的寫作是這個層次學生參與科研最為重要的方式，通過畢業實習、查文獻資料、提出論文題目進行研究，培養基本的從事科研活動的能力。
四、分層管理模式的實踐
1.“1+2+1以人為本”的人才培養模式。
學生在第一年進行必修課學習，包括公共基礎知識、專業基礎知識和創造學基礎知識；第二、三學年開設公共和專業選修課，并進行創造性思維訓練和創新能力開發；第四學年開設任意選修課，學生找工作或考研、撰寫畢業論文。“以人為本”體現在兩個方面：(1)不完全選課制。學生剛入學對專業還存在盲目性，第二、三學年開設大量專業選修課，此時他們對專業已有初步認識，學習目的性更強。(2)前3年學生將專業課內容學完，第七、八學期開設任意選修課對學生的限制不大，是一種更靈活、人性化的教學模式。
2.選取拔尖人才
從大一第二個學期開始，學生根據興趣和目標選擇不同的層次，參與到科研能力培養中。學生先自愿報名，再通過筆試和面試，選拔具有科研興趣和能力的學生組成科研集中訓練的拔尖班。每個學生配備指導教師，指導教師指導該生一直到畢業論文階段。學生除了按選課制學習專業課程外，還由學院額外組織進行科研訓練的小班授課，并由導師帶領參加導師的課題或學生自己提出的課題。
3.組建學生競賽團隊。
每學期選拔有操作能力和興趣的學生組成競賽團隊參加“挑戰杯”、創業大賽、數學模型競賽、機器人大賽等項目；和建筑學專業的學生一起，完成建筑設計項目比賽；一些針對土木工程專業學生的競賽，也可以鼓勵工程造價專業的學生參與，如結構設計大賽、6m鋼桁架設計、擋土墻設計等。學院通過各種形式吸引更多的學生參加進來，在培訓過程中學生選擇合適的競賽指導教師。學生在參加各類競賽過程中，不僅要發揮合作精神，更要發揮獨立思考能力、探索問題解決問題能力，小組成員的創新能力和實踐應用能力都得到了增強。
4.各類實習、實踐課程和畢業設計的訓練
（1）教學實踐。
所有教學活動與研究，都要以工程為核心，源于工程、依托工程、指導工程、回歸工程。①入學階段為學生介紹本專業發展、就業情況。②帶學生參觀經典工程、工地現場等，對學生進行工程認識教育。③在專業知識傳授過程中，對學生進行工程方法教育、專業發展與前沿教育，培養學生建立起工程視角，為培養具有工程能力的創新型人才奠定思想基礎。
（2）實驗教學。
實驗內容的設置要體現多樣性、及時性、靈活性、實用性、社會性。①工程造價基礎實驗。②工程造價專業基礎實驗：如土木工程材料實驗、計算機上機實驗、土木工程施工技術實驗等。③工程造價專業實驗：包括：工程招投標與合同管理實訓模擬、工程項目管理實訓模擬等。
（3）實習實踐
①認識實習。通過現場工程技術人員和老師的講解，使學生對建筑構造、土木工程施工、工程造價的構成建立感性認識。②課程實習。主要是測量實習、CAD工程應用等。③生產實習。將學生下放到施工單位，進行施工全過程、多工種實習。④畢業實習。讓學生了解專業新進展，加深所學知識的理解，提高團隊合作、溝通和組織管理能力。
（4）畢業設計。
畢業設計（論文）是高等教育實踐教學的最后一個環節。其內容涉及建筑工程技術、經濟、管理及法律法規等各方面的知識，考察學生對所學知識綜合運用的能力。
五、結語
[關鍵詞]創新應用型 雙師型 工程素質 工程能力
1 問題的提出
創新應用型人才是指既有扎實、寬厚的理論基礎，又具備較強的實踐應用能力和一定創新能力的高級專門人才。其人才培養的基本特征是：價值取向體現行業性，培養目標體現應用性，課程設置體現復合性，培養過程體現實踐性，知識應用體現創新性。
目前，土木工程根據行業特征大致可以分為科學研究型與應用型兩類。而作為應用性很強的土木工程專業，其應用型人才需求的比例高達85%～90%。因此，突出“創新應用”是土木工程專業應用型本科教育的核心和關鍵。我國高等工科教育正在推行的CDIO模式、卓越工程師培養計劃也都是強調工程應用和實踐教學體系的建立及其重要性。但目前我國高等院校土木工程專業所培養的人才在知識結構、知識能力、素質結構等方面離這個要求還有相當的距離。受以傳授知識為主的傳統教育思想影響，不少應用型本科院校的教學仍僅注重專業基礎理論知識的講授，而淡化教學過程中的實踐應用環節和學生創新能力、團隊協作能力的培養，畢業的學生往往學了很多理論知識，但不知道如何將其用于解決實際工程問題。筆者曾擔任建筑設計研究院總工程師多年，對這些方面感受深切：無論是研究生還是本科生，經過多年的系統專業理論學習，并通過試驗、實習、畢業設計、畢業論文等實踐教學環節訓練，各門成績都很優秀的畢業生，進入設計院后，基本都手足無措、無從下手、適應能力較差、不能滿足企業核心競爭力的要求。這些問題一方面與高校課程設置有關，先學基礎課如高等數學、工程三大力學等，再學各專業課知識點（如鋼筋混凝土結構、砌體結構、鋼結構、工程結構抗震等），最后進行綜合畢業設計。但學生不能自覺將多年所學自后而前的聯成整體以形成應用技能，而這正是人才需求企業所期望的。另一方面與教師素質有關。很多教師從高校畢業直接進入高校教學，沒有相應的工程設計經歷，對工程界通用的設計原理、表達方式及計算軟件運用等知之甚少，卻指導學生的課程設計或畢業設計，這無異于無源之水、海市蜃樓。指導出的學生更難奢望具有較強的工程實踐能力。因此，培養創新應用型人才是一個復雜的系統工程，涉及教育觀念的更新、人才培養模式的構建、實踐教學的改革、教師素質的提升、教師評價體系的建立等。其中，教師素質提升與教師評價體系構建是工程教育改革的龍頭，也是創新應用型人才培養的難點之一。而目前對創新應用型人才培養的思考主要集中在對學生素質的要求和培養，對應用型本科院校專業教師的素質要求和提升卻甚少提及。本文結合自身多年從事土木工程教學和建筑結構設計的實踐經驗，針對培養創新應用型土木工程專業教師的素質和能力要求進行探究。
2 應用型本科土木工程教育應達到的能力要求
隨著中國高等教育迅速進入大眾化階段，我國高等教育呈現出多樣化的辦學格局。應用型人才培養是高等學校根據社會實際需要而提出的，現在已經被我國大多數本科院校和社會所接受。由于應用型土水工程人才是面向上程實際、面向基本建設第一線，掌握一定的基礎理論知識，并具有一定的科研成果創造轉化能力的人才，所以高等工程教育界都在積極地探討應用型人才培養目標和人才培養模式。例如提出“CDIO”模式、“卓越工程師”培養計劃等等。雖然名稱不盡相同，培養目標表述上各有千秋，但都具有一些共性的特征：在培養目標上以市場為導向，以通識教育為基礎，提高學生的工程素質和綜合工程能力；在教學計劃上，突出應用與工程實踐能力的培養；在教學計劃的安排中，加大實踐教學的比例，突出學生動手做工程能力、解決實際問題能力、二次創新能力的培養；在培養方案上，應用型人才培養模式可采用“兩段式”培養模式，即學科基礎培養階段和專業方向培養階段；在教學模式上，倡導“理論與實踐相結合”、“素質教育與專業教育相結合”、“課內與課外相結合”、“學校內教育與校外企業實習基地教育相結合”等等。不論哪種模式，其目的都是為了培養出面向工程一線的具有較強實踐和創新能力的高素質專業人才。
美國的工程教育一直引領著國際工程教育的潮流，美國工程與技術鑒定委員會對美國高等工程教育提出了8項標準：①應用數學、科學、工程知識；②設計并實施實驗，能分析解釋并能獲得數據；③能夠按照要求進行系統設計或工藝設計；④能在工作中參與集體合作，并能和他人有效地溝通；⑤能夠發現工程問題、解決工程問題；⑥了解工程對于全球和社會的影響；⑦對終身學習必要性的認識及自學的能力；⑧是從事工程必須的基本技術、基本技能和使用現代工具的能力。雖然美國的工程教育理念、歐洲工程教育模式與中國的工程教育思想在一些表述上有差異，但是也有很多共性。基于上述對高等工程教育的要求，結合土木工程專業特點，應用型本科院校土木工程專業本科生的能力要求可以概括為：①對土木工程專業知識的應用能力，解決“會不會做”的問題；②工程設計、建造與施工管理的能力；⑨土木工程專業技術必需的操作技能，如測繪儀器使用、計算機軟件的應用、工程預決算、檢測儀器使用等等；④工程實驗、檢測、鑒定的能力；⑤能夠及時發現工程問題、分析工程問題、解決工程問題的能力；⑥自我學習、不斷更新知識的能力；⑦能夠與各方合作協調共事的能力；⑧能夠在行業內進行技術交流的能力。上述對學生的諸多要求，都需要從事高等工程教育的一線教師去完成，需要高校教師具備更高的相應素質與工程能力要求。
3 應用型土木工程專業教師的素質要求
大學自產生之日起就以培養人才為己任。我國高等教育法也明確了大學的三大功能，即：人才培養、科學研究、社會服務。人才培養是高等教育的根本任務，而高等學校的教師是人才培養的主力軍。高校教師特別是專業教師，教書育人，培養學生的工程素質和工程能力是教師的本分和責任。教師無論是課堂教學，還是實踐性教學環節，每天面對的是學生，接觸最多的也是學生。專業教師對土木工程專業的理解，教師在授課時的啟發引導、邏輯推理、案例分析，都潛移默化地影響著學生。教師在指導課程設計、工程實習、畢業設計輔導等實踐性教學環節中，其自身的工程素質和工程能力，直接決定著學生的能力培養。我們認為，在提出土木工程專業應用型人才素質要求的同時，也應關注對土木工程專業教師的工程素質和工程能力的要求。
3.1教育觀念的更新
教師教育觀念既是創新應用型人才培養的先導，也是教學改革的瓶頸。長期在精英教育環境下學習、成長起來的教師，又身處以學科建設為龍頭的高校現實環境中，教育觀念往往與創新性應用型人才的培養目標不一致。因此，要辦好創新應用型本科專業，首先要改變一些高等教育的傳統辦學觀念，主要有：一是認為應用型本科比學術型或教研型本科低一檔次，有點接近職業教育，降低了學科、專業的層次，也削弱了教師培養創新應用型人才的積極性。事實上，應用型與學術型或教研型專業的差異主要體現在適應社會需求的外延上，體現在學生應用能力的培養上，而不存在層次差別。二是過分強調學術化觀念，追求基礎知識、專業知識的系統性和完整性，導致課堂理論教學學時不斷膨脹，而忽視了綜合應用知識能力的培養。理論研究與跟蹤調查表明，職業成長的潛力更多地取決于學習能力尤其是自我學習反思能力，而不是基礎知識的寬厚。建構主義教育理論認為，知識和能力不是傳授的，而是建構的，這一點非常值得深思。當代工程知識更新很快，如不能授學生以“漁”，傳授的這些知識很快會過時，對學生應用能力的培養毫無幫助。三是將專業教育與學術訓練混為一談，重視傳統理論、傳統方法、傳統工具的學習與應用訓練，對新興方法、新興工具在土木工程中的應用認識不到位，對工程建設的新進展關注不夠，對社會化、專業化分工的趨勢認識不深刻。導致學生所學知識、方法落后于當前工程實踐，導致學生的應用能力、應用水平與社會需求脫節。例如：工程界的結構圖早已采用平法表示，但許多學校的畢業設計仍采用單榀剖面詳圖表示。脫離于社會工程實際。
教育觀念的轉變影響到教學過程的方方面面。首先要變革現有的課堂理論教學學時不斷膨脹，課程體系頭重腳輕的現狀。要進一步明確大學教育將工程理論和工程實踐結合的重要性，注重持續學習的能力、團隊協作與溝通能力、創造性的思維能力是21世紀土木工程師的立業之本。其次變革課程內容的學科取向，改變目前以學科科目相對應的方式來安排課程內容，缺少必要的橫向聯系，容易產生條塊分割，學生不能融會貫通的掌握工程知識；建筑工程的學生走上工作崗位不能對所學工程知識應用自如，與學校課程內容設置有很大關系，學校課程安排是讓學生通過學習基本構件及其有關的設計施工要點來學會知識，這些知識只是工程應用中的局部專門知識，最大的問題是學生沒有學到在各種總體問題中如何應用他們的專門知識，也就是說，學生學習知識是從局部到整體，而工程師的工作思維是從整體到局部，使得學生將來工作所需要的實際工程設計模式與學習技術知識的模式之間是不連續的，甚至于流程是相反的。再次，要變革課程教學方式方法，課程教學過于注重基礎知識、專業知識的灌輸以及專業技能的訓練，而忽視了工程思維的培養、工程方法的啟迪、創新精神的培育，在教育性與訓練性之間失去了必要的張力和平衡，導致學生的視野狹隘、工具功能突出，發展潛力明顯不足。教學要緊扣應用和創新，比如建筑工程行業中通用的電算程序、平法表示等都要在教學中加強，使學生一走上工作崗位就能得心應手。
3.2專業教師的工程素質與工程能力的提升
創新性應用型本科專業教師既要具有較高的學歷、較扎實的學術功底，又要具備較豐富的實踐能力、較深厚的工程素養。較為理想的情況是大部分教師都是“雙師型”，而現實情況是這樣的教師較為缺乏，教師培養也存在路徑依賴。造成這種局面的原因，既有認識的偏差、機制的缺失，也有教師個體層面的問題。在以科學研究帶動教學成為一種普遍認可模式的情況下，如不能采取系統的對策，這種局面在相當長的時間內將很難改觀，創新應用型人才的培養也就成為無源之水。
在認識層面上，目前主要存在三個誤區。一是對應用型學科來說，其科學研究要遵循“知識積累+技能訓練一實踐運用一總結研究”的方法，其實踐性活動在先，相當一部分“實踐活動”學術含金量不高，難以轉化為“研究活動”，但卻是應用型學科研究的背景與基石；而高校現行學術評價體系的主流遵循“積累知識一專題研究一實踐性驗證”的模式，與應用型學科實踐研究的路徑不兼容，導致大部分高學歷青年教師在思想上對工程實踐能力鍛煉、工程素養提升的重要性認識模糊，在行動上缺乏積極性。二是對“教學成師”、“實踐成師”的互補性、不可替代性認識不足。事實上，“教學成師”是教師的自然發展方式，是教師“從原有的教學經驗出發，生長新的教學經驗”的過程，它是一種與教育實踐相伴相生的成師方式；“實踐成師”則是人為的教師發展方式，是教師將“公共教育知識內化為個人教育知識”的過程。“教學成師”與“實踐成師”二者互為依托、互為補充、缺一不可，構成一個有機的整體。片面強調“教學成師”、忽視“實踐成師”也會導致相當一部分高職稱、老教師在教學過程中過分片面地強調教學經驗的積累，而忽視了教育觀念、教育技術的與時俱進，容易出現“師傅帶徒弟”的經驗主義傾向，這與高等教育進入大眾化時代的要求和創新性應用型人才培養的目標格格不入。三是對教師提升工程素養的路徑認識過于片面，認為只要選派青年教師去企業進行實踐即可解決青年教師實踐能力欠缺的問題。實際上，只有在科學研究、工程實踐、教育理念與教育實踐這四者相互交匯的情況下，才能促使專業教師的理論認識、工程經驗與教學感悟互相融合，從而催生教育智慧、產生新的教學經驗。
因此，要構筑專業教師的實踐學習平臺，專業教師的教學水平提高、工程素養的提升也就只能通過穿行、往返于“知”與“行”兩個世界的方式來實現，周期性地穿行于教育理論、科學研究、專業知識與工程實踐之間，實現同期互動，使專業教師成為貫通“知”與“行”兩個世界、催生工程教育智慧的紐帶與載體。
為提升專業課程教師的工程素養，在機制上，一要建立健全專業教師到生產單位進行工程實踐、學習交流的機制。充分利用高校創辦科技服務機構、辦學協作單位的平臺，引導組建團隊，有計劃、有目標地給教師提供實踐平臺，同時要保障教師的現實利益，鼓勵、推動教師積極地投入到工程實踐中去。二要借鑒國外“實踐教授”模式。建立一支數量質量穩定、來自生產一線、實踐經驗豐富的兼職教師隊伍，健全專兼結合、校外專家兼職授課機制。三要提倡、鼓勵、促進教師進一步密切與工程界的聯系。積極參加注冊工程師考試認證、申報工程系列職稱，努力承擔工程設計、檢測、鑒定、咨詢等技術服務項目，參與各種工程技術評審會議，全方位地提升專業教師的工程素養。四要積極引進工程一線的資深工程師。在其豐富的工程實踐知識基礎上加以教學方法的引導，使其成為雙師型教師。五要進一步完善、調整、優化專業教師教學、科研、工程實踐能力水平的評價體系。改變過分學術化的評價傾向，引導、促進教師不斷提升工程素養，同時要充分發揮專業顧問委員會的作用，對承擔課程設計、畢業設計的指導教師進行工程素養認證。
3.3對教師創新能力的要求
創新指一切從無到有的創造，包括一切比以前既有的東西具有新形式、新內容的新組合。也就是說，不管是從外在形式上，還是從內部或內容上，只要增添一些原來所沒有的元素，就是創新。在現實社會大背景下，培養創新人才是國家可持續發展的關鍵性因素，而具有創新意識和創新能力的教師，是培養高素質創新人才的最重要的因素。大學教師的創新能力與其在高校要承擔的雙重角色相對應，即：教學創新和科研創新，這二者是相互促進、相輔相成的。
土木工程專業是一個不斷發展的學科，教師要有科學研究的興趣，要有一定的科研能力和創新能力。通過科研活動，才能把握學科的發展動態，了解學科的前沿；通過科研或社會服務，教師才能運用理論知識分析問題、提出問題、解決問題；通過科研創新活動，才能對相關規范、規程有深入的理解。反之，教師的科研創新能力水平對教學水平和教學效果有很大促進。教師把科學研究和創新的成果滲透在教學活動中，從而影響、帶動學生去思考問題、觀察工程問題，培養學生的創新意識。
教學創新是在具備較高的教學能力和較扎實的專業能力基礎上的創新，教學能力包括教學內容的把握程度、教學方法的運用、教學語言、教學管理、考試考核方法等等。關于課堂教學可以用八個字來簡述：激情、明白、方法、效果。具體而言，作為土水工程專業課教師，要對土木工程專業熱愛，要把激情帶入課堂，感染學生的學習主動性；要對自己所教授的課程有充分的掌握，要建立該課程的邏輯思維方法；要因材施教，運用多種形式的教學法，如啟發式、引導式、案例教學、類比教學法、互動教學等等；以樓蓋結構課程設計為例，結構形式可以是單向板肋梁樓蓋，也可以是雙向板肋梁樓蓋；可以設計成密肋樓蓋，也可以是無梁樓蓋。因為建筑物的使用功能要求不同，哪一種類型是最佳方案，可以啟發學生去思考、去比較。又如考慮塑性內力重分布設計方法，就利用了混凝土結構中塑性鉸的概念，而在后續課程《結構抗震設計》中，鋼筋混凝土框架結構抗震設計也利用塑性鉸的轉動能力，提高結構的延性耗散地震能量，減少地震災害。適時引導學生發散思維，從而激發學生的創新欲望。教學是學生獲取知識的主要渠道，教學的首要目標是有效的傳輸知識，要關注教學效果，聽取學生的意見，不斷地反思和創新教學方法，使學生獲取扎實的專業知識。
3.4教師對人和自然道德關系的認知要求
土木工程的建造要利用自然資源，以滿足人類對各種設施的需要。土木工程人能夠使天塹變成通途，能把戈壁變成工廠，能夠把荒灘變成美麗的新城，能夠建造滿足人類生產、生活、學習、娛樂的各種需求的高樓大廈。但是，必須認識到土木工程不論是建造過程還是既有建筑，既是各種資源消耗的大戶，同時也是自然環境的破壞者。土術工程專業教師必須充分認識到環境保護的重要性，有節能環保可持續發展的意識，才能培養學生逐步養成“應不應該做”的理念。例如在畢業設計中，要有意識地引導學生關心結構材料的用量及造價問題實現優化設計，節省的結構材料就是減少了對社會資源的占有，就是節能減排。因地制宜地做好結構設計工作，同時注重經濟效益，提倡就地取材，形成具有經濟效益和社會效益的結構設計模式。
土木工程耗資巨大，工期較長，市場運作復雜，牽涉到的部門較多。教師要有經濟管理意識，從前期的投資論證，到中期的規劃設計，再到建造過程中，以及交付使用后的運營、維護、經營管理，都涉及到經濟問題。教師要有經濟管理的知識，要對市場經濟運行規律、對合同管理知識有一定的掌握和了解，才能在各個教學環節中引導學生不斷地優化設計，學會算經濟賬，學會回答“值不值得做”的問題。教師要引導學生意識到：浪費就是沒有處理好人和自然的關系，是不道德的。
關鍵詞：鋼結構課程；問題；對策
中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）23-0127-02
2011年6月，教育部聯合有關部門提出了實施“卓越工程師教育培養計劃”，簡稱“卓越計劃”。該計劃是貫徹落實《國家2010-2020年教育改革和發展規劃綱要》和《國家2010-2020年人才發展規劃綱要》的重大改革項目，也是促進我國由工程教育大國邁向工程教育強國的重大舉措，該計劃的目標是把學生培養成創新能力強、能適應經濟社會發展需要的高質量工程技術人才。[1]
隨著中國鋼產量的高速增長，鋼結構因其強度高、塑性韌性好、制造簡便等優點而廣泛應用于高層和高聳結構、大跨度結構、工業廠房等建筑中。[2]近年來隨著鋼結構建筑的廣泛應用和迅速發展，在此方面由于經驗豐富的技術人才較少，而剛畢業的學生實踐經驗明顯不足，致使行業發展與人才需求的矛盾愈來愈突出，培養的學生不能滿足“卓越計劃”的要求。為適應新形勢下鋼結構發展的需要，增強土木工程專業學生在鋼結構方面的知識，讓他們畢業后能較快勝任鋼結構設計與施工工作，滿足卓越計劃的需求，不可避免地對“鋼結構”這門課程教學提出了一些新的要求。
一、“鋼結構”課程教學中存在的問題
“鋼結構”是土木工程專業最重要的專業必修課程之一，通過本課程的學習應使學生較全面地了解鋼結構材料的基本性能，掌握鋼結構構件基本原理和設計計算方法，熟悉基本構件的構造設計等。可見，“鋼結構”的教學肩負著向學生傳授鋼結構基本知識的任務，因此，必須抓好該課程的日常教學工作。目前在鋼結構的教學過程中存在許多問題，具體問題如下：
1.鋼結構課程的學時太少
在“大土木”專業下“鋼結構”的學時從以前的64學時調整到現在的48學時，甚至一些院校只有40個學時，學時減小，教學內容卻未刪減，教師為了在較短的時間內把該課程的內容講完，只能將鋼結構的基本知識作簡單的介紹，一些較難的知識點講解不透徹，造成課上學生聽得懂，課下卻不會做作業，應付考試也只能靠死記硬背，但是卻不知學到什么。如何在有限時間內安排如此多的內容是目前急需解決的問題之一。另外，由于學時的限制，大多數學校只開設“鋼結構設計原理”，而未開設“鋼結構設計”，學生僅學習了鋼結構的材料性能、連接方法和構件設計，未曾學習過鋼結構的結構體系，而當前人才市場急需的是能進行鋼結構設計或施工現場管理的畢業生。
2.鋼結構的課程較難學習
“鋼結構”課程是土木工程專業較難學習的課程之一，由于該課程與建筑材料、工程力學、房屋建筑學等專業基礎知識聯系緊密，如果沒有掌握好這些基礎知識，學生很難把鋼結構的理論知識融會貫通。其次，教材中力學公式多、近似公式多、構造要求多等，部分公式是由國家規范給出，有些公式是由試驗結果得到[3]，這給教師的授課帶來了一定困難。再次，問題的多解性加重了學生學習鋼結構的難度。另外，學生從小學至高中已經習慣于一個問題一個解的學習方法，而在復雜的鋼結構構件連接的設計中該問題可能有多個解，學生一時難于接受，進而也不同程度地增加了學習鋼結構課程的難度。
3.學生沒有認識到學好鋼結構的必要性和重要性
目前鋼結構還僅用于大跨度結構、高層及超高層建筑、工業廠房等，學生見到的建筑物大部分是由鋼筋混凝土建造，從而使他們想當然地認為鋼結構這門課程可有可無，從而造成一部分學生失去學習興趣，嚴重影響學習效果。特別是已畢業的學生在工作崗位接觸到鋼結構的工程設計與施工的機會較少，即使遇到鋼結構工程，也是分包給鋼結構公司進行專門的設計和施工，這也使部分學生產生這樣的誤區。鋼筋混凝土課程是土木工程專業最重要的課程，而鋼結構課程是無關緊要的。
4.教學中缺少工程實例
由于鋼結構具有很強的實踐性，它所涉及的教學內容與鋼結構的發展、技術的進步和實際工程均有著廣泛的聯系。但在鋼結構的課堂教學過程中，教師授課內容仍然側重于書本上基本理論知識，引入工程實例較少，未將教材中的基本理論知識與工程實例聯系起來，學生極易感到索然無味，不能激起他們的求知欲。另外，學生希望學習的知識在工作后立即就能應用，如果不進行工程實例的應用，直到這門課程結束時學生也不明白學習它的意義是什么，更不用提運用該門課程的理論去解決實際問題，這是作為教師最不愿意看到的情況。
5.學生的考核形式單一
考試是教學過程中的重要環節之一，是對教師和學生進行總結性檢查的主要形式。而現階段，在鋼結構的教學過程中學生學習的考核形式仍然比較單一，主要是根據學生的課堂表現和期末考試成績來決定，不能激發學生學習的主動性和積極性。另外，有些任課教師教學水平不高，但為了片面追求所授課程的及格率而降低試卷難度，給學生劃考試重點，甚至向學生透題。這樣容易使學生認真學習的主動性和積極性極大地降低，不利于提高教學質量。
二、解決問題的建議
1.基于“卓越計劃”，制訂合理教學計劃，調整教學內容
要及時調整教學計劃，采取把課堂講授的重點放在“鋼結構”課程的主要內容上。因此，首先選用一本內容豐富、例題得當的教材，然后從教學大綱和學生的實際學習能力出發，把教學內容和學時數結合起來制訂教學計劃，使授課的理論知識夠用，滿足“卓越計劃”的要求。對于一些在其他先修課程中學習過的內容不要重新講解。
2.基于“卓越計劃”，采取比較法進行教學
鋼結構是一門理論性較強的專業課。該課程中的計算公式較多，眾多的公式使初始的學習者要完全掌握并非易事。為了使學生能較為輕松地學好鋼結構的基礎知識，在課程教學中授課教師應針對不同的教學內容可以采用比較教學方法。一方面，比較教學法可以幫助學生辨別同類教學內容之間的共性；另一方面，通過比較分析法可以發現同類問題中的某些特殊之處，有助于對相似問題的區分，掌握教學內容。[4]例如，在講授軸心受力構件的承載力驗算時，對于軸心受壓構件需要驗算是強度、剛度、整體穩定性和局部穩定性，而對于軸心受拉構件驗算需要驗算的是強度和剛度。在講授拉彎構件和壓彎構件、工字型截面的強度和穩定性驗算的公式、角焊縫和對接焊縫的計算、普通螺栓和高強度螺栓的驗算等知識點都可以采用比較法，從而讓學生更容易在較短的時間內掌握鋼結構的知識。
3.基于“卓越計劃”，適當開展鋼結構的學術講座
大部分學校鋼結構課程所用教材與其當前的發展相比具有明顯的滯后性。因教學的課時太少，學生不可能在教學中完全了解學科的前沿問題以及關于鋼結構的新規范、新技術和新理論。[3]由本校和兄弟院校在鋼結構方面進行科學研究的教師或科研院所和企業的專家通過學術報告的形式向學生講授與學科有關的專業知識或新的研究進展情況，這種學術前沿的知識是學生在課堂上學不到的，可以促使學生了解鋼結構領域的前沿知識。同時，還可以讓部分對鋼結構研究較感興趣的同學參與相關方面的課題研究，使他們了解鋼結構的最新進展，開拓視野，培養學習興趣。
4.基于“卓越計劃”，改革期末考試，實行教考分離
傳統的考試形式，教師從授課、試卷的擬定、考試的監考、試卷的評閱和成績的評定等主要由授課教師一人承擔，缺乏有效的監督和制約，容易使教師產生授課和考試的隨意性，導致學生學習積極性不高。實施完全的“教考分離”后，一方面無疑對教師產生了壓力，由于教師不知具體考試內容，可使任課教師在平時的授課過程中能嚴格地按教學計劃和教學大綱進行教學，在課前的準備、教學方法和方式的研究以及教研活動中投入更多的時間和精力；另一方面，教考分離也會讓學生認識到課程考試成績的高低主要是由平時的努力程度決定，越來越多的學生把主要的精力放在學習鋼結構基礎知識上，以往的被動學習轉為主動學習，對學生學習的主動性和積極性起到促進作用。學生在教學中的主體作用進一步加強，促進了鋼結構教學質量的提高。
5.基于“卓越計劃”，完善和加強實踐教學
實踐教學是鋼結構教學和授課環節中一個非常重要的組成部分，是實現“卓越計劃”人才培養目標的重要途徑，是鞏固所學專業知識、培養理論聯系實際能力的重要途徑。首先，要讓學生參加現場實習。教師除了在課堂上通過掛圖、實物模型、多媒體教學中的圖片等形式向學生介紹鋼結構工程的具體實例外，有必要讓學生去鋼結構加工工廠或施工現場參觀、實習，增加學生對鋼結構的感性認識，培養和激發學生對鋼結構課程的興趣；其次，改革鋼結構課程設計。鋼結構課程設計是鋼結構實踐教學中的一個重要環節，通過鋼結構的課程設計可以讓學生了解鋼結構設計的一般程序和內容。通過合理選題可以杜絕課程設計中的抄襲現象，另外也可以讓學生掌握鋼結構的設計方法、步驟，熟悉施工圖繪制，使其走上工作崗位以后能較快適應鋼結構的設計和施工工作，滿足“卓越計劃”的要求。
6.基于“卓越計劃”，建立高校和企業聯合培養機制
建立高校和企業共同培養人才的機制，能使企業和學校達到雙贏。建立一種長期穩定的人才培養合作關系，企業發揮其了解目前所需的實踐性人才應掌握哪些知識，通過企業參與高校的人才培養過程可以改變當前市場需求和人才培養錯位的現象。[5]首先，在制訂培養目標和培養計劃的過程中，高校應邀請與學生就業的相關企業制訂培養目標和培養計劃；其次，學校應鼓勵相關企業建立工程實踐的教育基地，承擔部分學生實踐教學的培養任務。另外，學校還可以要求學生有半年或者一年左右的時間在企業進行實踐學習，通過參與企業的工程實踐，學習他們的先進技術，培養學生的職業技能，并讓企業根據學生的表現給出具體的實習分數，使企業也參與到學生的評價中。最后，可以讓企業具有較強實踐經驗的工程師承擔部分實踐性較強的課程的授課任務，提高學生的培養質量。
三、結語
總之，隨著鋼結構技術的發展，關于鋼結構的教學改革是一個長期持續性的工作，教師在教學過程中應不斷進行總結和歸納，善于及時發現教學活動中的問題和矛盾，及時找出解矛盾的對應策略，不斷改革教學計劃、教學內容和教學方法，完善和加強實踐教學，建立高校和企業聯合培養機制，才能促進教學質量的提高，把教學工作推向一個更高的層次，培養出滿足“卓越計劃”的土木工程人才。
參考文獻：
[1]中華人民共和國教育部.教育部關于實施卓越工程師教育培養計劃的若干意見[EB/OL]..
[2]萬紅霞，王小平，李波，等.鋼結構教學改革的現狀與對策[J].理工高教研究，2006，25（5）：113-114.
[3]蔣華.關于土木專業鋼結構系類課程教學改革的思考[J].高等教育研究，2012，3.29（1）：49-52.
1背景及意義
我國是一個地震頻發的國家并且呈現強度大、震源淺、活動頻度高、分布廣的特點[1]。由于其隨機性和突發性，地震難以準確預測，往往造成災難的性后果，僅進入21世紀以來我國因地震引起的人員傷亡已達數十萬，被列為二十一世紀世界十大自然災害之一。
傳統的土木工程結構抗震設計方法主要是依靠結構本身的性能（強度、剛度和延性）來抵御地震作用，以滿足結構的抗震需求[2]。當建筑物所在地發生地震時，地面震動會引起結構的自震響應，結構自身主要或非主要構件通過產生一定量的變形來轉換和消耗地震輸入的能量。這種“剛性耗能”的方法以結構自身的損傷為代價耗能，即是通過結構構件的破壞達到耗能減震的目的，不具備自我調節功能，結構很可能在地震破壞中倒塌，造成巨大的損失。此外，為了使結構達到預定的抗震目標，需進行大量的抗震構造措施或者增大結構構件的截面，不但會造成結構自重和剛度過大使得地震作用增大，而且還會造成大量的材料消耗和增加施工的難度[3]。
1972年美籍華人姚冶平[4]首次將結構控制技術引入土木工程。結構控制是指在結構某個部位設置一些控制裝置，當結構振動時，被動或主動地施加一組控制力或改變結構的動力特性，減小結構振動反應，以滿足結構安全性和舒適性的要求。
結構工程中減震控制裝置按照其控制方式不同分為主動控制、半主動控制、被動控制及混合控制。其中以被動控制中的疊層橡膠隔震墊、防屈曲耗能支撐和粘滯阻尼器應用較為廣泛。
2疊層橡膠隔震墊
建筑基礎隔震技術是在建筑上部結構與基礎（或下部結構）之間設置改變結構體系振動特性的隔震系統，使建筑物上部結構與地基“隔開”，“隔斷”地震能量向上部結構的有效傳遞路徑，實際上是通過隔震層的水平向大變形運動以消耗掉大部分地震能量，減輕上部結構所受到的慣性地震作用，有效降低地震引起的結構加速度反應、減小層間剪力及相應的剪切變形。其工作模式如圖-1所示。
于是上部結構在地震過程中就會發生接移的運動，大大減小了地震輸入到建筑物的能量。如使用了基礎隔震體系的日本東京一幢22.8 m高的鋼筋混凝土樓，在1987年12月17日千葉近海發生的6.7級地震中，實測地面加速度為43.8 cm/s2，而樓頂的最大加速度僅為11.9 cm/s2[5]。可見隔震層的設置對減小上部結構位移、控制結構的扭轉、提高結構的安全儲備是十分有利的。工程中常見普通疊層橡膠墊、鉛芯橡膠墊和高阻尼橡膠墊。當安置后兩種隔震墊后不需另外附加阻尼器便可以產生良好的耗能效果并且便于施工。
3防屈曲耗能支撐
高層和超高層結構中為減小結構的頂部位移，通常會在結構某一層設置加強層。結構的剛度和質量在這一層會發生明顯突變，地震作用顯著增大，這與抗震設計所倡導的剛度質量連續均勻分布是不相符的。普通支撐僅能增加結構的剛度，在地震往復作用下，有可能產生支撐受壓屈服使結構整體剛度減小位移增加[6]。防屈曲耗能支撐是對普通支撐的一種改進，由于其結構構造不同于普通支撐因此其受壓狀態下的變形和屈服情況亦不相同，如圖-3與圖-4所示。
圖-3 普通支撐受壓發生平面外 圖-4 防屈曲支撐受壓未發生屈曲
防屈曲耗能支撐的工作原理為：在地震作用下結構會產生層間錯動位移，此時防屈曲支撐中的軟鋼部分會進行往復的拉伸和壓縮運動，因此可以耗散很大一部分輸入到結構內部的地震能量，同時的鋼套管和套管內灌注的混凝土或砂漿提供給芯材彎曲限制，避免芯材受壓時屈曲為結構提供穩定的剛度。其主要組成部件如圖-5所示。
圖-5 防屈曲支撐結構組成
3粘滯阻尼器
粘滯阻尼器是一種輸出力大、耗能性能良好、無靜態剛度的速度相關型耗能減振裝置。粘滯阻尼器的結構及其工作原理[7]，如圖-6所示。地震作用時阻尼器活塞桿受到外界激勵產生往復移動的運動趨勢此時阻尼器內左右連通腔體內會產生一定的壓差迫使其粘度很大的阻尼介質通過細長的阻尼孔流入相對壓強較小的腔體內。由于阻尼介質的粘度很大，當其通過阻尼孔時阻尼介質的流體內部發生了相對運動，因此產生了粘滯液體分子間的相互摩擦，將地震動輸入的能量轉化為熱能耗散到空氣中。
圖-6 粘滯阻尼器結構及其工作原理
粘滯阻尼器屬于建筑結構中的非承重構件，當其在地震作用時的耗能過程是最大程度的保護主體結構的過程，因此可以增加建筑結構的安全儲備。阻尼器本身無靜態剛度，因此對結構的自振頻率沒有影響不會增加地震作用時的結構響應，達到了理想的工程效果，同時在結構加固工程中效果也十分顯著[8]。
4 結論
結構控制技術為結構設計人員提供了一種新的方式來解決地震作用時結構產生的效應，從實際工程情況到實驗理論研究都證明了結構控制技術的可行性、經濟性和施工方便性等特點，擁有著廣泛的應用前景。相信將來結構控制技術一定會與結構抗震設計過程結合的更為密切，使得建筑結構在保證安全的前提下大大減小工程造價。
參考文獻
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[關鍵詞]碳纖維復合材料 橋梁 應用
中圖分類號：K928.78 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2014）30-0377-01
碳纖維復合材料具有輕質高強、耐腐蝕、抗疲勞、性能可設計等特性。碳纖維的抗拉強度為建筑鋼材的10倍，彈性模量與鋼材相當，高彈性碳纖維的彈性模量在鋼材的2倍以上，施工性能與耐久性良好，已成為土木工程結構改造和增強的一種重要材料。據預測，到2016年我國碳纖維需求量約為13500噸，而在其能源、交通及工業應用領域約為 60%，其他航空航天、體育休閑各為20%。這說明了碳纖維復合材料在交通和工業領域的應用有著非常大的潛力。
一、碳纖維復合材料應用橋梁的原因
由于橋梁結構長期暴露在沿江沿海地區，環境腐蝕影響非常大，且承受多種活載作用（風荷載、交通荷載等）。在腐蝕和循環荷載耦合作用下，傳統鋼筋混凝土橋梁的耐久性能和安全性能問題突出，維護費用昂貴。中國科學院海洋研究所報道，全世界每年因海洋腐蝕導致的基礎設施直接經濟損失達到 7000 億美元。同時，由于傳統材料和設計施工缺陷，大跨箱梁橋的腹板開裂和跨中下撓問題，成為影響橋梁長期性能的關鍵因素。此外，隨著橋梁跨徑不斷增長，傳統斜拉橋鋼拉索在千米級以上利用效率將明顯下降，嚴重影響了橋梁的正常使用性能。以碳纖維為復合材料纖維布/板，碳纖維纖維復合索、網格、型材等在橋梁領域大量應用，成為結構抗震加固的重要手段。近年來，碳纖維復合材料成為解決傳統鋼筋混凝土橋梁結構存在的耐久性能與安全性能問題的重要途徑之一。
二、碳纖維復合材料橋梁應用的途徑
近年來，由于國內外碳纖維的快速發展，降低了碳纖維市場價格，這為碳纖維復合材料在基礎設施領域的規模化應用奠定了基礎。碳纖維增強樹脂基復合材料已經在基礎設施領域得到規模化的應用，如橋梁結構的加固與修復等。2012年我國碳纖維總用量為 12，000 噸，而用于橋梁結構加固修復的為總用量的 10%，達到 1，200 噸。傳統的碳纖維復合材料在橋梁結構的應用主要為非預應力的碳纖維板、碳纖維布等的外粘結加固修復，而在碳纖維復合材料預應力加固及新建橋梁結構的應用尚未規模化應用。
1、碳纖維復合材料-混凝土組合橋面板的應用：這種應用可以充分發揮碳纖維復合材料的高抗拉強度與混凝土高抗壓性能，并避免純碳纖維復合材料橋面板初次投入大、剛度低、強度利用率低、易發生脆性破壞和局壓破壞等缺點，被認為是最為有效的組合結構形式之一。上世紀 80 年代以來，許多專家多學者對碳纖維復合材料-混凝土組合橋面板的組合形式及其受力性能進行了大量研究，設計和分析了多種碳纖維復合材料-混凝土組合橋面板，其中一些已經在實際橋梁中得到了應用取得了較好的效果。
2、拉索橋梁中的鋼拉索的應用：鋼拉索比重大，在索承橋梁中拉索材料用量隨跨度的平方增長，承載效率（外荷載集度/纜索自重集度）下降極快，拉索中的應力大部分用來平衡自身重量。因此，采用輕質高強的碳纖維復合材料拉索，將能有效提升拉索利用效率，提高橋梁的適用跨徑，并實現高使用性能和耐久性等諸多優點。另外，對于體外預應力拉索梁橋，于傳統鋼拉索的耐腐蝕和疲勞問題，采用碳纖維復合材料拉索，將能從本質上緩和或徹底消除傳統鋼索的缺點，促進體外預應力結構體系向更大經濟跨度發展。近年來，碳纖維復合材料拉索千米大跨斜拉橋的靜動力、穩定性研究得到進一步發展，對于大跨懸索橋，國內外專家學者探索了不同跨度下鋼拉索和碳纖維復合材料拉索懸索橋，表明 2500 米跨度以上碳纖維復合材料拉索將保持優越的經濟性與實用性。
3、懸索橋/拱橋吊桿上的應用：一般情況下，吊桿設計使用壽命約為 20～30 年，在橋梁設計使用周期內需對吊桿進行多次更換，如果防腐工藝及后期維護水平不足，導致部分吊桿使用 10-15 年后即需要對腐病害嚴重的吊桿進行更換。鋼絲銹蝕與疲勞應力的耦合作用是造成橋梁吊桿病害的直接原因；而鋼絲銹蝕損傷是引起吊桿病害的罪魁禍首。而現有吊桿防腐工藝無法從根本上解決鋼材腐蝕問題，極大限制了吊桿的使用壽命。如采用碳纖維復合材料代替鋼材，可保證碳纖維復合材料吊桿較傳統吊桿具有更長的使用壽命，可有效減少橋梁壽命周期內的吊桿更換次數，實現橋梁全壽命周期成本優化。
碳纖維復合材料吊桿由一定數量平行/半平行單向 CFRP 圓棒集束成索，其基本結構形式同鋼絲吊桿相似。為確保吊桿能夠真實環境中長期服役，要對碳纖維復合材料吊桿設計準則、工藝及高耐久性配套錨具研發、疲勞損傷檢測技術及損傷機理、疲勞損傷監測及吊桿在不同交通荷載等級下疲勞壽命、吊桿錨固區局部彎曲引起的徑向剪切疲勞應力等等方面進行深入的系統研究，然后進行實踐才能達到預期的效果。
目前，我國低性能碳纖維復合材料拉伸模約為鋼材 60%，無法保證橋梁在活載下的剛度要求，影響行車舒適性及主梁彎曲疲勞應力幅值大小及分布；但以等剛度設計則導致材料使用效率低下，提升吊桿造價。因此將強度、剛度設計作為碳纖維復合材料在吊桿設計的上、下限，同時考慮吊桿在不同應力水平下疲勞壽命及造價等因素。
碳纖維復合材料吊桿制索工藝及配套高耐久性錨具研發是保證吊桿正常工作的最為關鍵的部分。由于碳纖維復合材料各向異性的特點，導致材料在運輸、集束成索及安裝過程中極易發生損傷。纖維復合材料特點，使得普通錨固體系不再適用。國內外公司針對此類材料性能特點，推出多系列錨具及配套注漿設備，如，機械加持型、粘結型、握裹粘結型等等。其中，握裹粘結型錨具依靠錨杯內部環氧類填料粘結作用以及直筒內錐的錨體結構所提供的內擠效應，其錨固效率高于粘結型，且在錨固段內填料對材料橫向剪壓效應遠低于加持摩擦型，適用于錨固多束纖維復合棒材。
研究碳纖維復合材料在橋梁結構的創新性應用，不僅能夠促進國產碳纖維復合材料在交通領域的規模化應用，同時能夠提高我國橋梁結構的使用壽命與性能。
參考文獻
[1] 咸貴軍、李惠《復合材料土木工程應用與耐久性》，湖北林業廳主辦，2010，121-126.
