近代土木工程的特点

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近代土木工程的特点范文第1篇

关键词： 土木工程； 信息社会； 网络；

世界正经历工业革命以来的又一次重大变革，这便是信息(包括计算机、通讯、网络等)工业的迅猛发展，可以预计人类的生产、生活方式将会发生重大变化。航空、航天事业等高科技事业快速发展，月球上已经留下了人类的足迹，对火星及太阳系内外星空的探索已取得了巨大进步。地球上居住人口激增，目前世界人口已超过60亿，预计到21世纪末，人口要接近百亿。而地球上的土地资源是有限的，并且因过度消耗而且日益枯竭。生态环境受到严重破坏，如：森林植被破坏，土地荒漠化，河流海洋水体污染，城市垃圾成山，空气混浊，大气臭氧层破坏等，随着工业的发展、技术的进步，而人类生存环境却日益恶化。因此，我们有必要重新认识土木工程，深入研究一下土木工程的发展趋势。

一、土木工程的涵义

土木工程是指建造各类工程设施的科学、技术和工程的总称。土木工程的含义可从两方面去理解。一层含义是指与人类生活、生产活动有关的各类工程设施，如建筑工程、公路与城市道路工程、局坝水电和水利工程、铁路工程、桥梁工程、隧道工程、地下空间开发利用工程等。另一层含义是指为了建造工程设施应用材料、工程设备在土地上所进行的勘察、设计、施工等工程技术活动。经过多年的发展，目前土木工程的实践和研究已取得显著成就，无论是结构的力学分析，还是结构设计的理论和方法以及结构的施工手段，都有了非常大的突破；特别是近若干年，在高层、大跨结构和钢结构方面成绩尤其惊人。但展望未来，土木工程领域中仍然有许多课题需要我们进一步探讨。

二、现代土木工程的特点

适应各类工程建设高速发展的要求，人们需要建造大规模、大跨度、高耸、轻型、大型、精密设备现代化的建筑物，既要求高质量和快速施工，又要求高经济效益。这就向土木工程提出新的课题，并推动土木工程这门学科前进。它的特点具体地表现在下述几个方面。

现代土木工程的特点是：适应各类工程建设高速发展的要求，人们需要建造大规模、大跨度、高耸、轻型、大型、精密、设备现代化的建筑物。既要求高质量和快速施工，又要求高经济效益。这就向土木工程提出新的课题，并推动土木工程这门学科前进。

高强轻质的新材料不断出现。比钢轻的铝合金、镁合金和玻璃纤维增强塑料(玻璃钢)已开始应用。对提高钢材和混凝土的强度和耐久性，已取得显著成果，而且还仍继续进展。

建设地区的工程地质和地基的构造，及其在天然状态下的应力情况和力学性能，不仅直接决定基础的设计和施工，还常常关系到工程设施的选址、结构体系和建筑材料的选择，对于地下工程影响就更大了。工程地质和地基的勘察技术，目前主要仍然是现场钻探取样，室内分析试验，这是有一定局限性的为适应现代化大型建筑的需要，急待利用现代科学技术来创造新的勘察方法。

以往的总体规划常是凭借工程经验提出若干方案，从中选优。由于土木工程设施的规模日益扩大，现在已有必要也有可能运用系统工程的理论和方法以提高规划水平。特大的土木工程，例如高大水坝会引起自然环境的改变，影响生态平衡和农业生产等，这类工程的社会效果是有利也有弊。在规划中，对于趋利避害要作全面的考虑。

随着土木工程规模的扩大和由此产生的施工工具、设备、机械向多品种、自动化、大型化发展，施工日益走向机械化和自动化。同时组织管理开始应用系统工程的理论和方法，日益走向科学化；有些工程设施的建设继续趋向结构和构件标准化和生产工业化。这样，不仅可以降低造价、缩短工期、提高劳动生产率，而且可以解决特殊条件下的施工作业问题，以建造过去难以施工的工程。

三、土木工程的发展趋势

（一）原材料向高性能材料发展

钢材将朝着高强、具有良好的塑性、韧性和可焊性方向发展。日本、美国、俄罗斯等国家已经把屈服点为700N／mm2以上的钢材列人了规范；如何合理利用高强度钢也是一个重要的研究课题。高性能混凝土及其它复合材料也将向着轻质、高强、良好的韧性和工作性方面发展。

（二）建筑工业化

建筑长期以来停留在以手工操作为主的小生产方式上。解放后大规模的经济建设推动了建筑业机械化的进程，特别是在重点工程建设和大城市中有一定程度的发展，但是总的来说落后于其他工业部门，所以建筑业的工业化是我国建筑业发展的必然趋势。要正确理解建筑产品标准化和多样化的关系，尽量实现标准化生产；要建立适应社会化大生产方式的科学管理体制，采用专业化、联合化、区域化的施工组织形式，同时还要不断推进新材料、新工艺的使用。

（三）土木工程将向太空、海洋、荒漠开拓

地球上的海洋面积占整个地球表面积的70％左右，现在陆地上土地太少，首先想到的是可向海洋发展。向海洋开拓近代已经开始。为了防止噪音对居民的影响，也为了节约用地，许多机场已开始填海造地。如中国澳门机场，日本关西国际机场均修筑了海上的人工岛，在岛上建跑道和候机楼。香港大屿山国际机场劈山填海，荷兰Delf围海造城都是利用海面造福人类的宏大工程。现代海上采油平台体积巨大，在平台上建有生活区，工人在平台上一工作就是几个月，如果将平台扩大，建成海上城市是完全可能的。

参考文献：

[1]方从严,梁有峰,吴庆. 土木工程的现状与未来发展趋势综述[J]安徽建筑工业学院学报(自然科学版), 2005,(02)

近代土木工程的特点范文第2篇

关键词：土木工程 灾害？ 人为灾害？ 防灾减灾

引言：灾害是对能够给人类和人类赖以生存的环境造成破坏性影响的事物总称。土木工程中的灾害主要分为自然灾害和社会灾害。自然灾害是自然界中物质变化、运动造成的损害。例如，强烈的地震，可使上百万人口的一座城市在顷刻之间化为废墟；滂沱暴雨泛滥成灾，可摧毁农田、村庄，使成千上万居民流离失所；严重干旱可使田地龟裂、禾苗枯萎、饿殍遍野；火山喷发出灼热的岩浆，可使城镇化为灰烬；强劲的飓风、海啸可使沿海村镇荡然无存，诸如此类，都是大自然带给人类的“天灾”。人为灾害是由于人的过错或某些丧失理性的失控行为给人类自身造成的损害。

一、 工程灾害的类别

1、 地震灾害

地震是由于地壳破坏而引发的地面运动，这种地面运动对人工建筑物可以造成严重破坏。中国位于世界两大地震带-环太平洋地震带与欧亚地震带的交汇部位，受太平洋板块、印度板块和菲律宾海板块的挤压，地震断裂带十分发育，是一个地震频发的国家。1976年的唐山大地震，1999年的台湾921大地震，2008年的汶川大地震都给人民的生命财产安全带来了不可估量的损失。在工程抗震方面，通过重新修订各地区的抗震设防烈度，提高了工程抗震设计和抗震检验的标准。

城市生命线工程系统抗震包括系统震害预测、系统抗震能力评价、系统抗震设计和改造、震时系统控制、震后系统维修等内容。

系统抗震设计与改造有两条途径：

第一条途径是通过提高系统内关键结构、设备和子系统的抗震能力来有效提高整个系统的抗震能力。

第二条途径是通过优化系统结构来提高整个系统的抗震能力。

2、 风灾

常见的风灾有台风、暴风、龙卷风。对于高层建筑、大跨结构、柔性大跨桥梁、输电塔和渡槽等受风面积大的柔性结构的抗风设计与抗震设计具有同等重要的意义。

3、 地质灾害

地质灾害包括滑坡、泥石流和沙土液化等。地质灾害的发生一般存在诱因。滑坡和泥石流一般由暴雨引发，沙土液化一般由地震引起。这类灾害具有分布广、破坏性强、隐蔽性及容易链状成灾等特点，不仅会阻塞河道与交通、毁坏农田和建筑物，还会造成人员伤亡和财产损失，对生态环境造成巨大破坏。？防治的主要方法为锚索加固，挡土结构。

4、 其他灾害

人为灾害主要由管理失误或无视安全生产所造成的。

二、 土木工程在防灾减灾中的重要性

防灾减灾工程及防护工程学科是土木工程学科中的边缘学科，其核心内容为地震工程、抗风工程、抗火工程和抗爆工程等。主要研究领域有两个：一是土木工程结构抗震研究的基础问题─结构输入地震动参数的研究。主要研究内容包括：近场波动数值模拟及并行计算技术；近断层强震动的模拟；局部场地对地震动的影响；地震动空间相关性等；另一个为工程结构防灾减灾（包括抗震、抗风、抗火等）理论及应用技术的研究。主要研究内容包括：钢结构在地震荷载作用下的破坏机理及抗震设计对策；特殊和复杂高层建筑结构抗震设计理论与应用等。土木工程在防灾减灾中的重要性主要体现在以下几个方面：1.防护性无论从筑巢穴居，还是到近代的地下指挥所、核电安全壳都需要土木工程的防护。2.超前性防护设施必须建在遭受袭击之前，如交通需要先修路架桥、发电先建电厂等。3.基础性国民经济的基础设施，具有投入大、效益大、服役周期长等特点。4、普遍性各行各业都离不开土木工程，而其对土木工程也有不同程度的依存关系。5、恒久性浅谈土木工程中的灾害临沧汇邦建筑设计有限公司罗仕姜摘要：我国是世界上自然灾害类型多、发生频繁、灾害损失较为严重的国家之一。在过去的40年间，每年灾害经济损失约占同年国家财政总收入的六分之一至四分之一。进入20世纪90年代以来，灾害直接经济损失每年约1000亿元，个别年份甚至达数千亿元，严重制约着社会的可持续发展。各种土木工程灾害也时有发生，使建筑者们也面临着更多的困难和挑战。

结语：我国是世界上自然灾害最为严重的国家之一，灾害种类多、分布地域广、发生频率高、造成损失重。在全球气候变化和我国经济社会快速发展的背景下，近年来，我国自然灾害损失不断增加，重大自然灾害乃至巨灾时有发生，我国面临的自然灾害形势严峻复杂，灾害风险进一步加剧。由此可见，防灾减灾在我国有多么重大的意义。？

近代土木工程的特点范文第3篇

关键词：土木工程；安全鉴定；诊断；结构损伤；振动损伤

在土木工程中，结构损伤依据检测技术能分成局部与整体检测两部分，根据结构模型能分成无模型与有模型诊断两类。土木工程在使用当中，具有一定使用年限，由于酸雨、地下水、北方冬季结冰等耐久性因素，或遭遇洪水、地震与台风等灾害等偶然荷载作用，甚至诸如贯穿裂缝、混凝土浇捣及养护、建筑材料质量参差等诸多不确定因素，建筑物经过多年磨损而存在安全隐患，出现质量问题，给土木工程带来不可估量损坏。建国六十年来，许多建筑物已经达到其使用的耐久极限，改革开放三十年也有大量的新型建筑达到了其生命的“半衰期”，为确保人们生命财产安全，采用有效诊断措施给予防控是必要的。

1. 结构损伤、振动损伤与安全诊断

在土木工程当中，结构损伤所指的是结构材料及其几何特性出现改变，会给当前结构性能与整体系统力学带来影响。由土木结构强度、刚性与稳定性上看，土木结构损伤主要包含内部缺陷、材料缺陷与设计结构隐患、结构裂纹、性能下降等。振动损伤所指的是结构因振动引发的损伤，经过各振动信号采集与处理，对结构损伤给予判断，因振动源存在不确定性，振动测试环境比较复杂，具有不可控性，此类损伤诊断较难实施。安全诊断所指的是通过土木结构损伤状况的识别，分析结构各性能指标，并判断结构损伤状况，一旦存在损伤，就应对其位置与损伤程度进行确定，对土木结构剩余寿命进行估计以判断其继续应用性，并研究制定相应的修复补强方案。

2. 结构损伤的诊断方法

1.1. 整体检测方法

整体检测方法主要通过建筑物原有力学模型，通过施加各种假设荷载或振动作用，分析建筑物的荷载极限，主要适用于有详细的工程力学计算书建筑物，对于近二十年建成的超高层框架结构或连续多跨单层层建筑物，最好有静力学、动力学、运动学力学分析的计算机模型。现代大型计算机工程力学分析软件，例如Ansys、Nastran软件能为建筑物的损伤分析提供良好的辅助。

但因为检测方法对力学模型的依赖，未必适用于改革开放前甚至各种古代建筑等缺失力学计算书的建筑结构损伤分析，部分受到地震、海啸、或者例如九江大桥撞击甚至911恐怖袭击的建筑物则不适用，因为其设计模型和实际模型条件已不一致。

1.1.1. 系统识别与模型修正法

系统识别与模型修正法主要是应用基本的运动方程、动力测试资料与有限元模型进行优化约束，并修正结构模型刚度、质量及阻尼分布等，与结构动态响应相接近，经过基线模型及修正模型矩阵的比较，能对土木结构损伤给予诊断。Nastran软件对系统识别与模型修正法的支持度很高，能提供静力学、动力学、运动学力学以至热力学的模型分析功能。应用这种方法在子结构的划分及处理上优势较多，因测量噪声、模型误差与土木结构等在局部刚度变化上不是很敏感，实际应用颇受限制，致使特征方程的求解出现亚定问题，要有效解决模型于数据不定性，可应用统计推断法，像贝叶斯法，根据边界条件中的子结构修正，能减少未知数，同时，运用良态建模与子结构合理划分等，获取最优信息量。当然，贝叶斯法属于统计的理论范畴，实际操作时可以在结合超声回弹综合法等构件强度分析方法，可以将重要构件实际强度数据输入到力学设计模型中，从而论证建筑物现状刚度和设计刚度之差，可以让结构工程师分析建筑物的损坏情况。

系统识别与模型修正法较为适合正常情况使用下的建筑物安全鉴定使用，即实际使用状况与设计使用功能相同的建筑物。

1.1.2. 动力指纹识别方法

在土木结构诊断中，动力指纹识别是在结构特性变化下，如结构参数中的质量、刚度及阻尼等出现变化，相应动力指纹就会出现变化。动力指纹便能看成结构损伤标志，重用动力指纹主要包含振型曲率、频率、MAC与应变模态等，经实际结构试验，土木结构损伤中的固有频率变化比较小，振型的局部刚度变化较为敏感，不过其精准测量比较困难。如Elkordy等人采取振型方法进行五层框架结构的损伤诊断，在不同损伤状况中，第1-第4层当中的第1振型，是依据第5层当中的第1阶振型进行归化处理，并对损伤前后的振型变化比，当作参数输进BP网络中，还应对损伤位置给予检测，对其损伤程度进行测定。

在检测当中，仅应用振型方法诊断会受到检测时建筑物振动影响检测结果，具有一定缺陷性，建议采用多次检测的数据结果进行加权提高数据准确性。

1.1.3. ANN方法

ANN方法为神经网络法，是上世纪80年代，广受关注的人体神经原理的模拟方法，有自我学习与并行计算之功能，其容错性也很强，运用网络算法当中的墨水识别，能有效解决传统模式当中的模式损失与高噪音等缺点，已成损伤结构诊断中应用最广泛工具，神经网络诊断原理是依据不同状态下的结构反映。经特征提取，选择损伤敏感参数当做网络输入的向量，而结构损伤为输出，构建损伤状态及输入参数间的映射关系，网络含模式分类作用，通过目前结构可直接反映结构损伤状况。MSC.Marc软件对神经网络法的支持度很高，对比起Nastran，MSC.Marc可以分析的处理各种线性和非线性结构分析包括：线性/非线性静力分析、模态分析、简谐响应分析、频谱分析、随机振动分析、动力响应分析、自动的静/动力接触、屈曲/失稳、失效和破坏分析等。它提供了丰富的结构单元、连续单元和特殊单元的单元库，几乎每种单元都具有处理大变形几何非线性，材料非线性和包括接触在内的边界条件非线性以及组合的高度非线性的超强能力。运用神经网络的损伤诊断法，并不需要土木结构的动力特点先验知识，含有损伤的诊断非参数性，非线性的应设立较强，比较适合非线性的模式分类与识别，与模型修正方法相比，神经网络方法的适用范围更为广泛，不单可以分析整个建筑物，亦可以单独核算各种构件。

1.2. 局部检测方法

这种检测方法被大量用于建筑物中局部受损构件的检测，主要包含染色法、目测法、涡流法、以及前文提及的超声回弹综合法与发射光谱法等，这些检测方法中的大部分应用在某部件焊接缺陷、裂缝位置、受偶然荷载损坏的构件、与腐蚀磨损等方面的检查，在实际检测当中，多种技术的联合应用能对结构状态进行评价。

如射线检测法是用直线加速器与X射线，对土木结构缺陷给予检测，例如地下连续墙裂缝检测，对其结构内部的缺陷位置与形状给予检测，以判断结构可用与维修参考。声发射法所指的是对活动缺陷给予动态监测，并采取声发射探头对发射源中发射弹性波向电信号进行转换，再通过放大处理，获取特征参数，以推测材料内部的缺陷位置。超声回弹综合法根据实测声速值和回弹值综合推定混凝土强度的方法。本方法采用带波形显示器的低频超声波检测仪，并配置频率为50～100KHZ的换能器，测量混凝土中的超声波声速值，以及采用弹击锤冲击能量为2.207J的混凝土回弹仪，测量回弹值，直接得出混凝土实际强度。

通过局部检测，找出结构损伤点，通过注浆、二次抹面、壁可法或者构件破坏重新浇捣，及时补强，提高构件耐久性。但因为局部检测的对象是构件，仅能处理诸如贯穿裂缝、混凝土浇捣及养护、建筑材料质量缺陷或偶然荷载破坏的构件，当处理整体受损，或者改变使用用途、调整建筑结构的建筑物，还需要结合各种整体检测方法检测。

1.3. 无模型的诊断方法

在土木结构的损伤诊断中，无模型诊断方法并不需要有关结构模型的特征量，从土木结构振动的响应频谱、时程与时频等进行特征量提取，实施结构损伤的诊断。这种诊断方法起初仅应用在机械损伤诊断当中，进入21世纪之后，才逐步应用在土木结构当中，其诊断方法主要有频域法、时域法与时频分析法等三类，其中，频域法是运用频响函数对损伤诊断的指标进行构造，如波形识别指标在桥梁结构中的损伤诊断，又如功率谱密度均方根的指标在线性结构中的早期损伤定位。时域方法包含卡尔曼滤波法与ARMA模型等，如运用加速度的时域信息对残差量进行构造，并采取奇异值的分解法，对方程组进行求解，以验证方法有效性。而时域分析法是运用新信号的分解法，对原有傅里叶变换分解法进行替代，现在大多为小波变换，如廖锦翔等人，就运用小波变换，对桥梁裂缝的位置进行了识别，并实施数值模拟，以检测结果的准确可靠性。

1.4. 重建力学模型法

与无模型的诊断方法的使用环境相同，目前我国存在大量建国以前留下的古建筑，而因为建筑物设计及竣工资料档案制度建立以前的五十至八十年代建筑物也不在少数，这些建筑物大多处于年久失修的状况，而且因为设计资料缺失，无法通过整体检测方法测定其安全状况。我所工作的海印集团曾多次接收这种资料缺失的旧物业，例如海印广场项目、海印电器总汇、海印江南粮油城项目。在这些项目中，我司与设计院一道，通过超声回弹综合法，测出混凝土结构强度，同时利用X射线探测主要构件的构造钢筋，重建改造部位的力学模型，降次使用轻度受损的范围，对中度受损的构件及时回顶、拆除、植筋并重新浇捣，收效显著。重建力学模型，对重新活化古建筑、近代建筑有重要意义，有待专题研究并形成相关的行业规范。

3. 土木结构中的损伤诊断相关问题探究

在土木工程当中，其结构的损伤诊断是很重要的，直接关系着土木结构稳定安全性，损伤诊断法在航天、航空与机械等领域应用较为广泛，在土木工程，特别是桥梁结构中，其应用有效性还需不断加强，因土木结构的影响因素并不确定，结构也较复杂，在实际应用当中，诊断方法还存在较多困难，需要不断深入研究及实践，损伤诊断当中，对实际结构损伤的数据需求量大，不过实际数据比较有限与不足，运用大量试验对标准样例与损伤数据进行获取，所付出代价较为昂贵，并且费时费工，损伤结构研究当中，构建结构模型，并运用数值仿真实施相关研究，其现实意义更强。

在损伤诊断当中，大多诊断指标是在航空与机械等方面发展来的，土木工程当中的结构诊断指标，还需要不断完善，尤其是结构的实用性，还应加强研究，运用更可靠损伤指标，让其适合某结构。对于大型的土木结构，激励环境下，难以激发高阶模态，加强低阶模态的结构损伤诊断，更具有其理论意义与实践价值。土木结构中的自身动力与非线性等变异，会对结构损伤诊断造成较多困难，需要进一步研究。随着新材料及新思想的发展，在土木工程中，应加强结构设计改进，加强新参数与性能指标的测试，并运用新数学模型，强化土木结构边界条件注意，有效扩大应用范围，增强拟合程度。

我国的结构损伤的诊断发展迟于欧美、日本等西方发达国家，即使对比香港，我国大陆还是处于萌芽的阶段，其主要原因首先是我国目前新建项目之多，导致政府相关主管部门暂时未能顾及土木结构使用的安全，未能退出相应政策支持，这需要政府立定决心，成立分管土木结构使用的安全的部门，仿效香港制定相关的建筑物周期性诊断的法律法规；其次，国内支持土木工程力学模型的软件、各种检测工具和标准匮乏，即使有更好的检测方法也会因市场缺乏竞争而导致价格高昂，使用者望而却步，也是制约结构损伤的诊断的重要因素，许多设计院目前还是依赖工程师手稿计算，而对建筑物的安全鉴定还是使用目测法、染色法等低效率方法，所谓工欲善其事必先利其器，须由国家主管部门牵头，研究属于中国的力学模型软件，制定安全鉴定的行业标准以致国家规范。只有完善上述两点，我国结构损伤诊断行业才能迎头赶上世界列强。

结束语：

在建筑工程中，土木工程结构作为其重要构成，结构损伤程度直接关系建筑质量及其安全性，加强土木结构的损伤诊断是非常必要的，我国土木结构的损伤诊断已比较系统与深入，不过依然存在一些问题，需要运用合理诊断方法，对其损伤进行诊断，为土木结构的安全可靠性提供相关参考依据，确保建筑工程质量的安全性，保证人们的生命财产安全。

参考文献：

[1]张海芳.关于土木工程结构损伤诊断的研究[J].中国房地产业：理论版，2012（9）

[2]姜浩，乔丽.土木工程结构损伤诊断方法的研究进展综述[J].吉林建筑工程学院学报，2011（5）

近代土木工程的特点范文第4篇

1.1教学内容和授课计划针对专业性不强

大学物理学作为一门专业基础课，人们更多地强调它的基础性、系统性，重视概念、原理、定律推导和数学公式的表达，忽视了不同专业学生对大学物理内容的不同需求。从而导致在大学物理教学过程中按照多年来形成的固定模式，对不同专业的学生采用统一的教学大纲和同一个授课计划。大部分地方院校大学物理内容以经典物理为主，近现代物理内容所占比例较少，有的院校甚至不讲近代物理。而实际上以量子力学和相对论为支柱的近现代物理是现代科技的先导。大部分大学生以后将在高新技术领域工作，肩负着国家未来科技发展的重任，他们不能不学习近现代物理的内容。教学内容没有和学生的专业需求紧密联系起来，没有用发展的观点来选择、组织传统物理教学内容，导致物理教学与时展、科技进步脱节。这种对各专业和学科不加区分的课程设置，导致学生无法体会大学物理与自身专业的密切联系，从而很难激发学生的学习兴趣。

1.2教学内容宽泛

大多数院校的培养计划不断增加专业课和专业实践课的学时，压缩大学物理的学时。而大学物理教学内容不变，从而导致学生难以在如此短的时间内消化和吸收新知识。并且不同理工科专业的大学物理课时都一样，这样就造成了为了完成教学大纲规定的全部内容，教师往往挑拣考试的内容讲，只重视物理结论定律，很难对知识点的应用进行详细地展开和深入地剖析。因此，如何利用最少的课时，讲解更多的对学生专业有帮助的教学内容，以及如何处理好本学科知识与后续专业课知识衔接等问题，对大学物理教学提出了严峻的挑战。

1.3考评方式单一

绝大部分普通院校对大学物理学的考核手段非常单一，就是简单地采用期末考试成绩为主（占总成绩的80%），出勤率及课后作业完成情况（占总成绩的20%）为辅的考核方式。大多数院校都是进行统考统评，老师上课时为了应付考试对一些与学生专业知识相关但又不考试的内容不敢深入讲，学生也是处于考试压力之下被动学习。这种单一的考评方式并不能真正地反应一个学生对知识的掌握和应用程度。大多数期末考试题一般都是填空、选择和计算题，其中计算题占分较重，这种考核方式最终把学生导向用记概念公式、背定理定律的学习方式来学学物理课程。另外，有的院校甚至还规定了期末考试及格率的底线，如果及格率低于所规定的低线，学校将问责任课教师，所以教师为了提高及格率尽可能的降低考试要求，甚至于出现老师给学生划重点，学生背试卷考试的不良现象。

2分专业进行大学物理教学的必要性

洛阳理工学院是一所新建的理工本科院校，几乎所有理工科专业都开设大学物理课程，所有开设大学物理课程的专业都严格按照大学物理的框架体系，统一的教学大纲和授课计划组织教学，教学效果并不理想。学生的物理基础参差不齐，不同专业的学生对大学物理学的内容需求差异比较大。在这种情况下，按照统一的教学大纲和教学计划，对各个专业不加区分地进行教学，会导致学生对大学物理与自身专业的联系体会不深，无法激起学习兴趣。因此，为了突出专业特色、加大专业的针对性，使大学物理更好地为专业课的学习服务，实行按专业分类教学是十分必要的。

3大学物理分专业教学的几点建议

针对以上大学物理教学过程中出现的问题，笔者将结合不同的专业特色提出以下几点建议。

3.1结合不同专业特色修改完善教学大纲

不同的专业有不同的培养目标，学生毕业就业方向也不尽相 同。他们对大学物理的需求肯定不一样。而且不同的院校有各自不同的专业服务定位，也有各自不同的专业特色。比如洛阳理工学院服务面向定位就是“立足洛阳，面向河南，服务地方，服务行业”。该校的特色专业有无机非金属材料工程、机械设计制造及其自动化、材料成型及控制工程、自动化、计算机科学与技术和土木工程等。根据这些不同的专业、不同的培养目标应该制定不同的教学大纲。可以将这些专业根据对大学物理需求的高低分成三类：无机非金属材料工程、材料物理、金属材料工程、自动化和电气工程及其自动化专业归为一类，这一类对大学物理要求比较高，后继专业课的学习与物理知识联系紧密，且物理学所培养的思维方式，对于他们来说也非常重要。包括力学、热学、光学、电磁学和近代物理，各部分内容讲解比较详细，教学学时应不少于128学时。为这些专业的学生打下坚实的物理基础，提高他们利用科学的思维方法分析、解决问题的能力。而对于机械设计制造及其自动化、车辆工程、机械电子工程、材料成型及控制工程、过程装备与控制工程、计算机控制技术、通信工程和计算机科学与技术专业可以分为一类，教学学时可以控制在96学时。在教学过程中针对专业特点，可以减少相应的内容，对与学生专业结合紧密、学生需要的物理学内容要有所侧重，并加强近代物理及物理知识在生产、生活、科学技术应用等方面的内容。对于这些专业的学生来说，由于有了侧重点，可以使他们体会大学物理课程与自身专业的联系，激发学习兴趣，为后续专业课学习打下良好的物理基础。对于大学物理要求不高的高分子材料与工程、土木工程、建筑环境与能源应用工程等专业可以开设64学时。在教学中加强应用性和趣味性的内容，侧重物理规律内在的联系性、物理体系的严密性，侧重对物理现象的描述而弱化具体解题的过程，注重培养学生科学思维素养和理论联系实际能力。

3.2针对不同专业适当调整教学内容、制定不同的授课计划

任课教师在制订授课计划时，应与所教专业学科教师和学生进行座谈，详细了解所教学科专业后续课程及学生在以后工作和学习过程中对大学物理知识的需求，为各专业订制不同的教学内容体系，使大学物理的基础性和实用性充分扩展到学生求学和工作的整个过程中。在授课过程中，任课教师应将一些技术应用方面的知识纳入到教学内容中。让学生切身体会到学学物理的作用，从而培养他们学学物理的兴趣。现实中大学物理课时开设不足，可以在在开设大学物理课程时根据不同专业对物理知识的需求，教学内容有所侧重。如土木工程和机械类等专业，他们对力学要求比较高，对热学、光学和电磁学要求就相对低一些。任课老师在讲授时就应该侧重力学部分，尤其是刚体力学，对光学、电磁学的知识可以少讲。而对于计算机与电子信息类等专业，他们对电磁学、光学要求比较高。任课老师在制定授课计划时就应该侧重电磁学、光学部分，还要将近代物理知识，尤其是半导体物理贯穿到课堂教学过程中，这些专业需求比较低的力学和热学部分可以少讲。对于材料类专业，这部分专业的学生对热学、电磁学、光学和近代物理要求比较高，对质点运动和动力学要求就相对低一些。老师在讲授时就应该侧重热学、电磁学、光学和近代物理部分。此外，教师在讲课的过程中还可以考虑压缩经典物理教学内容，增加近代物理的知识传授，精简与中学物理相同的内容并加深与现代科技、现代物理知识相关的内容，这样即可以扩大学生的科学视野，又可以提高学生的综合应用能力和学习兴趣。

3.3改变单一的考核方式

大学物理课程是培养大学生基本的科学素质和科学分析、解决问题的能力，为学生进一步学习后续专业知识、掌握工程技术以及今后知识更新打下必要的物理学基础。所以对于大学物理的考核，可以改变以往的重期末考试成绩的方式。甚至可以把大学物理课改成考查课来进行考核，而不是全校统一进行考试。考核时加大平时成绩的比例，但平时成绩不能只看学生出勤情况，还要将学生完成作业情况、课堂回答问题情况和分析解决工程应用中的与物理相关的问题考虑在内，使平时成绩能对学生学习过程起到督促作用。根据以上制定的三类教学大纲和相应的授课计划分专业进行考核：对大学物理要求比较高，后继专业课的学习与物理知识联系紧密的材料和电子信息类专业可以采用期末考试和平时成绩相结合的方式，而对于大学物理要求不高的高分子材料与工程、土木工程、建筑环境与能源应用工程等专业可以采用考查的考核方式。虽然是考查课，但同样可以培养学生对所学知识的综合运用能力。比如，可以考虑让学生设计跟自己专业相关的课程论文，或者利用所学大学物理知识解释与本专业紧密相关一些物理现象。这样既可以把大学物理知识与学生的专业知识紧密地结合在一起，同学们也会从内心觉得学学物理对自己有很大帮助。

4结束语

近代土木工程的特点范文第5篇

关键词: 大体积混凝土 ；温度裂缝 ；控制技术

中图分类号： TV543 文献标识码： A 文章编号：

第1节 引 言

1.1 研究背景

现代建筑中时常涉及到大体积混凝土施工，如高层楼房基础、大型设备基础、水利大坝等。它主要的特点就是体积大，一般实体最小尺寸大于或等于1m。它的表面系数比较小，水泥水化热释放比较集中，内部温升比较快。所以必须从根本上分析它，来保证施工的质量。

1.2 大体积混凝土的定义

美国混凝土学会（ACI）有过这样的规定：任何就地浇注的混凝土。其尺寸之大，必须要求采取措施解决水化热及随之引起的变形问题，即称其为大体积混凝土。

1.3 裂缝的基本概念和裂缝控制意义

裂缝是指固体材料中的某种不连续现象。近代科学关于混凝土强度的微观研究以及大量的工作实践所提供的经验表明：裂缝是一种人们可以接受的材料特征，结构物的裂缝是不可避免的。

钢筋混凝土结构裂缝是一个普遍性的技术问题。近代科学关于混凝土强度的细观察以及大量工程实践所提供的经验都说明，结构物的裂缝是不可避免的，裂缝是一种人们可以接受的材料特征，裂缝既是结构的一种缺陷，也是结构物理力学性质，无害裂缝是正常现象。

第2节大体积混凝土温度裂缝产生机理和主要影响因素

结构物在实际使用中一般要承受各种外荷载和变形荷载，当结构的抗拉强度不足以抵抗荷载作用时，结构就可能出现裂缝，结构裂缝出现的原因与荷载的关系主要表现为:由外荷载的直接应力，引起的裂缝。由荷载作用，结构次应力引起的裂缝。由变形引起的裂缝，主要是温度、收缩和膨胀、不均匀沉降等因素引起的裂缝。

2.1 混凝土温度裂缝产生机理

混凝土温度裂缝产生的机理，现在国内外学者普遍认为是混凝土在浇筑，形成过程中不了避免存着毛细孔，空隙及材料的裂隙缺陷，在外界因素作用下，这些缺陷、部位将产生高度的应力集中，并逐渐扩展发展，形成混凝土中的微裂纹。

2.2 大体积混凝土温度裂缝的主要影响因素

大体积混凝土裂缝是因为混凝土的温度变形收到约束而产生温度应力，当这种温度应力大于混凝土自身抗拉强度是而产生的。混凝土温度应力的大小取决于水泥、水化热、拌合浇筑温度、大气温度、收缩变形及当量温度等因素，同时它与混凝土的降温散热条件和升降温度密切相关，而混凝土抗拉强度的提高与混凝土本身材料性能有关，此外还与施工方案及配筋等因素有关。

2.3裂缝产生的原因 大体积混凝土结构裂缝的发生是由多种因素引起的。各类裂缝产生的主要影响因素如下： 1、水泥水化热的影响 水泥水化过程中放出大量的热量，且主要集中在浇筑后的7d左右，一般每克水泥可以放出500J左右的热量，如果以水泥用量350Kg/m3～550Kg/m3来计算，每m3混凝土将放出17500KJ～27500KJ的热量，从而使混凝土内部升高。因为混凝土内部和表面的散热条件不同，因此混凝土中心温度很高，这样就会形成温度梯度，使混凝土内部产生压应力，表面产生拉应力，当拉应力超过混凝土的极限抗拉强度时混凝土表面就会产生裂缝。 2、混凝土收缩的影响 混凝土在空气中硬结时体积减小的现象称为混凝土收缩。混凝土在不受外力的情况下的这种自发变形，受到外部约束时，将在混凝土中产生拉应力，使得混凝土开裂。引起混凝土的裂缝主要有塑性收缩、干燥收缩和温度收缩等三种。

3、外界气温湿度变化的影响 大体积混凝土结构在施工期间，外界气温的变化对防止大体积混凝土裂缝的产生起着很大的影响。混凝土内部的温度是由浇筑温度、水泥水化热的绝热温升和结构的散热温度等各种温度叠加之和组成。

第3节 基础大体积混凝土温度裂缝控制措施

大体积混凝土的裂缝破坏了结构的整体性、耐久性、防水性、危害严重，必须加以控制，大体积开裂主要是水化热使混凝土温度升高引起的，所以采用适当措施控制混凝土温度升高和温度变化速度，在一定范围内，就可避免出现裂缝。

3.1、优选混凝土各种原材料1、水泥的选择 大体积混凝土施工中应尽量使用低热或者中热的矿渣硅酸盐水泥、火山灰水泥，并尽量降低混凝土中的水泥用量，以降低混凝土的温升，提高混凝土硬化后的体积稳定性。 2、骨料的选择 在选择粗骨料时，可根据施工条件，尽量选用粒径较大、质量优良、级配良好的砾石。 3、掺加外加剂 可有效地增加混凝土的流动性，且能提高水泥水化率，增强混凝土的强度，从而可降低水化热，同时可明显延缓水化热释放速度。 3.2、设计优化措施 1、精心设计混凝土配合比。 2、增配构造筋提高抗裂性能。配筋应采用小直径、小间距。 3、避免结构突变产生应力集中，在易产生应力集中的薄弱环节采取加强措施。 3.3、施工控制措施 1、控制混凝土入模温度 入模温度的高低，与出机温度密切相关，另外还与运输工具、运距、转运次数、施工气候等有关。

2、严格控制混凝土的浇筑速度

一次浇注的混凝土不可过高、过厚，以保证混凝土温度均匀上升。

3、砼养护 主要是保持适宜的温度和湿度，以便控制混凝土的内外温差，促进砼强度的正常发展及防止裂缝的产生和发展。

4、健全施工组织管理：

实践证明，在优化配合比设计，改善施工工艺，提高施工质量，加强养护等

方面采取有效技术措施，坚持严谨的施工组织管理，完全可以控制大体积混凝土温度裂缝的发生。

第4节结束语

通过对大体积混凝土温度裂缝的分析，可以看出大体积混凝土水化热裂缝虽然不可避免，但是通过合理手段是可以控制的。

参考文献：

[1] 李廉锟。结构力学（第四版）。北京：高等教育出版社，2004

[2] 邱洪兴、舒赣平等。建筑结构设计。南京：东南大学出版社，2007

[3] 鲁彩凤，贾福萍，常虹。土木工程制图与计算机绘图。徐州：中国矿业大学出版社，2006

近代土木工程的特点范文第6篇

[关键词] 力学 学科 发展报告

福建省力学学科在广大的省内力学工作者长期不懈努力下，通过与国内外同行广泛交流、相互学习，以及不断从国内外引进优秀力学人才，近十年来取得不少成果。目前，虽然总体上在国内还无法处于先进行列，但在某些领域的一些研究成果达到了国内甚至国际先进水准，国内影响也日益增加。但是，福建毕竟是力学小省，从事力学研究的队伍很小，真正从事力学理论、基础研究的人才更少。迄今，我省高校还没有设置力学专业，更没有力学或航空航天学院。正因为我们没有强大的力学研究队伍，我们的研究成果不够系统，也无法形成国内外影响力大的研究团队。力学是目前世界上发展非常快的一个学科，是众多工程技术的基础，其研究成果被广泛应用于先进的航天航空技术、舰船技术、兵器技术、尖端的建筑领域、车辆技术、机器人技术、高速精密机床、电子技术、防震救灾等等。力学学科强的省份，其工程技术各个领域普遍也强。由于经济实力有限，福建省同其他一些省市一样，对力学等基础学科重视不够，导致工程技术人才队伍总体素质不是很高，研究后劲不足。除了高层建筑、大型桥梁、水库等事关国计民生的大项目外，很少见到生产企业借助力学寻找疑难问题的答案，或开发设计新产品。为此，总结力学学科发展，不仅仅是有助于本学科更快更好的发展，更重要的是促进力学对工业进步的推动作用。此外，还可以帮助年轻的力学工作者、力学爱好者，以及政府有关部门，更快更好了解我省乃至全世界力学发展动态、应用与存在的问题，促进力学人才队伍的发展壮大。虽然我省力学人才数量与培养机制在国内处于劣势，然而，力学学科也同其他学科一样， 有能力、也期待在海西建设中发挥更大的作用、得到更快的发展。

目前，我省力学学科研究领域主要集中固体力学、流体力学、计算力学、机械动力学与控制、细观力学、实验力学、结构力学等方面。研究内容既有理论方面的，也有许多工程实际应用的，还有关于力学教育的。本学科报告将根据上述7个领域展开。

1固体力学

固体力学研究变形固体在外界因素（如载荷、温度、湿度等）作用下受力、变形、流动、断裂等。包括杆件及理想弹性体变形和破坏；变形固体塑性变形与外力的关系；细长杆稳定性理论；杆系结构、薄板壳以及它们的组合体；裂纹尖端应力场、应变场以及裂纹扩展规律。复合材料构件的力学性能、变形规律和设计准则。固体力学不但促进了近代土木建筑、机械制造和航空航天等工业的进步和繁荣，而且为广泛的自然科学提供了范例或理论基础[1-2]。大到桥梁、航天航空器、核动力结构，小到计算机芯片、生物组织以及近年来高速发展的微/纳米机械等都需要借助固体力学理论和方法。

1.1 我省固体力学研究现状

1.1.1 断裂与疲劳方向

通过三点弯曲疲劳试验，分别跟踪监测了40Cr钢及它的两种表面处理试样疲劳损伤过程，得出了40Cr钢经过两种表面处理对其疲劳裂纹萌生寿命有显著影响的结果，提出了对疲劳裂纹萌生寿命测量的一种新方法[3]。根据材料对称循环持久极限和静载强度极限，导出任意循环特征下材料持久极限的估算公式。通过非线性有限元方法对橡胶―钢球支座的橡胶层与钢球粘结界面上及橡胶中间层在扭转载荷作用下存在中心裂纹和环形边缘裂纹的情况进行了数值模拟，给出撕裂能与裂纹尺寸、载荷和橡胶层厚度的关系曲线[4]。针对抽油机井常用油管在循环载荷作用下的疲劳断裂问题进行了理论与实验研究。在实测油管载荷谱与应变谱的基础上应用弹塑性有限元法计算油管螺纹内的应力应变场，并进行了有关的疲劳实验，以得到油管的疲劳强度。

* 第一执笔人：严世榕，福州大学车辆振动与电子控制研究所所长、教授。

1.1.2 板壳、薄壁杆件及复合材料方向

利用群论方法提出周期区域的分片正交多项式连续函数，在周期区域内利用正交分片多项式逼近位移函数可以大大地降低计算量[5]。推导了一般各向异性板弯曲的积分方程，运用加权残数配点法求解了正交各向异性板弯曲的积分方程。提出了两种新的近似基本解加权双三角级数广义各向同性板解析形式的基本解和加权双三角级数的叠加。根据Timoshenko几何变形假设和Boltzmann叠加原理，推导出控制损伤粘弹性Timoshenko中厚板的非线性动力方程以及简化的Galerkin截断方程组;然后利用非线性动力系统中的数值方法求解了简化方程组[6]。假设翘曲位移及切向位移的分布函数，考虑剪切变形的影响，利用最小势能原理建立了单位均布畸变荷载作用下的薄壁杆件畸变角微分方程[7]。采用一般解法对该畸变角微分方程进行求解，并推导求解的初参数法。采用加权余量法提出一个简支工字型梁在横向荷载作用下临界荷载的计算公式；利用这个式子算出的值与试验结果以及其它数值方法等得到的结果吻合得很好，说明文献[7]提出的公式能迅速、有效地计算薄壁杆件的横向临界荷载。以均布荷载下的抛物线钢管拱为研究对象，在考虑双重非线性的有限元分析基础上，提出纯压钢管拱稳定临界荷载计算的等效柱法[8]。提出了基于杆件连续分布的结构优化方法，优化结果不仅更接近理论解，而且克服了理论解的非均匀各向异性材料的制造困难，也完全避免了各种数值拓扑优化普遍具有的数值不稳定问题[9]。

1.1.3 弹性动力学方向

分析了一般粘弹结构特征值问题的特点，建立了一般粘弹结构的模态分析方法。与粘弹结构已有的模态分析方法相比，该方法通用于更一般的粘弹结构，在形式上不涉及粘弹本构关系项，并只涉及一种模态向量[10]。导出了时间步长内计算扰动的确定方法，并进一步采用同步计算消除计算扰动效应和后续步计算消除计算扰动效应，两种途径抵消其不利影响。基于Distorted-Born Iterative方法，提出了一种求解弹性波强非线性逆散射问题的迭代方法。在数值模拟运算时利用矩阵法进行离散处理，并采用正则化原理避免求解病态矩阵方程。应用多重尺度法推得从平方非线性振动系统势能井逃逸的时间。近似势能法用于克服非线性带来的困难。推导了系统的运动学、动力学方程。分析表明，结合系统动量及动量矩守恒关系得到的系统广义Jacobi关系为系统惯性参数的非线性函数。证明了借助于增广变量法可以将增广广义Jacobi矩阵表示为一组适当选择的惯性参数的线性函数。在此基础上，给出了系统参数未知时由空间机械臂末端惯性空间期望轨迹产生机械臂关节铰期望角速度、角加速度的增广自适应控制算法。在高速公路刚架拱实桥动测及单车荷载作用研究基础上，建立多车荷载激振模型，发展了研究刚架拱桥车激共振特性的可视化仿真方法，探讨刚架拱桥在高速多车荷载作用下的共振条件，分析车距、车速和车数对竖向瞬态振动峰值的影响，编制运行多车荷载下振动仿真分析可视化程序。提出了基于压力传感器的汽车重心实时监测机理的力学模型。利用该模型能实时监测汽车的整车重量、重心位置，提供安全装载和安全车速监测与报警，可为汽车安全系统提供可靠的重心计算力学模型，为研制汽车重心实时监测系统提供了必要参数与依据。论述数值计算中新的小波基无单元方法，即用小波基函数取代传统无单元方法中的幂级数基之后，使无单元法具有了小波变换的局域化和多分辨率等优良特性，并能有效地克服有限单元法的网格敏感性和单元之间应力不连续现象，从而不但拓展和丰富了无单元法的理论内容，也为其工程应用开辟了新的途径[11]。

1.1.4 工程应用

推导了T型截面梁的弯矩-轴力-曲率关系，提出了分析大偏心体外预应力筋的应力增量和梁弯曲性能的通用方法。比较荷载作用前后，转向座和锚具的变形差，计算出体外筋的应变和应力。因此这一方法考虑了体外筋的变形协调条件，同时自动地考虑了体外筋偏心距的损失。以B样条函数结合配点法直接求解框剪间有限个作用力与力矩，导出的递推公式对任意水平荷载可直接应用。采用动力特解边界元法在时域内求解坝-水-地基动力相互作用问题特性，研究了坝体、地基和系统阻尼对坝体的动力特性、动水压力、动力放大系数及稳定系数的影响。提出了一种求解柔性多体系统控制方程数值方法，在每一时间步，利用Newmark-β直接积分法计算迭代初值，基于控制方程及约束方程的泰勒展开，推导出Newton-Raphson迭代公式，对位移及拉格朗日乘子进行修正。引用Blajer提出的违约修正方法对数值积分过程中约束方程的违约进行修正。提出了地震作用下摩擦耗能支撑参数优化的一种新的数学模型，在给定的几条地震波作用下，在满足框架的规范层间位移角限值要求下，框架各层安装的耗能支撑刚度之和最小，从而实现安装较少的耗能装置而能达到相同的抗震要求[16]。

1.2 与国内外发展现状的对比与不足

整体上，我省还没有建立起几个系统、稳定的固体力学研究方向。与国内外比较尚处于相对落后的研究水平。许多研究领域尚处于空白。系统性、原创性研究成果就更少了。

1.3 国内外固体力学发展趋势预测

固体力学的研究对象向跨尺度和复杂性方向发展；研究手段以跨学科、交叉性和系统性为特色。 其基本理论以研究力与热、电、磁、声、光、化学及生命领域的相互作用，实现从原子、分子的微观结构到纳米结构、细观显微结构，直至宏观结构的多尺度关联理论框架的建立。固体力学可以将地震、边坡失稳、泥石流、矿井崩塌等自然灾害提炼成为具有群体缺陷、裂纹和裂隙的不连续、非均匀介质的力学演化过程，预测和防范突发灾害的发生。固体力学在陆地和海洋石油勘探采集和输运、核电技术、风能技术、高坝技术和高功率水力发电技术、大型工程结构的选址等重大工程中也将发挥愈来愈重要的作用。集传感功能和驱动功能为一体的智能材料和结构蕴含着许多与传统领域不同的力学问题。新型材料与结构的多场耦合力学，包括力－电－磁－热耦合场基础理论与体系、破坏理论、智能结构性能等是固体力学领域充满生机的研究方向。 利用生物学和生物技术来设计材料与器件将极大地冲击整个工程界、生物界和医学界。

1.4 我省固体力学发展对策

目前普遍强调工程应用的大社会背景对力学这门基础性学科的发展是极为不利的。鼓励自由探索，促进系统性、原创性、基础性的研究工作是促进力学学科发展的最重要基础工作。主要体现在如下几个方面：

（1）固体力学作为影响广泛的重要基础学科，需要长期、稳定地投入。自由探索和基础研究是科学新思想、新理论和新方法的重要源泉。需要以全面发展的观点长期稳定地处理好基础研究、应用基础研究和工程需求的关系，营造在各方面都鼓励创新的环境。

（2）人才培养，特别是充分发挥优秀人才作用是力学学科发展的重要源泉。建立有利于人才培养的长期、公正、公平、合理的科研成果和科技人才评价体系，力学学科的科学研究和人才培养尤其要避免急功近利。各高校在力学学科的建设上不能以其能否直接解决工程实际问题为取舍的依据，而要以现有人才和研究基础为依据。稳定、扎实的力学学科人才培养可以直接惠及众多相关学科的发展。

（3）从固体力学学科的性质、现状和发展趋势，以及国家需求来看，目前的重要科学问题和前沿领域主要有：微纳米力学、多尺度力学与跨尺度关联和计算、新材料与结构的多场耦合力学、生物材料与仿生材料力学、科学与工程计算与软件、仪器设备研制及实验力学新技术与新表征方法。国家建设需求的重要支撑点和应用发展方向主要有：固体强度与破坏力学、计算力学软件、固体力学在国家安全以及航空航天工程中的应用、大型工程结构与工业装备的力学问题、爆炸与冲击力学、环境与灾害关键力学问题等。

2流体力学

2.1 计算流体力学

流体力学是力学的一个分支，它主要研究流体的运动以及流体和其它介质间相互作用和流动的规律。流体涉及面广，它可以是气、水，也可以是油或其它流变物质。流体力学在气象、水文、石油勘探、船舶、飞行器和工业机械等领域均有广泛应用。流体力学数学上的描述是著名的Navier-Stokes方程及其各种变化。

空气动力学是流体力学针对空气运动问题的一个分支，也是流体力学研究的一个主要内容。20世纪初，飞机的出现极大地促进了空气动力学的发展。航空器的研究需要了解飞行器周围的压力分布、飞行器的受力状况和阻力等问题，这就促进了流体力学在实验和理论分析方面的发展。20世纪中后期，流体力学开始和其他学科互相交叉和渗透，形成了新的交学科，如物理-化学流体动力学、磁流体力学等。

流体力学研究的手段主要有三：实验，理论分析，数值计算。理论分析是根据流体力学基本方程，通过数学方法进行分析，得出各种定量和定性结果。由于流体运动的复杂性，实验方法在流体力学中占有重要的地位。现代流体力学就是在纯理论的古典流体力学与偏重实验的古典水力学结合后才蓬勃发展起来的。实验对于验证流体运动的基本规律，测定经验参数，解释物理现象均有重要意义。

随着计算机技术和各种高效计算方法的发展，使许多原来无法用理论分析或实验研究的复杂流体问题有了求得数值解的可能性，形成了“计算流体力学”学科。从20世纪60年代起，在飞行器和其它相关工程的设计中，开始大量采用数值模拟，使得数值模拟成为与实验和理论分析相辅相成的一个重要研究手段，并正在成为流体力学的主要发展方向。数值模拟方法特点如下：

①给出流体运动区域内的离散解，而不是一般理论分析方法所关注的解析解；

②它的发展与计算机技术的发展直接相关，因为复杂的流动问题要求大计算量的运算；

③若物理问题的数学模型是正确的，则可在较广泛的流动参数（如马赫数、雷诺数、气体性质、模型尺度等）范围内研究流体力学问题，且能给出流场参数的定量结果。

厦门大学在计算流体力学学科开展了多方面的研究，其主要研究力量分布在数学、海洋、化学、材料、物理机电等院系，并建立了多套高水平的大型计算服务器。特别值得一提的工作是：数学科学学院在可压和不可压粘性流体数学模型的理论探索和高阶数值模拟的研究中取得了具有国际水平的成果，丰富和发展了下面几个重要方法:

2.1.1 谱方法（Spectral method）[17-19]。该方法是一类高阶方法，它利用整体高阶多项式逼近偏微分方程的解。它主要有两种形式：从弱形式出发的Galerkin谱方法和从强形式出发的配点法，它们都可以认为是加权残差法的特殊形式。其中配点方法更像差分法，它要求在配置点上满足原方程，与差分法不同的是：它用高阶多项式的准确求导代替了导数的差分逼近。Galerkin谱方法与有限元方法在原理上类似，都是先将偏微分方程定解问题转化成与之等价的变分形式，然后通过试探函数和检验函数的选取来逼近解，它们的主要不同在于试探函数和检验函数的选取以及高维情况下基函数的构造。谱方法的收敛速度取决于解的正则度，当解无限光滑时可以达到指数阶收敛，即比任何代数阶的收敛速度都快，这是谱方法相比差分法和有限元法的一个主要优点。

2.1.2 拟谱法和谱元法[20-21]。拟谱方法（Pseudo-spectral method）是一类准谱方法，可以通过从弱形式出发的广义Galerkin谱方法构造，也可以由强形式出发的配点法得到。两者在某些特殊情形下是等价的，但对绝大多数问题，配点法无法导出简洁的弱形式，导致理论分析十分困难。现在配点法正渐渐淡出研究人员的视线。基于广义Galerkin方法的拟谱方法的构造分两步：首先构造问题的Galerkin谱方法，然后利用高精度Gauss型数值积分近似弱形式中的积分。有别于标准谱方法中使用的正交多项式基，在拟谱方法中，基函数通常选择基于数值积分的Lagrange多项式基，这给计算，尤其是非线性问题的计算带来了很大的便利。由于Gauss型数值积分的高精度，在大多数情形下拟谱方法的收敛速度与谱方法相同。传统意义下的谱方法对于复杂区域的处理能力极其有限，这限制了它的应用范围。20世纪80年展起来的谱元法（spectral element method）很好地解决了这个问题。谱元法结合了谱方法和有限元法各自的优点，既能处理复杂的计算区域，又有谱方法的高精度，它在不可压流体的计算中取得了很大的成功，如今已是计算流体中最常用的方法之一。谱元法与hp-有限元方法很相似，但两者在发展的初期有许多不同点，hp-有限元使用的多项式阶数不高，所使用的基函数也与谱元法不一样。不过随着两类方法的发展，它们呈现出越来越多的共同点，有些学者已把两类方法归结为同一种方法。由于谱方法还具有低耗散，低色散的优点，如今它已成为湍流数值模拟的主要方法。

2.1.3 湍流大涡模拟（Large eddy simulation，LES) [20-22]。 自然界中的流体运动主要有两种形式，即层流（laminar） 和湍流（turbulence），层流是指流动时流线相互平行的流动，而湍流则是无规则脉动的，有强的涡旋和掺混性。目前一般的看法是：无论是层流还是湍流，它们都服从Navier-Stokes (NS)方程。由于湍流运动特征尺度的多样性，一般来说，直接数值模拟(DNS)仅局限于湍流机理的基础理论研究和一些较简单的问题。湍流大涡模拟（LES）是介于DNS和雷诺平均NS(RANS) 之间的一个折衷方法。LES需要的网格点数比DNS大大减少，这使得它能够应用于许多实际工程计算中。LES仅计算大尺度部分，而亚格子尺度运动（SGS）通过附加模型实现。目前广泛使用的SGS模型有1963年Smagorinsky 提出的“涡粘性” 模型及其变种，如“尺度相似性” 模型，“动力学模型”，“代数涡粘性”模型和“重正化群”模型等，这些模型均在某些特定的情形和适当的假设下适用， 且跟所选择的数值方法相关。较新的LES模型包括速度估计模型以及无(显式)模型的单调积分LES(MILES)和谱消去粘性（Spectral vanishing viscosity， 即SVV)LES。MILES的基本思想是借助非线性高频限制器来限制高频波段上的能量振荡，可以起到与显式SGS模型同样的效果。而SVV-LES是在谱元法框架内提出的，其基本思想是通过引入线性高频粘性项来抑制可解尺度量在截断频率附件的震荡。与其它LES方法相比，SVV-LES简单且无附加计算量。

3计算力学

20世纪50年代，随着计算机的发展，计算力学这个力学和科学计算的交叉学科得到了快速发展，特别是60年代后有限元法及其相应软件产业的迅猛发展，使得计算力学这个新兴学科迅速渗透到土木、水利、机械、航空、电子及生命科学等各个领域，成为计算机辅助设计（CAE）的重要核心内容，也使得力学这个传统的学科焕发了新的强盛的生命力。在当今科学研究和工程实践中， 科学计算已经成为与科学理论、科学实验并行的重要科学方法。2006年美国自然科学基金委员会了《基于数值模拟的工程科学》的研究报告，明确指出计算力学和数值模拟在工程科学发展中的重要地位。

近年来我省科技工作者在计算力学及其工程应用方面开展了积极的研究工作，取得了一定的科技成果。在计算力学方法方面，我省学者系统地发展了土木水利、机械、航空航天等领域常见的梁板壳结构的高效无网格分析方法，该方法采用整体坐标建立板壳无网格近似，不仅简便直接，适用于任意复杂形状的壳体，并且可以避免参数变换，大大提高了计算效率。同时该方法利用稳定节点积分构造离散方程，兼顾了稳定、效率和精度，为快速准确地分析和设计这种类型结构提供了一种有效的数值工具。同时，针对福建省暴雨天气常见的土质边坡失稳而产生的滑坡问题，建立了暴雨条件下土质边坡突发失稳的大变形高效无网格模拟法，该方法可有效模拟失稳剪切带所引发的边坡非线性大变形损伤破坏全过程，实现边坡失稳的高效无网格法全过程仿真分析，可为暴雨条件下边坡工程的设计施工、滑坡灾害的预报、预防和加固处理提供理论依据和指导，有重要的理论和实际工程意义。另外，在杂交元研究方面提出了基于基本变形模式的正交化单元构造方法，不仅概念明晰，而且由于不依赖于材料参数而大大提高了计算效率。并且，在拓扑优化方面提出了类桁架结构连续体的拓扑优化方法，有效地避免了棋盘格问题。这些计算力学方法所取得的研究成果得到了国内外同行的引用和认可。

在工程应用方面，我省学者对汽车减震及管道密封橡胶构件的受力断裂行为进行了非线性有限元和无网格分析和模拟，提出了合理的设计方案。对于大型土木结构例如大跨桥梁、大坝与深水进水塔以及深埋特长隧洞等结构，应用有限元法进行了动力抗震抗风分析，取得了满意的结果，提供了有效的工程服务。另外，应用从微观第一原理到宏观有限元无网格计算的多尺度高性能计算方法，成功地进行了材料微观设计。

虽然我省计算力学研究与应用已经得到快速发展，但在国内仍然处于相对落后的地位，表现在原创性研究偏少，参与解决工程实际问题不够。当前我省相关科研工作者应抓住海西发展的大好时机加大科研力度，争取在高性能计算方法、大规模工程问题数值仿真分析、灾害条件下工程机构性能的计算模拟及评估预防、先进的汽车仿真方法与应用以及高性能材料计算设计等方面取得新的突破，同时密切联系实际，切实提高解决海西建设中的工程技术问题的能力。

4机械动力学与控制

近年来，福州大学、厦门大学、福建农林大学、华侨大学等在机械动力学与控制方面做了不少工作。我省的机械动力学与控制在以下几个方面的研究在国内具有较鲜明的特色和一定的影响力。

4.1 机器人系统动力学与控制问题的研究

福州大学在单臂、多臂、柔性臂空间机器人系统的运动学规划、动力学分析及控制系统设计等方面进行了系统的研究工作。他们研究了载体姿态无扰、末端爪手障碍规避、机械臂关节受限等不同目标要求下的多种运动学规划方法。在控制系统设计方面，分别给出了单、双臂空间机器人关节空间轨迹及末端爪手惯性空间轨迹跟踪的非线性反馈控制、变结构滑模控制、Terminal滑模控制、模糊变结构控制、鲁棒控制、自适应控制、复合自适应控制、终端滑模自适应控制、鲁棒自适应混合控制、自适应Backstepping滑模控制、自适应模糊滑模控制、基于模糊神经网络的动力学控制、基于速度滤波器的鲁棒控制、模糊小波神经网络控制、模糊基函数自适应神经网络控制、基于RBF神经网络的自适应补偿控制、模糊神经网络自学习控制、神经网络前馈控制及闭链双臂空间机器人基于内力优化配置原则的滑模变结构控制、RBF神经网络滑模补偿控制等一系列相关的控制方案[23-35]。在柔性臂空间机器人控制系统设计方面，给出了各类期望运动的Terminal滑模控制、Backstepping反演控制、于奇异摄动法的Backstepping反演控制、关节运动自适应控制及柔性振动的快速实时抑制、运动模糊控制及柔性振动主动抑制、运动鲁棒跟踪控制及柔性振动主动抑制等多种控制方案。其成果以150余篇论文形式，在国内外学术期刊及会议上发表与交流。此外，福州大学还开展了爬墙机器人安全系统的控制研究，对其提出了变结构控制方法、模糊控制方法等[36-37]。

4.2 机械系统动力学研究

福州大学针对立井提升系统动力学与控制、摊铺机和振动压路机动力学分析、以及汽车底盘动力学控制[38-42]等方面进行了系列研究，分析了影响提升设备动力学特性的有关结构参数、运动参数，提出了减少其工作过程振动的变结构控制与模糊控制方法；针对高等级道路建设中重要设备――摊铺机的国产化改造与开发设计，系统研究了其工作原理、动力学特性等，建立了相关的动力学模型，确定了影响整机正常工作的动力学特性及其影响因素；为消化吸收并赶超国外先进的汽车电子控制技术，开展了系统的汽车底盘总成的动力学与电子控制技术的系列研究，其研究成果有助于相关新产品的问世或改进。福州大学还对轴向运动弦线横向振动控制进行了多种控制方法的研究[43-46]，其成果可用于指导相应产品的开发设计。

4.3 研究不足与展望

迄今，还没有系统地将机械动力学及其控制的研究成果应用于产品开发与产品的更新换代中。目前，国内急需高精尖机床的开发技术与动态分析优化技术等。我省目前是工程机械大省，但还不是强省，进一步提高相关产品性能与可靠性，仍然需要开展大量的工作。我省的工程机械产品的更新换代（如集成优化、计算机智能控制等）、工程机械新产品开发设计与分析、汽车整车集成优化与设计分析、新型汽车电子控制系统开发设计、高速设备性能分析与改进、机械设备计算机智能故障诊断、微型机械产品开发设计等等，均以力学的分析研究为其成功的关键。

为改变这个落后局面，尤其是海西经济建设中更好发挥力学的作用，需要政府、企业、高校等投入更多人力物力，更积极主动地对重要机械产品、大批量生产的机械产品与汽车等开展机械动力学分析研究，对相关进口软件进行二次开发或早日开发出自己的专用机械动力学分析软件，以提高企业的产品开发能力与开发速度。同时增强完善实验能力与手段，实现对重要机械产品开展动力学特性实验，以确保产品性能稳定与可靠性。积极利用国内外的动力学研究成果，开展重要设备、大型设备、危险设施或设备的动态故障诊断研究，确保这些设备、设施安全可靠高效地运行。

5细观力学

细观力学是固体力学的一大分支，即采用连续介质力学方法分析具有细观结构的材料的力学问题，是固体力学与材料科学的交叉学科，其发展对固体力学研究层次的深入以及对材料科学规律的定量化表达都有重要意义。

前几年我省在细观力学方面的研究进展不多，近几年来才有所发展。研究主要集中在PZT和PLZT铁电陶瓷的电致疲劳机理，微观电畴原位观测，应力、高温、腐蚀性环境介质等耦合作用下固体材料的微结构和变形断裂行为的演变规律等几个方向：

①根据铁电材料自发应变与自发极化不唯一性，以及晶界的不同取向，提出自发极化过程中材料能量密度是变形梯度和电位移向量的非凸函数，从能量角度出发，导出铁电铁弹材料的自极化稳定构形所应满足的必要条件，利用两电畴的Gibbs 自由能之差作为畴变方向的判据，由要求板的Gibbs 函数最小来确定畴变量的大小。②进行了PZT 铁电陶瓷四点弯曲试样在交变力、交变电场及机电耦合疲劳作用前后的微裂纹和电畴的观察，获得裂纹扩展与极化方向，加载类型之间关系。③发展了一种原位XRD观测电畴系统，对电疲劳过程中PLZT铁电陶瓷试样表面X射线衍射峰随疲劳次数的变化进行了原位观测。同时，利用SEM观察了疲劳前后试样的断口形貌，并系统地进行了电场特征和温度对PLZT试样电疲劳性能影响的实验观测。④基于Raman散射原理，建立原位观测电畴翻转的Raman测试系统，对三种不同预极化处理的PLZT试样在静电场作用、电循环作用下的裂纹尖端的畴变行为进行了系统研究；通过原位Raman观测PLZT材料在准同型相界附近的相变过程。⑤系统进行牛皮质骨在拉伸、剪切、撕裂三种载荷类型下的裂纹起裂韧性研究。研究了皮质骨中矿物成分对皮质骨动态粘弹性性能的影响，发现皮质骨中的矿物质成分存在将降低胶原纤维的可动性，增强材料的粘弹性特性。⑥对牙齿等生物复合材料的性能进行了研究，发现牙齿具有很明显的压电效应，压电性能与湿度和细管的分布密切相关。⑦研究在不同保护气氛中，不同退火温度对碳化硅纤维的材料断裂强度的影响，揭示了微结构的演变和宏观性能之间的相互关系。2004年3月29～31日，张颖教授于厦门组织召开了全国细观力学会议，清华大学，中科院力学所，浙江大学，同济大学，复旦大学等国内知名高校和研究所的众多教授、专家参加了本次会议。

细观力学和微纳米力学在全球、全国范围内正在迅速扩展和深入，具有多学科交叉的强烈特征，国际竞争非常激烈。我省学者在细观力学方面和微纳米力学方面的投入较少，今后应该在非线性，动态，多物理场，跨尺度、尺度效应，微纳米力学和器件等方面加大研究投入。

6实验力学

1991年，福建省力学学会成立了实验力学专业委员会。福建省力学学会实验力学专业委员挂靠福州大学土木工程学院。

为更好开展实验力学工作，经过多年多方面努力，我省实验力学条件不断改善。2006年6月福州大学“工程结构福建省高校重点实验室”被批准成立，2008年与台湾大学联合成立了“福建省海峡两岸地震工程研究中心”，2008年“土木工程本科实验教学中心”获批“福建省本科实验教学示范中心”。2008年福州大学土木工程学院实验中心拥有土木综合实验馆、工程结构实验馆、岩土及地下工程实验馆、水利工程实验馆等场馆，总面积超过1.7万多平米，现有仪器设备总价值超过6000万元。其中装备的美国MTS大型结构加载系统价值超过1280万元，共有7个作动器，具备静载全过程、疲劳、多维拟静力和多维拟动力试验功能。此外，正在建设的“福州大学地震模拟振动台三台阵系统”（价值2500余万元）包括三个振动台，其中中间为固定的4m×4m水平三自由度振动台，两边为2.5m×2.5m可移动的水平三自由度振动台各一个，三个台在12m32m的基坑内呈一直线布置，其中边台最大可移动距离10m，可实现多台同步或异步地震输入，拓展了地震模拟实验的空间，该台阵系统将于2009年12月全面建成投入使用。该台阵系统的建成将使福州大学成为目前世界上少数几个拥有地震模拟振动台台阵的单位之一。

7结构力学

结构力学是土木工程专业的专业基础课，涉及建筑工程、结构工程、道路工程、桥隧工程、水利工程及地下工程等。一方面它以高等数学、理论力学、材料力学等课程为基础，另一方面，它又成为钢结构、钢筋混凝土结构、土力学与地基基础、结构抗震等专业课程的基础，在基础课和专业课的学习中起着承前启后的关键作用。

为增强基础教育并提高结构力学在工程中的应用，自上世纪90年代初，我省高校兴起结构力学教学法研究热潮，把结构力学教学改革推向新的高度，对教学内容进行了模块结构改革，将结构力学教学内容归纳为基础型、扩展型和研究型模块。使用高等教育出版社出版的由龙驭球、李廉锟等教授主编的统编教材的同时，在结构动力学部分，融入结构抗风、抗震、车激振动等学科前沿知识，增加了隔震结构动力反应的内容，补充和修正了传统教学内容中关于“伴生自由振动”的相关结论，实现了与学生原有知识的有机融合；有两项重要教研成果：阶梯形变截面梁“图乘贴补简化”计算方法和刚架拱“考虑二阶效应影响线”问题引入课堂讨论，更新了教学内容。

上世纪90年代末，我省结构力学平面教材和多媒体立体化教材建设取得突破，先后出版了《结构力学解题与思考》（陈，中国矿业大学出版社，1999。2007年该书由煤炭工业出版社修订再版）、《广义结构力学及其工程应用》（陈，中国铁道出版社，2003）、《结构力学》（祁皑参编，清华大学出版社，2006）等。

正如王光远院士所指出，结构力学学科呈现出“从狭义到广义，从被动到主动，从确定到不确定，并与结构工程渗透融合”的发展趋势。我国在力学领域的理论研究已位居世界先进行列，但在应用软件的研制方面落后了一大步，具有自主知识产权的应用软件寥若晨星。结构力学作为专业基础教育与国际先进水平接轨，体现现代结构力学教育思想；完善教学资源库建设，加强国际教学交流是当务之急。根据工科专业特点，面向能力培养、面向工程实践、面向信息时代、面向一流水准，应是我省结构力学研究与教学所追求的目标。

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课题组成员：

1、严世榕，福州大学车辆振动与电子控制研究所所长、教授。

2、周瑞忠，福州大学土木工程学院教授（本文顾问）。

3、周克民，华侨大学土木工程学院教授。

4、许传矩，厦门大学数学科学学院教授。

5、王东东，厦门大学建筑与土木学院教授。

6、陈力，福州大学机械工程学院教授。

7、周志东，厦门大学材料学院副教授。

近代土木工程的特点范文第7篇

【关键词】混凝土；配合比；性能

1.混凝土简介

混凝土，别名为“砼”，是胶凝材料将集料胶结成整体的工程复合材料的统称。常见的混凝土是用砂、碎石或卵石、水泥、掺和料、外加剂、水等按一定的比例混合搅拌而成。因此，通常人们所说的混凝土单指普通混凝土，制成工序较为简单，以水泥作胶凝材料，砂、石作集料，与水（加或不加外加剂和掺合料）按一定比例配合，经搅拌、成型、养护而得的水泥混凝土，它广泛应用于土木工程。

混凝土是一种充满生命力的建筑材料。随着混凝土组成材料的不断发展，人们对材料复合技术认识不断提高。对混凝土的性能要求不仅仅局限于抗压强度，而是在立足强度的基础上，更加注重混凝上的耐久性、变形性能等综合指标的平衡和协调。混凝土各项性能指标的要求比以前更明确、细化和具体。所以对混凝土的设计（即混凝土的配合比）更加严格。同时，混凝土的配合比，决定着混凝土本身的性质和特点，研究混凝土的性质用途必须从混凝土的配合比的研究入手。在这种情形下，研究混凝土配合比有着非常重要的现实意义。

制备混凝土时，首先应根据工程对和易性、强度、耐久性等的要求，合理地选择原材料并确定其配合比例，以达到经济适用的目的。混凝土的配合比设计通常按水灰比法则的要求进行。材料用量的计算主要用假定容重法或绝对体积法。混凝土具有原料丰富，价格低廉，生产工艺简单的特点，因而使其用量越来越大。同时混凝土还具有抗压强度高，耐久性好，强度等级范围宽等特点。混凝土的这些特点使得混凝土不单应用于土木工程，还应用于造船业，机械工业，海洋的开发，地热工程等领域，相信在未来很长的一段时期内，混凝土的作用也不可替代。

2.配合比设计下的性能用途研究

混凝土是非均质的三相体，即固体、液体和气体。三相体积的改变是混凝土产生裂缝主要原因之一，在进行混凝土配合比的设计，就是在满足相关要求的前提下，尽量减少三相体体积的变化，通过试样将三相体的体积调整到最佳比例。混凝土如果按照不同的分类方式可分为不同的种类，由于笔者侧重于混凝土的配合比以及性能研究，只从强度和功能两个分类标准进行讨论。

混凝土硬化后的最重要的力学性能，是指混凝土抵抗压、拉、弯、剪等应力的能力。水灰比、水泥品种和用量、集料的品种和用量以及搅拌、成型、养护，都直接影响混凝土的强度。我国将混凝土按标准抗压强度划分为19个等级，强度来自于立方体试件压强度标准的兆帕数。因此用C+阿拉伯数字构成，C为混凝土（concrete）的代号。通常情况下，一般把C10—C40称为普通标号混凝土，（C40～C50）称为中高标号混凝土，C60以上称为高标号混凝土。高标号混凝土抗拉、抗压强度的比值是混凝性的重要方面。

普通混凝土（C40以下），以水泥为主要胶凝材料，与水、砂、石子，掺入化学外加剂和矿物掺合料，按适当比例配合，经过均匀搅拌、密实成型及养护硬化而成的人造石材。此类混凝土采取方便、成本低、可塑性强、耐久性好，但也有一定的劣势，劣势在于自重大、脆性材料。

中高标号混凝土（C40～C50），此类混凝土要求原料质地好、洁净，压碎值小。水泥通常采用普通硅酸岩水泥、水饮用水。砂子要求特别高，最优是河砂、水洗砂。在两者均无的情况之下，可采用石英砂与石灰岩碎石按适当比例（通常为1：4或1：3）比例人工合成。另外，此类混凝土还要注意外加剂与水泥的匹配性，混凝土水胶比较小时，随着矿粉掺量的增加混凝土粘度增大甚至板结抓底。因此，可通过降低减水剂掺量、或使用高效减水剂、或适当提高水胶比等措施来为预防板结抓底现象的发生。故在设计之中另外添加一些粉煤、矿粉，可以提高性能的和易性。

高标号混凝土（大于C60含C60），高标号混凝土及以上标号混凝土以下有几点不同。集料压碎值较小、要求用来加工成碎石的母岩强度要求高，不宜底于100MPa砂子洁净、级配好；水泥与外加剂的适应性、强度检测较其他标号严格；耐久性方面，现在的商品混凝土，掺和料用得太多了，水泥用量少，短期强度一般都没问题，随着时间的推移，混凝土碳化得快，所以耐久性也是值得思考的一个问题；骨料与水泥碱-集料反应。碱-集料反应是指混凝土中的碱与集料中的碱活性成分发生化学反应，生成膨胀物质使混凝土内部产生自膨胀应力，造成混凝土开裂破坏，从而大大缩短混凝土建筑物的使用寿命。

混凝土如果按使用功能分类可分为结构混凝土、保温混凝土、装饰混凝土、防水混凝土、耐火混凝土、水工混凝土、道路混凝土、防辐射混凝土等。不同功能的混凝土所用的领域也尽不相同，不同功能的混凝土切不可混用、乱用，否则将会严重影响施工工程的质量。

3.混凝土配合比设计注意问题

虽然不同标号的混凝土在制造工艺、配合比不同，但是无论是哪一种混凝土在配合比设计方面都应注意以下几个问题。（1）配合比设计前的准备工作应充分。（2）生产配合比的调整及施工中的控制；（3）在保证质量的前提下，应注重经济效益。

3.1配合比设计前的准备工作应充分

在配合比设计前，设计人员要充分做好准备工作，首先了解设计图纸对混凝土结构的基本要求，如强度、结构件截面大小、钢筋密度等。其实重点观察是否对混凝土有特殊要求，以便决定所用水泥种类以及粗骨料粒径的大小，再次了解施工的流程和工艺，如输送、浇筑，看工作的性质和对凝结时间的要求，便于使用添加剂，最后考虑生产混凝土才能采购到的材料品种、质量和供应能力。估计以上这些准备工作选择恰当的参数，进行配合比设计。

3.2生产配合比的调整及施工中的控制

在生产混凝土的过程和施工的过程中，常会出现一些问题影响混凝土的质量和施工质量，因此把握好混凝土配合比的设计难题和施工难题，才能优化混凝土质量，从而提高工程质量。

混凝土生产时的用水量不当，就会造成混凝土的坍落度不满足施工需要，是影响工程进度的主要因素，有些操作者为减少作业时间，过于追求混凝土的坍落度。坍落度主要指混凝土的塑化性和可泵性，而含水率、添加剂等因素是影响混凝土坍落度的主要因素。目前现在工程基本采用商混，商混使混凝土工业走向现代化和科学化。商混有效避免了施工过程中对混凝土坍落度造成的影响。

砂、石的实际含水率测量不准。经到现场检查和了解，有部分试验人员没有按规定要求准确测量，而是采用目测法来估计砂、石的实际含水率，这样做会导致生产配合比不准确。 因此，为有效测量砂、石的实际含水率，砂、石中若含泥量超标，应在混凝土浇筑前三天冲洗完毕，并应在施工前按规范要求取样并准确测量砂、石的实际含水率，调整施工配合比以从用水量中扣除含水量，补回砂、石量，严禁边冲洗边拌制混凝土。

其他工序对混凝土质量的影响。目前，工程建设已基本采用商混，已经改变了旧的作业模式，但也伴随着新问题的出现。如混凝土运输过程对混凝土质量的影响、以及目的地的检测验收等。例如运输人员为方便泵送，混凝土中加入生水，这种做法是极其错误的。这种情况应添加少量的泵送剂或同水灰比的水泥浆（每车10kg左右）予以调整，严禁直接加水。

3.3在保证质量的前提下，应注重经济效益及环保

从工程进度考虑，多数试验人员混凝土配合比设计时，偏重于混凝土的强度指标，淡化混凝土施工条件，造成混凝土可施工性差，其实这样做是不对的，会给施工单位带来施工不顺畅、浇注难，这样即影响工程进度也增加了施工成本。

从选材角度考虑，材料选材很重要，需着重提出来讲的是含泥量，含泥量高，将会大大的增加水泥用量，我们在考虑成本时，应以生产出1m3混凝土的综合单价来比较。不要一味的强调材料的某个指示，而忽视其它指标的存在及变化。

从环保角度考虑，我们应该材尽其用，把一些可以再次利用的工业废弃材料也用起来，减少炸山取石变材料。

4.结论

随着混凝土的应用越来越广，对混凝土自身的性能提出了更高的要求，一方面混凝土会朝着轻质高强的方向发展，切实提高施工工程的质量。另一方面，混凝土会向着智能方向发展，比如混凝土具有自身损伤诊断、自身调节、自我修复等功能。但是无论混凝土向着哪个方向发展，对配合比的要求将愈加严格，对混凝土配合比的研究也愈加深入。 [科]

【参考文献】

[1]黄土元.近代混凝土技术[M].陕西科技出版社，1998.

[2]王德怀.高性能混凝土的配合比设计[J].混凝土，2006，（3）.

近代土木工程的特点范文第8篇

摘要: 土石坝是历史最为悠久的一种坝型。其优点包括：就地取材，节省钢材、水泥、木材等重要建筑材料，减少了建坝过程中的远途运输；结构简单，便于维修和加高、扩建；土石坝的坝身是土石散粒体结构，有适应变形的良好性能，因此对地基的要求低；施工技术简单，工序少，便于组合机械快速施工。其缺点是坝身一般不能溢流，施工导流不如混凝土坝方便，粘性土料的填筑受气候条件影响较大等。土石坝建设最大的病害即是渗流。如何控制和预防渗流是土石坝工程建设中最主要的工作之一。

关键词:土石坝;渗流;防渗技术

Abstract: the earth dam is history as a type of the dam. The advantages including: use local materials, save steel, cement, wood, and other important building materials, reduce the dam in the process of the long transport; Simple in structure, convenient in maintenance and heightening, expansion; The earth dam including is scattered grain of body structure was, have to adapt to the good performance of deformation, so the foundation of low demand; Simple construction technology, process less convenient combination rapid construction machinery. Its defect is generally not including the overflow, construction diversion as concrete dam is convenient, cohesive soil of the reclaimed materials by climate conditions such as greater influence. Earth dam construction is the biggest disease namely seepage. How to control and prevent seepage is earth dam engineering construction of one of the main job.

Keywords: earth dam; Seepage; Impervious technology

0 引言

土石坝是历史最为悠久的一种坝型。土石坝是目前世界坝工建设工程中应用最为广泛和发展最快的一种坝型。与其他坝型相比较，无论从经济方面还是从施工方面，土石坝具有绝对的优势，据不完全统计世界土石坝占大坝总数的82.9%，而在中国土石坝数量占到大坝总数的93%。

土石坝概述

土石坝是目前世界坝工建设工程中应用最为广泛和发展最快的一种坝型。与其他坝型相比较，无论从经济方面还是从施工方面，土石坝具有绝对的优势，据不完全统计世界土石坝占大坝总数的82.9%，而在中国土石坝数量占到大坝总数的93%。因土石坝的施工所用材料一般采用就地开采，同时在施工中充分利用各种开挖料，包括当地土料、石料或混合料，土石坝的施工即是将这些材料经过抛填、辗压等方法堆筑成的挡水坝，故土石坝又称作当地材料坝，对于坝体材料以土和砂砾为主时，称土坝；以石渣、卵石、爆破石料为主时，称堆石坝；当两类当地材料均占相当比例时，称土石混合坝。土石坝按施工方法的不同，土石坝可分为：碾压式土石坝、冲填式土石坝、水中填土坝和定向爆破堆石坝等。其中应用最为广泛的是碾压式土石坝，其主要特点是对基础要求低、适应基础变形强。土石坝按坝高可分为：低坝、中坝和高坝。而高坝筑坝技术是近代才发展起来的。碾压式土石坝按照土料在坝身内的配置和防渗体所用的材料种类，又可分为均质坝、土质心墙坝、土质斜墙坝、多种土质坝、人工材料心墙坝、人工材料面板坝等。土石坝是历史最为悠久的一种坝型。其优点包括：就地取材，节省钢材、水泥、木材等重要建筑材料，减少了建坝过程中的远途运输；结构简单，便于维修和加高、扩建；土石坝的坝身是土石散粒体结构，有适应变形的良好性能，因此对地基的要求低；施工技术简单，工序少，便于组合机械快速施工。其缺点是坝身一般不能溢流，施工导流不如混凝土坝方便，粘性土料的填筑受气候条件影响较大等。土石坝建设最大的病害即是渗流。如何控制和预防渗流是土石坝工程建设中最主要的工作之一。

土石坝坝坡变化规律

土石坝的坝坡变化一般遵守以下规律:（1）上游坝坡长期浸水，水库水位又有可能迅速下降，所以当上下游边坡用同种土料填筑时，上游坝坡常比下游坝坡为缓。（2）土质斜墙坝的上游坡比心墙坝缓，而下游坡可比心墙坝为陡。 （3）砂壤土、壤土的均质坝坡比砂或砂砾组成的坝坡要缓些。（4）粘性土料坝的坝坡与坝高有关，坝高越大则坝坡越缓；而砂或砂砾料坝体的坝坡缓坝坡，相邻坡率差值为0.25~0.5。砂或砂砾料坝体可不变坡，但一般也常采用变坡形式。例如密云水库白河主坝为斜墙土坝，由坝顶到坝基，上游坝坡分别1:2.65,1:3,1:3.25,下游坝坡为1:2.2,1:2.5。辗压式堆石坝的坝坡比土坝陡。对于斜墙堆石坝，其下游坝坡可用堆石的自然坡，一般为1:1.3~1:1.4,上游坝坡则由斜墙的稳定而定，一般1:2~1:3。对于心墙坝则上下游坝坡均用1:1.5~1:2。位于地震式的辗压式堆石坝的边坡，应相应的改缓。辗压式土坝的下游坡常沿高程每隔0~15米设置一条宽1.5~2.0米的马道，以便拦截坝、坡雨水，防止冲刷坝面，同时也可兼作交通，检修、观测之用。马路常设在坝坡变化处。辗压式土坝的上游坝面一般有较好的护坡，不怕雨水冲刷，一般最多设置1~2道马道。辗压工堆石坝的上下游坝坡亦均只设置个别的马道。

土石坝渗流原因

3.1在防渗体系当中, 反滤层起着十分重要的作用,如果反滤层工作正常,前面的防渗体出现裂缝,整个土石坝的渗漏现象不会太严重,所以如果坝体填土与排水体之间的反滤层设计错误

则导致反滤层失效,引起渗漏.

3.2在土石坝施工时,如果有错断混层现象或者土石坝填土不够密实,导致填土流失,引起较大渗流问题.

3.3在土石坝施工中,因为自然地理条件的限制使的防渗体无法到达坚固的岩层或粘土层.如果后期出现渗硫现象,无法正常控制.

4.土石坝防渗新技术

针对土石坝常规防渗技术存在的弊端，通过总结以往土石坝防渗技术经验和教训，经多次论证和研究，当前行业中出现采用刚柔性相结合的新型防渗技术，即采用单管高压旋喷防渗墙（或射水法防渗墙）和铺土工膜防渗相结合的新型防渗技术。主要特点：(1)适用不同类型的土石坝。新型防渗技术采用刚性和柔性相结合，施工时不放空水库，受坝体和坝基地质因素影响小，能适用于不同类型的土石坝；(2)适应土石坝沉陷变形。新型防渗技术柔性材料施工时，即铺土工膜施工时，都留有一定的形变量，能适应土石坝坝体沉陷变形量大的特点，而刚性防渗多数用在坝基，一般不受变形的影响，因此新型防渗技术能适应土石坝变形大的特点；(3)新型防渗技术防渗效果好。新型防渗技术应用新材料、新技术、新工艺，防渗效果好；(4)新型防渗新技术工艺可靠，施工速度快。新型防渗新技术刚性材料施工，由于采用新设备、新工艺，施工造孔比较稳定，喷射的砼防渗墙质量也都满足要求；(5)新型防渗技术造价低。新型防渗技术采用刚性和柔性材料相结合，集刚性和柔性优点于一身，因此工程造价较低。

5.结语土石坝是目前世界坝工建设工程中应用最为广泛和发展最快的一种坝型。与其他坝型相比较，无论从经济方面还是从施工方面，土石坝具有绝对的优势. 针对土石坝常规防渗技术存在的弊端，通过总结以往土石坝防渗技术经验和教训，经多次论证和研究，当前行业中出现采用刚柔性相结合的新型防渗技术，即采用单管高压旋喷防渗墙（或射水法防渗墙）和铺土工膜防渗相结合的新型防渗技术。新型防渗技术采用刚性和柔性材料相结合，集刚性和柔性优点于一身，工程造价较低,为土石坝防渗施工工作提供了更大的便利.

参考文献：

[1] 罗福午,土木工程质量缺陷事故分析及处理,中国建筑工业出版社,2008 [2] 江见鲸,建筑工程事故分析与处理,中国建筑工业出版社,2008转