工程结构分析论文模板(10篇)

导言：作为写作爱好者，不可错过为您精心挑选的10篇工程结构分析论文，它们将为您的写作提供全新的视角，我们衷心期待您的阅读，并希望这些内容能为您提供灵感和参考。

篇1

2结构地震响应分析常用的方法

2.1振型分解反应谱法

振型分解反应谱法的原理：该方法分解其结构单自由度体系的振型以及反应谱。根据此法，地震效应中的多自由度体系特性得到了求解。该法把结构的动力效应数值化，通过地震反应谱来推算出结构在地震作用下的行为。反应谱曲线反映的是周期及反应的关系曲线。我国现行的抗震规范中，计算单向水平地震响应时，采用的是振型分解反应谱法。规范中对两个主轴方向均施加地震作用，同时组合双向水平地震的响应（即是组合其中一个方向百分之一百的值与另一方向百分之八十五值的平方根）。从此可知，抗震性能的要求在规范中越来越高。振型分解反应谱法广泛的应用在实际工程中，下面介绍一下其优缺点。优点：⑴振型分解反应谱法的优点在于其结合广义地震的强度、动力特征、场地以及震中距一起考虑，研究相互之间的关系。自1950年开始，该方法就广泛应用于各国建筑抗震规范中，同时也是我国结构抗震设计规范中地震作用所采用的分析方法以及计算理论基础。⑵该方法的反应谱的绘制是由国内外大量的记录最大地震响应在结构单质点体系中的行为计算而来的。从统计理论角度来说，该方法能够较为准确的算出结构在其使用期内收到地震的最大反应，在定量角度而言上较为准确可靠。这就是反应谱法尤为突出的优点。缺点：尽管反应谱法的理论比较成熟而且简单易懂。然而，局限性来源于其本质，使其有着如下不足之处：⑴尽管反应谱法综合考虑了结构动力特征所产生的共振效应，但目前的设计工作中依然将地震的惯性力当做是静力来处理，因此，反应谱理论在目前来说是准动力理论而非准确的动力理论；⑵振幅、频谱和持续时间作为地震动力效应的三要素，在利用振型分解反应谱法作分析的过程中仅仅考虑了振幅和频谱，未能真实的反映地震动力效应持续的时间对结构破坏程度的影响，而这种影响恰恰是至关重要的；⑶反应谱理论的适用范围是结构在弹性阶段的地震效应。结构整体最不利的地震效应在弹塑性阶段中的体现能够用该法粗略地推算出，结构在整个地震过程的效应则无法体现。同时地震过程中各关键构件在弹塑性变形阶段的应力以及变形状态也无法反映出来，因而也无法找出地震作用下结构的薄弱环节。因此学者们可以把寻找弥补该法缺陷的方法作为今后的研究方向。

2.2时程分析法

时程分析法作为新型的抗震分析方法，开始于1960年，并逐步发展起来。其主要用于研究高层以及超高层建筑的抗震性能分析。该方法作为有效的分析方法，在1980已广泛应用于抗震设计规范或规程中。地震波利用时程分析法，按照时间段进行数值化后，再在整个结构体系的振动微分方程中将其带入，采用逐步积分法对结构在弹塑阶段的动力反应进行分析，求解结构在整个强震时间以及空间区域中的动力状态全过程，得出任意杆件在任意时刻的内力和变形以及出现塑性铰的顺序。地震动相关参数需要输入到时程分析法中，该参数是能反映场地的真实情况以及具有统计意义的加速度时程曲线。结构体系的动力模型综合考虑了结构的非线性恢复力特征。与振型分解反应谱法相比较，时程分析方法更加接近实际情况。因而时程分析方法具有如下特点：⑴将地震力数值化，转化为地震动加速度时程曲线输入，对结构进行地震反应效应的分析，能较为全面地考虑了强震作用的三要素；⑵结构的动力性质是利用结构在弹塑阶段的整个过程恢复力特征曲线来体现，从而能够比较准确地体现结构地震响应；⑶能够得到结构在整个强震时间以及空间区域中的动力状态全过程，得出任意杆件在任意时刻的内力和变形以及出现塑性铰的顺序，从而可判定结构的屈服机制。

2.3静力弹塑性（Pushover）分析

静力弹塑性（Pushover）分析主要研究方向是研究罕遇地震力作用下，结构体系的地震效应。该法是基于抗震性能设计方法，评价结构体系在大震作用下，是否满足“结构不倒塌，重要构件不严重受损”的抗震性能目标。本文根据Pushover的基本计算原理进行简要的介绍，并就其在工程实例中的应用展开讨论。对高层建筑结构来说，该法是一种可行的简化分析方法。其计算过程如下：⑴建立模型、内力分析和配筋。利用程序，求出结构构件在我国现行规范中规定的荷载工况下的内力并配筋。内力分析时，梁、柱利用框架单元进行模拟,现浇板用壳单元进行模拟,模拟框架的计算简图如图1所示。⑵塑性铰的定义和设置。SAP2000可以在任意构件的任意部位布置任意数量的塑性铰（弯矩、剪力以及轴力）。各种塑性铰的本构模型如图2所示。⑶侧向加载模式以及输出模型结果。

篇2

中图分类号：[TB16] 文献标识码：A

一．裂纹板的研究背景及现状

在板的使用中，随着当代我国经济的快速发展和不断提高，新型材料的发明和新兴机械结构的不断产生，使得薄板的模型到处可见。尤其是在薄板带有裂纹工作的状态下。一般而言，结构中如果存在裂纹或者缺陷，会改变结构的物理特性，如质量、阻尼和刚度等，从而导致结构的动力学特性发生了变化。所以，要对结构进行整体性的检测和评估，来确定结构是否有损伤或者破坏，进而判断损伤的位置和损伤的程度，以及损伤程度的变化趋势，这样就需要研究分析含裂纹结构的动力学特性。然而，进行含裂纹结构的动力特性的分析一直是动力学研究领域的难点之一。

二．从裂纹梁裂纹板的推广研究

目前在研究含裂纹结构的动力特性分析方面，已经有了很多的方法可以借鉴，但是这些已有的方法大多是裂纹梁的研究，而关于裂纹板的研究却很少。因此，鉴于这个问题，本文在总结了含裂纹梁动力仿真中三种常用的分析模型基础上即：弥散裂缝模型、集中柔度模型和精细网格模型，进行了修改，然后推广到了含裂纹板的动力特性计算模型。并以精细网格模型为主着重研究了含双裂纹板的动力特性

三．含裂纹板的裂纹分析

讨论自由振动问题一般根据要求列出运动微分方程进而解方程求得自由振动的频率，此频率称为固有频率或者自然频率它在确定共振条件方面有着重要的意义。当弹性体（梁、板、壳体）内产生裂纹后，由于刚度减小，则其固有力学特性，如固有频率、屈曲临界压力等随之降低，以此可以用测频的方法来监视裂纹的发生与发展。裂纹振动分析的关键是裂纹的处理，常见的处理方法：等效截面法、局部刚度法、一致裂纹梁理论。

四．本文研究的主要内容

本文在总结和汲取前人的研究成果基础上，用ANSYS软件建立了裂纹板的有限元模型,将计算单裂纹结构动力特性的方法推广到计算多处裂纹板弯曲振动的近似模态，计算了双裂纹在不同裂纹长度、不同的裂纹深度和不同相对位置处对矩形板模态参数的影响，为实际工程故障诊断提供参考。本文主要研究内容如下：

(一 )对于含裂纹薄板在弯矩和剪力联合的情况下的应力强度因子，还没有完整的解答可以利用。因此，研究了含裂纹有限尺寸应力强度因子计算的近似解。

（二）利用断裂力学的研究成果，通过对应力强度因子的积分，推导出含裂纹薄板的单元刚度矩阵。

分别研究了含裂纹薄板有限元建模的三种主要方法：，弥散裂缝模型、集中柔度模型、精细网格模型，其中主要研究了精细网格模型，并通过实例分析了含单裂纹薄板的动力特性，并与已有试验结果对比验证文述算法的有效性。

借助精细网格模型的思想，以含双裂纹悬臂矩形薄板为例应用有限元软件ANSYS对其进行模态分析，讨论了该板固有频率和振型在不同裂纹长度下随双裂纹相对位置改变的变化规律。

应用有限元软件ANSYS对双裂纹悬臂板进行模态分析，通过数值模拟仿真,讨论了双裂纹悬臂矩形板的固有频率和振型在不同裂纹相对位置时随裂纹深度增加的变化规律。

得出简单结论

本文具体而详细地主要以含裂纹悬臂矩形薄板为研究对象进行理论建模、有限元分析及模态分析仿真，得到了不同长度的裂纹在不同位置时含裂纹薄板的各阶频率的变化和振型的变化和不同深度的裂纹在不同位置时含裂纹薄板的各阶频率的变化和振型的变化，取得了令人满意的分析结果以及有价值的研究结论：

各阶的固有频率随裂纹位置、裂纹深度和裂纹长度的变化具有明显的规律性变化。固有频率随着裂纹的扩展逐渐减小，双裂纹深度和长度对板固有频率的影响同裂纹位置密切相关，此外，裂纹长度对高阶频率的影响较大，裂纹深度对低阶频率的影响较大。这对工程实际有指导意义。

裂纹的存在对板振型的影响是显著的，但对不同阶振型影响的显 著程度不同。阶数越高，裂纹对板振型的影响越显著，这与裂纹长度和裂纹深度对频率的影响情况不同。这就说明，当采用振型作为结构损伤的识别参数时，一般来说，振型的阶数要取得相对比较高会好一些。

通过对比三种方法在固有频率和振型方面的差异。三种求解方法各有不同，但都不可避免的存在误差。分析其产生的原因主要有以下几个方面：

弥散裂缝模型优点在于使用方便，仅用很少的单元就可以得到含裂纹结构的动态响应。但是这种模型比较粗糙，受网格密度影响很大，对裂纹影响区域即裂纹单元长度没有严格的定义，为了得到准确的仿真结果，单元划分和抗弯刚度减少量要根据实验结果估计、修正。

集中柔度模型的理论基础好，但是计算复杂，难以应用现有商业有限元软件计算，局部柔度的求取依赖于应力强度因子，而复杂结构的应力强度因子计算比较困难，计算的精确度直接影响裂纹结构的仿真精度。

六．相关建议

本文虽然取得了一些有意义的结论，但由于时间和能力有限，不能对课题进行更深入的研究。从课题研究的延续性和对裂纹结构模型准确性以及计算精度更高的要求上看，还需要做进一步的工作。

由于受到时间的限制，本文主要以悬臂薄板为例，研究了板的动力特性。这种研究方法也可以推广到其他边界条件的薄板。

本文在研究含双裂纹悬臂矩形薄板的动力特性问题中。将裂纹模拟为一细长菱形，当然，这种模拟不一定是最接近现实模型的，因此可以在裂缝模型的建立上有更多的构思，以至于得出的结果更贴近实际工程。

参考文献：

[1]李舜酩.机械疲劳与可靠性设计，北京：科学出版社,2006.

[2]王磊，李家宝.结构分析的有限差分法，北京：人民交通出版社,1982.

篇3

【关键词】基坑支护；结构设计；支撑；监测

1.工程概况湖南住宅建筑工程东面为小区道路，距路边约20m；南面为单层临建某酒店，间距约5.5m，该临建基础采用600喷粉桩，桩长约15m，但现场观察有部分墙体有不同程度的开裂，是基础不均匀沉降引起的，如果地下室深基坑支护结构有较大变化，就会对该酒店造成较大不利影响；西面为围墙，距离约10m，北面是八层宿舍楼，间距约13m。该建筑物占地成矩形，长55.52m，宽18.5m。总建筑面积约15500m2，楼高15层，设一层地下室，地下室层高分别为4.4m和3.4m，但外露0.9m在地面上。场地自然标高约为-0.90m，地下室基础承台垫层底标高分别为-6.4m和-7.35m，即地下室挖土深度分别为5.5m及6.45m，具体布置详见图1。图1地下室围堰平面图

2.地质条件

按地质钻探资料提示，地质情况按孔深分层如下：0～3.7m为杂填土，松散；3.7～16.7m为淤泥质粘土，饱和流塑；16.7～24.1m为中细砂角砾层，饱和，中细砂松散，角砾稍密；24.1～26.6m为粉质粘土，饱和硬塑；26.6～29.3m为粉质土层，湿坚硬；29.3～55.5m为强风化花岗片麻岩。地下水位较高，地表下约0.84m。

3.基坑支护结构设计方案的选择

根据该建筑物地形及钻探资料，综合分析该地下基坑有如下几个特点：

(1)基坑开挖深度大。

(2)基坑开挖深度范围内是杂填土、淤泥，土性差；地下水位较高。

(3)地下室南面距某酒店只有5.5m，且酒店有约3.0宽洗车槽场地及海鲜水池设在此5.5m范围内。钻孔桩，喷粉桩等机械无法靠近施工。并且一定要保证酒店正常营业，地下室施工时要保证该酒店建筑物的安全。

通过对多种方案综合分析，最后确定地下室基坑南面采用拉森Ⅲ型钢板桩围护，其余三面采用钻孔桩800间距1100围护，钻孔桩外侧采用500、400喷粉桩联成止水帷幕。钻孔桩除基坑底为-7.35m部分采用两层水平支撑外，其余钻孔桩均采用一层水平支撑设计，钢板桩采用两层水平支撑设计。第一层支撑体系采用钢筋混凝土梁（其中钢板桩仍使用HK300C工字钢作腰梁，节点利用焊接钢筋锚入支撑混凝土中），中间设φ800钻孔支承桩。第二层支撑体系采用HK300C工字钢。由于部分基础承台阻挡节在二层支撑的支撑桩上，考虑到不能拖延加设支撑的时间，因而先加设支撑，然后支撑与承台混凝土一起浇筑

此设计方案本着“安全、经济、施工方便”的原则，一方面采用钻孔桩及钢筋混凝土支撑，经济合理，节省工程开支，又能保证基坑支护结构有足够的刚度和整体性；另一方面，钢板桩可接驳加长，使桩锤能悬空施打板桩，以解决场地限制问题；另外，钢板桩的抗渗性能较好，钢支撑安拆方便，施工速度快，且钢板及钢支撑可重复使用。

4.支护结构设计的验算取值

4.1钻孔桩的计算（按等值梁法计算）

4.1.1r、Ck、ψk按20m范围内的加权平均值计算，求得：r＝15.9KN/m，ψK=120；主动土压力系数Ka=tg2(45-12/2)=0.66；被动土压力系数Kp=tg2(45+12/2)=1.52；查表得K=1.28；eAh=rhKa=15.9×5.5×0.66=57.7KN/m2；eAq=qKa=2.64KN/m2；

4.1.2基坑面以下支护结构的反弯点取在土压力零的d点，视为一个等值梁的一个铰支点，计算桩上土压力强度等于零的点离基坑底面下的距离为：y=Pb/r(K·Kp-Ka)=2.94m。

4.1.3按简支梁计算等值梁的两支点反力，求得：Po=127.3KN/m，Ra=134.6KN/m。

4.1.4计算钻孔桩最小入土深度to=X+Y，X=10m，求得：to=12.94m；t=1.13×to=14.62m；Lh+t=5.5+14.62=20.12m。综合考虑桩长取L＝20m。

4.1.5按剪力为零处弯矩最大，求得最大弯距：Mmax=246.8KN/m。

4.1.6采用800径钻孔桩，每隔1100mm布置，最大弯矩设计值：Mmax＝246.8×1.1×1.2＝325.8KN/m桩混凝土等级为C25，通过常规方法计算，钻孔桩选配1620（对称配筋，承受最大弯矩每侧配密）。

4.2水平支撑GL1的截面设计。水平支撑GL1的截面尺寸定为500×900mm，作用于GL1的竖向荷载包括GL1的结构自重g=1.25KN/m和支撑顶面的施工荷载q=9.7KN/m2，作用在支撑结构上的水平力包括由土压力和坑外地面荷载引起的围护墙对腰梁QL1的侧向力。可按围护墙沿腰梁长度方向分布的水平乘以支撑中心距确定，即支撑的轴向力为NO＝7.5Ra=7.5×134.6=1009.5KN。

水平支撑GL1按偏心受压构件计算。取内力标准值综合系数为1.2，则GL1上的弯矩M＝1.2×（g+q）lo2/8=219.1KN/m；轴力为N＝1.2No=1211.4Kn，为了构造简便，GL1采用对称截面配筋，经按常规方法计算，GL1上下各选配625，（四肢）。

4.3腰梁QL1的截面设计。

QL1梁的截面尺寸定为500×800mm，围护墙沿QL1梁长度方向分布的水力为q=Ra=134.6KN/m，考虑八字撑的影响，QL1梁的计算跨度按规范取lo=(l+l1)/2=5.0m，QL1梁按连续梁考虑。查表知Mmax=0.107qlo2×1.2=504.75KN/m，最大剪力Qmax=0.607，qlo=408.5KN。通过正截面承载力计算及斜截面抗能力计算，选配625（每侧），(四肢)。

4.4工字钢I30的强度验算。查表Wx=472.3×103mm2；（f）=215MPa，得f=Mmax/Wx=106.9MPa＜（f）），所以，采用I30工字钢偏于安全。

4.5钢板桩的计算。基坑深6.5m，经验算是一层内支撑不满足要求，为此要用第二层内支支撑。采用现在拉森Ⅲ型钢板桩，其截面特性：Wx=1600×103；f=200N/mm2；最大弯矩设计值：Mmax=1.2189.2=227.04KNm/m；f=Mmax/Wx=142﹤200N/mm2；考虑到现有钢板桩规格等因素，经验算桩长设计为20m，保证深基坑支护结构安全。

4.6第二道腰梁QL2的截面设计。设计采用H钢HK300C，其截面特征值：A=225.1×102mm2；Ix=40948×104mm4；Iy=13734×104mm4；Wx=2559×103mm3；Wy=900×103mm3；ix=135mm；iy=78mm；沿QL2梁上分布水平力q=1.2×243.2=291.8KN/m；M=0.107qLo2=780.7KNm；f=M/Wx=305＜315N/mm2。4.7第二层水平支撑QL2截面设计。GL2梁采用HK300C钢梁，其自重q=1.77KN/m；自重产生弯矩M=22.2KN/m；轴向力No=7.5RB=2188.8KN；ε=M·A/N；W=0.089＜30；λ=lo/iy=117；ψb=0.374；f=260N/mm2﹤315N/mm2。以上结构设计理论值经验算，符合设计规范要求。

5.基坑支护结构的施工处理措施要点

5.1钢板桩的施工。

为避免施工打工程桩时震动及土壤挤压对酒店的基础影响，所以靠近酒店（平行于A轴）的钢板在工程桩施工前先打，打完钢板桩后在板桩背后做排水沟。

5.2钻孔桩及喷粉桩施工。全部钻孔桩均在工程桩完成后才进行钻孔施工，钻孔桩采用“跳打”的方式施工。喷粉桩按钻孔桩的施工进度分段插入施工。

5.3挖土施工及支撑的设置和拆除

5.3.1钻孔桩完成后，降土约1.3m深(即支撑梁面标高-2.2m)，制作第一层支撑，该层支撑完成后大面积回填300mm厚土，支撑面为不少于300mm厚的准石粉石渣，这样一方面保护支撑不被机械压坏，另一方面有利于运泥车在场上行走。

5.3.2地下室大面积降土时，根据加设第一层支撑后，未加设第二层支撑之前，保证钢板桩安全的验算挖土深度来开挖土方，并且通过研究核算决定，除坑底设计标高为-7.35m的部分和靠A轴至钢板桩的范围内挖土至-5.9m深,并按I-I剖面图所示在靠近钢板桩留设土台外,其余部位均大面积降土至标高-6.4m。这样，通过预留土台，增加被动土压力的土坑力，保证钢板桩的安全，充分利用机械挖土，加快施工速度。实践证明该方法是可行的，但不同的土质其留设的土台的宽度不同。

5.3.3第二层支撑应在挖土后两天内加设完成，不能拖延时间，保证整个支护结构安全。

5.3.4全部桩承台施工完毕后，用石粉、石渣将基坑回填至于-5.9m处，这样，使整个基坑底回复于一层支撑的深度，然后拆除第二层支撑，继续填土至能施工地下室底板为止。

5.3.5第一层支撑（-2.2m）待±0.00楼面施工完毕，围堰桩与地下室外壁回填土方至-3.00标高外才拆除。

5.4降排水处理措施。基坑上部采用集水井和排水沟联合排水，虽然钢板桩及粉喷桩止水帷幕抗渗性能较好，但为防止基坑开挖时的雨水、少量渗水及土层含水量的影响，基坑底四周共设8个集水井，井壁用砖砌筑，但砖缝必须疏水，井内径为1.0m，井底标高比施工面低0.8m，井内设潜水泵，集水井用排水沟纵横联接。这样，由排水沟、集水井和抽水设备组成一个简易的降排水系统将地下水位降低至6.0m以下。

5.5钢板桩的回收。完成±0.00楼面，全部支撑拆除后，采用吊车在A～B轴的楼面行车回收钢板桩。

6.施工监测为及时掌握基坑支护工程的变化动态，对该项工程采取专门监测，对所定的监测内容定时进行观测，印制标准表格，进行数据整理，绘制位移（沉降）-时间坐标图，以观察各参数随时间的变化趋势，及时反馈信息，指导土方开挖和后续工程施工。

观察项目包括：

(1)观察南面酒店及北面八层宿舍楼的轴线标高变化，在靠近基坑支护工程的墙转角及中间各设四个三角标志；

(2)观察东面小区道路及西面围墙的标高位移变化，各设两个标志；

(3)钢板桩墙及钻孔桩墙每隔15m设一点，观察水平位移和垂直度。

监测结果表明：从挖土到地下室工程完工，共进行18次监测，在整个监测过程中，围堰的位移、倾斜、支撑变化均正常，周围建筑物、道路、管线安全。主要监测结果如下：

(1)南面酒店的轴线无变化，最大沉降量为3mm。

(2)东面小区道路及西面围墙无明显变化。

(3)钢板桩最大倾斜13mm，最大移位为18mm；钻孔桩的最大位移为4mm，无明显倾斜面。监测结果也说明此基坑支护结构设计方案是十分成功的，并且说明采用钢板桩和钻孔桩，钢支撑和钢筋砼支撑所组成的基坑支护结构，刚度及整体性良好。

7.基坑支护结构技术经济分析

该基坑支护结构的总造价约为252万元，总设计基坑支护长度为156.95m，平均每延长米的费用为1.6万。基坑支护结构施工工期为52d。这对于主要土层内磨擦角仅为9°且挖土深度超过6m的地下室基坑支护工程来说是比较经济和省时的。

8.设计体会与监理结论

8.1地下室基坑支护结构的设计必须满足强度和变形两个方面的要求，特别是变形问题。

8.2针对不同的情况，采用因地制宜的围护措施，不仅能达到围护目的，而且安全经济省时。本工程基坑围护针对不同现场情况，不同开挖深度，综合采用了钻孔桩、钢板桩、卸土、挖土预留土台、钢筋混凝土内支撑和钢内支撑等方法，即达到设计的目的，而且围护费也合理。

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中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）01-0036-03

为进一步推进工程教育教学改革，借鉴世界先进国家和地区高等工程教育的成功经验，树立“面向工业界、面向未来、面向世界”的工程教育理念；以社会需求为导向，以实际工程为背景，以工程技术为主线，着力提高学生的工程意识、工程素质和工程实践能力，培养适应我国经济社会发展需要的工程技术人才；选择土木工程专业进行“卓越工程师培养计划”的工程实践与创新能力改革与实践研究势在必行。为推进土木工程专业“卓越工程师培养计划”的实施，建立以创新能力为核心的人才培养模式，改革课程内容、知识学习方式、考核方式和评价标准，加强实践教学及能力培养方式等关键环节。实施“全过程、递进式”的实践教学体系，建立稳定的大型企业实习基地，培养学生的动手能力、基本技能、表达能力和工程综合能力，创建高校和行业企业联合培养人才的新机制，旨在培养造就一大批创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量土木工程技术人才。

一、土木工程专业培养目标

根据土木工程行业特征和土木工程教育特色以及企业培养目标，要求学生将所学的理论知识和工程实践紧密结合，在工程设计的实践过程中，能够运用科学的方法和手段，以及所学的基础理论和专业知识，去发现、分析和解决实际工程问题，能够参与项目开发和工程设计，能够进行项目立项阶段、可行性研究阶段、设计方案比选、初步设计、技术设计、施工图设计阶段的设计工作，具有专业软件的应用和开发能力，具有从事科学研究和科学实验的能力，具有一定的判断能力和创新能力，具有独立的分析问题和解决问题的能力，具有一定的市场经营和开拓能力，因此有必要要求学生在企业工作和学习，结合工作实践，进行论文选题，完成论文的研究工作。

二、土木工程专业培养标准及培养体系

在企业的学习和工作，应使学生具有良好的思想品德、道德修养；具有高度的社会责任感和吃苦耐劳的敬业精神；能够运用科学的方法和手段进行独立分析问题、解决问题的能力；掌握土木工程领域有关技术标准、规范并熟练使用；熟练掌握专业软件的应用，并初步具有专业软件的开发能力；具有一定的科研能力和实践创新能力；具有项目规划及工程管理能力；具有一定的行政能力，能有效地与人沟通与交流，能够与人协调以及整合可利用资源的能力；了解国内外建筑工程承包市场，具有开拓国内外建筑工程承包市场的意识和能力；掌握本领域最新技术发展趋势，具备收集、分析、判断、归纳和选择国内外相关技术信息的能力；能够应用外语交流，具有良好的国际观，了解国际先进的建筑材料、建筑技术和设计标准，与国际同行业接轨。在培养学生终身学习、勤奋、进取、不断创新，企业、行业和社会发展，自己的人生观和价值观等方面获得能力。学生在企业学习阶段，将在学校聘任的、具有高级技术职称的企业设计工程师以及学校指派的业务水平高、责任心强、具有工程实践经验的教师（双导师）的指导下，完成毕业论文（设计）的工作。毕业论文（设计）选题直接来源于企业工程设计实际或者具有明确的工程背景和应用价值，能够使学生通过工程设计中关键问题的研究，获得较全面的基本训练，培养能综合运用科学技术理论、方法和手段，独立解决工程实际问题和担负专门技术工作的能力。论文应在双导师的指导下由学生独立完成，论文形式主要是工程设计类、结构分析软件应用类、结构监测和试验类或工程管理类，论文评阅人和答辩委员中均应至少有一名来自企业部门的专家。

三、土木工程专业论文和科研训练的基本要求

根据土木工程专业培养目标、标准和培养体系，学生论文选题和科研综合训练应直接来源于土木工程实际或具有明确的工程背景，其研究成果要有工程实际应用价值，拟解决的问题应有一定的技术难度和工作量，也要求具有一定的理论深度和先进性。因此可从大土木工程领域中多方面选取，如：（1）工程结构设计与静动力力学分析；（2）大型构筑物的施工技术研究与应用；（3）大型构筑物现场监测与试验研究；（4）应用基础性研究、预研专题，如结构抗震与防灾减灾；（5）一个较为完整的土木工程技术项目或工程管理项目的规划或研究；（6）高层建筑结构或大跨钢结构设计；（7）桥梁设计和施工监测；（8）路基路面设计和施工监管；（9）高边坡与深基坑工程设计；（10）隧道结构分析与工程设计；（11）地铁区间和车站结构设计等。对于论文形式可以是工程设计性或研究性论文。论文主要应包括以下部分：中英文摘要、关键词；独立完成与诚信声明；选题的依据与意义；国内外文献资料综述；论文主体部分：研究内容、设计方案、分析计算、实验研究等；结论；参考文献；必要的附录（包括企业应用证明、项目鉴定报告、获奖成果证书、设计图纸、程序源代码、等）和致谢等。对于论文的内容可以要求有：（1）文献综述应对选题所涉及的工程技术问题或研究课题的国内外状况有清晰的描述与分析；（2）综合运用基础理论、科学方法、专业知识和技术手段对所解决的工程实际问题进行分析研究，并能在某方面提出独立见解；（3）论文工作应有明确的工程应用背景，有一定的技术难度或理论深度，论文成果具有先进性和实用性；（4）论文工作应在导师指导下独立完成。论文工作量饱满，一般应至少有一学年的论文工作时间；（5）论文写作要求概念清晰、结构合理、层次分明、文理通顺，版式规范。对于不同领域或形式的工程专业论文应有不同的具体要求，如：（1）工程结构设计类论文，应以解决基础建设或工程实际问题为重点，设计方案正确，布局及设计结构合理，力学分析数据准确，设计符合土木行业标准，技术文档齐全，结构设计方案能够投入实施或通过了相关业务部门的评估；（2）应用基础性研究类（包括应用基础研究、应用研究、预先研究、实验研究等）项目论文，综合应用基础理论与专业知识，分析过程正确，实验方法科学，实验结果可信，论文成果具有先进性和实用性；（3）工程结构力学分析和设计软件应用类的论文，针对实际工程结构应用背景，要求分析合理，总体结构力学建模正确，应用程序编制或工程软件应用正确，文档规范，并通过结构工作状态测试或可进行现场演示；（4）土木工程和施工技术管理类的论文，应有明确的工程结构应用背景，建立项目管理过程和经济概算预测及评估，研究成果应具有一定经济或社会效益，统计或收集的数据可靠、充分，理论建模和分析方法科学正确；（5）工程结构施工监测和结构试验类论文，针对实际工程结构施工现场，如桥梁、道路和大型结构物施工过程监测，关键结构的强度和动力学性能试验等。掌握试验和监测设备的使用技术，监测和试验数据可靠、翔实。论文阐明试验结果在具体结构现场的应用和有效建议。

四、土木工程专业论文和科研训练的质量评价体系探讨

如何评价学生的学习效果是关系到土木工程专业教育是否能达到培养目标的至关重要的问题。因此，有必要研究和科学制定有效的评价指标，来对学生的各种能力进行综合评价，实现多样化考核方式，包括产业界专家对学生实践能力的评价。通过引入企业质量管理理论，探索土木工程专业“卓越工程师培养计划”的实践教学质量管理模式，加强对实践教学各环节的全员、全程和全方位质量管理与监控。然而对学生论文和科研综合训练的质量管理则要对不同领域或形式的论文，根据论文内容的重要性给予不同的权重系数进行论文的质量评价与控制，见表1、表2。

五、结论

在我国经济发展转型升级与全面提升国际竞争力的关键时期，培养造就一大批创新能力强、适应我国经济社会发展需要的工程技术型人才，是增强我国核心竞争力、建设创新型国家、走新型工业化道路的必要条件。改革现有的工程技术人才培养模式，实现理论教学与实践教学有机统一、学校学习与企业实践有机结合，学生的知识、能力、素质有机协调发展是必要的。根据自身实际和专业特点，改革人才培养模式，根据社会需求和人才培养规律，制定相应的培养方案；重新构建课程体系，并进行整体优化，着重处理好知识传授与能力培养、理论教学与实践教学、基础课程与专业课程、培养口径与和职业要求等关系，形成有利于培养工程师应具有的知识、素质和能力的课程体系和实践教学体系。改革教学内容，删繁就简、推陈出新，增加新兴科学技术和工程应用知识；充分利用行业优势与特色，进行产学研合作，建立互动共赢、各负其责的校企联合培养体系，充分发挥企业在土木工程专业学位论文和科研综合训练等实践环节培养过程中的重要作用。

参考文献：

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中图分类号：[F287.2] 文献标识码：A 文章编号：

一．引言

结构工程时在进行设计时，有大量的工程需要计算，部分内容计算方式较为繁琐，工作量较大。随了计算机技术的成熟和软件的逐步推广，建筑的结构分析软件被应用到建筑结构设计中，解决了结构工程时手工计算的难题，也提高了结构设计的工作效率，提高了设计的准确程度。由于结构计算软件的节省了大量的传统工作，被结果设计工程师经常使用。在过分依赖软件的背后，带来的是设计的单一，结构设计变成单纯的软件化，结构设计职位也变成了熟悉软件操作即可的基本要求，这造成建筑墨守成规，缺乏结构创新。

二．工业建筑中的结构概念设计。

1.工业建筑的特点。

工业建筑是进行工业生产的房屋，由于其特有的建筑使用性质，在工业进行建筑设计中，要根据其特点进行设计。

（1）工业建筑要密切结合生产，要满足工业生产的要求，为生产工人创造良好的劳动卫生条件，工业建筑设计要有利于提高劳动效率和生产产品质量。

（2）工程生产的类别较多，也存在较大的差异。生产类别有轻型也有重型，有热加工也有冷加工，有的要求开敞，有的要求恒温，这对建筑在空间布局、体型、室内处理、立面和层数等方面有直接影响。这就要求建筑要根据生产工艺的不同特征来设计不同的建筑厂房。

（3）部分工业建筑和厂房中需要使用起重机械和大量的设备，还有的需要较为高大的敞通空间，在内部通风、采光、屋面排水、建筑构造处理等方面都要比民用建筑复杂。

2.工业建筑中的结构概念设计。

在建筑设计中，通过不断的设计研究和实践，结构设计工程师积累了大量的经验，并在行业形成了一系列的设计规范、标准图集和设计手册等。近些年来，计算机技术得到广泛应用和普及，计算及结构程序被大量应用到建筑结构工程中，设计单位开始抛弃图版，开始在计算机上挥动鼠标操作。在此表象下，部分结构工程师通常都会形成一种错觉：建筑结构设计很简单，仅仅需要遵循设计规范、标准图集和设计手册，在根据建造师给出的非结构空间方案，利用计算机完成。在设计中，结构设计师变成了拼图的玩家，被动的操作着建筑的结构设计。这导致建筑结构无法有效运用结构工程的知识，同时也容易造成和建造师发生交流分歧。

在我国现行的《建筑结构设计统一标准》 （GBJ68-84）采用了概率理论作为基础来规范建筑结构极限状态的设计准则，要求建筑在结构设计中要经济合理、技术先进、安全适用。概率极限状态虽然较为科学合理，但在运算过程中，还存在一定程度的近似，仅仅能算作近似概率法。建筑结构设计中，无法凭借极限状态来估计建筑结构的真正承载能力。建筑是一个空间结构，结构总的各种构件通过复杂的方式来共同工作，且不脱离总的结构体系。在目前的建筑结构设计中，在空间结构体系的整体研究上存在一定的局限性，导致待设计中采用了简化和假定。建筑结构设计工程师要杜绝盲目的抄写规范，而是要将规范当作实际参考和指南，在实际的项目设计中要进行合理的搭配和选择，这就要求结构工程师对建筑整体结构体系和建筑结构分体系二者之间存在的力学关系具有较为透彻的认知，在结构设计时，要将概念设计应用到实际设计工作中。

概念设计是通过运用清晰的结构概念，不需经过数值计算，依靠结构整体体系和分体系之间的力学关系、震害、破坏机理、工程经验和实现现象所获得的设计原则和设计思想，对工业建筑结构和相关计算结构进行正确分析，综合考虑结构的实际受力状况，计算假设间的差异大小，对建筑结构和构造进行设计。工业建筑的结构概念设计是展现建筑结构工程师的设计思想的关键，而结构工程师主要任务是要在一定的建筑功能和生产工艺要求下完成建筑的结构设计，要妥善处理建筑和结构、结构和构件、结构和工艺、结构和结构之间的关系，其最终目标是要设计出合理的产品。计算机软件也存在一定的局限性，无法适应处理所有的建筑结构问题，在实际设计中，也无法大量的运用计算机软件来准确的进行结构构件分析，这就要求工业建筑设计中要强调概念设计的重要性，通过结构概念设计和结构措施来设计最终的合理的建筑结构。

建筑结构设计中，计算机程序的计算结果是根据设计中的不同工况而提供的不同数据，但到底是何种工况才是最适合的工况，哪种工况结果是最需要的结果，这类问题需要结合不同的工况计算来综合分析，在此情况下，建筑结构工程师要加强结构概念设计的应用，才能准确判断出计算机计算结果的准确性和合理性，而最终筛选出需要的结果。

在工业建筑的初步设计阶段、方案设计阶段中，无法完全借助计算机的结构计算分析软件来处理，这需要结构工程师对建筑结构布置和结构体系根据工艺的布置方案来做出相应的规划，必要时候要进行建模计算，提高最终设计方案的合理性和可行性。在确定方案时，要和大工艺的设备选型相辅相成，要满足大型设备的独特需求。大型设备的生产制作周期较长，一般在得到相关责任人审查后，施工建设单位才会开始联系相关的设备制造商，开始提供供货，在此阶段中，相应的结构设计方案要成为下阶段施工设计的依据，一旦此时忽略了大型设备的影响，或是对其他项目考虑不周，会导致下阶段非常麻烦，更有甚者导致项目无法进行。结构设计工程时在初步设计阶段和方案设计阶段中，要综合运行结构概念，结合工业生产工艺的特点，选择建筑结构性能较好，较为经济的结构方案，运用结构概念，在深刻了解结构性能的基础上，灵活运用到结构设计中。结合结构分析软件，建立合理的简化模型，利用计算机结构分析软件的优势，提供经济合理的建筑结构设计方案，为施工图设计做好充分准备。

另外，随着社会的发展，未来出现大型和超大型的工业建筑会越来越多，其建筑的体型也会越来越复杂，钢结构会大量的应用到工业建筑中，这就要建筑结构提高设计标准和要求，在满足工程进步和生产工艺要求的同时，要将钢筋混凝土结构和钢结构进行组合使用，在提高施工进度的同时，要便于后期的安装。要提高建筑结构概念设计，改善计算机分析软件的滞后性，逐步完善结构分析的功能。在利用计算机软件的基础上，融入结构概念，通过恰当的设计、假定、简化，使计算机分析更接近真值，保证计算分析结果的有效、合理、可行。

五．结束语。

工业建筑结构设计中，在总结设计经验的基础上，融入结构概念设计，这要求结构设计工程师要富于创新，并要有丰富的实践经验，通过建造师的协同，来提高工业建筑的结构设计质量。

参考文献

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0前言

机械结构虚拟优化设计是以计算机建模和仿真技术为基础，集计算机图形学、虚拟现实技术、机械动力学、有限元分析、优化设计等技术为一体，由多学科知识组成的综合系统技术，是机械结构动力学设计技术在计算机环境中数字化、图像化的映射。本文分析了机械产品虚拟动态优化设计的一般过程，以数控车床关键部件一尾架为例，建立了三维可视化的有限元CAE模型，通过对模型进行结构分析，实现该部件结构的动态优化。

1机械结构虚拟动态优化设计过程

机械产品虚拟动态设计的一般过程是:先建立满足工作性能要求的产品初始CAD模型(初步设计图样)，然后对产品结构进行动力学建模和动态特性分析，再根据工程实际情况，给出结构动态特性的要求或预定的动态设计目标，按结构动力学“逆问题”方法直接求解设计参数，或按结构“正问题”分析法，进行结构改进设计，直到满足预期性能设计要求，从而获得一个具有良好静、动态特性的产品设计方案，如图1所示。结构动态设计的主要内容包括:

(1)建立一个切合实际的结构动力学模型;

(2)选择有效的动态优化设计方法。

2机械结构建模分析及优化实例

以数控车床关键部件尾架为例进行研究。数控车床动态设计是在“正问题”处理方法的基础上进行的，数控车床共有零、部件800多个，其中对整机结构性能影响大的零、部件主要有以下几个:床身、主轴箱、尾架等。为使整机具有良好的动态性能，必须对关键部件进行优化。为此，应先建立数控车床主要部件的几何模型和满足其动力学特征的有限元模型，进行动态分析，根据动态分析的结果对原部件结构设计的薄弱环节进行动力学修改和结构分析优化，最终得到一个具有良好静、动态特性的产品设计方案。

数控车床的尾架安置在床身的尾架导轨上，并可沿此导轨调整其纵向位置。尾架套筒的锥孔装有后顶尖，用以支撑工件。由于尾架顶尖与主轴箱卡盘的同轴度直接影响着车床加工零件的精度，因此，尾架的结构是否合理对保证车床加工高精度很重要。

如图2为尾架系统的有限元模型，考虑到实际情况，将尾架导轨与两导轨座作为一体处理，尾架体与导轨之间以互为接触单元为主，每个导轨座均布4个全约束点，系统共有单元7 049个。得到尾架系统前三阶振型如图3(a)，3(b)，3(c)所示。表1列出了尾架系统计算频率及振型特性。

由分析可知，该尾架系统刚度很弱，相当于简支梁，是整机结构中非常薄弱的部分。综合新车床的布局，考虑铸造工艺性，尾架的导轨直接与床身一体，优化后的尾架由上下2部分组成，如图4所示，其有限元模型如图5所示。

建立改进尾架的有限元模型，系统共有2 210个体单元，对尾架上下2部分祸合12个节点，前三阶固有振型如表2所示。

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中图分类号：TU393文献标志码：A文章编号：1006-6012（2015）12-0075-01

近年来，大跨度房屋钢结构应用较为广泛，按照刚性差异以及组合方式的不同，可以划分为2种结构形式，一种是刚性结构，另一种是柔性结构。刚性大跨度房屋钢结构一般由空间桁架、网架等钢杆件构成。对于刚性大跨度房屋结构来讲，其主要设计依据是所受荷载。

1工程概况

某两连跨厂房，长300m，跨度70m，采用钢结构方案，基础采用混凝土独立基础。本工程屋顶形式采用张弦桁架构件，同时连接格构柱刚性，格构柱的柱脚主要采用铰接的连接方式。

2结构方案的选定

根据建筑外形尺寸对项目结构方案进行对比与分析，以优选出最佳的结构方案，经过分析，本工程屋顶钢结构方案选定了张弦桁架方案，并与格构柱刚性连接。这种方案具有以下几方面的优点：一是张弦结构具有操作方便、重量轻、承载力好，有利于解决了结构刚度问题；二是屋顶构件与格构柱刚性连接，实现了地震作用下侧向位移及风荷载的有效控制；三是柱脚采用铰接连接，在地震作用下，上部结构不会产生弯矩，这样能够合理利用原有基础。屋顶结构采用弦杆截面为219mm×10mm的张弦桁架，并与腹杆连接，其拉索采用￠15.2钢绞线，其抗拉强度为1860MPa一共6束。同时，采用6孔夹片式锚具，将3道截面为180mm×8mm钢管的立杆设置于张弦桁架与拉索之间。为了满足锚固的作业需要，将315mm×40mm锚杯设置在下弦杆上，同时，确保弦杆与锚杯焊接。

3大跨度结构设计中注意问题

在进行大跨度钢结构设计时，需要做好单榀主桁架的验算工作，并对单榀主桁结构中墙面、屋顶的位置进行分析与确定。同时，本工程所受的结构荷载包括以下几种：屋面荷载、雪荷载以及地震作用等。项目所处区域为50年一遇，屋面地震烈度为6度。本工程采用张弦桁架结构，这种结构的内力分布受到拉索预张力大小的影响。因此，在拉索预张力确定时，我们需要考虑到以下几个方面的因素：

（1）单跨屋面在荷载作用时，其张弦桁架对格构柱不会产生水平推力，这样有利于自平衡体系的形成。

（2）单跨屋面在荷载作用后，在正常使用下，其相对挠度值与反拱值相互抵消，满足了使用极限状态要求。

（3）在风荷载作用时，按照结构设计中相关规定，拉索要小于应力比。

（4）屋顶桁架在风荷载作用下，要确保其拉索具有足够的拉力，以免造成拉索失去作用。在进行大跨度钢结构分析时，要按照杆单元对桁架腹杆进行分析，同时要按照梁单元对弦杆进行分析。在结构计算的过程中，本工程采用SAP2000V1462软件进行结构计算，并控制好拉索拉应力和最大应力比，一般来说，拉索拉应力为900MPa，最大应力比为0.48，以提升拉索材料的强度。经过结构分析，张弦桁架的拉索初始内力为198kN，初始反拱值为86mm。由此可见，在温度荷载作用下进行结构分析，应选择正温，不能选择负温。但在负温作用下，由于拉索拉力较大，所以拉索不会失去作用。屋顶张弦桁架具有一定的平衡性，所以其拉索可以提高屋顶桁架的刚度，在施加预张力的过程中，我们要充分考虑到屋顶桁架的刚度，当刚度满足要求后，屋顶桁架要与格构钢柱进行焊接。对于两跨张弦桁架来说，要确保内力构造与尺寸的一致性。此外，我们还应对单跨屋顶张弦桁架结构的施工工况进行分析，旨在为了施工吊装作业提供依据。在进行单榀结构模态分析时，应选用前5阶周期的结构模态进行分析，经分析得知，结构侧向的刚度不足。同时，张弦桁架结构是一种平面受力结构，这种结构平面的需要一定支撑体系，以确保结构的稳定性，为此，应将次桁架设置于桁架与立杆的相交位置，同时将交叉支撑设置于次桁架之间，这样就可以形成一个稳定的结构空间体系。经过以下因素分析与比较，最终选择了桁架杆件截面。

4施工过程控制

在张弦桁架结构安装时，应按照建筑钢结构设计规范要求进行施工，同时，在结构分析时，要对不同的施工工况进行模拟与分析。在本工程张弦桁架施工安装的过程中，要结合现场结构特点，按照以下步骤进行施工。焊接屋顶拱形桁架；安装钢拉索，张拉反拱，以达到初始预张力值；焊接屋顶桁架与边柱柱，从而形成两连拱结构；将交叉支撑安装于两连拱结构之间，这样有利于形成一个稳定的结构空间体系。安装桁架。综上分析得知，拉索张拉工作极其重要。在施工过程中，要确定好拉索节点的位置，尽可能地降低理论长度的偏差。在拉索张拉的过程中，要控制好屋顶反拱值，一般控制在87mm左右。拉索内力值为110kN，拉索轴向变形值为50mm。在施工监测时，我们要对拉索内力进行监控，确保监测结果满足设计要求。在拉索张拉时，要先固定好立杆临时支撑，待张拉完毕后，要采用U形夹将立杆下部与拉索夹紧，防止拉索出现串动。

5结束语

综上所述，通过对某厂房大跨度钢结构设计分析，得到了以下几个方面的结论：

（1）本工程与其他大跨结构的不同之外在于大跨度设计是由结构刚度控制，需要考虑到结构整体侧向的刚度，同时要对原有基础进行利用。

（2）在施加预张力时，要控制好预张力的大小，确保张弦桁架结构的承载力及刚度。

（3）张弦桁架结构是一种平面受力结构，这种结构平面的需要一定支撑体系，因此，在张拉过程中要确保张弦桁架的稳定性。

（4）对于大跨度预应力结构，应采用专用连接构造，确保计算模型与实际结构的一致性，确保结构传力的明确性。钢结构作为房屋建筑结构形式之一，具有重量轻、安装方便、强度高、施工周期短等优点。在房屋钢结构设计的过程中，要结合工程实际情况，优选最佳的结构形式，在选择钢结构材料时，要充分考虑到房屋建筑结构的尺寸和受力形式。一般来说，由于建筑钢结构都是采用现场拼装的安装方式，因此在设计时要考虑到钢结构在运输和起吊中的刚度，以确保结构的安全性和稳定性。

参考文献：

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研究生课程是研究生培养的起点和重要组成部分[1]。土木工程学科的研究生开设的课程除了英语、数学、政治等基础课之外，还包括有限元分析、结构动力学、弹塑性力学在内的专业基础课，以及与专业相关的大量专业选修课，总学时在250~320之间。研究生课程教学的目的，一方面是提高研究生的基础理论水平，培养研究生的基础科研能力，另一方面是加强本专业的专业知识，为后续的论文研究和职业实践做准备[2-3]。但是，随着土木工程学科的迅猛发展，目前开设的课程体系和课程内容都出现了与当前的研究进展脱节，所学知识不能满足论文研究和职业发展需要的趋势[4]，亟待改革和优化。为解决这一问题，广州大学对当前土木工程专业的研究生课程设置进行了广泛而深入的调研，并提出了优化改革的初步方案。

一、土木工程学科研究生课程体系调研报告

为了解我国各高校土木工程学科研究生课程设置情况，本文采取多种方式进行了调研，主要包括：参加2015年5月在先建筑科技大学举办的第八届全国建筑与土木工程领域工程硕士培养工作研讨会，听取东南大学、同济大学、清华大学、西安建筑科技大学等兄弟院校的专题报道，了解其课程设置情况；通过主办广东省结构力学系列课程教学经验交流会的机会，与省内十五所院校土木工程学科的教师座谈；在广州大学土木工程学院研究生答辩期间，邀请大量兄弟院校和企业专家参加答辩，征求其对于研究生课程体系优化的意见；充分利用各高校网站上有关土木工程学科点的研究生教育、教学资料信息，并对其进行调研、收集和整理。调研结论和收获如下：

1.学术型研究生和专业型研究生应当突出特点，分类培养。根据教育部2009年《教育部关于做好全日制硕士专业学位研究生培养工作的若干意见》，设立专业型研究生的目的是“积极主动适应经济社会发展对高层次应用型专门人才的需要”，与学术型研究生培养高层次科研人才有所不同[5]。因此，学术型研究生和专业型研究生的培养应该突出重点，坚持分类培养。就土木工程学科而言，学术型研究生应当注重数学、力学等系列专业基础课程的教学，拓宽知识面，加强其基础科研能力培养；专业型研究生应当强调职业能力培养，注重课程体系设置对工程实践能力的提升，可以邀请拥有大量实际工程经验的企业专家开设实践课程或相关讲座。

2.研究生课程设置应当与当前科学研究和工程实践的新方法、新技术充分结合，增强课程设置的针对性和实用性。理论性较强的课程，如有限元方法、结构动力学等，应当强调编程和数值模拟能力的培养，充分结合通用的工程应用软件（如Matlab，Abaqus等）进行教授；实践性较强的课程，应强调其在工程实践中的应用，结合工程实例进行分析和讨论，鼓励学生在实习和实践中学习；个别内容可以根据需要，在施工现场实习教学。

3.研究生课程应当因应学科的发展和研究生的培养情况分类设置，动态调整。近年来，我国土木工程行业迅猛发展，相关理论和技术日新月异。土木工程学科点研究生课程的设置应当与学科的发展相适应，动态调整专业课程的设置，既保证基础课和专业基础课程的教学，又使研究生的课程能够最大程度地满足论文研究和工程实践能力培养的需要[6]。

二、研究生课程体系优化方案

根据以上调研结果和结论，广州大学土木工程学科点对学术型和专业型研究生的课程体系进行了调整和优化。优化调整的基本思想包括：以提高研究生培养质量为最终目标，课程体系优化为培养研究生基础科研能力和工程实践能力服务；与科技发展和工程实践的需要充分结合，对研究生课程体系分类建设，动态调整。为保证和促进研究生课程体系的调整和优化，广州大学确定了加强研究生课程体系建设的多项措施，主要包括加强研究生授课管理，奖惩结合，鼓励相关教师开展研究生课程教学研究等，其目的就是积极促进理论课程教学与工程实践能力培养的充分结合，对研究生课程体系进行有针对性的调整，提高研究生的培养质量。其具体措施包括：

1.土木工程学科点研究生课程系统设计和整体优化。对于学位课程和专业基础课程，要保证授课学时，优化教学内容，培养土木工程学科研究生扎实的理论基础，为后续的学位论文研究做好准备。对专业课和专业选修课，要针对不同学科的要求进行系统设计，开展分学科的专业课群建设[7]。目前广州大学土木工程学科点在建的硕士研究生专业课群包括结构工程课群、防灾减灾工程课群、工程管理课群、工程力学课群等。

2.学术型研究生课程体系应强化基础理论课程与学科研究前沿的联系。学术型研究生的基础理论课程要面向当前学科的研究前沿，与实践应用相接轨。土木工程学科的基础理论已经发展到了用大型计算软件代替传统的手工计算的阶段，这些软件都已经成为土木工程行业进行结构分析和设计必备的工具。因此，基础理论课程的教学就兼顾理论知识的教授和相关计算模型和分析软件的学习，既要让研究生对基础理论有深入的理解和认识，又要引导其熟悉和使用先进的计算软件求解结构分析和设计中的实际问题。

3.专业型研究生课程体系应因职业能力培养的要求增加实践类课程的比例。专业型研究生的培养目标是高层次的一线技术人员，土木工程界的设计、施工单位都希望学校输出的研究生毕业后能够经过尽量短的适应期就正式开展工作[8]。因此，专业型研究生的课程体系应当根据论文研究和职业规划的要求，适度增加实践类课程的数量和比例，充分利用实习和实践的机会，提高其职业能力和专业素养。除了积极派遣研究生去工程设计和施工单位实习之外，广州大学土木工程学院还积极邀请企事业单位专家来学校开设讲座，甚至直接参与研究生课程的教学。特别是一些实用性强的课程，如钢结构、混凝土结构等，采取由校内主课教师确定教学内容和基本框架，由校外专家授课的方式进行教学，收到了学生的欢迎，取得了较为明显的教学效果。

三、研究生课程体系管理

为保证上述研究生课程体系优化方案的执行，广州大学土木工程学院采取了一系列的支持措施，具体包括：

1.完善了研究生课程教学评价和监督体系。邀请校内外专家组成研究生课程教学督导组，对研究生理论课程和实践课程进行定量不定期现场听课、监督，给出对课程建设、教学内容和教学方法的评价和建议。特别是校外企事业单位的专家给出的建议，对于研究生课程与工程实践能力的衔接具有重要意义。在此基础上，完善了研究生课程学生评价体系，根据研究生及其导师对课程的反馈对研究生课程体系和课程内容有效管理，动态调整。

2.支持和鼓励相关教师进行教学创新，提高教学能力，改善教学效果。建立了常态化的研究生教学研究支持体系，鼓励相关教师开展教学研究，设立了一系列研究生教学科研项目；鼓励与工程实践关系紧密的课程扩大与相关企事业单位的对接，提高实践教学学时的比例；鼓励和支持教授同一课程的教师不定期举行教学研讨会，对教学内容和教学方法进行深入探讨。

四、结语

在土木工程行业迅速发展，研究生数量逐年增加，专业型研究生比例逐渐增大的背景下，研究生的培养与当前科技研究的前沿相结合，强调工程实践能力的培养，是一个必然的趋势。针对这一变化，土木工程学科点硕士研究生的课程也必须做出积极响应和调整优化。本文在深入调研国内各高校土木工程学科硕士研究生课程设置的基础上，提出了硕士研究生课程体系优化的方案，并给出了教学管理方面的支持和激励方案。

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篇9

中图分类号：TV331文献标识码： A

1引言

预应力混凝土连续刚构桥具有变形小、结构刚度好、行车平顺舒适、伸缩缝少、养护简单以及抗震能力强等优点。其与连续梁的主要区别在于柔性桥墩的作用，使结构在竖向荷载作用下基本上属于一种墩台无推力的结构，而上部结构具有连续梁桥一般特点。

预应力混凝土连续刚构桥在施工过程中，由于桥梁结构的空间位置及形状随施工的进展将不断发生变化，要经过多次的体系转换过程，若同时考虑到施工过程中的结构自重、施工荷载以及混凝土材料的收缩、徐变、施工荷载等因素的影响，将可能导致桥梁合拢困难、成桥线形与设计要求不相符、设计状态难以保证等问题。因此，必须对大跨度桥梁的施工预拱度、主梁梁体内的应力等进行严格的施工控制。施工控制是连续刚构桥修建和发展必不可少的保证措施，主要包括几何（变形控制）、应力控制、稳定控制和安全控制，其中安全控制是桥梁施工控制的重要内容，变形控制、应力控制、稳定控制的综合体现。由于结构形式不同，直接影响施工安全的因素也不一样，在施工控制中需根据实际情况，确定其安全控制重点。

本文以温福铁路客运专线田螺大桥作为工程背景，对该桥悬臂浇筑施工过程进行了应力控制研究，对施工控制理论在工程实践中的具体运用进行了详细的分析，采用大型计算软件MIDAS/CIVIL对全桥进行了仿真模拟分析，并对实测值和计算值进行比较分析。

2. 工程背景及测试方法

温福铁路客运专线田螺大桥位于云淡门海纯潮区，通航净空为120 m×24 m，主跨为(88+160+88)m预应力混凝土连续刚构。全桥立面布置见图1。

图1 田螺大桥总体布置立面图（单位：cm）

梁体采用C60混凝土，墩柱采用C45混凝土，承台和桩基采用C30混凝土。预应力钢绞线均采用《预应力混凝土钢绞线》（GB/T5224-1995），标准强度1860MPa，直径15.2mm,弹性模量Ey=1.95x105MPa的低松弛钢绞线。

3 有限元计算模型的建立

田螺大桥为三跨高墩的大跨径连续刚构梁桥梁，分析计算采用有限元综合分析程序MIDAS/CIVIL， 且桥的单元类型采用MIDAS/CIVIL中的“变截面梁单元”，由2个节点构成的，是属于“等截面或变截面平面梁单元”，具有压、剪、弯的变形刚度。为了更真实的模拟实际工程现场，在MIDAS/Civil中材料的选取时混凝土选用自定义材料，从现场及实验室的资料定义材料参数。全桥计算模型共划分155个单元，164个节点，其中上部结构123个单元，桥墩32个单元，全桥采用“自适应控制法”进行施工监控。全桥计算模型如下图2所示。田螺大桥

图2田螺大桥有限元模型

4 成桥阶段内力及应力计算结果

施工控制仿真分析，就是通过合理的模型，采取有效的结构分析方法，对桥梁的成桥线形、受力状态和施工中的线形、受力状态进行一定精确度的模拟分析的过程。现以田螺大桥的成桥状态为例，在恒载+活载组合下结构的内力及应力见图3和图4.

（1）主梁弯矩图（kN.m）

图3全桥弯矩图

（2）主梁剪力图（kN）

图4全桥剪力图

（3）主梁应力图（MPa）：

图5全桥上缘应力图

图6全桥下缘应力图

通过图3-图9可以看出，成桥状态下的弯矩、剪力和应力完全符合设计要求以及满足铁路桥涵施工规范中对C60混凝土的抗压极限强度为20MPa，抗拉极限强度为1.17MPa的安全要求。

5 应力监控

在施工过程中，对每一节段的施工循环，在立模、混凝土浇筑之前、混凝土浇筑之后、张拉预应力之前、张拉预应力之后均应进行应力应变测试并与变形测试同时进行。

图7 计算应力与实测应力的比较

图8 计算应力与实测应力的比较

图11 计算应力与实测应力的比较

图4-34计算应力与实测应力的比较

通过以上的比较可以明显的看出，计算应力与实测应力的曲线形状大致相同，这说明本桥的有限元计算模型符合实际，施工也是基本符合规范要求的。对于梁段的上缘应力，实测值明显大于理论计算值，这是由于施工过程中预应力的超张拉及施工过程桥面上的施工荷载等引起的。对于梁段的下缘应力，则基本上表现为在20#块施工前实测应力小于计算值；而在20#块施工之后以及后续的合拢段施工中则表现为实测值大于计算值。这是由于前期受桥梁自重以及施工荷载影响导致箱梁下缘受压，抵消了一部分张拉的预应力，使得实测值偏小；而自20#块的施工开始桥梁即将合拢并完成体系转换，使下缘压力减小，实测值重新高于计算值。

由上述实测值与理论值的比较可以看出主梁应力实测值与理论计算值的误差较小，箱梁混凝土采用C60，在允许应力法施工中其抗压极限强度为20MPa，抗拉极限强度为1.17MPa，计算值及施工过程实测值均在规范限值之内，整个过程混凝土的应力是安全的。这说明混凝土浇注、预应力张拉以及合拢等施工过程是规范的，同时也说明了本文所采用的计算模型是正确的、计算结果是可靠的、测点的埋设是成功的，进而可以判断连续刚构桥在悬臂施工过程中是安全可行的。

6.结论

本论文从工程实际出发，以田螺大桥为工程依托，对大跨度预应力混凝土连续刚构桥施工监控、稳定性分析。监控过程表明，“自适应控制”理论能很好的适用于连续刚构桥的施工监控，只要系统逐渐过渡到自适应状态，桥梁状态即在控制之中。因此，对系统参数以及计算模型的修正是施工控制的核心内容。

结构自重误差在大跨度桥梁中普遍存在，并且对结构的变形和应力影响都很大，施工中应严格控制自重误差。本工程在施工过程中应力与位移均在控制范围内，并且实现了误差极其微小的主跨精准合拢，合龙后线形与预计线形有很好的吻合，可见田螺大桥的控制系统是有效的。

参考文献

[1] 黄建跃, 王树林.大跨度连续刚构桥施工主梁变形监测的必要性与方法. 桥梁建设，2003（1）：48-52

[2] 武芳文等. 连续刚构桥梁悬臂施工线形控制分析. 铁道工程学报，2006,7 (4) :29-34

[3] 张永水, 曹淑上. 连续刚构桥线形控制方法研究. 中外公路，2006, 12 (6): 83-86

[4] 雷俊卿, 王楠. 预应力混凝土连续刚构桥施工监测与仿真分析. 铁道学报，2006, 4 (2):74-78

篇10

金属结构故障诊断成为工程机械领域的一个重要的研究课题，对大型化、老龄化的门座起重机而言，其金属结构的故障时有发生，严重地影响生产的安全。本论文以SDMQ1260/60E型门座起重机为研究对象，采用大型有限元结构分析软件ANSYS对其模态进行分析，得出相应的结果。为今后的维修提供可靠的数据。

1. 门座起重机建模

该起重机的转柱、门架和起重臂等构成一空间杆系结构，可简化成刚架结构，主要用梁单元进行分析计算；大平衡架为钢板焊接而成的箱体结构，应采用三维实体单元进行分析计算。

1.1 有限元网格

门座起重机结构主要是由无缝钢管和钢板组成，根据SDMQ1260/60E型门座起重机的结构特点和受力特点，可把起重机的转柱结构、门架结构和起重臂一起简化成空间杆系结构，采用ANSYS提供的空间梁单元BEAM188进行离散化，整个结构共划分了9920个单元，18717个节点。

1.2 材料物理参数

该起重机的型材选用两种材料，分别为Q235-A和16MnR，这两种材料在常温下的屈服极限分别为235MPa和325MPa，弹性模量为2.1×105MPa，材料的泊松比取为0.3，密度为7800kg/m3。

1.3 载荷工况

根据该起重机的运行状况，在考虑自重的情况下，研究起重臂处于起吊重量为60t的位置，但是空载的工况。取重力加速度g=9.8m/s2：

1.4 边界条件

门架上四个与大平衡架相连的绞点采用固定端约束形式，即6个自由度全部约束。

2. 模态分析

模态分析，也叫特征值的提取，用以求解多自由度系统自由振动的固有频率和相应振型。模态分析用于确定设计中的结构或机器部件的振动特性(固有频率和振型)。它是承受动态载荷结构设计中的重要参数，同时也可以作为其它更详细的动力学分析的起点。

本文通过分析计算，得到了起重机在工况位置时的固有频率和模态振型。表1为起重机起重臂处于起吊重量为60t的位置（工况1）时整机的固有频率，由考虑篇幅问题，出图1～图3，其分别为在工况1时整机的前三阶模态振型。

图1 起重机工况1第一阶模态振型图

图2 起重机工况1第二阶模态振型图

图3起重机工况1第三阶模态振型图

表1 在工况1时起重机的固有频率（Hz）

3.总结

1.通过上述 模态分析结果可知，其整体结构动刚度较好，各阶振型主要表现为塔式起重机的塔臂上下、水平和转扭运动的耦合。

2.本文计算所得结果可以为进一步研究门座起重机的动力响应分析和使用条件的合理选用奠定了技术基础，也为今后的维修提供可靠的数据。

参考文献：

[1]黄大巍，李风，毛文杰，等．现代起重运输机械[M].北京：化学工业出版社，2006.

[2]徐克宁，束志明，徐克晋，等．起重运输机金属结构设计[M].北京：机械工业出版社，1995.