土木工程新进展模板(10篇)

导言：作为写作爱好者，不可错过为您精心挑选的10篇土木工程新进展，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

前言：随着全球建筑的不断发展，人们对建筑的要求也逐渐在提高，一个国家的土木工程建筑也可以反映出国家的经济发展水平，是一个国家综合实力的具体体现，所以，我国在大力发展经济效益的同时，对土木工程的建设也是需要重视的，应该给予最大的支持来不断发展我国土木工程建设。土木工程结构风场的实际检测是完善我国土木工程建筑的重要方式，也是新技术开发的技术保障，促进着我国建筑事业的发展。

一、土木工程结构风场的实际检测过程

1.1高层建筑结构风场的实际检测

高层建筑由于高度的优势，使其在风向负荷和风向机理方面的分析就更加容易，也确定了结构风场实际检测的理论基础，使土木工程结构风场的实际检测工作更便于进行。我国高层建筑在高度和柔性方面都具有着很多的优点，对于检测的效果也比较明显，可以根据检测得出的数据直接分析土木工程建筑抗风能力差的原因。在检测的过程中，当横向振动发生的频率增加时，气体交换的压力就要变大，土木工程建筑会产生严重的共振现象，由于对这种现象的解释还没有合理的公式理论基础，所以，横向脉动作用的土木工程结构风场检测主要是依据与检测的过程和结果来综合分析的。在土木工程结构风场检测的过程中，对于高层的建筑来说，检测人员的经验对总结检测的结果是非常重要的，因为没有明确的理论对检测的过程以及结果做出定义，就需要检测人员依据自己的检测经验来探索土木工程建筑的技术革新，以及提高土木工程建筑稳定性的措施。高层建筑风压及风向的共振是为了获得土木工程建筑在强大风力影响下的结构变化，通过对土木工程结构前后变化的分析，分析土木工程建筑抗风的能力，为提高土木工程建筑的坚固性提供了有效的数据。

1.2低层建筑结构风场的实际检测

在低层建筑结构风场的实际检测过程中，通过长期的检测经验，使得检测人员已经掌握了低层建筑结构风场检测的技术和要求，以及低层建筑结构的检测机理，了解到低层建筑结构对于防震功能的缺失，通过对风洞和风压模型的实际测量，在特定的风压下进行检测，根据检测的结果综合分析土木工程建筑的抗风能力，风洞和风压模型实际测量的检测结果是不同的，比较检测的结果实验值，找到抗风压力不同的原因，从而确定具有更高抗风效果的土木工程建筑技术。在对低层建筑结构的全尺和缩尺风洞进行实际的检测时，要对压力以及系统的抗风效率进行具体的检测，比较分析两个检测的结果，从而确定平均压力系数，分析压力系数对土木工程建筑的影响。通过我国科学家的不断实践，已经验证了低矮建筑在抗风方面的抵抗力，也逐渐对检测的手法进行着改善，所以，在低层建筑结构风场的实际检测中，完善检测系统响应，提高感应抗风系数是非常重要的改善方式，通过技术的革新来加强结构风场的实际检测效率，不断提高检测技术的基础。

1.3跨度大的桥梁建筑的结构风场实际检测

在历史的桥梁建筑中，总是会有桥梁抗风能力差，桥梁受损的现象发生，最大的原因就是对工程建筑的风场检测不具体造成的，随着科学技术的不断进步，桥梁抗风检测也逐渐在革新，已经建立了有效的理论基础。桥梁建筑的不断发展，更多跨度大的桥梁建筑被兴建的越来越多，传统的抗风检测已经不能满足大跨度桥梁的检测，技术逐渐发展为风洞技术的检测，结合风力的强度，对桥梁工程抗风能力进行检测。明确确定影响结构振动的因素，以及可能对大跨度桥梁建筑的影响，由于大跨度桥梁检测的难度非常大，要求在进行健康监控时就检测抗风的能力，实现全面的维护工作。在进行全尺测量时，要通过风速的检测来分析大跨度桥梁建设的抗风能力，从而分析出风向风速对桥梁建筑的影响。

1.4跨度大的空间结构建筑的结构风场实际检测

跨度大的空间结构在建筑上都具有立体的建筑形式，建筑的外形结构也比较复杂，但其投入的建筑资金很少，在结构风场实际检测的过程中，应结合其建筑的特点，根据空间结构的多边形以及实体轻等优点来合理的采取检测的措施。随着空间结构在建筑类型上的不断转变，使其逐渐向着跨度大的建筑类型上靠近，检测的目标也要随时做出改动，结合空间结构建筑的建筑特点，实现三维立体的检测。多变的空间结构建筑的风场分布与跨度大的桥梁建筑是不同的，结构共振的效果也不同，在检测的过程中，应该结合风压基本系数进行分析，根据实践总结的经验以及低矮建筑抗风能力差等因素，采取有效的检测方法。空间结构建筑在风压的影响下，容易产生自激振动，可以利用多通路检测风压的方法，来进行实际检测，根据气流的反映探索检测的结果。

二、新技术的开发进展研究

2.1土木工程结构风场实际检测传感器的工作状况

土木工程结构风场的实际检测主要是依靠传感器来进行的，通过传感器的接收和回复，来对土木工程建筑的抗风能力进行分析，从而实现风场实际检测的过程。随着我国现代化科学技术的不断发展，风场实际检测的传感器也在不断的更新，逐渐研制出热风、电子、三维等传感仪器，促进了风场实际检测工作的进展，也使检测的结果更加的精准。在风场实际检测的过程中，由于风压是属于轻微压力，很多的自然因素都会对其产生很大的影响，这就使得压力传感器得到了广泛的使用，压力传感器可以很敏感的检测出风向以及风速的变化，能及时的抓住风力对土木工程建筑的影响，加大检测结果的准确性。根据压力传感器的制作原理，还可以应用到很多领域的抗风检测中，在风压较大的情况下就需要使用压电式压力传感器来进行抗风的检测，压电式压力传感器具有不受外界因素影响的优点，压电系数也比较高，适用于多种建筑类型的土木工程。

2.2不断改进检测的方式方法

土木工程建筑的多样性，也为风场的实际检测带来了很多的困难，检测需要根据实际的建筑要求和特点，进行检测，需要用到的传感器也不同，所以，使我国风场的实际检测工作进展的非常缓慢。风场的实际检测是掌握检测经验以及发现土木工程建筑缺点的具体工作，只有不断改进检测的方式方法，才能更好的满足建筑的要求。通过完善检测的系统以及提高检测的技术要求来逐步提高风场的实际检测工作，完善检测系统可以及时的发现风场结构的改变以及结构共振的程度，以便于检测人员掌握有效的数据进行后期的分析，提高检测技术可以使用先进的数据处理系统以及统计系统，对检测的数据进行高效的总结和分析，只有通过不断的探索，风场的实际检测工作才能持续的提高，检测的步骤才能更加符合要求。对于抗风能力的检测基本分为两种方法，有齐墙埋管式检测方法和多通路压力检测方法，检测人员可以根据具体的需要采取合适的方法进行检测，从而不断探索改进的方案。

2.3新技术开发的具体进展

随着传感器的进一步革新，我国风场的实际检测技术也得到了具体改善，通过传感器提供的高科技技术，实现了由传感器监控的检测环境，嵌入式系统的开发，也使检测的数据实现智能化的处理，并可以实现通过无线网络的传输把数据输送到电脑的终端，从而实现数据的长期有效使用，方便检测工作总结工作的经验以及对建筑的具体分析。现代化计算机网络的发展也为风场的实际检测工作带来了很多的便利，实现了数据处理零误差的要求，也加快了处理的时间，为检测人员的分析工作提供了良好的保障，同时计算机无线网络的介入，也促进了风场实际检测工作的进展，使得数据传输的过程更加的快捷，实现了高效率的检测目标。

三、实际检测土木工程结构风场的重要作用

3.1有利于加强土木工程建筑的坚固性

在土木工程的建筑过程中，一定会存在施工要求不符合标准的现象，这样会使土木工程建筑的质量下降，通过对土木工程建筑进行结构风场的实际检测，可以及时的发现土木工程建筑存在的问题，从而制定出有效的方案来避免建筑的损坏。对数据的分析可以发现土木工程建筑的抗风能力，如果抗风能力达不到标准就说明土木工程建筑不能有效的抵抗狂风的打击，也就是土木工程建筑的牢固性没有达到标准，根据实际检测的结果，获得建筑抗风能力的数据，从而可以制定出有效的方案来加强土木工程建筑的抗风系数。我国土木工程的建筑都是施工工期长，施工环节复杂的建筑，在施工的过程中，施工人员为了提前完成施工任务，往往会疏忽对于土木工程建筑抗风质量的要求，所以，土木工程建筑施工单位一定要做好监督管理的工作，使施工人员可以了解到更加先进的加强建筑稳定性的技术，结合具体的土木工程建筑要求，使建筑达到具有抗风的能力。

3.2有利于土木工程建筑实现防震减灾的功能

近年来，我国大量兴建土木工程建筑，其最大的原因就是因为灾难的多发性，地震等灾害的来袭，使我国人民承受着巨大的打击和损失，也对我国的建筑水平提出了质疑。日本是一个岛国，发生地震灾害的可能性以及频率都要比我国大，但是日本建筑的防震效果特别好，极大的减少了灾害对人民的影响，这也促进了我国建筑不断革新的步伐。通过对土木工程建筑进行结构风场的实际检测来检测建筑的坚固程度以及是否能实现防震减灾的功能，一旦没有达到这种功能，也能采取有效的措施来弥补，是完善我国土木工程建筑水平的重要措施。建筑施工人员要以提高我国土木工程建筑水平为目标，不断学习先进的建筑知识和技术，总结建筑经验，了解我国多结构的土木工程建筑要求，从实际出发，加强保护人民利益以及生命安全的意识，明确知道土木工程建筑在灾难发生时所起的重要作用。土木工程建筑的防震功能也为我国减少了很多的经济损失，有效的减少了灾难发生时的人员伤亡。所以，土木工程建筑结构风场的实际检测工作，一定要落实到实处，检测人员要认真完成检测工作，找出土木工程建筑抗风能力差的原因，对数据进行细致的分析，协助施工团队制定修补的方案，与施工团队一起为我国土木工程建筑做出贡献，大力发展我国土木工程建筑。

3.3有利于完善我国土木工程建筑要求

土木工程建筑结构风场实际检测工作的大力开展，使我国更加注重了土木工程建筑的检测工作，严抓土木工程建筑的质量关。根据检测的结果可以分析出建筑的水平，有利于施工人员意识到建筑存在的问题，从而完善我国土木工程建筑要求，也有利于提高我国土木工程建筑的施工技术。我国土木工程建筑的水平以及质量是我国综合建筑的重要体现，施工团队不符合要求建筑的工程既影响着我国土木工程建筑的口碑，又使土木工程建筑的功能不能很好的实现，不能保障我国人民群众的利益，所以，要想从根本上提高我国土木工程建筑的水平，相关管理部门既要加大对施工队伍的管理和要求，施工人员之间也要起到监督的作用，施工领导严格规范施工工人的行为，对其施工的细节做出明确的指导，加强施工人员提高土木工程建筑水平的意识，只有相关施工人员一起努力，我国土木工程的建筑水平才能逐步提高，更好的与世界先进施工技术接轨。

结语

在土木工程兴建的今天，施工队伍在施工的过程中，要不断提高自身的施工水平，按照建筑的要求，抓好每个环节的质量，使土木工程建筑达到可以防震减灾的效果。在对土木工程建筑进行结构风场的实际检测时，检测人员要根据检测的实际建筑对象，利用传感器技术来对建筑的抗风能力进行细致全面的检测，严格按照检测的过程进行检测，得出检测数据，对数据进行合理的分析，从而找出我国土木工程建筑还存在的问题和不足。检测人员也要加大对技术的创新能力，实现更高难度的建筑检测工作。

参考文献：

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[5]周良茂，李培华.两个邻近全尺寸双曲冷却塔风压分布的测量气动实验与测量制[J].2012，16（13）：137-144.

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篇2

测量是所有工程中必不可少的环节，有预测和度量的两层含义。工程测量实际上就是一种数据的采集、处理、放样、校对以及最终达到监测目的的综合操作过程，应用于建设工程中的所有测绘日程中，在土木工程中的应用也极其广泛，其实效性尤为突出。

一　工程测量的含义

工程测量有两层含义：1）用仪器确定空间、时间、温度、速度、功能等的有关数值。2）有关地形、地物等的测定工作。它是兼顾施工组织设计各环节的协调、发展和可持续的有力保障，拥有测量理论与度量数据、科学的方式方法和准确的组织推断凭证三要素。

二　工程测量的重要性

工程测量是土木工程作业的一部分，因为土木工程庞大，具有工种繁多，交叉作业明显，干扰大，更改难度大等特点，所以必须做好准备工作和有效实施。测量的质量将直接影响工程建设的质量，鉴于土木工程的特性，故工程测量应建立健全的检查制度，确保测量工具的精度，测量方法得当，测量数据全面，测量人员的安全意识。工程测量包括距离测量、角度测量和高程测量三部分。由于误差具有累加性和传递性，如不对工程测量误差做限值规范，那么工程测量将对整个工程造成非常大的影响，轻者造成停工误工、返工上的浪费，严重则造成工程功能性丧失的毁灭性伤害。

三　工程测量在土木工程中的应用

工程测量应用于土木工程的所有工序服务中，可以认为没有工程测量就无法进行工程建设，任何工序都是空谈。下面举例说明其中土木工程的相关应用实例。

（1）施工前勘测

施工测量应建立健全测量组织、操作规程和检查制度，在施工测量前应实地踏勘施工现场，对工程项目的地质、地形、地貌和周边环境进行全面勘测，根据实际情况编制测设详图，计算测设数据。测量前应检验和校正施工测量所用的仪器和工具，同时保证测量人员具有测量资质。施工前的工程测量是土木工程开展施工的前提，为施工组织设计书提供数据理论基础。

（2）施工阶段的测量

在施工阶段进行的测量工作是将图纸上设计建筑物的平面位置和高程，按设计与施工要求，以一定的精度标定到实地，作为施工的依据。在施工过程中仍需进行一系列的测量工作，主要内容有：建立施工控制网；依据设计图纸要求进行工程放样；每道施工工序完成后，通过测量检查各部位的平面位置和高程是否符合设计要求；随着施工的进展，对一些大型、高层或特殊建筑物进行变形观测等。

（3）设备安装过程中的测量

使用测量仪器根据设计图纸和基准，测定设备安装的标高基准点和中心线，并在安装过程中检测和复验安装设备的偏差和精度，保证将设备安装在正确位置上的工作。内容包括：参与基准控制网、基本水准点的定位定点的测量；检查、复测与验收设备基础的中心线、标高及沉降观测数据，复测基础轮廓及与设备相关的孔、洞、槽的尺寸和定位距离，地脚螺栓的精度保持一致；在连续性生产线上，各设备中位线、标高等，确认基础已具备安装条件；测定设备基础的主要基准点应与原始水准点组成水准环线，按二等分安装的基准点、沉降观测点、基准线和辅助线等；设水准测量精度和方法观测，全部基准点的高程测量应具备安装中的找平、找正和找标高的测定等测量工作，连续进行，以避免基础沉降而影响设备的安装精度；自设备安装到设备投产的全过程的定期基础沉降测量，实施设备安装测量的全过程包括施工前观测，并跟踪由于沉降而引起的设备标高的更改度量、施工测量和沉降观测三个阶段，中心线的位移和水平度的变化；安装结束时土木工程中设备安装位置、安装方式、整装协调性都需要工程测量。

（4）竣工监测

土木工程中竣工验收监测工作程序中的现场勘察、现场监测和数据统计处理的方式中都离不开工程测量，以此作为报告编制和报告审核阶段的数据凭证。同时项目验收时的关键点，如批复中专门提及的要求（监测工况和必要的原材料）、人环问题和总量问题等都需要严格测量，提供达标数据。

（5）后续维护测量

质量是企业的生命，更是土木工程的生命。在土木工程处于保修阶段时，工程监理检查工程质量状况、鉴定质量责任问题都需要一定的数据依据，此依据的出具仍需要精准的工程测量。

四　工程测量新技术

随着土木工程行业的不断发展与进步，企业对质量关注度的提升，工程测量的技术革新势在必行。数字化技术、全球定位技术GPS、地理信息技术GIS、遥感技术RS等高新技术已逐步应用于工程测量中，给测量带来了便捷和高的可靠性，缩短了工时，提升了测量效率，从而大大增加了工程测量的营运效率和工程安全系数。如工程测量中的遥感RS技术，由于大面积的同步观测、时效性、数据的综合性和可比性及经济性等优势得到快速的普及多光谱航空摄影和高分辨率的遥感卫星将成为对地表观测获取基础地理信息的重要手段。

五　结语

工程测量在土木工程中有举足轻重的作用，应用也是极其广泛的。随着人们对质量关注度的不断温升，土木工程中的工程测量工序也备受关注，新技术的引进着实给工程测量带来了便捷，同时也使得土木工程的运营效率逐步提升，质量得以保障，工程测量在土木工程中的应用价值更加显著。

参考文献

[1] 岳建平，陈伟清。土木工程测量（第二版） 武汉理工大学出版社

[2] 王劲松，鲁有柱。土木工程测量 中国计划出版社 2008.5

篇3

1土木工程施工管理中存在的问题

1.1施工进度控制不合理。土木工程的施工建设周期较长，因此，合理地掌控施工进度是至关重要的。想要有效地掌控大型工程的施工进度，需要管理者从全局的角度开展工作。然而，目前的施工方严重缺乏有效掌控土木工程施工进度的能力，因而使得土木工程施工常常延误工期，不能够在规定时间内完成施工，对整个项目工程的建设造成了严重的影响。在大型项目工程的建设过程中，通常会将小项目外包，而外包公司的施工速度与质量良莠不齐，因而这也成为造成土木工程项目施工进度不一致的原因[1]。1.2施工管理体制存在缺陷。管理理念在开展土木工程施工管理中发挥着引领的作用，有助于促进土木工程施工管理水平与效果的提升。目前，我国土木工程施工管理理念处于严重的落后状态，管理理念更新进展缓慢，管理者严重缺乏对管理重要性的认识，管理方法过于传统，无法满足时代的要求与土木工程项目不断发展的要求。在管理体制方面，施工企业不具备健全的管理机制。除此之外，在运用管理机制开展管理的过程中，管理者应以自身管理的工作为依据，合理地运用管理机制，不应一味地模仿其他企业的管理模式。1.3施工管理人员素质不达标。在现阶段的土木工程施工过程中，管理工作难以开展的主要原因是管理者自身所具备的管理能力较低。由于土木工程施工管理人员严重缺乏管理的理论知识，实践次数少，缺乏实践能力，对于土木工程施工管理的重视程度不够，因此，在土木工程项目施工中，管理质量低、效果差，没有充分发挥管理的作用。1.4施工材料管理存在缺陷。施工材料是开展建筑施工的基础。由于建筑工程项目多而复杂，施工材料的数量庞大，种类繁多，所以有效管理施工材料对于土木工程施工的开展十分重要。土木工程施工材料一旦出现问题，就会对建筑物的整体施工质量和施工水平造成重大的影响。因此，土木工程施工管理人员应严格管理施工材料，要对其进行分部门、分工段的管理，为土木工程施工保驾护航。

2提高土木工程施工管理质量的措施

2.1合理计划施工进度。要科学、合理地制订土木工程施工计划，严格把控土木工程施工进度，需要管理人员从土木工程项目的整体角度出发、着眼于全局，因此在开展土木工程项目施工计划设计前，应仔细分析土木工程施工图纸，并以施工地区状况的实际考察结果为依据，合理地对土木工程施工进行安排[2]。与此同时，也应该对土木工程施工中的质量控制重点、可能出现的施工问题进行提前预测，做好防范工作，以避免意外因素的出现对土木工程的工期造成影响。2.2建立科学严谨的土木工程施工管理制度。严谨而科学的土木工程施工管理制度是促进土木工程施工管理水平与管理效果不断提升的前提与保障[3]。随着时代的不断发展、科技水平的不断提升，传统的土木工程施工管理制度存在的弊端逐渐显露出来，改善与创新土木工程施工管理模式成为当下迫在眉睫的工作。具备科学性与合理性的土木工程施工管理制度对于建筑施工的有效管理有着很大的帮助。在现阶段土木工程施工管理中的主要问题是不具备健全的责任人制度，缺乏责任人能力考核制度。相关部门想要科学合理地完善与建立土木工程施工管理制度，就必须针对现阶段土木建筑施工管理中存在的主要问题，在管理制度中添加责任人制度，确保土木工程施工项目的每一个环节都有项目负责人，避免出现问题时找不到责任人的情况。2.3提高管理人员的专业能力。在开展土木工程施工管理时，必须不断提升管理人员的专业管理能力[4]。监督管理的开展需要人来实现，对施工技术和施工方法应用的管理也需要有人来完成。企业不断提升管理人员的管理能力对于土木工程施工管理十分必要。企业应转变管理人员的思想观念，定期对管理人员进行培训，使土木工程施工管理人员不断丰富自身的专业知识，更新管理理念与管理方法，提升自己的管理能力。同时，企业应定期对土木工程施工管理人员进行考核，以检测管理人员的能力水平，激励管理人员不断自我提升。2.4制订施工材料的管理方法。管理施工材料也是土木工程施工管理的重点，因此，应严格管理施工材料的购买、检验等环节。在购买施工材料购时，应充分考虑施工成本，按需购买，并且采用抽样检测的方法，确保材料的质量符合要求。

3结语

建筑行业的快速发展对于我国城市化水平的提升有着很大的促进作用，但建筑行业在发展过程中也出现了许多的问题，特别是土木工程施工管理方面，相关部门应不断地更新管理理念，完善管理制度，提升管理人员的管理能力，从而确保工程的施工质量。

参考文献:

[1]陈远星.项目管理在土木工程建筑施工中的应用分析[J].河南建材,2019(4):129-130.

篇4

    一、建立导师制,规范毕业设计过程针对毕业设计中普遍存在的问题,近四年,东南大学土木工程专业实行本科生四年级导师制与毕业设计相结合的教学改革。毕业设计始终坚持以加强学生创新精神、综合素质和工程能力的培养为目标,实行本科生四年级导师制,充分发挥指导教师的主导作用。

    指导教师针对每位学生的实际情况制定学生整个四年级一年的学习计划,将毕业设计改在一年内机动安排,让学生提前参与各科研课题组,听专家讲座和学术报告,提前进行毕业设计资料文献搜集和阅读,及相关知识的储备。指导老师不仅全面负责指导学生毕业设计,还要关心学生的全面成长,有针对性地引导学生参与到工程实践和科研活动中,指导学生开展科技竞赛和创新活动,撰写小论文,组织参观实际工程。另外,指导教师通过多年来“产学研”结合的渠道,精心培育,建立了相对稳定、机制灵活且代表当前国内最新技术水平的毕业设计实践教学基地。

    通过本科生四年级导师制与毕业设计相结合,本科生有机会与指导教师的研究生一起参与课题,向学长们请教,开展小组讨论,同时,也受到指导教师严谨治学的态度和人格魅力的熏陶和感染。学生在基地进行毕业设计,实行校内外相结合的“双导师”制,可进一步增强学生对实际工程的感性认识,扩大知识面,了解国内外工程实践中的最新进展,有助于培养学生正确的工程意识和社会责任心,提高工程实践能力,有效地提高和保证毕业设计的质量。

    建立导师制,体现了“以学生为本”的教育教学理念,加强了师生间交流,更好地实施因材施教,促进学生的个性发展。通过毕业设计教学基地建设,探索出以现代大工程为背景,主动面向生产和科研,优势互补的新方法,有利于克服课题、师资、经费等方面的困难,有利于学生工程实践能力、综合素质和创新能力的提高。

    实行四年级本科生导师制和毕业设计教学改革以来,已显着地提高了毕业设计教学质量。该教学改革成果在全国土木工程专业评估中得到专家视察组的高度评价和肯定,建议推广。为了进一步完善该项教学改革工作,体现“与时俱进”的教学改革精神,结合笔者参与的江苏省教改课题,对我校2003级土木工程专业四年级学生进行无记名问卷调查,全面反映作为该项工作的参与主体和主要受益者———四年级本科生的要求、呼声和感受,为教学改革提供第一手资料。

篇5

近年来，随着水利土木工程规模的越来越宏大，对环境的冲击力越来越大，为了预测工程对自然环境、人类健康和生活质量的影响，就要在工程开工前对其冲击力做出评价。最初主要应用可视化冲击评价（VIA）对环境作评价，是一种更加感官化的和描述性的方法，它主要关心人类的欣赏观以及人类同环境的交互关系。它通过在图纸和文字资料中查阅或通过绘图和尺度化的模型等方法来显示，这些方法不直观或不能很好地反映客观情况。后来虚拟现实系统（VRS）开始盛行，在英法海底隧道工程、香港机场填海工程、三峡截流工程等大型工程中得到了广泛应用。虽然VRS可以让用户对计算机合成的虚拟环境进行体验和交互作用，但VRS通常需要繁重的建模和昂贵的三维图形加速器来快速绘制复杂的场景，并且绘制的画面不够自然逼真。而扩充现实技术（AR）将拥有丰富视觉信息的真实世界与VRS相结合，实现了虚拟世界与真实世界的结合。基于实景图形构造出的虚拟图像比VRS的逼真度要高，易于实现实时交互，免除了建模工作的繁琐程度且不需要昂贵的三维图形加速器，大大提高了工作效率，给水利土木工程领域带来了巨大的经济效益。

1. 扩充现实技术

VRS技术是一种通过计算机图形学、人机交互、传感、人工智能等技术用计算机生成逼真的三维视、听、嗅觉等感觉，使人通过适当装置，作为参与者自然地对虚拟世界进行体验和交互作用的技术。由于VRS给人的感觉不真实，人们便将拥有大量有效信息的真实世界与VRS相结合，扩充现实技术（AR）就诞生了。AR使观察者不仅能够看到真实世界，还可以看到扩充了的真实世界的、来自于计算机模型的信息，从而具有更丰富的空间信息。AR技术是将科学技术转化为生产力的一个结合点，它可以广泛应用于大型土木工程建设的仿真、城镇与环境规划、环境评价等，还可以用于医疗、娱乐和军用飞机等。将AR技术较好地应用于大型水利土木工程可以实现更加客观地对方案进行设计，对工程施工过程进行指导和对工程信息平台进行建设，为专家和领导提供准确、及时的支持决策。

2. 方法

扩充现实最本质问题就是将计算机所产生的虚拟物体准确地添加到图像序列当中。实现扩充现实技术的方法以及辅助工具较多，在这篇文章里，讨论了更加实用的扩充现实技术，这种方法不需要使用己知的三维标定物对像机参数事先标定，即基于视觉的免标定扩充现实。当将三维虚拟物体放进用户环境的过程中，首先要确定虚拟物体在三维场景中的准确位置，通常用仿射或透视进行定位，然后当像机位置改变时，虚拟物体应相对像机做正确的投影。由于虚拟物体添加到场景中的过程中，有可能和场景中的实物之间产生遮挡，故在实际的算法中，须考虑这一点。

2.1 基于四点的仿射结构

根据运动的仿射结构，可以推出点的仿射重建特性。假设O，P1，P2，P3是场景中的四个非共面点，由这四个点构成空间仿射系的基。假设P为空间中的任意一点，则P的投影可以表示为：

公式（1）

m表示第m帧图像， 是点P的投影，P1，P2，P3是基点，u、v为P的投影坐标， 是原点的投影， 是P点仿射坐标的齐次表示，公式（1）表示仿射框架下的投影方程。由此可知只要在每帧图像中获得场景的任意四点坐标就可以得到投影矩阵。

2.2 虚拟物体的定位

在仿射坐标下，基点位置决定虚拟物体的位置，诸如Z缓冲、剪切等图形操作可以进行，这样可以对空间物体在深度方向上进行排序，进行消隐。光轴η可以表示为

公式（2）

空间点P的变换可表示为

公式（3）

w是P的z值。

2.3 虚拟物体的放置

采用交互式方法确定虚拟物体上一点在两帧图像中的位置。两帧图像中点P的位置是有关联的，只要确定点P在一帧图像中的位置，就可以根据对极几何确定点P在另一帧图像中的位置。点P的位置确定后就可以求出仿射坐标，实现重投影。

2.4 扩充现实中的遮挡问题

以上方法可以使虚拟物体叠加到真实场景中，但是虚拟物体与真实场景会出现相互遮挡的问题。可通过立体图像的密度图导出其深度图来解决这个问题，然而这种方法的精确度不高。为此我们提出了一种采用基于轮廓关键点的方法，这种方法通过三维重建把阻挡轮廓恢复。通过两帧图像中阻挡轮廓关键点的坐标来得到每一帧图像阻挡轮廓的重投影。

3. 结果

本研究用数字照相机、带VC++软件的计算机来验证上述方法的有效性。首先用大方盒来模拟真实场景，取大方盒上的任意四个顶点为追踪点，构成仿射原点和基点。用小盒子模拟虚拟物体，交互获取小盒子的顶点坐标，解得小盒子各顶点的仿射坐标，重投影并消隐。结果表明利用此方法可以快速、准确地将虚拟物体投影到不同视点下的三维场景中，从而显示了此方法的有效性。

4. 结论

现实扩充技术通过虚拟物体与现实图像的融合为水利土木工程项目的可视化评价提供了一种手段，仅需一台数字摄像机和计算机，就可以对水利土木工程对环境的冲击做出评价，改善水利土木工程的仿真效果，对避免环境质量退化及实际工作有着特殊的意义，为水利土木工程的可视化冲击评价提供了广阔的应用前景，并且可以大大提高工作效率，给社会带来巨大的经济效益。

参考文献：

[1] 吴炜煜，任爱珠. 多媒体计算机辅助技术在土木工程领域的新进展[J]. 土木工程学报，2000，33（1）： 1-4.

[2] 陈泽志，吴成柯，刘勇. 对极几何估计的鲁棒性新算法[J]. 计算机学报. 2000，

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[中图分类号] TU7-4 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2014）14-0079-03

我国土木工程建设有着飞快的进步，房地产产业和住宅的大发展、高速公路和高速铁路网的迅猛兴起，增强了我国的综合实力。城市建设中的基坑开挖不仅越来越深，而且开挖对周围环境的影响越发敏感；全国30多座城市已建或在建地铁，大冶露天铁矿开采的边坡高度达到800多米，海底隧道、煤矿开采的深度最深达到1000多米。同时，近些年我国工程建设中事故频发，如杭州风情大道地铁基坑倒塌事故、上海莲花河畔景苑7#楼倾倒事故、青岛输油管道爆炸事件。因此，我国对工程建设场地选址及场地内地质条件要求越来越高，水文与工程地质工作是土木工程建设重要的、不可缺少的基础工作。

1998年教育部颁布《普通高等学校本科专业目录》，将原来的结构、桥梁、道路、岩土、矿井建设、城镇建设等8个专业合并为土木工程专业，成为一个宽口径的大专业土木工程，具有内涵广泛、支系众多、科目复杂的特点，涵盖领域极为广泛，对学科全貌充分认识与把握，以期培养出的学生“理论基础扎实，专业知识面广，实践能力强，综合素质高，并有较强的科技运用、推广、转换能力”。[1] [2]土木工程概论课程涵盖工业与民用建筑、交通土建、地下工程、岩土工程、市政工程、水利水电工程及国防工程等广泛领域。[3] [4] [5]通过对土木工程概论课程的学习，对刚进入大学的水文与工程地质专业学生以后从事土木工程相关的勘察、设计、施工、监理、管理等领域从事技术或管理工作有个较为全面的认识。

一、水文与地质专业对土木工程的重要性

资源开发和基础建设在国民经济中有着十分重要的意义。道路桥梁建设、煤矿资源调查等项目开展初期和建设过程中都必须对工程地质自然灾害、水文与工程地质条件、不良地质现象及工程对周围环境的影响进行评价和调查。资源开发利用、基础设施建设造成的水文与工程地质条件的恶化，对人类的生产和生活造成极大的影响，如采矿导致的地面沉降、人工开挖对边坡稳定性的影响、尾矿库对地下水的污染、水库蓄水诱发区域性地震，特别是近年来由于经济发展导致的全国大范围的雾霾天气。故此在各类地质环境评价、资源开发利用以及地基基础工程建设等过程中，不仅需要从业人员懂得水文与工程地质专业知识，而且会科学管理各种工程。但从现实情况来看，高级应用型技术人才普遍不足。

水文与工程地质的毕业生，既有厚实的专业理论基础、宽广的专业知识，又有较强的实践技能，可在大型工矿企业、城市、城镇从事给排水、地下水及区域环境评价等方面从事水文地质调查工作，也可在有关部门从事飞机场、港口、海岸带海洋环境、铁路、公路、隧道、水库等土木工程方面的工程地质勘查工作。

二、土木工程概论课程的特点

（一）涵盖内容全面

本课程包括材料力学和结构概念、建筑工程类型及施工工艺、飞机场工程的选址及建设、地下工程类型及施工工艺、桥梁工程的类型及施工工艺、道路工程的选线及种类、铁路工程、海口工程、给排水工程、海洋工程、土木工程中的灾害等内容，其中不仅涉及材料力学、结构力学、土力学、钢筋混凝土结构等力学内容，还涉及规划、施工及监理方面的内容，因此学好这门课程，对于刚跨进高等学校大门的水文与工程地质专业的学生而言，理解本专业的培养目标意义重大。

（二）发展变化快

土木工程虽然是一门古老的学科，但其领域随相关学科的发展、经济建设和社会进步的需要而不断深化、不断拓展。

（三）应用性广

随着城市化的发展，我国对能源需求越来越大，高层及超高层建筑越来越多，建筑基础形式多以桩基础等深基础为主，这不仅要求水文与工程地质专业毕业生掌握扎实的专业基础知识，同时又为毕业生就业提供了更多的机会。

三、土木工程概论课程存在的不足

（一）教材内容的滞后

土木工程建设种类、规模发展日新月异，由于时效性，教材不可能及时反映土木工程的变化，已淘汰的施工工艺技术甚至还有可能在现有的教材中出现。

（二）课堂教学方式不丰富

土木工程概论课程涉及的工程种类多、工程性很强。现代多媒体的运用相较于传统的黑板教学而言，能够大大提高教学效率，在很短的时间内扩大了学生的知识面。涉及高层建筑、桥梁、隧道等工程的施工工艺的流程、各种施工机械的操作过程，学生如不到工地现场则不能很好地掌握关键施工技术，这就导致教学效果不理想，学生对知识的掌握不牢靠。

（三）教学素材收集难

由于土木工程涉及交通、土建、港口、海洋等方面，其覆盖面相当广泛，要收集各种工程的典型性素材有相当的难度。

四、土木工程概论课程教学改革

（一）精选教学内容

土木工程概论课程的教学目标是开拓学生土木工程的视野、培养学生土木工程的意识、激发学生持久的学习动力。因此在讲课时可选择生动宏伟的建设场景和案例，如上海中心基坑施工、广州东塔基坑施工、三峡大坝工程、港珠澳大桥建设及世界各地的海底隧道工程等，以此来让学生建立土木工程的整体和发展思维，从而提高他们学习后续课程的兴趣和质量。同时，在教学中将学生带到实际工程现场，进行现场教学，让学生提前接触生产实际，掌握一些现场施工的知识，为他们走向工作岗位奠定坚实基础。

（二）采用形式多样的教学方法

为激发学生学习兴趣、提高课堂效率，各种如桥梁类型、隧道类型、飞机场形式等可以用静态多媒体直观、形象地展现出来，以此提高学生对工程的直观认识，加深学生的理论知识，以较少的教学时间收到很好的教学效果。土木工程概论内容丰富多彩，为避免课程内容变得枯燥无味，教师在课堂教学中不应仅仅以静态图片的形式向学生讲解土木工程的有关概念、理论，这样易让学生产生厌学情绪。课间播放一些隧道施工、深基坑维护施工的教学短片，如人工挖孔桩、港珠澳大桥施工录像、广州东塔的施工动画、管桩打入施工过程、双排桩施工过程、锚杆支护施工过程、越江隧道施工动画、边坡加固施工过程。通过教学录像的播放，让学生掌握各种土木工程的施工方法。

（三）穿插专题讲座

为了让学生了解土木工程的最新发展状况，针对新近的一些深大基坑工程、桥梁工程及土木工程方面的试验平台做专题讲座，如上海莲花河畔景苑7#楼倾倒事故分析、上海中心深基坑支护工程、港珠澳大桥施工、国内外离心机试验、动态空心圆柱剪切试验等。随着城镇化的进展，近年来淮南新建了一批深基坑工程、桥梁工程、隧道工程。在教学过程中，邀请现场技术人员到课堂上来给学生做讲座，如进行过“搅拌桩维护施工”、“地下连续墙施工”、“拉森板桩维护施工”、“地下空间施工”、“打入桩施工”等专题讲座。专题讲座不仅充实了教学内容、开拓了学生的知识面，而且能引导学生从事土木工程的就业方向。

（四）知名人物及实验平台介绍

为增加水文与工程地质专业学生对国内外高校土木工程专业的认识及针对部分学生今后考研的情况，教师在讲解到各种土木工程时，可穿插些相关的历史人物、当代知名学者及国内的一些重点实验室的介绍。如讲到桥梁工程时，可讲一讲茅以升事迹、卢沟桥事件、国内外知名高校桥梁工程专业的知名学者及同济大学的桥梁结构抗风技术交通行业重点实验室；讲到地下工程时，可介绍同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室的离心机试验机、动态空心圆柱剪切仪；讲到铁路工程时，可介绍一下中国首位铁路工程师詹天佑、同济大学的道路与交通工程教育部重点实验室；讲建筑工程时，可说一说建筑大师贝聿铭的杰出成就等；讲到土木工程灾害时，可介绍同济大学的土木工程防灾国家重点实验室。

（五）新近知名土木工程建筑介绍

国内外的知名建筑发展日新月异，现有的教材很难跟上其发展变化。因此，在讲授土木工程概论时，应介绍国内外最新的土木工程建设进展，以增加本课程的时效性，从而激发学生的学习热情。讲土木工程材料时，可穿插装修材料的最新发展状况；讲高层建筑时，可介绍国内正在建设的摩天大厦，如上海中心大厦；讲桥梁工程时，可穿插东海大桥、杭州湾大桥的建设情况；讲高铁建设工程时，可结合京福高铁来讲；讲水利工程时，可以介绍一下我国西南地区正在建设的水电站，如向家坝水电站、白鹤滩水电站以及金沙江、雅砻江、大渡河等“三江”水电基地。通过讲解一些知名重大工程建设的情况，可以拉近水文与工程地质专业学生与土木工程之间的距离，以此激发学生学习本门课程的兴趣。

（六）授课教师的优选与培养

土木工程概论涉及现有的各种工程，要求授课教师不仅要具有宽广的知识面，而且要有丰富的实践经验，为此要选具有丰富科研经历的教师授课本门课程。近年来，由于高等学校招生规模的扩大和高校教师数量的不足，尤其是有一批青年教师缺乏实践经验，致使土木工程概论的教学存在一些问题。因此，不仅要求有经验的教师对年轻教师进行传、帮、带，鼓励年轻教师参与相关研究课题中，而且为了掌握土木工程的最新进展，年轻教师要经常参加国内外的相关学术会议，在寒暑假期间，尽量去工地实习、锻炼，掌握现场施工的细节，不断更新土木工程概论的教学内容。

五、结论

土木工程概论课程教学改革可起到几点作用：1.提高学生学习土木工程概论课程的兴趣、效率，激发了水文与工程地质专业学生将来从事土木工程建设的热情。2.使学生更深刻地认识到土木工程概论课程的重要性，加深理解水文工程地质对各类工程的影响，以及各类工程与水文工程地质间的相互作用与关系。3.提高了学生在土木工程建设中，保护水文与工程地质环境的自觉性，能够让学生认识并分析不良水文与工程地质条件，并能针对具体问题提出处理措施。

[ 注 释 ]

[1] 傅光耀.关于土木工程专业建筑工程方向教学改革的探讨[J].高等建筑教育，2001（1）：25-26.

[2] 王清标，初明祥，胡永强.大土木背景下《土木工程概论》教学模式创新研究[J].当代教育理论与实践，2012（4）：75-77.

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一、泡沫混凝土

泡沫混凝土是一种利废、环保、节能、低廉且具有不燃性的新型建筑节能材料。泡沫混凝土是通过化学或物理的方式根据应用需要将空气或氮气、二氧化碳气、氧气等气体引入混凝土浆体中，经过合理养护成型，而形成的含有大量细小的封闭气孔，并具有相当强度的混凝土制品。泡沫混凝土的制作通常是用机械方法将泡沫剂水溶液制备成泡沫，再将泡沫加入到含硅质材料、钙质材料、水及各种外加剂等组成的料浆中，经混合搅拌、浇注成型、养护而成的一种多孔材料。

泡沫混凝土是一种新型的节能环保型建筑材料，是混凝土大家族中的一员，近年来，国内外都非常重视泡沫混凝土的研究与开发，使其在建筑领域的应用越来越广。

二、地震灾害对工程结构的影响

地震是主要的自然灾害之一，同时也造成了重大的经济损失和人员伤亡。地震对工程结构的影响主要表现在一下三个方面：

（一）地基失效引起的破坏。在地震作用下，由于地基承载力下降或地基土液化而造成的建筑物倾斜、倒塌。

（二）承重结构承载力不足或变形过大造成的破坏。在地震作用下，结构的内里和变形增大，导致承重结构的抗剪、抗弯、抗压等承载力不足或者变形过大而破坏。如墙体裂缝，钢筋混凝土构件开裂等。

（三）结构丧失整体性而造成破坏。在地震作用下，结构进入弹塑性变形阶段，由于延性不足、节点连接破坏、主要承重构件失稳等原因而丧失稳定性，从而造成局部或整体失稳。

三、金属网泡沫混凝土的性能及特点对工程抗震的影响

首先，泡沫混凝土有轻质的特点。泡沫混凝土的密度较小，它的密度等级一般为300-1800kg/m3，常用泡沫混凝土的密度等级为300-1200 kg/m3，，密度为 160 kg/m3的超轻泡沫混凝土也在建筑工程中获得了应用。由于泡沫混凝土的密度小，一般可将建筑物的自重降低为原来的75%左右。对于工程建筑，例如：对于高度不超过40m,以剪切变形为主且质量和刚度沿高度分布比较均匀的结构结构构件而言，采用底部剪力法计算结构的水平地震

作用，在水平地震作用下，结构总水平地震作用标准值可简化为

——相应于结构基本自振周期的水平影响系数值；

——结构等效总重力荷载，；

——结构总重力荷载等效系数，对于单质点=1，对于多质点。

在竖向地震作用下，《抗震规范规定》，设防烈度为8度区和9度区的大跨度结构、长悬臂结构、烟囱及类似高耸结构及设防烈度为9度时的高层建筑，应计算竖向荷载作用。采用类似于底部剪力法的方法计算高层建筑与高耸建筑的竖向地震作用，则结构总竖向地震作用标准值

——竖向地震影响系数的最大值，可取水平地震影响系数最大值的65%；

——结构等效总重力荷载，可取其重力荷载代表值的75%

由此可知，通过理论分析，对于混凝土构件，泡沫混凝土与同体积下的普通混凝土相比，结构总水平地震作用标准值降低与结构整体自重成正比，而泡沫混凝土能够有效降低结构自重，减小结构水平和竖向地震作用，对结构抗震有着不可小觑的作用。 其次，泡沫混凝土可采用现场浇筑施工，整体性好，与主体工程结合紧密。泡沫混凝土还具有施工过程中可泵性好，抗压强度高（0.5-22.2Mpa），冲击能量吸收性能好，同时，泡沫混凝土的多孔性使其具有低的弹性模量，从而使其对冲击载荷具有良好的吸收和分散作用。

参考文献

[1]关博文，刘开平等.泡沫混凝土研究及应用新进展[J]广东建材.2008(2):19-21.

[2]张磊，杨鼎宜.轻质泡沫混凝土的研究及应用现状[J]混凝土.2005(8): 44-48.

[3]闰振甲，何艳君.泡沫混凝土实用生产技术[M].北京:化学1业出版社.2006.

[4]刘子全，王波等。泡沫混凝土的研究开发进展[J].混凝土.2008(12).24-26.

[5]王建强 《建筑结构抗震设计》 中国电力出版社2011.

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弹性力学是高等学校土木水利等专业的一门理论性与应用性都很强的基础课程，目前各高校很多学科根据本专业本科教育培养目标，实现宽口径、厚基础的教学基本要求，减少课时和精简内容。另外，土木类专业所面临的现代工程结构设计问题大多为非杆系的复杂结构体系，所以许多高等院校要求开设弹性力学和有限元课程，其目的是加强土木类本科生对复杂结构数值分析能力的培养，以提高他们从事科学研究和现代结构设计的能力。然而学生普遍认为弹性力学解决实际工程的能力远不如材料力学和结构力学，而且弹性力学理论抽象，数学推导麻烦，课程枯燥乏味，提不起学习兴趣。因此在现有的学时下如何保证教学的基本要求和基本内容，用什么方法和手段达到既增大信息量，减少教学时数，又能强化学生能力的培养，成为弹性力学教学中需要关注的问题。

一、高校弹性力学教学现状

为了提高结构力学和弹性力学的相关教学水平和研究成果，教育部高等学校力学教学指导委员会力学基础课程教学指导分委员会结构力学及弹性力学课程教学指导小组定期召开工作会议，2006年工作会议在武汉理工大学召开，2009年工作会议在成都西南交通大学举行，2014年10月工作会议在北京工业大学举行，各高校在每次会议中都对弹性力学的教学进行了教学改革成果和经验交流，对教学实践、课程建设和资源积累等问题进行了研讨。北京工业大学在弹性力学的教学中也进行了很多研究和改革，北京工业大学弹性力学课程的设置和教学与国内其他高校具有类似特点与问题。2006年之前弹性力学作为土木工程本科专业的必修或必选课，学时一般为40学时左右，使用教材以徐芝纶《弹性力学简明教程》为主要教学参考书。在2007版本科教学改革之后，弹性力学在土木工程专业本科中仍然设置为学科基础必修课，但学时改为16学时，考试时采用闭卷考试，对学生学习要求较高，较多学生仍然认为太偏重于理论，理论抽象，数学推导烦琐难以理解，并且其解决实际工程的能力远不如结构力学。在2012版教学计划后，课程性质以及学时都没变，但考试时采用开卷考试，对学生的公式推导要求降低。改为16学时时，教师和学生的感觉都是时间太紧张，学习压力大，所以在刚完成的2015版土木工程本科教学计划中，弹性力学进行了很多变化，首先课程性质发生了改变，由学科基础必修课改为学科基础选修课，让学生有选择的空间，其次学时增加为24学时，让选修弹性力学的同学能真正学习到弹性力学的主要内容。所以目前在现有的学时下，如何保证教学的基本要求和基本内容，用什么方法和手段达到既增大信息量，减少教学时数，又能强化学生能力的培养，成为教学中关注的问题，由此也产生了弹性力学教学内容多和学时少的矛盾。许多高校和研究者在弹性力学课程教学和研究上进行了教学改革，取得了较多有益成果，尽管如此，土木工程专业弹性力学课程在以下几方面尚有待研究与改革：

（1）教学对象上，弹性力学通常主要在工程力学专业开设，需要充分考虑结合土木工程专业的特点。

（2）教学思路上，仍然偏向工程力学方法，在内容选择上较偏向数学，主要是理论上的教学，对理论分析和数值分析结合对比方面缺少。

（3）讲课内容中未能充分引入弹性力学领域的最新进展，尤其是与土木工程结构相关进展，因此在弹性力学课程的教学方式、教学内容、考试形式等方面需要进行一些思考和探讨，对弹性力学教学中的普遍与特殊问题进行研究与实践，将促进学校土木工程学科力学教学的发展。

二、尽可能地提高学生的“计算分析”理论水平

根据高等院校土木类专业本科指导性专业规范以及2015版培养方案规定的学时，需要考虑在既有学时下，使学生的理论水平能达到当今土木类专业的培养要求。

1.重点突出弹性力学分析思路和概念。在教学中，在分析思路上，一般重点讲授弹性力学平面问题的相关问题，并且对弹性力学平面问题基本理论采取精讲的形式，对空间问题基本理论采取和平面问题基本理论相对比方法进行讲解。如果根据实际，直接从实际工程的三维问题，再到讲授二维问题可能更符合思维过程以及实际工程问题，使得思路更加自然，并且能节省教学课时。另外，在讲授方法思路中应突出思路、概念与结论。如弹性力学中的概念问题：弹性力学中应力的方向以及正负号的定义，平面应力问题和平面应变问题的区分，应力边界条件和位移边界条件的确定方法，处理局部边界条件的圣维南原理，等等，这些都是讲述平面问题基本理论中要熟练掌握的概念。

2.结合具体土木工程实例教学，附加一些分析程序和工具的介绍，拓宽学生分析方面的应用能力。在介绍分析思路时，需要结合有实际工程背景的工程算例来分析，这样可以明确学习目的，激发学生的学习动力。在理论分析完成后，还可以介绍相应的数值分析方法，介绍Matlab计算程序或有限元分析工具，对理论分析过程数值化，让学生自己操作计算，分析结果。最后由于土木工程专业学生在实际工作中需要学会运用，可以结合一些设计规范进行学习，如：公路隧道设计规范（JTGD70-2004）建议采用弹性力学数值方法—有限元法计算围岩的隧道支护结构内力和变形等，通过在理论分析结果和数值分析对比的同时，还可以通过规范要求进行验算。

三、根据当今土木类本科生的培养要求，编写适合土木工程专业学生使用的教材

就目前而言，对于土木类本科生的弹性力学课程，各高等院校所安排的教学内容、教学时数及选用的教材均存有不同。换言之，对教学内容、教学时数及教材均没有统一的指定，仍处在各高校教师根据自己的教学经验进行不断地探索与总结。目前已出版的弹性力学教材有很多种，所使用的教材一般为《弹性力学简明教程》，徐芝仑编，高等教育出版社出版。这本教材所涵盖的内容较多、较全面，也比较深刻，对概念思路的解释较为简洁，但仍然有需要改进之处：

（1）基本上从平面问题到空间问题最后到板壳一些特殊问题，分析讲解思路可以变化，让学生更快更容易的理解。

（2）理论讲解较多，实际土木工程案例的分析较少。

（3）理论推导比较多，数值分析对比较少，数值分析工具的应用较少等，另外学生学习的课余指导用书比较少。为此，编写更加适合土木工程专业的教材以及教材指导用书是有必要的。

四、改革单一的板书教学模式，研制《弹性力学》的CAI电子教案

作为一门强调理论与应用的课程，仅以单一的板书教学模式明显不足。例如，本课程中复杂的理论推导数学演示，这些均可通过CAI电子教案的教学来表述。此项教改工作的目的是在教学时数不足的情况下，就如何实现课堂教学气氛活跃、高效率地完成教学内容、突出理论联系实际等方面而为之。根据本课程教学大纲中教学内容的要求及依据更加丰富的教材，可以编制本门课程的CAI电子教案。在实际教学中，采用多媒体与板书相结合的教学模式，预期可以达到较好的教学效果，授课学生能给出较好的评价。另外，课内教学是本课程的主要任务。但由于本门课程在土木专业上的应用性较强，学生的课程设计、毕业设计均会遇到实际结构问题的数值分析，对此需要课外指导，因此建立教师学生互动平台和窗口也是有必要的。

五、结语

为了提高土木工程专业弹性力学课程教学质量和效果，本文分析了土木工程专业弹性力学课程的教学相关问题，并探索了土木工程专业弹性力学课程的教学改进方法。

1.尽可能地提高学生的“计算分析”理论水平，使学生的理论分析水平达到当今土木类专业的培养要求。

2.根据当今土木类本科生的培养要求，编写适合土木工程专业学生使用的教材。

3.改革单一的板书教学模式，研制《弹性力学》的CAI电子教案，并建立教师互动平台和窗口。

参考文献：

[1]徐芝纶.弹性力学[M].第3版.北京：高等教育出版社，1990：181.

[2]马崇武，秦怀泉.力学与土木工程专业的力学课程教学[J].高等理科教育，2007，（6）：135-137.

[3]张宇星，吕建国.工程力学考试方法的探索与实践[J].高等理科教育，2005，（4）：128-129.

[4]铁木辛柯，古地尔.弹性理论[M].第3版.北京：清华大学出版社，2004：168.

[5]杨桂通.弹性力学[M].北京：高等教育出版社，1998.

[6]刘京红，等.土木工程专业弹性力学课程教学改革的探索[J].科技情报开发与经济，2007，（24）.

[7]王雁然.弹性力学及有限元教学的实践与研究[J].建筑教育改革理论与实践，2005，（6）

[8]原方，吴洁.研究生弹性力学教学方法及问题探讨[J].力学与实践，2005，（2）.

[9]周全太.土木工程专业弹性力学课程教学的若干思考[J].无锡教育学院学报，2005，25（2）：73-76.

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弹性力学是高等学校土木水利等专业的一门理论性与应用性都很强的基础课程，目前各高校很多学科根据本专业本科教育培养目标，实现宽口径、厚基础的教学基本要求，减少课时和精简内容。另外，土木类专业所面临的现代工程结构设计问题大多为非杆系的复杂结构体系，所以许多高等院校要求开设弹性力学和有限元课程，其目的是加强土木类本科生对复杂结构数值分析能力的培养，以提高他们从事科学研究和现代结构设计的能力。然而学生普遍认为弹性力学解决实际工程的能力远不如材料力学和结构力学，而且弹性力学理论抽象，数学推导麻烦，课程枯燥乏味，提不起学习兴趣。因此在现有的学时下如何保证教学的基本要求和基本内容，用什么方法和手段达到既增大信息量，减少教学时数，又能强化学生能力的培养，成为弹性力学教学中需要关注的问题。

一、高校弹性力学教学现状

为了提高结构力学和弹性力学的相关教学水平和研究成果，教育部高等学校力学教学指导委员会力学基础课程教学指导分委员会结构力学及弹性力学课程教学指导小组定期召开工作会议，2006年工作会议在武汉理工大学召开，2009年工作会议在成都西南交通大学举行，2014年10月工作会议在北京工业大学举行，各高校在每次会议中都对弹性力学的教学进行了教学改革成果和经验交流，对教学实践、课程建设和资源积累等问题进行了研讨。北京工业大学在弹性力学的教学中也进行了很多研究和改革，北京工业大学弹性力学课程的设置和教学与国内其他高校具有类似特点与问题。2006年之前弹性力学作为土木工程本科专业的必修或必选课，学时一般为40学时左右，使用教材以徐芝纶《弹性力学简明教程》为主要教学参考书。在2007版本科教学改革之后，弹性力学在土木工程专业本科中仍然设置为学科基础必修课，但学时改为16学时，考试时采用闭卷考试，对学生学习要求较高，较多学生仍然认为太偏重于理论，理论抽象，数学推导烦琐难以理解，并且其解决实际工程的能力远不如结构力学。在2012版教学计划后，课程性质以及学时都没变，但考试时采用开卷考试，对学生的公式推导要求降低。改为16学时时，教师和学生的感觉都是时间太紧张，学习压力大，所以在刚完成的2015版土木工程本科教学计划中，弹性力学进行了很多变化，首先课程性质发生了改变，由学科基础必修课改为学科基础选修课，让学生有选择的空间，其次学时增加为24学时，让选修弹性力学的同学能真正学习到弹性力学的主要内容。所以目前在现有的学时下，如何保证教学的基本要求和基本内容，用什么方法和手段达到既增大信息量，减少教学时数，又能强化学生能力的培养，成为教学中关注的问题，由此也产生了弹性力学教学内容多和学时少的矛盾。许多高校和研究者在弹性力学课程教学和研究上进行了教学改革，取得了较多有益成果，尽管如此，土木工程专业弹性力学课程在以下几方面尚有待研究与改革：（1）教学对象上，弹性力学通常主要在工程力学专业开设，需要充分考虑结合土木工程专业的特点。（2）教学思路上，仍然偏向工程力学方法，在内容选择上较偏向数学，主要是理论上的教学，对理论分析和数值分析结合对比方面缺少。（3）讲课内容中未能充分引入弹性力学领域的最新进展，尤其是与土木工程结构相关进展，因此在弹性力学课程的教学方式、教学内容、考试形式等方面需要进行一些思考和探讨，对弹性力学教学中的普遍与特殊问题进行研究与实践，将促进学校土木工程学科力学教学的发展。

二、尽可能地提高学生的“计算分析”理论水平

根据高等院校土木类专业本科指导性专业规范以及2015版培养方案规定的学时，需要考虑在既有学时下，使学生的理论水平能达到当今土木类专业的培养要求。

1.重点突出弹性力学分析思路和概念。在教学中，在分析思路上，一般重点讲授弹性力学平面问题的相关问题，并且对弹性力学平面问题基本理论采取精讲的形式，对空间问题基本理论采取和平面问题基本理论相对比方法进行讲解。如果根据实际，直接从实际工程的三维问题，再到讲授二维问题可能更符合思维过程以及实际工程问题，使得思路更加自然，并且能节省教学课时。另外，在讲授方法思路中应突出思路、概念与结论。如弹性力学中的概念问题：弹性力学中应力的方向以及正负号的定义，平面应力问题和平面应变问题的区分，应力边界条件和位移边界条件的确定方法，处理局部边界条件的圣维南原理，等等，这些都是讲述平面问题基本理论中要熟练掌握的概念。

2.结合具体土木工程实例教学，附加一些分析程序和工具的介绍，拓宽学生分析方面的应用能力。在介绍分析思路时，需要结合有实际工程背景的工程算例来分析，这样可以明确学习目的，激发学生的学习动力。在理论分析完成后，还可以介绍相应的数值分析方法，介绍Matlab计算程序或有限元分析工具，对理论分析过程数值化，让学生自己操作计算，分析结果。最后由于土木工程专业学生在实际工作中需要学会运用，可以结合一些设计规范进行学习，如：公路隧道设计规范（JTGD70-2004）建议采用弹性力学数值方法—有限元法计算围岩的隧道支护结构内力和变形等，通过在理论分析结果和数值分析对比的同时，还可以通过规范要求进行验算。

三、根据当今土木类本科生的培养要求，编写适合土木工程专业学生使用的教材

就目前而言，对于土木类本科生的弹性力学课程，各高等院校所安排的教学内容、教学时数及选用的教材均存有不同。换言之，对教学内容、教学时数及教材均没有统一的指定，仍处在各高校教师根据自己的教学经验进行不断地探索与总结。目前已出版的弹性力学教材有很多种，所使用的教材一般为《弹性力学简明教程》，徐芝仑编，高等教育出版社出版。这本教材所涵盖的内容较多、较全面，也比较深刻，对概念思路的解释较为简洁，但仍然有需要改进之处：（1）基本上从平面问题到空间问题最后到板壳一些特殊问题，分析讲解思路可以变化，让学生更快更容易的理解。（2）理论讲解较多，实际土木工程案例的分析较少。（3）理论推导比较多，数值分析对比较少，数值分析工具的应用较少等，另外学生学习的课余指导用书比较少。为此，编写更加适合土木工程专业的教材以及教材指导用书是有必要的。

四、改革单一的板书教学模式，研制《弹性力学》的CAI电子教案

作为一门强调理论与应用的课程，仅以单一的板书教学模式明显不足。例如，本课程中复杂的理论推导数学演示，这些均可通过CAI电子教案的教学来表述。此项教改工作的目的是在教学时数不足的情况下，就如何实现课堂教学气氛活跃、高效率地完成教学内容、突出理论联系实际等方面而为之。根据本课程教学大纲中教学内容的要求及依据更加丰富的教材，可以编制本门课程的CAI电子教案。在实际教学中，采用多媒体与板书相结合的教学模式，预期可以达到较好的教学效果，授课学生能给出较好的评价。另外，课内教学是本课程的主要任务。但由于本门课程在土木专业上的应用性较强，学生的课程设计、毕业设计均会遇到实际结构问题的数值分析，对此需要课外指导，因此建立教师学生互动平台和窗口也是有必要的。

五、结语

为了提高土木工程专业弹性力学课程教学质量和效果，本文分析了土木工程专业弹性力学课程的教学相关问题，并探索了土木工程专业弹性力学课程的教学改进方法。

1.尽可能地提高学生的“计算分析”理论水平，使学生的理论分析水平达到当今土木类专业的培养要求。

2.根据当今土木类本科生的培养要求，编写适合土木工程专业学生使用的教材。

3.改革单一的板书教学模式，研制《弹性力学》的CAI电子教案，并建立教师互动平台和窗口。

参考文献：

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中图分类号：TV331文献标识码： A

钢筋混凝土结构是目前在土木工程中应用最广的结构类型。其结构有自身的优点，然而随着应用的不断深入，这种结构类型显示出了其致命的弱点：钢筋锈蚀。钢筋锈蚀引起的钢筋混凝土结构的破坏是目前土木工程中普遍存在的最主要问题之一。这就要求应尽快发展经济有效的结构增强方法和新型的高性能结构材料，以延长结构使用寿命，提高结构性能。

FRP筋是加强和改善混凝土结构的一种新的优良材料，以其高强、轻质、耐腐蚀等优点，开始在土木工程结构中得到应用，并受到广泛的关注。

1.FRP筋的基本特性

1.1 FRP筋的基本力学性能

FRP筋由高性能纤维和基体材料组成，纤维为增强材料，起加劲作用，基材起粘结、传递剪力的作用。纤维的种类主要有玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维和混杂纤维，基材主要有聚酯、环氧树脂、乙烯基酯、聚酯树脂等。根据连续纤维种类的不同，现在常用的FRP筋主要有玻璃纤维增强筋（GFRP筋）、碳纤维增强筋（CFRP筋）、芳纶纤维增强筋（AFRP筋）和混杂纤维增强筋（HFRP筋）。不同类型的FRP筋性能有所不同，但是作为新型复合材料用于土木工程中，它们之间存在较多的共性。

其优点主要有：

（1)密度小，质量轻。FRP筋的密度一般仅为钢筋的1/6～1/4，有利于减轻结构自重，方便施工。

（2)顺纤维方向抗拉强度高。

（3)耐锈蚀。

（4)电磁绝缘性好。

（5)减振性能好。

（6)AFRP筋和GFRP筋具有低传热性和低导电性，可用于对传热和导电有特殊要求的场所。

（7)作为一种复合材料，FRP筋具有可设计性，可以根据不同的需求加工成性能差异很大的产品。

FRP筋也存在一些不足之处，主要有：

（1)无塑性。

（2)FRP筋的弹性模量比钢筋低。常用的CFRP筋、AFRP筋和GFRP筋的弹性模量大致分别为钢筋弹性模量的75％、35％和20％。

（3)抗剪和抗压强度较低。FRP筋是各向异性材料，轴向抗压、横向抗压和抗剪性能较差，横向抗剪强度仅为纵向抗拉强度的1/10左右。

（4)热稳定性较差。

（5)成本较高。

1.2 FRP筋与钢筋耐腐蚀性能对比

钢筋锈蚀主要是由于酸性、盐溶液（特别是氯离子）渗入结构物，破坏了钢筋表层的钝化膜使钢筋不断地进行电解反应被氧化而造成的。纤维是FRP筋中的主要受力材料，碳纤维和玻璃纤维的耐腐蚀性能、比强度（拉伸强度/密度）和比模量均优于钢、铝等传统材料，轻质高强的性能十分突出。从基材性能上看，常用FRP筋基材均具有优良的耐腐蚀性，且黏聚力好、抗徐变性能力强，稳定性和适应性良好。因此，与钢筋相比，FRP筋是良好的耐腐材料，它对大气、水和一般浓度的酸、碱、盐以及多种油类和溶剂都有较好的抵抗能力，完全适用于实际工程尤其是沿海工程中。

2.FRP筋耐久性研究现状

国内外研究者针对环境对纤维筋耐久性能影响的研究，提出了纤维筋材料性能、纤维筋与混凝土之间粘结性能的退化规律。研究主要考虑的环境因素有温度、湿度变化、化学物质的侵蚀、紫外线照射以及冻融循环等。

2.1 水和潮湿环境

研究发现GFRP筋浸泡在室温下的水和潮湿混凝土中试件强度没有发生明显的变化。在40℃和80℃环境下，试件的抗折强度则分别降低了14%和45%。说明FRP筋在水和潮湿环境下的耐久性受温度影响很大。另一方面，当树脂基体所吸收的水分达到其饱和状态后，GFRP筋的力学性能将不会再下降。

2.2 酸、碱、盐侵蚀环境

国内外学者对酸、碱、盐侵蚀环境下FRP筋耐久性能进行了大量研究，结果表明，在强酸环境中，40℃以下，FRP筋没有发生退化现象，说明了GFRP筋和CFRP筋抗酸性很强。在碱溶液环境作用下，采用模拟加速试验对GFRP筋和CFRP筋观测其劣化程度，碱溶液pH =12.6～13，试验温度为60℃，试验12个月，试验发现碱性环境下AR-GFRP筋的力学性能变化不大，而CFRP筋基本不受影响，说明了FRP筋在碱环境下具有相当好的耐久性。试验表明，在盐溶液环境中经历一年后，发现GFRP筋拉伸强度基本上没有发生变化，而CFRP筋的拉伸强度分别降低了5%和7%。

2.3 冻融循环环境

研究人员将FRP筋试件在750h内经历250次冻融循环，温度涨落-29～20℃，结果发现冻融循环对FRP筋，尤其是GFRP筋有着明显的不利影响，影响程度取决于冻融循环的次数及温度的变化幅度。欧进萍教授的冻融试验中，在经历50～300次冻融循环-17.8～7℃后，GFRP筋拉伸强度有不同程度的下降，而弹性模量随冻融循环次数呈上升趋势；CFRP筋的拉伸强度和弹性模量均有不同程度的提高，且弹性模量随冻融循环次数的增加而提高。

2.4 紫外线辐射环境

一项研究对CFRP筋、AFRP筋和GFRP筋进行了3年的阳光暴露试验，结果发现CFRP筋的拉伸强度降低了23%，AFRP筋降低了31%，GFRP筋降低了10%。通过上述试验可以发现芳纶纤维对紫外线比较敏感，而玻璃纤维和碳纤维的免疫能力比较好。作为FRP筋的重要组分，树脂基材受紫外线照射吸收能量后会加速氧化反应，从而导致树脂提前老化，丧失黏结能力。

3.存在的问题

（1）FRP材料本身也具有一定的缺陷，尽管抗拉强度高，通常可达3000MPa左右，但其弹性模量与强度的比值较低，因而纤维必须在相当大的变形下才能充分发挥其高强特性。大量试验结果表明，FRP仅在构件受拉钢筋屈服后才发挥出较大的作用，纤维的实际强度利用率很低。因此预应力FRP筋也逐渐得到广泛的应用。但是相应的锚具、施工方法等还尚未成熟，有待于进一步研究。

（2）FRP筋压缩强度与其拉伸强度相比而言较低。

（3）耐火性不如钢材，在设计某些类型的建筑物时需要考虑。

（4）FRP筋与混凝土的粘结锚固性能。表面光滑的FRP筋与混凝土之间的粘结强度仅是钢筋与混凝土粘结强度的10%～20%，并不适合作为结构构件的受力筋。由于FRP筋与混凝土界面处的内部滑移难以测定，目前多利用平均粘结应力与试件加载端或自由端的滑移绘制的关系曲线，并得到FRP筋与混凝土的粘结本构关系。显然，这个关系并不能反映粘结滑移沿FRP筋锚固长度变化的规律，也不能描述粘结滑移刚度退化的现象。因此，应研究随不同位置变化的FRP筋与混凝土的粘结滑移性能和规律。

FRP筋具有的高强、轻质、耐腐蚀、密度小、低弹性模量等特征，能够满足人类对土木工程越来越高的性能要求。但应注意FRP筋与普通钢筋的差异，在使用时应采取必要措施保证结构的安全性能和使用功能。随着FRP筋研究和应用越来越广，使得以往土木工程中难以解决的一些问题迎刃而解，给土木工程带来新的发展机遇。

参考文献

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