时间：2023-07-09 09:01:35
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇土木工程新进展，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
关键词：工程测量；土木工程；应用时效；测量新技术
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
[3] 胡伍生，潘庆林，黄藤。土木工程施工测量手册 人民交通出版社 2005.1.1
关键词：水利土木工程，扩充现实，技术，可视化
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：
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关键词：弹性力学；土木工程；教学；探索
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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【关键词】：土木工程；结构；检测；评估
中图分类号：E271文献标识码： A
引言
随着我国经济的飞速发展，大型建筑设施的出现对土木工程技术提出了更高的要求。在土木工程的施工过程中，对其施工过程中出现的结构性损伤及时进行有效检测，并针对出现的结构性损伤进行及时的维修，不仅可以提高土木工程的质量，延长建筑成果的寿命，同时还可以避免许多重大质量安全事故的发生。
一、土木工程结构的检测内容和特点
1、土木工程结构检测内容
（1）外观检测
对建（构）筑物的外貌、外部尺寸进行检测，检查建筑物的表面的平整性，检测建筑物的倾斜度，以及建筑物的尺寸大小是否符合相关规定。外观检测是保证建筑物质量的最简单的方式。
（2）强度检测
对建（构）筑物的材料、结构进行检测，检测建筑物的材料强度、构件承载力、钢筋配置情况等。通过检测建筑物的原材料，保证建筑材料的品质；通过检测建筑物的构件承载力和钢筋配置，保证建筑物的主体结构符合建筑要求，保证建筑施工安全进行，保证建筑物符合工程质量。
（3）结构内部缺陷的检测
检测混凝土内部可能存在的孔洞、裂缝、钢结构的焊接等问题。通过对建筑物的工程内部缺陷的检测，可以及时发现施工问题，解决施工的缺陷，保证工程质量。
2、土木工程结构检测特点
（1）结构检测工作大多在露天的现场进行，来源于外界环境中的干扰因素多，使得土木工程检测的结果的准确度不高，影响对土木工程质量的评估。
（2）工程结构检测数据需要慎之又慎。当土木工程的结构性问题出现时，往往是在工程完工很久以后，由于时间很长，对结构检测数据档案保护不当，导致技术材料不全，甚至还会出现材料虚假的现象。
（3）结构检测工作需要采取采取非破坏的方式。结构检测往往是在被检测的工程建设完工或主体形式完工后，一般不允许破坏原构件，或者是从原构件上取样时只能允许有微破损，破损后稍经加固后就不会影响建筑物结构强度。这样就保证了工程完整性，保证了工程质量。
二、工程结构检测方法
土木工程结构检测根据检测方式的不同可以分为静态检测方式、动态检测方式两种。土木工程结构的静态检测是通过观察和测量建筑结构的实际大小尺寸、工程材料的弹性模量和强度系数等数据，将这些数据综合到一起，运用物理学中的力学知识去分析评价土木工程结构，评价土木工程结构的稳定性与可靠性。
但是，由于土木工程结构形体巨大，构件繁多且具有一定的隐蔽性，对于某些过大或过于隐蔽的工程构件难以检测，静态检测的方法在实际的应用中受环境等因素的影响较大，工作效率较低。而土木工程结构的动态检测，是通过建立动态的数字化的结构动力检测机制，监督土木工程的结构建设工作。结构动态检测利用结构的模态参数或物理系数，评价土木工程的结构性能。但是，土木工程的动态检测却受到动态监控信号质量和数量的限制，影响动态监控数据的准确性。
三、土木工程中结构检测技术的应用
土木工程建设过程中，仅仅运用传统的结构结构检测技术已经远远不能满足现代化土木工程建设的需求，需要土木工程结构检测技术不断的发展，以推动我国建筑行业的发展。随着科学技术的发展进步，出现了许多检测方式，尤其是物理学知识在土木过程中的发展应用，使我们能够及时发现土木工程建设过程中的许多结构性问题，对我国土木工程的发展产生了重要影响。在现代的检测技术中有以下几种方式：
1、超声波法
超声波是在检测土木工程结构问题时常用的一种检测方式，该技术的产生是根据物理学的基本知识，依据超声波在媒介中传播的规律和超声波本身的特点而产生的一种结构检测技术。超声波在不同的介质中的传播规律不同，通过对检测到超声波的波形进行分析，可以对工程结构内部缺陷的大小以及缺陷所在的方位进行判断。利用超声波检测土木工程的结构问题时，既没有破坏土木工程设施，有检测了土木工程的结构，实现了检测目的。
2、红外线检测法
红外线检测法是根据物理学中的热辐射定律、微分方程，对原子震动产生的红外辐射进行检测的一种结构检测方式。任何物体其温度只要高于绝对零度，就会辐射出来红外线。物体的辐射强度与物体本身的温度有关，当土木工程内部结构发生物质变化时，红外线的辐射强度也随之改变。我们可以基于红外线辐射的变化判断其内部是否损伤。
3、建立动态的工程结构检测机制
动态工程结构检测机制的建立，需要将各种数据和信息整合到一起，形成一个有机的系统。动态结构检测需要将相关的管理信息知识存入到系统信息库内，当系统检测到的数据发生变化时，能够根据数据库内信息来判断土木工程的结构是否出现了问题。动态工程结构检测是根据结构物理特性的变化来判定土木工程结构问题存在的可能性以及结构性问题存在的地方。
3、但是，由于动态工程结构检测机制的成立比较困难，在实践操作中，干扰因素较多，又容易受到土木结构的影响，使得动态监测的数据不精确。工程检测的数据也存在一定的失误或偏差。影响工程的进度。就当前动态工程结构检测在实践中的应用来看，动态检测机制在识别损失方面比较迟钝，往往是在损失发生后才能检测出来，不能起到早期发现和预防的作用。
四、评估方法
现阶段,对土木工程结构进行评估时,主要应用以下评估方法：
1、可靠度评估方法,这是一种以概率统计为基础的评估方法;
2、模糊数学评估方法,该方法尤为擅长对复杂事件的处理;
3、灰色理论评估方法,该方法有效规避了对样本过分依赖的问题,简化了计算过程,而且保证了量化结果、定性结果的一致性;
4、神经网络评估方法,该方法在处理多因素事件以及模糊事件方面表现出了极大的优越性,评估结果较为理想。下文将针对这一方法中的概率神经网络(PNN)方法展开重点介绍。
PNN能够实现对损伤位置及类型的准确判断。PNN利用已知数集的概率密度函数以完成贝叶斯决策,将之合理的融入人工神经网络系统中,如此一来,便可完成对未知数据的归类,对于那些多类问题(涉及θ1、θ2⋯θn)而言,基于P维试验向量X的贝叶斯决策d(X)为;
d(X)∈θq(hqlqfq(X)＞hklkfk(X),k≠q)
设fj(X)为概率密度函数,那么多变量高斯分布函数如下:
n=q
fq(X)=1/[nq(2π)P/2σp]Σ[-(X-Xqi)T(X-Xqi)/2σ2]
i=1
对该贝叶斯决策进行相应处理,可得到一个概率神经网络,且包括如下层次：1、输入层;2、模式层;3、求和层;4、决策层。该损伤检测方法能够有效克服测量误差导致最终结果不准的问题,所以,具有良好的应用前景。
总结：
土木工程结构是各类建筑的坚实骨架，如果其稍有差池，将会直接威胁到使用者的人身财产安全，而针对土木工程结构的检测技术也因此在工程中具有了很重要的社会经济效益。因结构检测将涉及到土木工程的多个方面，所以其运用的相关技术也将综合涵盖多个领域的相关原理与要求。
参考文献：
[1]周艳霞.计算机图像处理在射线探伤中的应用研究[D].河北工业大学，2013年
[关键词]土木工程 无损检测 现状 方法 应用
中图分类号：TG115.28 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）14-0097-01
无损检测技术也被称为非破坏性检测，也就是说在不破坏待测物质的原有状态的情况下，对其品质相关指标进行检测分析。这种技术在土木工程中得到了较为广泛地应用，并且取得了很大的成绩。无损检测技术的优势在于它可以定量掌握工程强度和工程缺陷，同时它可以科学地评价构件的额定负荷和寿命。在土木工程中使用无损检测技术有利于施工单位及时地改善施工状况，从而有效地降低了不必要的经济损失以及人员伤亡。
1 无损检测技术应用特点及其现状分析
顾名思义，无损检测技术是一种在不损伤成品或材料的前提下进行内部缺陷评价的技术。无损检测技术的应用原理是当材料或者建筑成品内部结构存在缺陷时，对声、光、电以及磁的反应是具有一定特点的，通过对这种特异的反应可以科学的评价材料或成品内部结构的危害程度。无损检测技术的最大特点就是能在不损害材料的情况下，对材料或者成品的结构、材质进行检测，并且无损检测技术的准确率是非常高的。但是无损检测技术的应用存在一定的局限性，不是所有的材料或成品都能进行无损检测，有些材料的检测只能进行破坏性试验，也就是说无损检测技术还不能完全地代替破坏性试验。目前，在进行材料和建筑成品评价时，通常将无损检测和破坏性试验结合在一起使用。
近些年，我国土木工程无损检测技术得到了快速发展，很多单项技术都达到了国际水平。通过不断地技术攻关，已经开发出来很多无损检测方法，包括拔出法、超声回弹综合法、取芯法以及回弹法等，同时制定了相应的无损检测规程，这大大地促进了无损检测技术在土木工程中的应用；无损检测技术体系逐渐完善，有效的无损检测技术越来越多，像红外成像技术、波动分析技术、激光技术、以及雷达技术都得到了广泛的应用，比如在检测外墙面砖粘贴质量时，采用红外成像技术；开发的配套检测设备已经达到了数字智能化水平，它们具有综合的测试结果分析和计算功能，而且测试数据处理也已经进入信息处理时代[1]。
2 无损检测的常规方法及新技术
2.1 无损检测的常规方法
土木工程的无损检测技术应用的非常广泛，每种材料或者建筑成品的检测都有专门的检测技术。具体内容如下：第一，混凝土强度的无损检测。在混凝土强度检测时，主要采用回弹法和超声回弹综合法。回弹法是用回弹仪弹击混凝土表面，并以表面硬度来推算混凝土的抗压强度，我国土木工程中使用的回弹仪种类比较多；超声回弹综合法是指用超声传播速度、回弹值来综合评价混凝土强度，国内超声仪器种类也非常多，能够很好地满足土建工程无损检测需求；第二，混凝土内部缺陷检测技术。由于工程施工和施工管理问题、环境问题，混凝土内部可能存在各种缺陷，包括混凝土裂缝、空洞等。土木工程中通常采用超声波测量混凝土的波幅、波形频率以及声速等参数来判断混凝土是否存在缺陷，这种检测方法的准确性是比较高的；第三，桩基质量的无损检测技术。工程桩施工是一个很复杂的过程，并且工程桩施工质量的影响因素很多，因此工程桩的完整性很难保证，经常会出现蜂窝、夹泥、断桩、裂缝以及离析等问题。在桩基质量检测时通常采用声波反射法和超声透射法；第四，建筑钢结构和混凝土中钢筋检测技术。钢结构在土木工程施工中的应用越来越广泛，为了保证钢结构的质量就需要对其质量进行检测，通常采用超声波探伤检测技术；混凝土中的钢筋起着非常关键的作用，所以工程施工对混凝土钢筋有着很严格的要求，其数量、位置、排列方式都有具体的设计要求。通常采用电磁感应法和电化学法检测混凝土中的钢筋是否存在问题[2]。
2.2 无损检测的新技术
随着我国土木工程业的不断发展，无损检测技术也得到了进一步的发展，在无损检测中又诞生了一些新的检测技术，这些新的检测技术主要包含了冲击回波法、弹性波层析成像技术、声发射检测技术、红外成像技术、工程雷达检测技术、瑞利表面波检测技术以及混凝土无损检测中信号处理技术等。具体技术介绍如下：第一，冲击回波技术。该技术主要是通过对混凝土表面施加微小冲击而产生应力波，进而对应力波在传播中产生的位移响应进行频谱分析，频谱分析可以获得混凝土结构厚度和缺陷深度；第二，弹性波层析成像技术。该技术主要是利用某种射线源，再根据外部检测设备获得的投影数据，最终通过计算机生成二维或者三维图像来实现结构检测。这种技术在工程检测中应用非常广泛，如工程地质勘探、混凝土构件质量检测、地基处理和加固评价、路基病害探测等；第三，红外成像技术。该技术是利用红外热像仪探测物体辐射红外线能量，可以通过温度分布形成的热像图直观地看出物体结构存在的缺陷。该技术在工程中也得到了广泛的应用，如建筑外墙剥离层检测、玻璃幕墙保温隔热性检测、门窗防渗漏检测等；第四，工程雷达检测技术。工程雷达检测技术使用的雷达频率属于宽频脉冲电磁波，并且雷达天线由接受和发射两部分组成。该技术主要是根据反射波的运行时间、波形以及幅度来推断工程介质的分布，该技术通常会用在路面、机场跑道的分成厚度、地下水渗漏等的检测方面；第五，瑞利表面波检测技术。该技术在岩土工程中发挥着巨大的作用，而且它将发挥更广泛的作用；第六，混凝土无损检测中信号处理技术。混凝土超声检测过程中，缺陷信息会被噪声干扰，导致缺陷信息没有得到很好的接收，所以必须要采用信号处理技术来降低噪声对缺陷信息的干扰。目前，信号处理新方法有混沌优化神经网络法、分离谱技术以及信号融合识别技术等[2]。
3 我国土木工程无损检测技术的具体应用
无损检测技术在土木工程中得到了非常广泛的应用，无损检测技术在工程中的具体应用主要表现在以下方面：第一，无损检测技术在砌体结构住宅裂缝与材料强度检测中的应用。无损检测技术通常使用在工程裂缝检测、钢筋混凝土结构检测、混凝土表面裂缝中，在检测中无损检测技术得到了很好的应用；第二，无损检测技术在混凝土强度非破损检测中的应用。在混凝土强度检测中通常采用回弹法和超声脉冲法两种无损检测技术；第三，无损检测技术在钢筋位置检测中的应用。钢筋位置检测一般都在构件上进行，而钢筋位置探测仪是常用的设备；第四，无损检测技术在土木工程质量监督和控制中的应用。无损检测技术是工程质量检测和处理的常用方法，并且它是工程质量预控和监督的有效手段[3]。
由于无损检测技术具有非破损、便捷、速度快的优点，因此它不仅在土木工程中得到了广泛的应用，它也在工业与民用建筑工程、道路工程、隧道工程以及水利水电工程中发挥重大作用。
4 结语
总之，无损检测技术在土木工程材料和成品检测中发挥了巨大的作用，它的非破损优势使得这种技术使用的范围越来越广，并且越来越多的新无损检测技术不断的产生，这些技术的使用大大地提高了土木工程的质量。因此，我国土木工程相关单位应该进一步加强无损检测技术的研究和应用。
参考文献
[1] 沈建中，李宗津，张之勇.土木工程中的无损检测技术及其应用[J].无损检测. 2011（11）：9-10.
1征文范围
1.1CAE当前研究热点与未来发展趋势
(1)计算流体力学、结构力学、材料力学、仿生力学、爆破力学等新进展;(2)新材料与新工艺、生物材料、微纳米、复合材料的CAE应用技术;(3)高性能计算与CAE;(4)智能化CAD/CAE集成;(5)多学科、多尺度CAE仿真技术;(6)可靠性分析与CAE工程稳健设计;(7)非线性有限元进展及应用;(8)有限元网格自动生成技术.
1.2CAE专项技术应用探讨
(1)产品结构强度分析、疲劳寿命分析、振动及噪声仿真分析、碰撞仿真;(2)机构动力学、多体动力学与控制仿真技术;(3)跌落以及冲击、多物理场耦合分析;(4)结构轻量化设计与拓扑优化技术;(5)先进材料/结构一体化设计技术.
1.3CAE的平台技术与应用
(1)虚拟产品开发平台;(2)分布式仿真平台技术与协同仿真;(3)产品研发仿真流程和数据管理平台建设;(4)企业级仿真和多学科联合仿真.
1.4CAE技术的行业应用与解决方案
(1)CAE在航空、航天、兵器、船舶工业中的应用;(2)CAE在海洋工程、核工业及特种行业的应用;(3)CAE在汽车制造、铁道机车行业中的应用;(4)CAE在装备制造及通用机械工业中的应用;(5)CAE在电子、材料、土木工程、生物科技中的应用;(6)CAE技术在国家重大工程与装备中的应用.
1.5CAE技术的人才培养
(1)社会对仿真分析工程师的需求及要求;(2)高校CAE课程的设置及人才培养模式;(3)社会科技中介及培训机构的CAE人才培训项目开发.
2征文要求
(1)围绕主题内容、充实、数据准确、文字通顺,字数在5000字以内,未在正式刊物发表;(2) 会议收录论文,不收取任何费用,仅供业内人士交流参考;(3)文章的格式编写要求请访问.cn或;(4)论文结束页后另附论文全部作者详细信息,包括作者职称、学历、职务及主要专业方向,联系方式,并标明按上述5个专题论文应属的类别;(5)论文请务必在7月10日之前发送到()邮箱里.
3论文评审
组委会将组织专家组对征集的论文进行严格评审,根据评审结果向论文作者发出录取通知和参会通知,并选出优秀论文颁发获奖证书和奖品,优秀论文将推荐给专业刊物正式发表.
4联系方式
【关键词】：土木工程；无损检测技术；发展研究
中图分类号：K826.16 文献标识码：A 文章编号：
引言
对土木工程的质量检测，采用无损检测技术，它具有简便易行、快速有效的特点。我国对无损检测技术的研究是从上世纪五十年代开始的，在近十几年来有了飞速的发展。在我国政府和专业研究者的支持下，先后成立了相关的委员会，也开展了多次的交流会，组织了多项的相关课题研究。在不断探讨中，我国的土木工程无损检测的个别技术取得了很大的成绩，可以和国际水平并驾齐驱。无损检测技术在我国的铁道部门、水利部门以及交通部门等都得到广泛应用。因此，无损检测质量技术为土木工程质量提供了有力保障，也为构建我国和谐社会做了很大的贡献。
一．建筑工程建设中常用的几种无损检测方式
1.采用无损技术检测混凝土的强度
（1）回弹法，这种方法是采用回弹仪对混凝土的表面进行弹击，从而推算出混凝土的强度。回弹仪在国家已经有生产了很多种；（2）超声回弹综合法，这种方法是采用超声的传播速度与它的回弹值对混凝土的强度进行整体的评价，这种方法的实现要通过建立地区曲线、专用曲线以及统一曲线。目前我国生产的这种超声仪器已经能满足需求。
2.采用无损技术检测桩基的质量
在建筑工程中，由于桩基是隐藏在地底下的，因为受到各方面因素的影响，不能保证桩基完整，有可能会引发蜂窝、空洞、沉渣、裂缝等问题。对桩基进行检测可以采用声波反射法和超声透射法。
3.利用超声检测混凝土内部的问题
在施工过程中，由于受到环境因素、人为因素等方面的影响，混凝土里面有可能发生裂缝、疏松或者空洞等问题，通过超声波技术对混凝土的各种参数进行测量，然后根据这些参数的变化情况来发现出现的问题。其中，对混凝土的内部情况进行检测包括以下方面的内容：疏松和空洞情况、损伤层的厚度情况、裂缝的深度情况以及结合面的情况等。
4.利用超声技术检测混凝土的建筑钢结构
很多建筑工程都采用了钢结构，要让工程质量得到保证，就要仔细检测钢材料和焊接的质量，通常采取超声波探伤法。
5.对混凝土的钢筋进行检测
在混凝土中，钢筋具有抗弯和抗拉的作用，钢筋的放置、排列和直径等一定要达到要求，同时要对钢筋绑扎质量与生锈情况进行验收才能保证工程的质量。一般采取电化学法和电磁感应法进行检测。
二．.建筑工程无损检测常用的几种新技术
1.冲击回波法
这种方法是在混凝土的结构表层给予冲击力，从而产生应力波。应力波在传播时碰到问题和地面的时候，就会产生反射造成结构表面位移响应，对这种响应进行接收，同时给予频谱分析就可以得到频谱图。频谱图所突出来的峰就是应力波在结构的表面和底面所反射出来的，那么，按照最高峰的频率值就能算出结构的厚度和缺陷的深度。在很多的土木工程和其他工程都已经得到广泛使用。
2.弹性波层析成像技术
这种技术方法的前提是不给检查对象的结构造成损伤，借助射线源，按照物体外面检测设备得到的投影数据，参照数学和物理学，通过计算机反演物体里面物理量的分布函数，从而二维或者三维图像就出来了，重新体现了物体内部的特征。在当前很多探测地质结构和检测土木工程质量方面，可以分成声波CT与地震波CT，波速CT与吸收系数CT，一般比较常用的是射线理论的级数展开法。通常应用在勘探工程地质、地基处理与探测公路和铁路的路基病害等。
3.工程雷达检测技术
在土木工程建设中，所采用的雷达检测是采用了脉冲时域探地雷达技术，接收和发射构成了雷达的天线，发射天线往所测的物体发射电磁波，而接收天线是接收反射波。按照反射波的相关情况，从而判断出工程介质的构造和分布情况。在土木工程中，工程雷达被用来检查地下管网的分布情况、隧道衬砌厚度以及桥梁混凝土钢筋的分布情况等。
4.混凝土无损检测中的信号处理技术
进行超声检测时，混凝土有比较大的衰减，而且噪声也比较大，有相当部分的问题都被噪音淹没，这时就要采取信号处理技术，才能获得比较理想的检查效果。一般比较经常用到的要将信噪比加以提高的方法有对信号的叠加、滤波以及对有关的及谱加以分析等；要让混凝土的精度加以提高，可以采取混沌优化神经网络的方法；而对材料的声速和衰减进行检测，则可以采取用谱分析法；要检测混凝土的缺陷可以采用信号融合识别技术。
三．土木工程无损检测技术的应用范围
1.在公路建设工程中的应用
在公路建设中，为了保证工程质量，每个环节都要严格检测，在公路投入使用后，管理部门对一些表面上看得见的裂缝、凹陷、损坏等问题可以及时采取措施处理。但对隐藏在内部的一些隐性损害，如空洞、地基疏松、积水等问题也要进行检测。在当前阶段，所采用的公路检测技术有超声检测厚度、动弹性模量以及缺陷等；用瞬态冲击频谱分析测定路基的压实度等。
2.在民用和工业建筑工程中的应用
在这两种建设工程中，主要检测混凝土内部的缺陷、混凝土的强度、钢结构焊缝、桩基以及对钢筋的检测等。
3.在桥梁工程中的应用
桥梁工程施工一定要保证它的安全、实用和耐用。其中，桥梁的实用性是指桥梁的构造能不能达到原来设计承载能力的要求，以及是否能承载得了交通的负荷。而要保证桥梁的安全性和耐用性，在使用过程中，则要注意对它的良好保养和维护。其中，对桥梁工程的无损检测包括检测桥梁的上部结构和下部结构，上部结构又包括钢桥、索结构、预应力钢筋混凝土梁与钢管混凝土、对桥梁结构承载能力的评估；而下部结构是整个桥梁的墩台，通常采用超声地震法和平行地震法进行检测。
4.在隧道工程中的应用
隧道和一些地下工程都是结构比较特殊的建筑物，它们都是从地壳表层岩土中修建起来的。为了保证工程安全施工以及它的工程质量，在工程建设阶段，要注意对围岩的变化特性与结构物质量进行检测。它的项目和方法有以下几种：
（1）采取了声波、电测法以及电磁波对隧道围岩特性进行检测。
（2）对支护的施工质量进行检测，在检测围岩注浆加固的效果时，采用了声波法，而在检测锚杆长度与饱和度时，采用了应力波法。
（3）检测隧道衬砌的工程质量，隧道衬砌混凝土都会出现厚度不够或者内部出现缺陷的问题，例如存在空洞、混凝土强度不够和混凝土空洞等。所采用的检测方法通常是雷达检测和超声检测。
5.对木材无损进行检测
以前一般在测量木材物理与力学性能时，通常借助测量仪器与力学试验机的方法，不仅没有稳定性，而且又很浪费时间。经常采用的无损检测方法有微波检测、X射线摄影法检测、红外线检测、应力波检测、超声波检测、核磁共振检测以及声发射法检测等。
6.对水利工程的无损检测
在一些规模比较大的水电水利工程建设中，包括混凝土工程和岩体工程，在施工阶段都要进行检测。在检测岩体动力弹性参数与岩石的质量分级时，通常采用弹性波检测。检测混凝土工程质量和在大坝建基岩体时，一般都采用先进的技术方法，如面波法、微波雷达法以及高密度电法等。
四．结束语
随着我国改革开放取得的巨大成就，我国的基础规模建设也在不断地扩大。经过半个世纪的发展，土木工程无损检测技术也取得了一些可喜的成就，也被很多的领域所应用。但在不断发展中，工程质量问题仍然是当前最主要的问题。只有有效采用无损检测技术，对整个施工过程加以控制，才能保证工程质量。近年来随着我国和世界先进国家的沟通，从国外借鉴的一些经验，以及引进的一些先进设备加快了我国无损检测技术发展的脚步，相信在我国政府的重视下和科研工作者的努力下，我国的无损检测技术能取得更大的成绩，以促进土木工程事业的发展。
【参考文献】：
[1]周艳霞.计算机图像处理在射线探伤中的应用研究[D].河北工业大学，2002年
[2]牟艳君，梁咏宁.超声检测混凝土损伤层厚度[A].矿山建设工程新进展——2005全国矿山建设学术会议文集（下册）[C]，2005年
人才培养模式的构建和优化需要解决两个问题，一是培养目标和培养规格的问题；二是课程体系、实践教学体系及教学模式的问题。
二、分层培养的概念及特点
1.概念。
分层教学法是在学生知识基础，智力和非智力因素存在明显差异的情况下，教师有针对性地实施分层教学，从而达到不同层次教学目标的一种教学方法。在分层教学的发展中，各种批判改革活动一直时起时伏，推动它不断向前发展。
2.特点。
根据分层教学模式的要求，在教学中应对不同层次学生把握不同的难度，保证学生在有限的时间内，经过自主和协作学习能够完成任务。教师在项目设计时，要充分考虑到学生现有的知识、年龄、兴趣、自身优势等特点，遵循由浅入深，循序渐进的原则来设计项目。
三、分层培养管理模式的提出
根据学生的兴趣、知识和水平的差异把学生分为不同的层次，针对各层次通过不同的方案进行培养。具体分类实施方法如下：
1.科研学术层。
致力于较深层次的理论知识学习和科研训练，为学生在研究生、博士生阶段的研究打下良好的基础，未来走学术型道路的可能性更大。学生通过深层次的科研训练，参与教师课题，进行理论与实践相结合的研究，一般最后都能形成。既培养学生参与科研的积极性，科研能力也获得很大提高。
2.应用层。
重视观察能力和操作能力，重视实践教学，以竞赛辅导班、指导教师指导参与竞赛为训练方式，通过参加各类竞赛提升学生的实际操作能力，避免科研过程中眼高手低的现象。通过参加各类竞赛和创新项目，开拓学生视野，培养学生的科研创新能力和实践动手能力。
3.基础层。
所有学生都可归入这层，最重要的训练手段是实践实验课程的学习和毕业论文写作训练。通过实践实验课程具有设计性、综合性、研究性的实验项目，提高学生的综合运用能力。通过专业实习、社会调查实践，组织学生对实际问题进行调研，提高学生知识运用能力。大四阶段毕业论文的写作是这个层次学生参与科研最为重要的方式，通过毕业实习、查文献资料、提出论文题目进行研究，培养基本的从事科研活动的能力。
四、分层管理模式的实践
1.“1+2+1以人为本”的人才培养模式。
学生在第一年进行必修课学习，包括公共基础知识、专业基础知识和创造学基础知识；第二、三学年开设公共和专业选修课，并进行创造性思维训练和创新能力开发；第四学年开设任意选修课，学生找工作或考研、撰写毕业论文。“以人为本”体现在两个方面：(1)不完全选课制。学生刚入学对专业还存在盲目性，第二、三学年开设大量专业选修课，此时他们对专业已有初步认识，学习目的性更强。(2)前3年学生将专业课内容学完，第七、八学期开设任意选修课对学生的限制不大，是一种更灵活、人性化的教学模式。
2.选取拔尖人才
从大一第二个学期开始，学生根据兴趣和目标选择不同的层次，参与到科研能力培养中。学生先自愿报名，再通过笔试和面试，选拔具有科研兴趣和能力的学生组成科研集中训练的拔尖班。每个学生配备指导教师，指导教师指导该生一直到毕业论文阶段。学生除了按选课制学习专业课程外，还由学院额外组织进行科研训练的小班授课，并由导师带领参加导师的课题或学生自己提出的课题。
3.组建学生竞赛团队。
每学期选拔有操作能力和兴趣的学生组成竞赛团队参加“挑战杯”、创业大赛、数学模型竞赛、机器人大赛等项目；和建筑学专业的学生一起，完成建筑设计项目比赛；一些针对土木工程专业学生的竞赛，也可以鼓励工程造价专业的学生参与，如结构设计大赛、6m钢桁架设计、挡土墙设计等。学院通过各种形式吸引更多的学生参加进来，在培训过程中学生选择合适的竞赛指导教师。学生在参加各类竞赛过程中，不仅要发挥合作精神，更要发挥独立思考能力、探索问题解决问题能力，小组成员的创新能力和实践应用能力都得到了增强。
4.各类实习、实践课程和毕业设计的训练
（1）教学实践。
所有教学活动与研究，都要以工程为核心，源于工程、依托工程、指导工程、回归工程。①入学阶段为学生介绍本专业发展、就业情况。②带学生参观经典工程、工地现场等，对学生进行工程认识教育。③在专业知识传授过程中，对学生进行工程方法教育、专业发展与前沿教育，培养学生建立起工程视角，为培养具有工程能力的创新型人才奠定思想基础。
（2）实验教学。
实验内容的设置要体现多样性、及时性、灵活性、实用性、社会性。①工程造价基础实验。②工程造价专业基础实验：如土木工程材料实验、计算机上机实验、土木工程施工技术实验等。③工程造价专业实验：包括：工程招投标与合同管理实训模拟、工程项目管理实训模拟等。
（3）实习实践
①认识实习。通过现场工程技术人员和老师的讲解，使学生对建筑构造、土木工程施工、工程造价的构成建立感性认识。②课程实习。主要是测量实习、CAD工程应用等。③生产实习。将学生下放到施工单位，进行施工全过程、多工种实习。④毕业实习。让学生了解专业新进展，加深所学知识的理解，提高团队合作、沟通和组织管理能力。
（4）毕业设计。
毕业设计（论文）是高等教育实践教学的最后一个环节。其内容涉及建筑工程技术、经济、管理及法律法规等各方面的知识，考察学生对所学知识综合运用的能力。
五、结语
[关键词]創新应用型 双师型 工程素质 工程能力
1 问题的提出
創新应用型人才是指既有扎实、宽厚的理论基础，又具备较强的实践应用能力和一定創新能力的高级专门人才。其人才培养的基本特征是：价值取向体现行业性，培养目标体现应用性，课程设置体现复合性，培养过程体现实践性，知识应用体现創新性。
目前，土木工程根据行业特征大致可以分为科学研究型与应用型两类。而作为应用性很强的土木工程专业，其应用型人才需求的比例高达85%～90%。因此，突出“創新应用”是土木工程专业应用型本科教育的核心和关键。我国高等工科教育正在推行的CDIO模式、卓越工程师培养计划也都是强调工程应用和实践教学体系的建立及其重要性。但目前我国高等院校土木工程专业所培养的人才在知识结构、知识能力、素质结构等方面离这个要求还有相当的距离。受以传授知识为主的传统教育思想影响，不少应用型本科院校的教学仍仅注重专业基础理论知识的讲授，而淡化教学过程中的实践应用环节和学生創新能力、团队协作能力的培养，毕业的学生往往学了很多理论知识，但不知道如何将其用于解决实际工程问题。笔者曾担任建筑设计研究院总工程师多年，对这些方面感受深切：无论是研究生还是本科生，经过多年的系统专业理论学习，并通过试验、实习、毕业设计、毕业论文等实践教学环节训练，各门成绩都很优秀的毕业生，进入设计院后，基本都手足无措、无从下手、适应能力较差、不能满足企业核心竞争力的要求。这些问题一方面与高校课程设置有关，先学基础课如高等数学、工程三大力学等，再学各专业课知识点（如钢筋混凝土结构、砌体结构、钢结构、工程结构抗震等），最后进行综合毕业设计。但学生不能自觉将多年所学自后而前的联成整体以形成应用技能，而这正是人才需求企业所期望的。另一方面与教师素质有关。很多教师从高校毕业直接进入高校教学，没有相应的工程设计经历，对工程界通用的设计原理、表达方式及计算软件运用等知之甚少，却指导学生的课程设计或毕业设计，这无异于无源之水、海市蜃楼。指导出的学生更难奢望具有较强的工程实践能力。因此，培养創新应用型人才是一个复杂的系统工程，涉及教育观念的更新、人才培养模式的构建、实践教学的改革、教师素质的提升、教师评价体系的建立等。其中，教师素质提升与教师评价体系构建是工程教育改革的龙头，也是創新应用型人才培养的难点之一。而目前对創新应用型人才培养的思考主要集中在对学生素质的要求和培养，对应用型本科院校专业教师的素质要求和提升却甚少提及。本文结合自身多年从事土木工程教学和建筑结构设计的实践经验，针对培养創新应用型土木工程专业教师的素质和能力要求进行探究。
2 应用型本科土木工程教育应达到的能力要求
随着中国高等教育迅速进入大众化阶段，我国高等教育呈现出多样化的办学格局。应用型人才培养是高等学校根据社会实际需要而提出的，现在已经被我国大多数本科院校和社会所接受。由于应用型土水工程人才是面向上程实际、面向基本建设第一线，掌握一定的基础理论知识，并具有一定的科研成果創造转化能力的人才，所以高等工程教育界都在积极地探讨应用型人才培养目标和人才培养模式。例如提出“CDIO”模式、“卓越工程师”培养计划等等。虽然名称不尽相同，培养目标表述上各有千秋，但都具有一些共性的特征：在培养目标上以市场为导向，以通识教育为基础，提高学生的工程素质和综合工程能力；在教学计划上，突出应用与工程实践能力的培养；在教学计划的安排中，加大实践教学的比例，突出学生动手做工程能力、解决实际问题能力、二次創新能力的培养；在培养方案上，应用型人才培养模式可采用“两段式”培养模式，即学科基础培养阶段和专业方向培养阶段；在教学模式上，倡导“理论与实践相结合”、“素质教育与专业教育相结合”、“课内与课外相结合”、“学校内教育与校外企业实习基地教育相结合”等等。不论哪种模式，其目的都是为了培养出面向工程一线的具有较强实践和創新能力的高素质专业人才。
美国的工程教育一直引领着国际工程教育的潮流，美国工程与技术鉴定委员会对美国高等工程教育提出了8项标准：①应用数学、科学、工程知识；②设计并实施实验，能分析解释并能获得数据；③能够按照要求进行系统设计或工艺设计；④能在工作中参与集体合作，并能和他人有效地沟通；⑤能够发现工程问题、解决工程问题；⑥了解工程对于全球和社会的影响；⑦对终身学习必要性的认识及自学的能力；⑧是从事工程必须的基本技术、基本技能和使用现代工具的能力。虽然美国的工程教育理念、欧洲工程教育模式与中国的工程教育思想在一些表述上有差异，但是也有很多共性。基于上述对高等工程教育的要求，结合土木工程专业特点，应用型本科院校土木工程专业本科生的能力要求可以概括为：①对土木工程专业知识的应用能力，解决“会不会做”的问题；②工程设计、建造与施工管理的能力；⑨土木工程专业技术必需的操作技能，如测绘仪器使用、计算机软件的应用、工程预决算、检测仪器使用等等；④工程实验、检测、鉴定的能力；⑤能够及时发现工程问题、分析工程问题、解决工程问题的能力；⑥自我学习、不断更新知识的能力；⑦能够与各方合作协调共事的能力；⑧能够在行业内进行技术交流的能力。上述对学生的诸多要求，都需要从事高等工程教育的一线教师去完成，需要高校教师具备更高的相应素质与工程能力要求。
3 应用型土木工程专业教师的素质要求
大学自产生之日起就以培养人才为己任。我国高等教育法也明确了大学的三大功能，即：人才培养、科学研究、社会服务。人才培养是高等教育的根本任务，而高等学校的教师是人才培养的主力军。高校教师特别是专业教师，教书育人，培养学生的工程素质和工程能力是教师的本分和责任。教师无论是课堂教学，还是实践性教学环节，每天面对的是学生，接触最多的也是学生。专业教师对土木工程专业的理解，教师在授课时的启发引导、逻辑推理、案例分析，都潜移默化地影响着学生。教师在指导课程设计、工程实习、毕业设计辅导等实践性教学环节中，其自身的工程素质和工程能力，直接决定着学生的能力培养。我们认为，在提出土木工程专业应用型人才素质要求的同时，也应关注对土木工程专业教师的工程素质和工程能力的要求。
3.1教育观念的更新
教师教育观念既是創新应用型人才培养的先导，也是教学改革的瓶颈。长期在精英教育环境下学习、成长起来的教师，又身处以学科建设为龙头的高校现实环境中，教育观念往往与創新性应用型人才的培养目标不一致。因此，要办好創新应用型本科专业，首先要改变一些高等教育的传统办学观念，主要有：一是认为应用型本科比学术型或教研型本科低一档次，有点接近职业教育，降低了学科、专业的层次，也削弱了教师培养創新应用型人才的积极性。事实上，应用型与学术型或教研型专业的差异主要体现在适应社会需求的外延上，体现在学生应用能力的培养上，而不存在层次差别。二是过分强调学术化观念，追求基础知识、专业知识的系统性和完整性，导致课堂理论教学学时不断膨胀，而忽视了综合应用知识能力的培养。理论研究与跟踪调查表明，职业成长的潜力更多地取决于学习能力尤其是自我学习反思能力，而不是基础知识的宽厚。建构主义教育理论认为，知识和能力不是传授的，而是建构的，这一点非常值得深思。当代工程知识更新很快，如不能授学生以“渔”，传授的这些知识很快会过时，对学生应用能力的培养毫无帮助。三是将专业教育与学术训练混为一谈，重视传统理论、传统方法、传统工具的学习与应用训练，对新兴方法、新兴工具在土木工程中的应用认识不到位，对工程建设的新进展关注不够，对社会化、专业化分工的趋势认识不深刻。导致学生所学知识、方法落后于当前工程实践，导致学生的应用能力、应用水平与社会需求脱节。例如：工程界的结构图早已采用平法表示，但许多学校的毕业设计仍采用单榀剖面详图表示。脱离于社会工程实际。
教育观念的转变影响到教学过程的方方面面。首先要变革现有的课堂理论教学学时不断膨胀，课程体系头重脚轻的现状。要进一步明确大学教育将工程理论和工程实践结合的重要性，注重持续学习的能力、团队协作与沟通能力、創造性的思维能力是21世纪土木工程师的立业之本。其次变革课程内容的学科取向，改变目前以学科科目相对应的方式来安排课程内容，缺少必要的横向联系，容易产生条块分割，学生不能融会贯通的掌握工程知识；建筑工程的学生走上工作岗位不能对所学工程知识应用自如，与学校课程内容设置有很大关系，学校课程安排是让学生通过学习基本构件及其有关的设计施工要点来学会知识，这些知识只是工程应用中的局部专门知识，最大的问题是学生没有学到在各种总体问题中如何应用他们的专门知识，也就是说，学生学习知识是从局部到整体，而工程师的工作思维是从整体到局部，使得学生将来工作所需要的实际工程设计模式与学习技术知识的模式之间是不连续的，甚至于流程是相反的。再次，要变革课程教学方式方法，课程教学过于注重基础知识、专业知识的灌输以及专业技能的训练，而忽视了工程思维的培养、工程方法的启迪、創新精神的培育，在教育性与训练性之间失去了必要的张力和平衡，导致学生的视野狭隘、工具功能突出，发展潜力明显不足。教学要紧扣应用和創新，比如建筑工程行业中通用的电算程序、平法表示等都要在教学中加强，使学生一走上工作岗位就能得心应手。
3.2专业教师的工程素质与工程能力的提升
創新性应用型本科专业教师既要具有较高的学历、较扎实的学术功底，又要具备较丰富的实践能力、较深厚的工程素养。较为理想的情况是大部分教师都是“双师型”，而现实情况是这样的教师较为缺乏，教师培养也存在路径依赖。造成这种局面的原因，既有认识的偏差、机制的缺失，也有教师个体层面的问题。在以科学研究带动教学成为一种普遍认可模式的情况下，如不能采取系统的对策，这种局面在相当长的时间内将很难改观，創新应用型人才的培养也就成为无源之水。
在认识层面上，目前主要存在三个误区。一是对应用型学科来说，其科学研究要遵循“知识积累+技能训练一实践运用一总结研究”的方法，其实践性活动在先，相当一部分“实践活动”学术含金量不高，难以转化为“研究活动”，但却是应用型学科研究的背景与基石；而高校现行学术评价体系的主流遵循“积累知识一专题研究一实践性验证”的模式，与应用型学科实践研究的路径不兼容，导致大部分高学历青年教师在思想上对工程实践能力锻炼、工程素养提升的重要性认识模糊，在行动上缺乏积极性。二是对“教学成师”、“实践成师”的互补性、不可替代性认识不足。事实上，“教学成师”是教师的自然发展方式，是教师“从原有的教学经验出发，生长新的教学经验”的过程，它是一种与教育实践相伴相生的成师方式；“实践成师”则是人为的教师发展方式，是教师将“公共教育知识内化为个人教育知识”的过程。“教学成师”与“实践成师”二者互为依托、互为补充、缺一不可，构成一个有机的整体。片面强调“教学成师”、忽视“实践成师”也会导致相当一部分高职称、老教师在教学过程中过分片面地强调教学经验的积累，而忽视了教育观念、教育技术的与时俱进，容易出现“师傅带徒弟”的经验主义倾向，这与高等教育进入大众化时代的要求和創新性应用型人才培养的目标格格不入。三是对教师提升工程素养的路径认识过于片面，认为只要选派青年教师去企业进行实践即可解决青年教师实践能力欠缺的问题。实际上，只有在科学研究、工程实践、教育理念与教育实践这四者相互交汇的情况下，才能促使专业教师的理论认识、工程经验与教学感悟互相融合，从而催生教育智慧、产生新的教学经验。
因此，要构筑专业教师的实践学习平台，专业教师的教学水平提高、工程素养的提升也就只能通过穿行、往返于“知”与“行”两个世界的方式来实现，周期性地穿行于教育理论、科学研究、专业知识与工程实践之间，实现同期互动，使专业教师成为贯通“知”与“行”两个世界、催生工程教育智慧的纽带与载体。
为提升专业课程教师的工程素养，在机制上，一要建立健全专业教师到生产单位进行工程实践、学习交流的机制。充分利用高校創办科技服务机构、办学协作单位的平台，引导组建团队，有计划、有目标地给教师提供实践平台，同时要保障教师的现实利益，鼓励、推动教师积极地投入到工程实践中去。二要借鉴国外“实践教授”模式。建立一支数量质量稳定、来自生产一线、实践经验丰富的兼职教师队伍，健全专兼结合、校外专家兼职授课机制。三要提倡、鼓励、促进教师进一步密切与工程界的联系。积极参加注册工程师考试认证、申报工程系列职称，努力承担工程设计、检测、鉴定、咨询等技术服务项目，参与各种工程技术评审会议，全方位地提升专业教师的工程素养。四要积极引进工程一线的资深工程师。在其丰富的工程实践知识基础上加以教学方法的引导，使其成为双师型教师。五要进一步完善、调整、优化专业教师教学、科研、工程实践能力水平的评价体系。改变过分学术化的评价倾向，引导、促进教师不断提升工程素养，同时要充分发挥专业顾问委员会的作用，对承担课程设计、毕业设计的指导教师进行工程素养认证。
3.3对教师創新能力的要求
創新指一切从无到有的創造，包括一切比以前既有的东西具有新形式、新内容的新组合。也就是说，不管是从外在形式上，还是从内部或内容上，只要增添一些原来所没有的元素，就是創新。在现实社会大背景下，培养創新人才是国家可持续发展的关键性因素，而具有創新意识和創新能力的教师，是培养高素质創新人才的最重要的因素。大学教师的創新能力与其在高校要承担的双重角色相对应，即：教学創新和科研創新，这二者是相互促进、相辅相成的。
土木工程专业是一个不断发展的学科，教师要有科学研究的兴趣，要有一定的科研能力和創新能力。通过科研活动，才能把握学科的发展动态，了解学科的前沿；通过科研或社会服务，教师才能运用理论知识分析问题、提出问题、解决问题；通过科研創新活动，才能对相关规范、规程有深入的理解。反之，教师的科研創新能力水平对教学水平和教学效果有很大促进。教师把科学研究和創新的成果渗透在教学活动中，从而影响、带动学生去思考问题、观察工程问题，培养学生的創新意识。
教学創新是在具备较高的教学能力和较扎实的专业能力基础上的創新，教学能力包括教学内容的把握程度、教学方法的运用、教学语言、教学管理、考试考核方法等等。关于课堂教学可以用八个字来简述：激情、明白、方法、效果。具体而言，作为土水工程专业课教师，要对土木工程专业热爱，要把激情带入课堂，感染学生的学习主动性；要对自己所教授的课程有充分的掌握，要建立该课程的逻辑思维方法；要因材施教，运用多种形式的教学法，如启发式、引导式、案例教学、类比教学法、互动教学等等；以楼盖结构课程设计为例，结构形式可以是单向板肋梁楼盖，也可以是双向板肋梁楼盖；可以设计成密肋楼盖，也可以是无梁楼盖。因为建筑物的使用功能要求不同，哪一种类型是最佳方案，可以启发学生去思考、去比较。又如考虑塑性内力重分布设计方法，就利用了混凝土结构中塑性铰的概念，而在后续课程《结构抗震设计》中，钢筋混凝土框架结构抗震设计也利用塑性铰的转动能力，提高结构的延性耗散地震能量，减少地震灾害。适时引导学生发散思维，从而激发学生的創新欲望。教学是学生获取知识的主要渠道，教学的首要目标是有效的传输知识，要关注教学效果，听取学生的意见，不断地反思和創新教学方法，使学生获取扎实的专业知识。
3.4教师对人和自然道德关系的认知要求
土木工程的建造要利用自然资源，以满足人类对各种设施的需要。土木工程人能够使天堑变成通途，能把戈壁变成工厂，能够把荒滩变成美丽的新城，能够建造满足人类生产、生活、学习、娱乐的各种需求的高楼大厦。但是，必须认识到土木工程不论是建造过程还是既有建筑，既是各种资源消耗的大户，同时也是自然环境的破坏者。土术工程专业教师必须充分认识到环境保护的重要性，有节能环保可持续发展的意识，才能培养学生逐步养成“应不应该做”的理念。例如在毕业设计中，要有意识地引导学生关心结构材料的用量及造价问题实现优化设计，节省的结构材料就是减少了对社会资源的占有，就是节能减排。因地制宜地做好结构设计工作，同时注重经济效益，提倡就地取材，形成具有经济效益和社会效益的结构设计模式。
土木工程耗资巨大，工期较长，市场运作复杂，牵涉到的部门较多。教师要有经济管理意识，从前期的投资论证，到中期的规划设计，再到建造过程中，以及交付使用后的运营、维护、经营管理，都涉及到经济问题。教师要有经济管理的知识，要对市场经济运行规律、对合同管理知识有一定的掌握和了解，才能在各个教学环节中引导学生不断地优化设计，学会算经济账，学会回答“值不值得做”的问题。教师要引导学生意识到：浪费就是没有处理好人和自然的关系，是不道德的。
关键词：钢结构课程；问题；对策
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）23-0127-02
2011年6月，教育部联合有关部门提出了实施“卓越工程师教育培养计划”，简称“卓越计划”。该计划是贯彻落实《国家2010-2020年教育改革和发展规划纲要》和《国家2010-2020年人才发展规划纲要》的重大改革项目，也是促进我国由工程教育大国迈向工程教育强国的重大举措，该计划的目标是把学生培养成创新能力强、能适应经济社会发展需要的高质量工程技术人才。[1]
随着中国钢产量的高速增长，钢结构因其强度高、塑性韧性好、制造简便等优点而广泛应用于高层和高耸结构、大跨度结构、工业厂房等建筑中。[2]近年来随着钢结构建筑的广泛应用和迅速发展，在此方面由于经验丰富的技术人才较少，而刚毕业的学生实践经验明显不足，致使行业发展与人才需求的矛盾愈来愈突出，培养的学生不能满足“卓越计划”的要求。为适应新形势下钢结构发展的需要，增强土木工程专业学生在钢结构方面的知识，让他们毕业后能较快胜任钢结构设计与施工工作，满足卓越计划的需求，不可避免地对“钢结构”这门课程教学提出了一些新的要求。
一、“钢结构”课程教学中存在的问题
“钢结构”是土木工程专业最重要的专业必修课程之一，通过本课程的学习应使学生较全面地了解钢结构材料的基本性能，掌握钢结构构件基本原理和设计计算方法，熟悉基本构件的构造设计等。可见，“钢结构”的教学肩负着向学生传授钢结构基本知识的任务，因此，必须抓好该课程的日常教学工作。目前在钢结构的教学过程中存在许多问题，具体问题如下：
1.钢结构课程的学时太少
在“大土木”专业下“钢结构”的学时从以前的64学时调整到现在的48学时，甚至一些院校只有40个学时，学时减小，教学内容却未删减，教师为了在较短的时间内把该课程的内容讲完，只能将钢结构的基本知识作简单的介绍，一些较难的知识点讲解不透彻，造成课上学生听得懂，课下却不会做作业，应付考试也只能靠死记硬背，但是却不知学到什么。如何在有限时间内安排如此多的内容是目前急需解决的问题之一。另外，由于学时的限制，大多数学校只开设“钢结构设计原理”，而未开设“钢结构设计”，学生仅学习了钢结构的材料性能、连接方法和构件设计，未曾学习过钢结构的结构体系，而当前人才市场急需的是能进行钢结构设计或施工现场管理的毕业生。
2.钢结构的课程较难学习
“钢结构”课程是土木工程专业较难学习的课程之一，由于该课程与建筑材料、工程力学、房屋建筑学等专业基础知识联系紧密，如果没有掌握好这些基础知识，学生很难把钢结构的理论知识融会贯通。其次，教材中力学公式多、近似公式多、构造要求多等，部分公式是由国家规范给出，有些公式是由试验结果得到[3]，这给教师的授课带来了一定困难。再次，问题的多解性加重了学生学习钢结构的难度。另外，学生从小学至高中已经习惯于一个问题一个解的学习方法，而在复杂的钢结构构件连接的设计中该问题可能有多个解，学生一时难于接受，进而也不同程度地增加了学习钢结构课程的难度。
3.学生没有认识到学好钢结构的必要性和重要性
目前钢结构还仅用于大跨度结构、高层及超高层建筑、工业厂房等，学生见到的建筑物大部分是由钢筋混凝土建造，从而使他们想当然地认为钢结构这门课程可有可无，从而造成一部分学生失去学习兴趣，严重影响学习效果。特别是已毕业的学生在工作岗位接触到钢结构的工程设计与施工的机会较少，即使遇到钢结构工程，也是分包给钢结构公司进行专门的设计和施工，这也使部分学生产生这样的误区。钢筋混凝土课程是土木工程专业最重要的课程，而钢结构课程是无关紧要的。
4.教学中缺少工程实例
由于钢结构具有很强的实践性，它所涉及的教学内容与钢结构的发展、技术的进步和实际工程均有着广泛的联系。但在钢结构的课堂教学过程中，教师授课内容仍然侧重于书本上基本理论知识，引入工程实例较少，未将教材中的基本理论知识与工程实例联系起来，学生极易感到索然无味，不能激起他们的求知欲。另外，学生希望学习的知识在工作后立即就能应用，如果不进行工程实例的应用，直到这门课程结束时学生也不明白学习它的意义是什么，更不用提运用该门课程的理论去解决实际问题，这是作为教师最不愿意看到的情况。
5.学生的考核形式单一
考试是教学过程中的重要环节之一，是对教师和学生进行总结性检查的主要形式。而现阶段，在钢结构的教学过程中学生学习的考核形式仍然比较单一，主要是根据学生的课堂表现和期末考试成绩来决定，不能激发学生学习的主动性和积极性。另外，有些任课教师教学水平不高，但为了片面追求所授课程的及格率而降低试卷难度，给学生划考试重点，甚至向学生透题。这样容易使学生认真学习的主动性和积极性极大地降低，不利于提高教学质量。
二、解决问题的建议
1.基于“卓越计划”，制订合理教学计划，调整教学内容
要及时调整教学计划，采取把课堂讲授的重点放在“钢结构”课程的主要内容上。因此，首先选用一本内容丰富、例题得当的教材，然后从教学大纲和学生的实际学习能力出发，把教学内容和学时数结合起来制订教学计划，使授课的理论知识够用，满足“卓越计划”的要求。对于一些在其他先修课程中学习过的内容不要重新讲解。
2.基于“卓越计划”，采取比较法进行教学
钢结构是一门理论性较强的专业课。该课程中的计算公式较多，众多的公式使初始的学习者要完全掌握并非易事。为了使学生能较为轻松地学好钢结构的基础知识，在课程教学中授课教师应针对不同的教学内容可以采用比较教学方法。一方面，比较教学法可以帮助学生辨别同类教学内容之间的共性；另一方面，通过比较分析法可以发现同类问题中的某些特殊之处，有助于对相似问题的区分，掌握教学内容。[4]例如，在讲授轴心受力构件的承载力验算时，对于轴心受压构件需要验算是强度、刚度、整体稳定性和局部稳定性，而对于轴心受拉构件验算需要验算的是强度和刚度。在讲授拉弯构件和压弯构件、工字型截面的强度和稳定性验算的公式、角焊缝和对接焊缝的计算、普通螺栓和高强度螺栓的验算等知识点都可以采用比较法，从而让学生更容易在较短的时间内掌握钢结构的知识。
3.基于“卓越计划”，适当开展钢结构的学术讲座
大部分学校钢结构课程所用教材与其当前的发展相比具有明显的滞后性。因教学的课时太少，学生不可能在教学中完全了解学科的前沿问题以及关于钢结构的新规范、新技术和新理论。[3]由本校和兄弟院校在钢结构方面进行科学研究的教师或科研院所和企业的专家通过学术报告的形式向学生讲授与学科有关的专业知识或新的研究进展情况，这种学术前沿的知识是学生在课堂上学不到的，可以促使学生了解钢结构领域的前沿知识。同时，还可以让部分对钢结构研究较感兴趣的同学参与相关方面的课题研究，使他们了解钢结构的最新进展，开拓视野，培养学习兴趣。
4.基于“卓越计划”，改革期末考试，实行教考分离
传统的考试形式，教师从授课、试卷的拟定、考试的监考、试卷的评阅和成绩的评定等主要由授课教师一人承担，缺乏有效的监督和制约，容易使教师产生授课和考试的随意性，导致学生学习积极性不高。实施完全的“教考分离”后，一方面无疑对教师产生了压力，由于教师不知具体考试内容，可使任课教师在平时的授课过程中能严格地按教学计划和教学大纲进行教学，在课前的准备、教学方法和方式的研究以及教研活动中投入更多的时间和精力；另一方面，教考分离也会让学生认识到课程考试成绩的高低主要是由平时的努力程度决定，越来越多的学生把主要的精力放在学习钢结构基础知识上，以往的被动学习转为主动学习，对学生学习的主动性和积极性起到促进作用。学生在教学中的主体作用进一步加强，促进了钢结构教学质量的提高。
5.基于“卓越计划”，完善和加强实践教学
实践教学是钢结构教学和授课环节中一个非常重要的组成部分，是实现“卓越计划”人才培养目标的重要途径，是巩固所学专业知识、培养理论联系实际能力的重要途径。首先，要让学生参加现场实习。教师除了在课堂上通过挂图、实物模型、多媒体教学中的图片等形式向学生介绍钢结构工程的具体实例外，有必要让学生去钢结构加工工厂或施工现场参观、实习，增加学生对钢结构的感性认识，培养和激发学生对钢结构课程的兴趣；其次，改革钢结构课程设计。钢结构课程设计是钢结构实践教学中的一个重要环节，通过钢结构的课程设计可以让学生了解钢结构设计的一般程序和内容。通过合理选题可以杜绝课程设计中的抄袭现象，另外也可以让学生掌握钢结构的设计方法、步骤，熟悉施工图绘制，使其走上工作岗位以后能较快适应钢结构的设计和施工工作，满足“卓越计划”的要求。
6.基于“卓越计划”，建立高校和企业联合培养机制
建立高校和企业共同培养人才的机制，能使企业和学校达到双赢。建立一种长期稳定的人才培养合作关系，企业发挥其了解目前所需的实践性人才应掌握哪些知识，通过企业参与高校的人才培养过程可以改变当前市场需求和人才培养错位的现象。[5]首先，在制订培养目标和培养计划的过程中，高校应邀请与学生就业的相关企业制订培养目标和培养计划；其次，学校应鼓励相关企业建立工程实践的教育基地，承担部分学生实践教学的培养任务。另外，学校还可以要求学生有半年或者一年左右的时间在企业进行实践学习，通过参与企业的工程实践，学习他们的先进技术，培养学生的职业技能，并让企业根据学生的表现给出具体的实习分数，使企业也参与到学生的评价中。最后，可以让企业具有较强实践经验的工程师承担部分实践性较强的课程的授课任务，提高学生的培养质量。
三、结语
总之，随着钢结构技术的发展，关于钢结构的教学改革是一个长期持续性的工作，教师在教学过程中应不断进行总结和归纳，善于及时发现教学活动中的问题和矛盾，及时找出解矛盾的对应策略，不断改革教学计划、教学内容和教学方法，完善和加强实践教学，建立高校和企业联合培养机制，才能促进教学质量的提高，把教学工作推向一个更高的层次，培养出满足“卓越计划”的土木工程人才。
参考文献：
[1]中华人民共和国教育部.教育部关于实施卓越工程师教育培养计划的若干意见[EB/OL]..
[2]万红霞，王小平，李波，等.钢结构教学改革的现状与对策[J].理工高教研究，2006，25（5）：113-114.
[3]蒋华.关于土木专业钢结构系类课程教学改革的思考[J].高等教育研究，2012，3.29（1）：49-52.
1背景及意义
我国是一个地震频发的国家并且呈现强度大、震源浅、活动频度高、分布广的特点[1]。由于其随机性和突发性，地震难以准确预测，往往造成灾难的性后果，仅进入21世纪以来我国因地震引起的人员伤亡已达数十万，被列为二十一世纪世界十大自然灾害之一。
传统的土木工程结构抗震设计方法主要是依靠结构本身的性能（强度、刚度和延性）来抵御地震作用，以满足结构的抗震需求[2]。当建筑物所在地发生地震时，地面震动会引起结构的自震响应，结构自身主要或非主要构件通过产生一定量的变形来转换和消耗地震输入的能量。这种“刚性耗能”的方法以结构自身的损伤为代价耗能，即是通过结构构件的破坏达到耗能减震的目的，不具备自我调节功能，结构很可能在地震破坏中倒塌，造成巨大的损失。此外，为了使结构达到预定的抗震目标，需进行大量的抗震构造措施或者增大结构构件的截面，不但会造成结构自重和刚度过大使得地震作用增大，而且还会造成大量的材料消耗和增加施工的难度[3]。
1972年美籍华人姚冶平[4]首次将结构控制技术引入土木工程。结构控制是指在结构某个部位设置一些控制装置，当结构振动时，被动或主动地施加一组控制力或改变结构的动力特性，减小结构振动反应，以满足结构安全性和舒适性的要求。
结构工程中减震控制装置按照其控制方式不同分为主动控制、半主动控制、被动控制及混合控制。其中以被动控制中的叠层橡胶隔震垫、防屈曲耗能支撑和粘滞阻尼器应用较为广泛。
2叠层橡胶隔震垫
建筑基础隔震技术是在建筑上部结构与基础（或下部结构）之间设置改变结构体系振动特性的隔震系统，使建筑物上部结构与地基“隔开”，“隔断”地震能量向上部结构的有效传递路径，实际上是通过隔震层的水平向大变形运动以消耗掉大部分地震能量，减轻上部结构所受到的惯性地震作用，有效降低地震引起的结构加速度反应、减小层间剪力及相应的剪切变形。其工作模式如图-1所示。
于是上部结构在地震过程中就会发生接移的运动，大大减小了地震输入到建筑物的能量。如使用了基础隔震体系的日本东京一幢22.8 m高的钢筋混凝土楼，在1987年12月17日千叶近海发生的6.7级地震中，实测地面加速度为43.8 cm/s2，而楼顶的最大加速度仅为11.9 cm/s2[5]。可见隔震层的设置对减小上部结构位移、控制结构的扭转、提高结构的安全储备是十分有利的。工程中常见普通叠层橡胶垫、铅芯橡胶垫和高阻尼橡胶垫。当安置后两种隔震垫后不需另外附加阻尼器便可以产生良好的耗能效果并且便于施工。
3防屈曲耗能支撑
高层和超高层结构中为减小结构的顶部位移，通常会在结构某一层设置加强层。结构的刚度和质量在这一层会发生明显突变，地震作用显著增大，这与抗震设计所倡导的刚度质量连续均匀分布是不相符的。普通支撑仅能增加结构的刚度，在地震往复作用下，有可能产生支撑受压屈服使结构整体刚度减小位移增加[6]。防屈曲耗能支撑是对普通支撑的一种改进，由于其结构构造不同于普通支撑因此其受压状态下的变形和屈服情况亦不相同，如图-3与图-4所示。
图-3 普通支撑受压发生平面外 图-4 防屈曲支撑受压未发生屈曲
防屈曲耗能支撑的工作原理为：在地震作用下结构会产生层间错动位移，此时防屈曲支撑中的软钢部分会进行往复的拉伸和压缩运动，因此可以耗散很大一部分输入到结构内部的地震能量，同时的钢套管和套管内灌注的混凝土或砂浆提供给芯材弯曲限制，避免芯材受压时屈曲为结构提供稳定的刚度。其主要组成部件如图-5所示。
图-5 防屈曲支撑结构组成
3粘滞阻尼器
粘滞阻尼器是一种输出力大、耗能性能良好、无静态刚度的速度相关型耗能减振装置。粘滞阻尼器的结构及其工作原理[7]，如图-6所示。地震作用时阻尼器活塞杆受到外界激励产生往复移动的运动趋势此时阻尼器内左右连通腔体内会产生一定的压差迫使其粘度很大的阻尼介质通过细长的阻尼孔流入相对压强较小的腔体内。由于阻尼介质的粘度很大，当其通过阻尼孔时阻尼介质的流体内部发生了相对运动，因此产生了粘滞液体分子间的相互摩擦，将地震动输入的能量转化为热能耗散到空气中。
图-6 粘滞阻尼器结构及其工作原理
粘滞阻尼器属于建筑结构中的非承重构件，当其在地震作用时的耗能过程是最大程度的保护主体结构的过程，因此可以增加建筑结构的安全储备。阻尼器本身无静态刚度，因此对结构的自振频率没有影响不会增加地震作用时的结构响应，达到了理想的工程效果，同时在结构加固工程中效果也十分显著[8]。
4 结论
结构控制技术为结构设计人员提供了一种新的方式来解决地震作用时结构产生的效应，从实际工程情况到实验理论研究都证明了结构控制技术的可行性、经济性和施工方便性等特点，拥有着广泛的应用前景。相信将来结构控制技术一定会与结构抗震设计过程结合的更为密切，使得建筑结构在保证安全的前提下大大减小工程造价。
参考文献
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黄镇. 非线性粘滞阻尼器理论与试验研究[D]. 东南大学， 2007.
Yao. Concept Of Structure Control[J]. Journal Of The Structure Division， 1972，98:1567-1574.
李慧，杜永峰等. 叠层橡胶垫基础隔震技术的研究[J].甘肃工业大学学报1999.
郝贵强，杜永山，齐建伟. 防屈曲支撑（BRB）在抗震加固工程中的应用[J]. 建筑结构，2010，40：131-134
[关键词]碳纤维复合材料 桥梁 应用
中图分类号：K928.78 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）30-0377-01
碳纤维复合材料具有轻质高强、耐腐蚀、抗疲劳、性能可设计等特性。碳纤维的抗拉强度为建筑钢材的10倍，弹性模量与钢材相当，高弹性碳纤维的弹性模量在钢材的2倍以上，施工性能与耐久性良好，已成为土木工程结构改造和增强的一种重要材料。据预测，到2016年我国碳纤维需求量约为13500吨，而在其能源、交通及工业应用领域约为 60%，其他航空航天、体育休闲各为20%。这说明了碳纤维复合材料在交通和工业领域的应用有着非常大的潜力。
一、碳纤维复合材料应用桥梁的原因
由于桥梁结构长期暴露在沿江沿海地区，环境腐蚀影响非常大，且承受多种活载作用（风荷载、交通荷载等）。在腐蚀和循环荷载耦合作用下，传统钢筋混凝土桥梁的耐久性能和安全性能问题突出，维护费用昂贵。中国科学院海洋研究所报道，全世界每年因海洋腐蚀导致的基础设施直接经济损失达到 7000 亿美元。同时，由于传统材料和设计施工缺陷，大跨箱梁桥的腹板开裂和跨中下挠问题，成为影响桥梁长期性能的关键因素。此外，随着桥梁跨径不断增长，传统斜拉桥钢拉索在千米级以上利用效率将明显下降，严重影响了桥梁的正常使用性能。以碳纤维为复合材料纤维布/板，碳纤维纤维复合索、网格、型材等在桥梁领域大量应用，成为结构抗震加固的重要手段。近年来，碳纤维复合材料成为解决传统钢筋混凝土桥梁结构存在的耐久性能与安全性能问题的重要途径之一。
二、碳纤维复合材料桥梁应用的途径
近年来，由于国内外碳纤维的快速发展，降低了碳纤维市场价格，这为碳纤维复合材料在基础设施领域的规模化应用奠定了基础。碳纤维增强树脂基复合材料已经在基础设施领域得到规模化的应用，如桥梁结构的加固与修复等。2012年我国碳纤维总用量为 12，000 吨，而用于桥梁结构加固修复的为总用量的 10%，达到 1，200 吨。传统的碳纤维复合材料在桥梁结构的应用主要为非预应力的碳纤维板、碳纤维布等的外粘结加固修复，而在碳纤维复合材料预应力加固及新建桥梁结构的应用尚未规模化应用。
1、碳纤维复合材料-混凝土组合桥面板的应用：这种应用可以充分发挥碳纤维复合材料的高抗拉强度与混凝土高抗压性能，并避免纯碳纤维复合材料桥面板初次投入大、刚度低、强度利用率低、易发生脆性破坏和局压破坏等缺点，被认为是最为有效的组合结构形式之一。上世纪 80 年代以来，许多专家多学者对碳纤维复合材料-混凝土组合桥面板的组合形式及其受力性能进行了大量研究，设计和分析了多种碳纤维复合材料-混凝土组合桥面板，其中一些已经在实际桥梁中得到了应用取得了较好的效果。
2、拉索桥梁中的钢拉索的应用：钢拉索比重大，在索承桥梁中拉索材料用量随跨度的平方增长，承载效率（外荷载集度/缆索自重集度）下降极快，拉索中的应力大部分用来平衡自身重量。因此，采用轻质高强的碳纤维复合材料拉索，将能有效提升拉索利用效率，提高桥梁的适用跨径，并实现高使用性能和耐久性等诸多优点。另外，对于体外预应力拉索梁桥，于传统钢拉索的耐腐蚀和疲劳问题，采用碳纤维复合材料拉索，将能从本质上缓和或彻底消除传统钢索的缺点，促进体外预应力结构体系向更大经济跨度发展。近年来，碳纤维复合材料拉索千米大跨斜拉桥的静动力、稳定性研究得到进一步发展，对于大跨悬索桥，国内外专家学者探索了不同跨度下钢拉索和碳纤维复合材料拉索悬索桥，表明 2500 米跨度以上碳纤维复合材料拉索将保持优越的经济性与实用性。
3、悬索桥/拱桥吊杆上的应用：一般情况下，吊杆设计使用寿命约为 20～30 年，在桥梁设计使用周期内需对吊杆进行多次更换，如果防腐工艺及后期维护水平不足，导致部分吊杆使用 10-15 年后即需要对腐病害严重的吊杆进行更换。钢丝锈蚀与疲劳应力的耦合作用是造成桥梁吊杆病害的直接原因；而钢丝锈蚀损伤是引起吊杆病害的罪魁祸首。而现有吊杆防腐工艺无法从根本上解决钢材腐蚀问题，极大限制了吊杆的使用寿命。如采用碳纤维复合材料代替钢材，可保证碳纤维复合材料吊杆较传统吊杆具有更长的使用寿命，可有效减少桥梁寿命周期内的吊杆更换次数，实现桥梁全寿命周期成本优化。
碳纤维复合材料吊杆由一定数量平行/半平行单向 CFRP 圆棒集束成索，其基本结构形式同钢丝吊杆相似。为确保吊杆能够真实环境中长期服役，要对碳纤维复合材料吊杆设计准则、工艺及高耐久性配套锚具研发、疲劳损伤检测技术及损伤机理、疲劳损伤监测及吊杆在不同交通荷载等级下疲劳寿命、吊杆锚固区局部弯曲引起的径向剪切疲劳应力等等方面进行深入的系统研究，然后进行实践才能达到预期的效果。
目前，我国低性能碳纤维复合材料拉伸模约为钢材 60%，无法保证桥梁在活载下的刚度要求，影响行车舒适性及主梁弯曲疲劳应力幅值大小及分布；但以等刚度设计则导致材料使用效率低下，提升吊杆造价。因此将强度、刚度设计作为碳纤维复合材料在吊杆设计的上、下限，同时考虑吊杆在不同应力水平下疲劳寿命及造价等因素。
碳纤维复合材料吊杆制索工艺及配套高耐久性锚具研发是保证吊杆正常工作的最为关键的部分。由于碳纤维复合材料各向异性的特点，导致材料在运输、集束成索及安装过程中极易发生损伤。纤维复合材料特点，使得普通锚固体系不再适用。国内外公司针对此类材料性能特点，推出多系列锚具及配套注浆设备，如，机械加持型、粘结型、握裹粘结型等等。其中，握裹粘结型锚具依靠锚杯内部环氧类填料粘结作用以及直筒内锥的锚体结构所提供的内挤效应，其锚固效率高于粘结型，且在锚固段内填料对材料横向剪压效应远低于加持摩擦型，适用于锚固多束纤维复合棒材。
研究碳纤维复合材料在桥梁结构的创新性应用，不仅能够促进国产碳纤维复合材料在交通领域的规模化应用，同时能够提高我国桥梁结构的使用寿命与性能。
参考文献
[1] 咸贵军、李惠《复合材料土木工程应用与耐久性》，湖北林业厅主办，2010，121-126.
