時間：2023-03-10 15:03:14
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結構安全性是各種作用下結構防止破壞倒塌、保護人員不受傷害的能力,是結構工程最重要的質量指標。結構工程的安全性主要決定于結構的設計與施工水準,也與結構的正確使用(維護、檢測)有關,而這些又與土建工程法規和技術標準(規范、規程、條例等)的合理設置及運用相關聯。
1.1我國結構設計規范的安全設置水準。對結構工程的設計而言,結構的安全性主要體現在結構構件承載能力的安全性、結構的安全耐久性等幾個方面。
1.1.1結構構件承載能力的安全性。與結構構件安全水準關系最大的兩個因素:一是規范規定結構需要承受多大的荷載(荷載標準值),比如同樣是辦公樓,我國規范自1959年以來均規定樓板承受的活荷載是1.5KPa（在新修訂的規范里已改為2KPa）,而美國、英國則分別為2.4KPa和2.5KPa;二是規范規定的荷載分項系數與材料強度分項系數的大小,前者是計算荷載對結構構件的作用時,將荷載標準值加以放大的一個系數,后者是計算結構構件固有的承載能力時,將構件材料的強度標準值加以縮小的一個系數。這樣根據我國原有規范設計辦公樓時,所依據的樓層設計荷載(荷載標準值與荷載分項系數的乘積)值大約只有英國、美國的52%(考慮人員和設施等的活載)和85%(對結構自重等的恒載),而設計時據以確定構件能夠承受荷載的能力卻要比英國、美國規范高,兩者都使構件承載力的安全水準下降。這里的問題主要在于設計墨守成規,在結構方案、材料選用、分析計算、結構構造上缺乏創新。
1.1.2結構的安全耐久性。我國土建結構的設計與施工規范,重點放在各種荷載作用下的結構強度要求,而對環境因素作用(如干濕、凍融等大氣侵蝕以及工程周圍水、土中有害化學介質侵蝕)下的耐久性要求則相對考慮較少。混凝土結構因鋼筋銹蝕或混凝土腐蝕導致的結構安全事故,其嚴重程度已遠大于因結構構件承載力安全水準設置偏低所帶來的危害,所以這個問題必須引起格外重視。我國規范規定的與耐久性有關的一些要求,如保護鋼筋免遭銹蝕的混凝土保護層最小厚度和混凝土的最低強度等級,都顯著低于國外規范。損害結構承載力的安全性只是耐久性不足的后果之一;而提高結構構件承載能力的安全設置水準,在一些情況下也有利于結構的耐久性與結構使用壽命。
1.2調整結構安全設置水準的不同見解。我國結構設計規范的安全設置水準較低,與我國建國后長期處于短缺經濟和計劃體制的歷史條件有關。這種作法能夠對土建結構取用較低的安全水準并基本滿足了當時的生產與生活需求,并歷經了較長時間的考驗,這是國內土建科技人員經過巨大努力取得的重大成就。但是,由于安全儲備較低,抵御意外作用的能力相對不足。如果能夠適當提高安全設置水準,將有利于減少事故的發生頻率和提高工程抗御災害的能力。國內發生的大量工程安全事故,主要是由于管理上的腐敗和不善以及嚴重的人為錯誤所致。現在提出要重新審視結構的安全設置水準,主要是基于客觀形勢的變化,是由于我們現在從事的基礎設施建設要為今后的現代化奠定基礎,要滿足今后幾十年、上百年內人們生產生活水平發展的需要,有些土建結構如商品房屋則更要滿足市場經濟條件下具備商品屬性的需要。
2.土建結構工程的耐久性
土建結構工程的耐久性與工程的使用壽命相聯系,是使用期內結構保持正常功能的能力。這一正常功能包括結構的安全性和結構的適用性,而且更多地體現在適用性上。
2.1土建結構工程的耐久性現狀。當今大多數土建結構由混凝土建造。混凝土結構的耐久性是當前困擾土建基礎設施工程的世界性問題,并非我國所特有,但是這一問題至今尚未引起我國政府主管部門和廣大設計與施工單位的足夠重視。長期以來,人們一直以為混凝土應是非常耐久的材料。直到上世紀70年代末期,發達國家才逐漸發現原先建成的基礎設施工程在一些環境因素影響下出現過早損壞。美國許多城市的混凝土基礎設施工程和港口工程建成后不到二三十年甚至在更短的時期內就出現劣化;據1998年美國土木工程學會的一份材料估計,美國國內基礎設施工程中僅為修理與更換公路橋梁的混凝土橋面板一項就需800億美元,而現在聯邦政府每年為此撥款只有50億～60億美元。發達國家為混凝土結構耐久性投入了大量科研經費并積極采取應對措施。我國建設部于20世紀80年代的一項調查表明,國內大多數工業建筑物在使用25～30年后即需大修,處于嚴酷環境下的建筑物使用壽命僅15～20年。民用建筑和公共建筑的使用環境相對較好,一般可維持50年以上,但室外的陽臺、雨篷等露天構件的使用壽命通常僅有30～40年。
2.1.1由于混凝土的質量檢驗習慣上以單一的強度指標作為衡量標準,導致水泥工業對水泥強度的不適當追求,使水泥細度增加,早強的礦物成分比例提高,這些都不利于混凝土的耐久性。我國對水泥質量的檢驗在強度上只要求不低于規定的最低許可值,而國外則同時還要求不高于規定的最高值,如果強度超過了也被認為不合格,這一要求還有利于水泥產品質量的均勻性。
2.1.2不適當地加快施工進度,尤其是對工程進度不適當的行政干預。混凝土的耐久性質量尤其需要有足夠的施工養護期加以保證,“早產有損生命健康”的概念同樣適用于混凝土。國內一些媒體大加宣傳的所謂幾個月就修成一條大路、建成一座大橋或蓋成一幢高樓的工程以及搶工獻禮工程,很可能就是今后注定要花掉大量資金進行大修的短命工程。提前完成合同規定施工工期的工程在國外要被罰款,因為意味著工程質量有遭到損害的可能。
2.1.3環境的不斷惡化,如廢氣、酸雨,我國的酸雨面積已超過國土的30%
2.2土建結構工程使用階段的正常檢測與維護。結構耐久性和使用壽命的概念,與使用階段的檢測、維護和修理不能分割,對處于露天和惡劣環境下的基礎設施工程來說尤其如此。為了保證結構安全性和耐久性,一些工程在建成后的使用過程中,應該進行定期檢測和維護。我國有結構工程的設計規范與施工規范,但沒有如何使用的規范。有些國家對于結構的損壞可能危及公眾安全的建筑物與橋、隧等公共工程,強制規定必須定期檢測;即使是建筑物的玻璃幕墻和外墻面磚等建筑部件,因其墜落后容易傷及公眾,也有強制定期檢測的要求。我國由于施工管理水平相對較差,施工操作人員的素質不高,質量控制與質量保證制度不夠健全,規范對結構安全與耐久性的設置水準又相對較低,已建的工程中往往存在較多隱患,所以更有必要從法制上確定土建工程的正常使用和定期檢測的要求。對于土建結構工程的安全質量,雖然政府已做出了設計與施工的責任單位和個人需對其“終身負責”的規定,但是這種要求執行起來缺乏可操作性。要將結構安全質量事故減少到最低程度,還應以預防為主,通過例行檢測及時發現問題。現在國內有大量土建工程因步入老化期需要診治,也有大量已建的違章工程需要評估,更有許多工程發生病害需要診斷和加固,各地已涌現不少從事土建工程診斷、治理與加固的隊伍,并有蓬勃發展成為一種新興行業的趨勢。出現問題和病害以后再來治理固然重要,但是我們應該更加強調預防。對于在役土建工程的檢測和評估,要建立相應的法規和標準,要有從業人員的注冊和從業機構的資質認證制度,在管理體制上予以規范。從國家對公共工程建設的投資和對工程設計的要求來看,需要有對工程整個使用期限即全壽命費用支出的論證。只注意工程項目建設的一次投資支出,很少考慮工程建成后需要正常維護與修理的長期費用,不但可能損害工程使用壽命和正常使用功能,而且經濟上算總賬會很不合算。在發達國家,由于新建工程少,用于維修的費用往往更為主要,例如英國1980年的維修費占當年土建費用總支出的2／3。我國雖是發展中國家,現在正大興土木,可是過去建成的大量工程已經或過早老化。在土建工程的投資上,希望有關部門能增加已建工程維修的費用。為加速路橋等公共工程建設,國家現在鼓勵投資公司出資并給以一定期限如30年的經營收入作為補償。如果對重要土建工程有必須進行定期檢測與評估的法規,就能保證這些工程在一定期限后歸還國家管理和經營時仍具有良好功能,對于設計工作壽命為100年的橋梁,至少還可正常使用70年,而不至于30年到期后國家接收的已是一個破舊待拆的工程。
3.建議
為了改善我國土建結構工程的安全性與耐久性,提出了以下建議。
3.1土建工程使用過程中的安全性,應有定期的檢測和正常的維護修理加以保證。對于重要土建工程,我國尚無必須進行安全檢測的法規。在基礎設施工程的投資上有重新建、輕維修的傾向,不利于保證工程壽命和投資效益。建議對橋、隧等重要公共基礎設施和重要的公共建筑物,在其使用期內實施強制性的定期安全檢測。為此,需要制定法規和編制相應的技術標準;對于土建結構工程的檢測與評估,需要建立從業人員的注冊制度和從業機構的資質認證與監管體制。凡屬已建工程的安全診斷也可一并歸入這一行業。建議有關部門在橋、隧、道路等土建基礎設施工程投資上,根據需要,加大工程維修費的比例。
3.2完善技術標準體系與管理體制,發揮學會、協會在技術標準編制、修訂和管理中的作用;逐步淡化技術規范條文的強制性質;鼓勵編制地方性規范（標準）和企業標準,以適應不同地區在環境地質和經濟、技術水平上的差異,并鼓勵科技創新和技術進步。
3.3合理設置土建結構設計的安全水準,必須考慮工程失效的風險后果、社會的財富與資源供給乃至公眾的意向等多種因素。隨著我國經濟形勢的巨大變化,有必要重新審視現行土建結構工程設計規范的安全設置水準,建議主管部門組織論證。橋梁等交通土建結構的風險后果較大,且由于車流、車載、車速的快速發展,在設計荷載標準值和承載力安全度的設置水準上似乎應比一般的建筑結構有更高的安全儲備。在建筑結構的安全設置水準上,建議進一步收集不同意見,包括商品房消費者的意向。我國不同地區的經濟發展水平相差懸殊,在建筑物安全性和耐久性的要求上是否需要區別對待也值得探討。
3.4我國建筑結構設計規范采用可靠度設計方法的經驗及問題值得總結。可靠度方法用于不同類型結構的先決條件和難度不一。建議有關部門在推廣可靠度方法于各類設計規范時,應廣泛征集各種看法,實事求是,穩慎對待。
參考文獻
［1］《土建結構工程的安全性》
［2］《土建結構工程的耐久性》
［3］《土建結構工程結構設計規范》
［4］《結構構件承載能力設計規范》
論文摘要：模態分析是結構動態分析的一種手段，通過分析工程結構的動特性可建立結構在動態激勵條件下的響應，預測結構在實際工作狀態下的_上作行為及其對環境的影響。
0前言
程結構跨度變得越來越大，結構的動力特性也就顯得越來越重要，因此結構設計帥和上程技術人員也對它更加重視。方面，通過對結構動力特性優化設計，使結構處于良好的上作狀態，保證了結構的安全可靠性，延長了結構的使用周期和減少了對環境的廠幾擾:另一方而，通過結構的動力特性可了解復雜結構的結構性能和技術性能，從而作出科學的技術評定。運用結構動力特性解決程實際問題，需要有個橋梁—近20余年迅速發展起來的模態分析技術。模態分析是結構動特性分析的，種手段，通過分析L.程結構的模態特性可建立結構在動態激勵條件下的響應，預測結構在實際五作狀態下的工作行為及其對環境的影響。
1模態分析理論
1.l模態分析的實質
模態分析實質是一種坐標系統的變換，目的在于把原在物理坐標系統中描述的響應向量放到所謂的“模態坐標系統”中描述，這一坐標系統每一個基向量恰好是振動系統的個特征向量，利用各特征向量之間的正交性，可使描述響應向量的各個坐標互相獨立而無藕合，于是，振動方程是一組互無禍合的方程，各個坐標均可單獨求解。
1.2模態分析的方法
模態分析可分為實驗模態分析與計算模態分析兩種方法。實驗模態分析是采用實驗與理論分析相結合的方法來識別結構模態參數(模態頻率、模態阻尼、振型)，用實驗的方法來尋求模態振型以及描述響應向量的各個坐標，即模態坐標。它對程結構的動態分析及優化設計有實用價值。工程結構可視一系統，系統的動態特性是指系統隨頻率、剛度、阻尼變化的特性。它既可用頻域的頻響函數描述，也可用時域的脈沖響應函數描述。建立頻響函數與模態參數之間的關系，以便識別模態參數，是模態分析的理論一項重要內容。
實驗模態分析可分為兩種不同的實驗方法:
正則振型實驗法(NMT):此法用多個激振器對結構同時進行正弦激勵，當激振力矢量被調到正比f某一振型時，就可激勵出某一純模態振型，并直接測出相應的模態參數，不必再進行計算。該法的優點在于所得的結果精度高;但它需要高精度的龐大測試儀器和熟練的實驗技能，費時長，成本高。
頻響函數法(FRF):此法可只在結構的某一選定點卜進行激勵，同時在多個選定點依次測量其響應。將激勵和響應的時域信號，經FFT分析儀轉換成頻域的頻譜。因頻響函數是響應與激勵譜的復數比，對已建立的頻響函數數學模型進行曲線擬合，就可從頻響函數求出系統的模態參數。該法的優點在于可同時激勵出全部模態，測試的時間短，所用儀器設備較簡單，實驗方便，在產業和科研部門得到了一泛的應用。
1.3模態分析技術
模態分析技術的各主要環節如下圖所示:
頻響函數H表示系統的輸出X與輸入F的復數比，基木定義是
它的物理含義是:在頻率山處輸入(激勵)—一單的正弦力，則系統將在同樣的田處產生一正弦運動的輸出(響應)，如下別所示:
而對于線性定常系統，任何輸入/輸出譜，都可以認為是正弦譜的迭加。故描述系統動態特性的頻響函數(FRF)與用來測量的信號類型無關，可用同樣應用于簡諧激勵、瞬態激勵和隨機激勵。
模態分析中結構的各階固有頻率相差較大，而阻尼又較小的情況下，以某一固有頻率激振時，該階固有模態就占土導地位，在定的誤差范圍內即可當作純模態響應看待，于是識別L:作可化為一個一個的單自由系統進行就非常方便。但是實際實驗中要激出“純模態”響應是不可能的，因為任何一種分布的激振力必將激出多個模態響應，實際測得的響應是多個響應的疊加。從能量的角度米看，各階模態之間是正交的，各固有模態之間總是不禍合的，每階固有模態表現為一種特定的能量平衡狀態，各平衡狀態之間沒有能量交換也互不禍合，結構的能量就是各階固有模態能量的總和。
模態分析最主要的應用是建立結構動態響應的預測模型，為結構的動強度設計及疲勞壽命的估計服務。模態分析的結果必將伴隨著模態坐標的縮減，因為在實際中，我們總是只是取其中的若廠階起土要作用的模態，而忽略其余階模態。在物理坐標系中所表達的結構振動方程是按動力平衡觀點或牛頓第，二定理來建立的，而在模態坐標系統中建立的響應計算模型或動力方程是從能量平衡觀點建立的。局部物理參數的變化總能在模態參數中得到反映，但并非是很敏感的，有的局部變化甚至是不敏感。例如，在某階振型的節點(該處振幅理論值為零)處附加質量，對該階模態參數就不會引起變化，所以我們常常能夠通過模態參數的變化來檢測結構局部損傷，但不能檢測非常小的局部損傷。實踐說明，在結構動特性中，振型對局部損傷的敏感性大于其它參數的敏感性，而應變模態振型比位移模態振型更敏感。
眾所周知，結構在脈沖激勵下作自山振動時，由于結構阻尼的存在，其響應將逐漸衰減。理論，結構的動力響應可視為各階模態按不同比例疊加的結果。對于結構位移響應而言，高階模態的位移貢獻相對較小，而低階模態的位移貢獻相對較大。因此當結構自由振動時，不少人認為結構的模態階數越高，其響應衰減的速度就越快，最后保留的部分響應是以結構第一階模態所作的自山衰減振動。目前，這直覺甚至被當作結論被L程界所接受，并在許多上程結構的動態測試中應用，特別是被用來確定結構的第一階固有頻率和陽尼系數。從結構的位移響應中獲得的這直觀結論，在振動理論尚未給予明確的回答。事實，并非所有程結構都表現為“結構的模態階數越高，其對應的位移響應衰減的就越快”。
2工程實例
湖北省秘歸縣三峽庫區一鋼筋混凝上結構轉體施1.拱橋(土跨105米)的成橋動力試驗中，為了獲取橋梁在車輛激勵作用下的自由振動響應信號，在橋而一3/8處(點A1),1/8處(中點A2),3/8處(點A3),1/4處(點A1)，分別布置了加速度傳感器(橋梁結構示意圖如圖1所示)。橋梁結構在不同速度的載重車輛的激勵下，其振動的自由衰減響應信號由低頻加速度傳感器獲取，經過電荷放大器、濾波器后，送數值信號采集分析系統作頻譜分析。
A1點的加速度響應頻譜如圖2所示，結構的第1至4階固有頻率分別識別為2.12Hz,3.54Hz,4.781-Iz和G.44Hz;而由A2點的加速瓜響應頻譜分析僅識別出結構第2階和第4階固有頻率:3.54Hz和G.44Hz(對稱點的響應信號無法識別出反對稱的振動模態，即該結構的第1階模態是反對稱的)。如果將A1點的加速度自伯響應信號經過一定時間衰減后(截取信號的后部分，其類似d單自由度振動系統的自由衰減響應信號)，對其作余振波形分析，固有頻率為3.SOHz;如果對其信號作頻譜分析，識別的固有頻率為3.54Hz,皆為結構的第2階固有頻率。其分析結果表明該橋梁結構的第2階模態比第1階模態衰減得快，即結構自由振動時各階模態衰減的快慢并非一定按模態順序排列。同時必須指出的是，在許多成橋動力檢測中，目前仍然應用結構的余振波形來確定結構的第1階固有頻率和阻尼比，這樣就很有可能將結構的高階模態參數誤作為第1階模態參數，進而對結構的建造質量和技術性能作出錯誤的判斷。
3結論
通過對結構動特性的研究，在結構振動控制、結構動力特性優化設計、結構動力修正、結構故障診斷等上程應用方而都會取得長足進展。本文僅利用工程結構模態分析歸納以下一幾點:
提高學生創新、獨立思考與工程實踐能力。實踐證明，重點加強力學基礎教學對土木工程專業畢業論文質量提升有明顯成效。
關鍵詞： 土木工程；畢業設計；力學教學；理論知識；工程實踐
中圖分類號：TU-4；G642477 文獻標志碼：A 文章編號：1005-2909(2012)04-0126-03
土木工程專業畢業設計是培養計劃中最后且最主要的綜合性實踐教學環節，也是人才培養目標的重要階段之一。要求學生將大學此前所學的專業知識融會貫通，并應用于實際工程，培養學生綜合應用所學基礎理論和專業知識，以及獨立分析和解決實際工程問題的能力［1］。然而，土木工程畢業課題大部分涉及力學分析和計算，但從指導學生畢業設計中可以看出，學生普遍不能很好應用力學知識去分析、解決問題。為此，加強力學基礎教學改革和實踐，確保學生畢業設計論文質量是高等院校面臨的一個重要課題。
一、土木工程專業畢業設計存在的問題
目前，土木工程專業本科畢業設計課題主要來源于工程建設類和研究項目的實際課題，但這兩類課題都涉及力學知識，若缺乏較強的力學分析和計算基礎則難以完成高水平的畢業論文。當前土木工程本科專業畢業設計存在的主要問題如下。
（一）缺乏解決實際工程問題的能力
房屋建筑結構方案設計方向論文內容主要包括結構選型、結構布置、建立模型、擬定計算簡圖、內力分析、內力組合、截面設計、構造處理等。顯然，合理的建筑結構設計是以力學分析和計算為基礎，然而在指導學生畢業設計的過程中筆者發現，學生嚴重缺乏利用所學的理論力學、材料力學，尤其是結構力學相關知識分析和解決工程實踐問題的能力。已踏入工作崗位的學生反映，雖然已學習了理論力學、材料力學和結構力學，且在期末考試中也取得了較好的成績，但進入畢業設計階段仍無從下手。如：畢業設計涉及的力學知識也許不能完全用書本知識解決，但對于簡單的力學問題，學生往往感到毫無頭緒，只能在教師的指導下做出正確選擇。這說明學生還無法將專業基礎知識、基礎理論知識在頭腦
中形成統一體系［2］，學生在本科階段學到的力學基礎知識沒有真正起到基礎和鋪墊的作用。缺乏知識綜合應用，尤其是應用力學知識解決實際工程問題的能力是土木工程專業本科畢業設計最突出的問題。表1為筆者所在的土木專業二本學生近年來畢業設計題目。從表中和筆者教學實踐調查可以看出，由于學生力學水平較差，因此畢業設計大多數為施工組織設計以及巖土工程方向，而房屋建筑結構方案設計方向的論文偏少，研究型論文的畢業設計基本沒有。
（二）結構設計概念模糊，缺少方案論證
土木工程畢業設計的實施過程歸根結底是一個結構概念分析的過程。所謂概念設計一般是指不經過具體的數值計算，主要依據整體結構體系與分體系之間的力學關系，根據現象和工程經驗得出基本設計原理和思想，從整體的角度確定建筑結構的總體布置以及抗震細部措施的宏觀控制，概念設計思想已逐漸被大范圍地推廣，并在結構的選型、布置、計算參數的確定等方面發揮越來越重要的作用。然而，目前的本科生由于力學基礎知識不牢固，工程實踐經驗不足，加之計算機的大量使用，導致結構設計概念模糊。
從目前筆者所在專業的畢業論文看，論文中普遍缺少方案選擇、比較以及方案論證，基本按照既有模式進行計算，有的甚至連計算方法都未弄懂，導致畢業論文中往往在選擇結構方案時對受力是否合理缺乏考慮，結構整體把握性差，空間想象力不夠，理性分析偏弱。
（三）學生定性分析以及手算能力不足
計算機的普及和高速發展為結構分析提供了多樣化的選擇，培養學生利用計算機分析結構已成為課程建設和教學的重要內容。為了培養學生利用計算機進行結構分析的能力，東華理工大學土木與環境工程學院在編制結構力學I課程教學大綱時重點增加了6個課時的上機操作，同時在課堂教學中增加了通用工程結構分析軟件介紹，如SAP2000，ANSYS等有限元分析軟件。然而，負面效應是學生過分依賴計算機分析軟件，當遇到必須通過手工計算才能解決的復雜結構時，大部分學生無法應對。另外，當計算出現錯誤或在使用過程中輸入錯誤參數時，學生無法較快地定性分析內力圖是否正確，更不知如何手工校核。
（四）缺乏創新思維和獨立分析能力
本科畢業設計目的是重點培養學生的創新思維和獨立分析能力。由于本科生知識面偏窄，限制了學生創新思維的發展，學生獨立分析與解決問題的能力薄弱，畢業設計時力不從心。通過對本專業2006級畢業生情況調查分析發現，學生對所學的各門課程，特別是對三大力學的綜合運用能力不強；對實際工程了解模糊，在將實際工程轉化為計算模型時，方法實施不明確，加之對結構構造要求不熟悉，欠缺獨立查閱文獻的能力，造成了學生過分依賴教師的情況出現。
二、產生原因分析
（一）理論與實際脫節
力學與工程密切相關，是土木工程專業最重要的課程之一。力學概念、原理和公式相對枯燥，教學與實際工程脫節難以吸引學生注意力。例如：材料力學、理論力學、結構力學的教學學時相互分割，以單門課程為中心進行教學，對知識的相互滲透與銜接不夠，導致學生學習吃力，一味強調強調計算方法和技巧的訓練，忽視了基本理論在實際工程中的應用，導致拋開工程背景一味學習書本知識的現象成為普遍。
關鍵詞：土木工程；系統性和綜合性；論文和科研訓練；創新實踐改革
中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）01-0036-03
為進一步推進工程教育教學改革，借鑒世界先進國家和地區高等工程教育的成功經驗，樹立“面向工業界、面向未來、面向世界”的工程教育理念；以社會需求為導向，以實際工程為背景，以工程技術為主線，著力提高學生的工程意識、工程素質和工程實踐能力，培養適應我國經濟社會發展需要的工程技術人才；選擇土木工程專業進行“卓越工程師培養計劃”的工程實踐與創新能力改革與實踐研究勢在必行。為推進土木工程專業“卓越工程師培養計劃”的實施，建立以創新能力為核心的人才培養模式，改革課程內容、知識學習方式、考核方式和評價標準，加強實踐教學及能力培養方式等關鍵環節。實施“全過程、遞進式”的實踐教學體系，建立穩定的大型企業實習基地，培養學生的動手能力、基本技能、表達能力和工程綜合能力，創建高校和行業企業聯合培養人才的新機制，旨在培養造就一大批創新能力強、適應經濟社會發展需要的高質量土木工程技術人才。
一、土木工程專業培養目標
根據土木工程行業特征和土木工程教育特色以及企業培養目標，要求學生將所學的理論知識和工程實踐緊密結合，在工程設計的實踐過程中，能夠運用科學的方法和手段，以及所學的基礎理論和專業知識，去發現、分析和解決實際工程問題，能夠參與項目開發和工程設計，能夠進行項目立項階段、可行性研究階段、設計方案比選、初步設計、技術設計、施工圖設計階段的設計工作，具有專業軟件的應用和開發能力，具有從事科學研究和科學實驗的能力，具有一定的判斷能力和創新能力，具有獨立的分析問題和解決問題的能力，具有一定的市場經營和開拓能力，因此有必要要求學生在企業工作和學習，結合工作實踐，進行論文選題，完成論文的研究工作。
二、土木工程專業培養標準及培養體系
在企業的學習和工作，應使學生具有良好的思想品德、道德修養；具有高度的社會責任感和吃苦耐勞的敬業精神；能夠運用科學的方法和手段進行獨立分析問題、解決問題的能力；掌握土木工程領域有關技術標準、規范并熟練使用；熟練掌握專業軟件的應用，并初步具有專業軟件的開發能力；具有一定的科研能力和實踐創新能力；具有項目規劃及工程管理能力；具有一定的行政能力，能有效地與人溝通與交流，能夠與人協調以及整合可利用資源的能力；了解國內外建筑工程承包市場，具有開拓國內外建筑工程承包市場的意識和能力；掌握本領域最新技術發展趨勢，具備收集、分析、判斷、歸納和選擇國內外相關技術信息的能力；能夠應用外語交流，具有良好的國際觀，了解國際先進的建筑材料、建筑技術和設計標準，與國際同行業接軌。在培養學生終身學習、勤奮、進取、不斷創新，企業、行業和社會發展，自己的人生觀和價值觀等方面獲得能力。學生在企業學習階段，將在學校聘任的、具有高級技術職稱的企業設計工程師以及學校指派的業務水平高、責任心強、具有工程實踐經驗的教師（雙導師）的指導下，完成畢業論文（設計）的工作。畢業論文（設計）選題直接來源于企業工程設計實際或者具有明確的工程背景和應用價值，能夠使學生通過工程設計中關鍵問題的研究，獲得較全面的基本訓練，培養能綜合運用科學技術理論、方法和手段，獨立解決工程實際問題和擔負專門技術工作的能力。論文應在雙導師的指導下由學生獨立完成，論文形式主要是工程設計類、結構分析軟件應用類、結構監測和試驗類或工程管理類，論文評閱人和答辯委員中均應至少有一名來自企業部門的專家。
三、土木工程專業論文和科研訓練的基本要求
根據土木工程專業培養目標、標準和培養體系，學生論文選題和科研綜合訓練應直接來源于土木工程實際或具有明確的工程背景，其研究成果要有工程實際應用價值，擬解決的問題應有一定的技術難度和工作量，也要求具有一定的理論深度和先進性。因此可從大土木工程領域中多方面選取，如：（1）工程結構設計與靜動力力學分析；（2）大型構筑物的施工技術研究與應用；（3）大型構筑物現場監測與試驗研究；（4）應用基礎性研究、預研專題，如結構抗震與防災減災；（5）一個較為完整的土木工程技術項目或工程管理項目的規劃或研究；（6）高層建筑結構或大跨鋼結構設計；（7）橋梁設計和施工監測；（8）路基路面設計和施工監管；（9）高邊坡與深基坑工程設計；（10）隧道結構分析與工程設計；（11）地鐵區間和車站結構設計等。對于論文形式可以是工程設計性或研究性論文。論文主要應包括以下部分：中英文摘要、關鍵詞；獨立完成與誠信聲明；選題的依據與意義；國內外文獻資料綜述；論文主體部分：研究內容、設計方案、分析計算、實驗研究等；結論；參考文獻；必要的附錄（包括企業應用證明、項目鑒定報告、獲獎成果證書、設計圖紙、程序源代碼、等）和致謝等。對于論文的內容可以要求有：（1）文獻綜述應對選題所涉及的工程技術問題或研究課題的國內外狀況有清晰的描述與分析；（2）綜合運用基礎理論、科學方法、專業知識和技術手段對所解決的工程實際問題進行分析研究，并能在某方面提出獨立見解；（3）論文工作應有明確的工程應用背景，有一定的技術難度或理論深度，論文成果具有先進性和實用性；（4）論文工作應在導師指導下獨立完成。論文工作量飽滿，一般應至少有一學年的論文工作時間；（5）論文寫作要求概念清晰、結構合理、層次分明、文理通順，版式規范。對于不同領域或形式的工程專業論文應有不同的具體要求，如：（1）工程結構設計類論文，應以解決基礎建設或工程實際問題為重點，設計方案正確，布局及設計結構合理，力學分析數據準確，設計符合土木行業標準，技術文檔齊全，結構設計方案能夠投入實施或通過了相關業務部門的評估；（2）應用基礎性研究類（包括應用基礎研究、應用研究、預先研究、實驗研究等）項目論文，綜合應用基礎理論與專業知識，分析過程正確，實驗方法科學，實驗結果可信，論文成果具有先進性和實用性；（3）工程結構力學分析和設計軟件應用類的論文，針對實際工程結構應用背景，要求分析合理，總體結構力學建模正確，應用程序編制或工程軟件應用正確，文檔規范，并通過結構工作狀態測試或可進行現場演示；（4）土木工程和施工技術管理類的論文，應有明確的工程結構應用背景，建立項目管理過程和經濟概算預測及評估，研究成果應具有一定經濟或社會效益，統計或收集的數據可靠、充分，理論建模和分析方法科學正確；（5）工程結構施工監測和結構試驗類論文，針對實際工程結構施工現場，如橋梁、道路和大型結構物施工過程監測，關鍵結構的強度和動力學性能試驗等。掌握試驗和監測設備的使用技術，監測和試驗數據可靠、翔實。論文闡明試驗結果在具體結構現場的應用和有效建議。
四、土木工程專業論文和科研訓練的質量評價體系探討
如何評價學生的學習效果是關系到土木工程專業教育是否能達到培養目標的至關重要的問題。因此，有必要研究和科學制定有效的評價指標，來對學生的各種能力進行綜合評價，實現多樣化考核方式，包括產業界專家對學生實踐能力的評價。通過引入企業質量管理理論，探索土木工程專業“卓越工程師培養計劃”的實踐教學質量管理模式，加強對實踐教學各環節的全員、全程和全方位質量管理與監控。然而對學生論文和科研綜合訓練的質量管理則要對不同領域或形式的論文，根據論文內容的重要性給予不同的權重系數進行論文的質量評價與控制，見表1、表2。
五、結論
在我國經濟發展轉型升級與全面提升國際競爭力的關鍵時期，培養造就一大批創新能力強、適應我國經濟社會發展需要的工程技術型人才，是增強我國核心競爭力、建設創新型國家、走新型工業化道路的必要條件。改革現有的工程技術人才培養模式，實現理論教學與實踐教學有機統一、學校學習與企業實踐有機結合，學生的知識、能力、素質有機協調發展是必要的。根據自身實際和專業特點，改革人才培養模式，根據社會需求和人才培養規律，制定相應的培養方案；重新構建課程體系，并進行整體優化，著重處理好知識傳授與能力培養、理論教學與實踐教學、基礎課程與專業課程、培養口徑與和職業要求等關系，形成有利于培養工程師應具有的知識、素質和能力的課程體系和實踐教學體系。改革教學內容，刪繁就簡、推陳出新，增加新興科學技術和工程應用知識；充分利用行業優勢與特色，進行產學研合作，建立互動共贏、各負其責的校企聯合培養體系，充分發揮企業在土木工程專業學位論文和科研綜合訓練等實踐環節培養過程中的重要作用。
參考文獻：
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關鍵詞：有限元，ANSYS，箱梁橋，自重
在橋梁結構分析中，橋梁結構本身的自重時常占橋梁結構所受荷載的很大部分，準確模擬橋梁結構自重是常遇問題，橋梁中對等截面連續梁可看成均布荷載，但如果結構形狀復雜—例如，變截面連續梁等，若沿橋梁軸線方向按均布荷載處理就不甚合理。本文用大型通用軟件ANSYS模擬某連續剛構橋箱梁橋自重為例來說明ANSYS軟件在這方面的應用。
1.ANSYS軟件及其工作流程
ANSYS軟件是融結構、流體、電場、磁場、聲場分析于一體的大型通用有限元分析軟件，由世界上最大的有限元分析軟件公司之一的美國ANSYS開發，對自然界四大場—力場、流場、熱場、磁場實現全面分析；ANSYS用戶涵蓋了機械、航空航天、能源、交通運輸、土木建筑、水利、電子、地礦、生物醫學、教學科研等眾多領域，ANSYS是這些領域進行國際國內分析設計技術交流的分析平臺，是一個功能強大的有限元分析程序[1,2,3]。
ANSYS主要由前置處理(Preprocessing)、解題程序(solution)、后置處理 (Postprocessing)以及時間歷程等組成，在前處理方面，ANSYS的實體建模功能比較完善，提供了完整的布爾運算，還提供了拖拉、延伸、旋轉、移動、延伸和拷貝實體模型圖元的功能[1,2,3]。論文參考。在此，采用了ANSYS對該橋的溫度效應進行仿真分析。
ANSYS具有豐富的單元庫和材料庫，可以對任意結構形式的橋梁進行全橋仿真分析，較為精確的反映出橋梁在各種因素下的綜合特征，如橋梁的應力應變分布、變形等等。
2.工程實例
某橋橋梁全長287.54m。主橋上部采用35m＋60m＋90m＋60m＋35m預應力混凝土剛構-連續箱梁體系；主橋主墩采用雙薄壁式墩，主橋邊墩采用板式橋墩。橋箱梁橫斷面為單幅箱梁，全寬12.0m。箱梁縱向為變截面，變截面部分箱梁梁高按二次拋物線（y=0.001829x2）變化，其余箱梁梁高為等高度；頂板、腹板厚為分段線性變截面。主墩墩頂箱梁梁高5.00m，跨中及邊跨支點箱梁梁高2.00m，橋梁縱向線形圖、支點和跨中斷面結構尺寸詳圖見圖2-1、圖2-2和圖2-3。
圖2-1 橋梁縱向箱梁結構圖
圖2-2 支點橫斷面箱梁結構尺寸圖（注：單位cm）
（注：單位cm）
圖2-3 跨中橫斷面箱梁結構尺寸圖（注：單位cm）
3.ANSYS仿真分析
3. 1建模
ANSYS具有豐富的單元庫，常用單元有桿單元（link）、梁單元（beam）、板殼單元（shell）和實體單元（solid）。單元類型的合理選取很大程度上影響著能否科學合理的進行研究。論文參考。本例選用如圖3-1所示的三維結構實體單元來模擬結構自重。
圖3-1 ANSYS材料庫中solid65單元圖
定義實常數的時候，有三個自由度，包括三個位移自由度X、Y、Z三個方向，由于自重的方向是豎直向下的，因而輸入Y為9.8（m/s2）。
應用ANSYS進行結構分析的時候需要定義材料特性，材料特性反映材料的基本物理力學特性，根據本例需要，現場實測的彈性模量為3.29×1010（Pa），密度取值為2.5×103（kg/m3）。論文參考。
ANSYS建模的時候，可以采用交互式界面輸入，對于初學者，對比較簡單的結構進行仿真分析的時候可采用這種方法；若結構外形尺寸比較復雜，ANSYS仿真分析的時候，可以采用命令流的方法。由于本例是變截面箱梁，故采用了命令流的方法，用ANSYS建立的模型如圖3-2：
圖3-2 ANSYS建立的模型圖
用ANSYS進行有限元仿真分析的時候，建立模型后需要劃分單元。本例中建立了橋梁的總體模型，為方便起見，用總體單元尺寸的命令流作自由式網格劃分就能滿足要求。劃分完網格后的有限元計算模型如圖3-3：
圖3- 3 ANSYS建立的模型單元劃分圖
3. 2加載與求解
正確合理的加載是ANSYS仿真分析中的關鍵步驟，在不同的分析中，荷載亦不盡相同，如:位移、集中力、均布力、溫度和電流、電壓、水壓、速度等。ANSYS中的荷載分為六類:DOF(自由度)約束力、力(集中荷載)、表面荷載、體荷載、慣性力以及藕合場荷載[1,2,3,4]。
兩剛構墩底部受到基礎各個方向的約束，所以進行d,all,all約束，在其他支座和橋臺處受到豎直方向的約束，因而進行d,all,uy約束，在有限單元模型上施加約束后的圖形如圖3-4：
圖3-4 ANSYS建立的模型施加約束圖
對以上所有前處理過程進行核對無誤后，進入求解程序進行計算求解。
3.3后置處理
ANSYS有著功能強大的后處理器，借助它可以將解題部分所得的位移、應力、應變等解答數據以各種不同的表示方式顯示出來。
進行求解后得到的全橋在自重作用下的變形圖如圖3-5：
圖3-5 ANSYS建立的模型求解后變形圖
進行求解后得到的全橋在自重作用下沿橋梁縱向的應力圖如圖3-6：
圖3-6 有限元求解后縱橋向應力圖
從應力圖中，可非常清楚地看出應力的分布情況及極值。
ANSYS還可以以列表的形式表示出各節點的位移或應力，同時給出相應的極值與節點編號，并且分析者可以以記事本的方式對文件命名另存。本例跨中節點位移及最大值如圖3-7：
圖3-7有限元求解后節點位移輸出圖
4.結語
由以上分析可知：用ANSYS分析軟件進行橋梁結構重力的模擬是可行的；利用ANSYS進行橋梁結構自重仿真分析時，在科學合理的建立模型、合理的劃分單元、正確施加荷載與約束的情況下，可以有效地對橋梁結構進行分析研究，并且可以獲得直觀而條理清晰的結果。
參考文獻：
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關鍵詞：相機鏡頭； 有限元法； 結構分析
中圖分類號：V447文獻標志碼：B
0引言
空間光學遙感器在運載、發射以及在軌運行過程中，需要承受各種動力學壞境和熱壞境的交互作用.這些壞境約束的存在使得光學遙感器光學元件的支撐結構設計處在一個矛盾的境地：一方面，為避免在運載和發射過程中各個組件出現結構變形、微屈服、疲勞破壞等現象，需要光學元件的支撐結構具有足夠的剛度、強度特性；另一方面，系統中各種材料的線膨脹系數不匹配，為避免熱變形，導致光學元件鏡面面形產生相對位置變化以及光學元件的波前畸變，影響光學系統的成像質量，需要光學元件的支撐結構具有一定的柔性.[1]
本文空間相機采用全透鏡的光學系統，光機結構由30多個零部件組成.該系統是衛星的一個子系統，采用有限元法對該相機鏡頭進行結構分析.
1相機的有限元模型
根據工程圖紙，用SolidWorks對相機鏡頭結構進行精確造型，并完成各個零部件的裝配，計算鏡頭的質量、質心位置以及轉動慣量等.根據鏡頭實際各零件、組件的實測值，換算出幾何模型各部分的等效材料特性參數.
相機鏡頭由鏡筒、透鏡、反射鏡、壓圈和隔圈等零件組成.機械結構采用比剛度高，加工性能優良的鈦合金和鋁合金材料，透鏡采用石英玻璃材料，材料基本參數見表1.光學元件采用四周固定的方式，在關鍵部位進行合理的點膠設計.結構的安裝方式包括緊配合、膠黏結和螺栓固結的方式，相機通過鏡筒底部凸耳跟衛星平臺連接.
5結束語
利用錘擊法進行相機鏡頭的模態試驗，在2XSA60-T1000-32WL振動試驗系統進行正弦掃描試驗，并按照某衛星給出的鑒定級標準進行隨機振動試驗.結果表明，相機3個方向模態分析的基頻與試驗結果的最大誤差為2.3%，隨機振動3個方向參考點的總均方根加速度值最大誤差為3.3%.試驗結果證明計算分析的有效性.參考文獻：
關鍵詞：廠房；大跨度結構；桁架結構；方案選擇
中圖分類號：TU393文獻標志碼：A文章編號：1006-6012（2015）12-0075-01
近年來，大跨度房屋鋼結構應用較為廣泛，按照剛性差異以及組合方式的不同，可以劃分為2種結構形式，一種是剛性結構，另一種是柔性結構。剛性大跨度房屋鋼結構一般由空間桁架、網架等鋼桿件構成。對于剛性大跨度房屋結構來講，其主要設計依據是所受荷載。
1工程概況
某兩連跨廠房，長300m，跨度70m，采用鋼結構方案，基礎采用混凝土獨立基礎。本工程屋頂形式采用張弦桁架構件，同時連接格構柱剛性，格構柱的柱腳主要采用鉸接的連接方式。
2結構方案的選定
根據建筑外形尺寸對項目結構方案進行對比與分析，以優選出最佳的結構方案，經過分析，本工程屋頂鋼結構方案選定了張弦桁架方案，并與格構柱剛性連接。這種方案具有以下幾方面的優點：一是張弦結構具有操作方便、重量輕、承載力好，有利于解決了結構剛度問題；二是屋頂構件與格構柱剛性連接，實現了地震作用下側向位移及風荷載的有效控制；三是柱腳采用鉸接連接，在地震作用下，上部結構不會產生彎矩，這樣能夠合理利用原有基礎。屋頂結構采用弦桿截面為219mm×10mm的張弦桁架，并與腹桿連接，其拉索采用￠15.2鋼絞線，其抗拉強度為1860MPa一共6束。同時，采用6孔夾片式錨具，將3道截面為180mm×8mm鋼管的立桿設置于張弦桁架與拉索之間。為了滿足錨固的作業需要，將315mm×40mm錨杯設置在下弦桿上，同時，確保弦桿與錨杯焊接。
3大跨度結構設計中注意問題
在進行大跨度鋼結構設計時，需要做好單榀主桁架的驗算工作，并對單榀主桁結構中墻面、屋頂的位置進行分析與確定。同時，本工程所受的結構荷載包括以下幾種：屋面荷載、雪荷載以及地震作用等。項目所處區域為50年一遇，屋面地震烈度為6度。本工程采用張弦桁架結構，這種結構的內力分布受到拉索預張力大小的影響。因此，在拉索預張力確定時，我們需要考慮到以下幾個方面的因素：
（1）單跨屋面在荷載作用時，其張弦桁架對格構柱不會產生水平推力，這樣有利于自平衡體系的形成。
（2）單跨屋面在荷載作用后，在正常使用下，其相對撓度值與反拱值相互抵消，滿足了使用極限狀態要求。
（3）在風荷載作用時，按照結構設計中相關規定，拉索要小于應力比。
（4）屋頂桁架在風荷載作用下，要確保其拉索具有足夠的拉力，以免造成拉索失去作用。在進行大跨度鋼結構分析時，要按照桿單元對桁架腹桿進行分析，同時要按照梁單元對弦桿進行分析。在結構計算的過程中，本工程采用SAP2000V1462軟件進行結構計算，并控制好拉索拉應力和最大應力比，一般來說，拉索拉應力為900MPa，最大應力比為0.48，以提升拉索材料的強度。經過結構分析，張弦桁架的拉索初始內力為198kN，初始反拱值為86mm。由此可見，在溫度荷載作用下進行結構分析，應選擇正溫，不能選擇負溫。但在負溫作用下，由于拉索拉力較大，所以拉索不會失去作用。屋頂張弦桁架具有一定的平衡性，所以其拉索可以提高屋頂桁架的剛度，在施加預張力的過程中，我們要充分考慮到屋頂桁架的剛度，當剛度滿足要求后，屋頂桁架要與格構鋼柱進行焊接。對于兩跨張弦桁架來說，要確保內力構造與尺寸的一致性。此外，我們還應對單跨屋頂張弦桁架結構的施工工況進行分析，旨在為了施工吊裝作業提供依據。在進行單榀結構模態分析時，應選用前5階周期的結構模態進行分析，經分析得知，結構側向的剛度不足。同時，張弦桁架結構是一種平面受力結構，這種結構平面的需要一定支撐體系，以確保結構的穩定性，為此，應將次桁架設置于桁架與立桿的相交位置，同時將交叉支撐設置于次桁架之間，這樣就可以形成一個穩定的結構空間體系。經過以下因素分析與比較，最終選擇了桁架桿件截面。
4施工過程控制
在張弦桁架結構安裝時，應按照建筑鋼結構設計規范要求進行施工，同時，在結構分析時，要對不同的施工工況進行模擬與分析。在本工程張弦桁架施工安裝的過程中，要結合現場結構特點，按照以下步驟進行施工。焊接屋頂拱形桁架；安裝鋼拉索，張拉反拱，以達到初始預張力值；焊接屋頂桁架與邊柱柱，從而形成兩連拱結構；將交叉支撐安裝于兩連拱結構之間，這樣有利于形成一個穩定的結構空間體系。安裝桁架。綜上分析得知，拉索張拉工作極其重要。在施工過程中，要確定好拉索節點的位置，盡可能地降低理論長度的偏差。在拉索張拉的過程中，要控制好屋頂反拱值，一般控制在87mm左右。拉索內力值為110kN，拉索軸向變形值為50mm。在施工監測時，我們要對拉索內力進行監控，確保監測結果滿足設計要求。在拉索張拉時，要先固定好立桿臨時支撐，待張拉完畢后，要采用U形夾將立桿下部與拉索夾緊，防止拉索出現串動。
5結束語
綜上所述，通過對某廠房大跨度鋼結構設計分析，得到了以下幾個方面的結論：
（1）本工程與其他大跨結構的不同之外在于大跨度設計是由結構剛度控制，需要考慮到結構整體側向的剛度，同時要對原有基礎進行利用。
（2）在施加預張力時，要控制好預張力的大小，確保張弦桁架結構的承載力及剛度。
（3）張弦桁架結構是一種平面受力結構，這種結構平面的需要一定支撐體系，因此，在張拉過程中要確保張弦桁架的穩定性。
（4）對于大跨度預應力結構，應采用專用連接構造，確保計算模型與實際結構的一致性，確保結構傳力的明確性。鋼結構作為房屋建筑結構形式之一，具有重量輕、安裝方便、強度高、施工周期短等優點。在房屋鋼結構設計的過程中，要結合工程實際情況，優選最佳的結構形式，在選擇鋼結構材料時，要充分考慮到房屋建筑結構的尺寸和受力形式。一般來說，由于建筑鋼結構都是采用現場拼裝的安裝方式，因此在設計時要考慮到鋼結構在運輸和起吊中的剛度，以確保結構的安全性和穩定性。
參考文獻：
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關鍵詞：拱橋;施工控制;施工管理
Abstract: more than ten years, big span concrete filled steel tube arch bridge in our country is developing very quickly in engineering practice had been used widely, not only the number of building increase gradually, span also is growing larger, so to construction technology, construction control requirements are constantly improved. Based on the east lake bridge engineering background, the main research of concrete filled steel tube arch bridge construction control theory, this paper studies the coagulation steel tube arch bridge arch rib construction method, and analyses the concrete filled steel tube arch bridge arch rib construction method, and points out that the development of concrete filled steel tube from main problem is the construction problems. Combined with the construction of the east lake bridge concrete filled steel tube arch bridge construction method for the construction control of study to lay the foundation.
Keywords: arch bridge; Construction control; Construction management
中圖分類號：TU71文獻標識碼：A文章編號：
1. 概述
在大跨度鋼管混凝土拱橋的實際施工中，雖然可采用各種施工計算方法算出各施工階段的位移值、撓度、預拋高值，但當按這些理論值進行施工時，結構的實際變形卻不一定能達到預期的結果。這主要是由于施工中的測量誤差、觀測誤差、安裝誤差等;或者是由于設計時所采用的設計參數，諸如材料的彈性模量、構件自重、施工臨時荷載的條件等，與實際工程中所表現出來的參數不完全一致而引起的。這種偏差隨著鋼管混凝土拱橋拱肋施工長度的增加，會逐漸累積，必須進行有效的控制和必要的調整。否則，鋼管混凝土拱橋的拱肋標高將偏離控制目標，從而會造成合龍困難，并會影響成橋后的線形和橋面行車等使用功能。再說，橋梁實際施工的施工因素造成的影響是設計中無法預見的，要針對具體的情況，在施工過程中進行適當和必要的調整，施工控制正是解決問題的有效途徑。
同時，在施工過程中拱橋的安全是十分重要。據統計，拱橋的垮塌事故大多發生在施工過程中，所以，對于大跨度拱橋，包括大跨度鋼管混凝土拱橋在施工過程中的變形及受力必須進行施工監控，避免結構在施工過程中出現失穩或過大的應力，而造成事故。大跨徑鋼管混凝上拱橋建成后，拱軸線是否與設計拱軸線相吻合，受力是否合理主要取決于:①施工質量;②施工控制技術;③設計質量。從某種意義講，施工控制技術是大跨徑鋼管混凝土拱橋建設的關鍵之一，目前，正日益受到橋梁工作者的關注和重視。因此，橋梁在施工過程中必須加強現場施工控制工作。
2. 施工控制方法
2.1 閉環反饋控制
閉環反饋控制作為控制論的一個基本概念，是指被控的輸出以一定方式返回到作為控制的輸入端，并對輸入端施加控制影響的一種控制關系。對于較復雜橋型，由于實際施工狀態和計算采用模型的參數等狀態之’間存在差異，隨著結構復雜程度的增加、橋梁跨度的增大，在每個施工階段的積累誤差將越來越大，以至不可忽略，否則到施工結束時結構的內力和線形將較顯著地偏離設計目標的成橋狀態。因此，在施工中的每個階段出現誤差之后，就必須及時識別并加以糾正，而控制量的大小和糾正的措施是必須由誤差經反饋計算所確定的，這就形成了一個閉環反饋控制過程。
2.2自適應控制
在閉環反饋控制的基礎上，再加上一個系統辨識過程稱為自適應控制，整個控制系統就成為自適應控制系統誤差識別過程。當結構模型計算結果與測量到的受力狀態不相符時，在參數辨識算法中輸入誤差去調節計算模型的參數，使模型的實際測量到的結果與輸出結果相一致，得到修正后的計算模型參數，重新計算各施工階段的理想狀態，結構進行控制按反饋控制方法進行，這樣，經過幾個工況的反復辨識后，計算模型就與實際結構基本上相一致了，在此基礎上可以對施工狀態進行更好的控制。該方法目前被廣泛采用，并認為是較合理的施工控制方法之一。
2.3開環控制
對于結構和施工較簡單的橋梁常采用開環控制，控制時，一般按照設計施工圖進行施工，施工完成后的結構就基本上能達到設計和規范所要求的內力狀態和線形。這種控制方法就是一個開環的施工控制過程，與閉環控制相比沒有反饋。在開環控制方法中，控制是單向的，并不需要像閉環反饋控制那樣根據結構的反應來改變施工中的內力和變形。在各構件的安裝和制造精度高，或者結構安裝和制造誤差的影響不大時，這種方法是方便可行的，大部分中小橋采用的都是這種方法進行施工控制。但這種控制方法沒有控制誤差和修正誤差的能力。
3. 橋梁施工控制結構分析方法
橋梁施工控制時需預先計算結構各施工階段的內力和變位，確定各施工階段的結構線形，以使結構能達到最佳設計成橋狀態。在實際施工中，橋梁施工控制結構分析方法一般采取倒退分析、前進分析、無應力狀態法，以及三者相結合的綜合方法，對結構進行計算機實時分析和跟蹤控制。
關鍵詞：土木工程學科；研究生培養；課程體系優化；職業能力培養
中圖分類號：G643 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）01-0196-02
研究生課程是研究生培養的起點和重要組成部分[1]。土木工程學科的研究生開設的課程除了英語、數學、政治等基礎課之外，還包括有限元分析、結構動力學、彈塑性力學在內的專業基礎課，以及與專業相關的大量專業選修課，總學時在250～320之間。研究生課程教學的目的，一方面是提高研究生的基礎理論水平，培養研究生的基礎科研能力，另一方面是加強本專業的專業知識，為后續的論文研究和職業實踐做準備[2-3]。
但是，隨著土木工程學科的迅猛發展，目前開設的課程體系和課程內容都出現了與當前的研究進展脫節，所學知識不能滿足論文研究和職業發展需要的趨勢[4]，亟待改革和優化。為解決這一問題，廣州大學對當前土木工程專業的研究生課程設置進行了廣泛而深入的調研，并提出了優化改革的初步方案。
一、土木工程學科研究生課程體系調研報告
為了解我國各高校土木工程學科研究生課程設置情況，本文采取多種方式進行了調研，主要包括：參加2015年5月在先建筑科技大學舉辦的第八屆全國建筑與土木工程領域工程碩士培養工作研討會，聽取東南大學、同濟大學、清華大學、西安建筑科技大學等兄弟院校的專題報道，了解其課程設置情況；通過主辦廣東省結構力學系列課程教學經驗交流會的機會，與省內十五所院校土木工程學科的教師座談；在廣州大學土木工程學院研究生答辯期間，邀請大量兄弟院校和企業專家參加答辯，征求其對于研究生課程體系優化的意見；充分利用各高校網站上有關土木工程學科點的研究生教育、教學資料信息，并對其進行調研、收集和整理。調研結論和收獲如下：
1.學術型研究生和專業型研究生應當突出特點，分類培養。根據教育部2009年《教育部關于做好全日制碩士專業學位研究生培養工作的若干意見》，設立專業型研究生的目的是“積極主動適應經濟社會發展對高層次應用型專門人才的需要”，與學術型研究生培養高層次科研人才有所不同[5]。因此，學術型研究生和專業型研究生的培養應該突出重點，堅持分類培養。就土木工程學科而言，學術型研究生應當注重數學、力學等系列專業基礎課程的教學，拓寬知識面，加強其基礎科研能力培養；專業型研究生應當強調職業能力培養，注重課程體系設置對工程實踐能力的提升，可以邀請擁有大量實際工程經驗的企業專家開設實踐課程或相關講座。
2.研究生課程設置應當與當前科學研究和工程實踐的新方法、新技術充分結合，增強課程設置的針對性和實用性。理論性較強的課程，如有限元方法、結構動力學等，應當強調編程和數值模擬能力的培養，充分結合通用的工程應用軟件（如Matlab，Abaqus等）進行教授；實踐性較強的課程，應強調其在工程實踐中的應用，結合工程實例進行分析和討論，鼓勵學生在實習和實踐中學習；個別內容可以根據需要，在施工現場實習教學。
3.研究生課程應當因應學科的發展和研究生的培養情況分類設置，動態調整。近年來，我國土木工程行業迅猛發展，相關理論和技術日新月異。土木工程學科點研究生課程的設置應當與學科的發展相適應，動態調整專業課程的設置，既保證基礎課和專業基礎課程的教學，又使研究生的課程能夠最大程度地滿足論文研究和工程實踐能力培養的需要[6]。
二、研究生課程體系優化方案
根據以上調研結果和結論，廣州大學土木工程學科點對學術型和專業型研究生的課程體系進行了調整和優化。優化調整的基本思想包括：以提高研究生培養質量為最終目標，課程體系優化為培養研究生基礎科研能力和工程實踐能力服務；與科技發展和工程實踐的需要充分結合，對研究生課程體系分類建設，動態調整。
為保證和促進研究生課程體系的調整和優化，廣州大學確定了加強研究生課程體系建設的多項措施，主要包括加強研究生授課管理，獎懲結合，鼓勵相關教師開展研究生課程教學研究等，其目的就是積極促進理論課程教學與工程實踐能力培養的充分結合，對研究生課程體系進行有針對性的調整，提高研究生的培養質量。其具體措施包括：
1.土木工程學科點研究生課程系統設計和整體優化。對于學位課程和專業基礎課程，要保證授課學時，優化教學內容，培養土木工程學科研究生扎實的理論基礎，為后續的學位論文研究做好準備。對專業課和專業選修課，要針對不同學科的要求進行系統設計，開展分學科的專業課群建設[7]。目前廣州大學土木工程學科點在建的碩士研究生專業課群包括結構工程課群、防災減災工程課群、工程管理課群、工程力學課群等。
2.學術型研究生課程體系應強化基礎理論課程與學科研究前沿的聯系。學術型研究生的基礎理論課程要面向當前學科的研究前沿，與實踐應用相接軌。土木工程學科的基礎理論已經發展到了用大型計算軟件代替傳統的手工計算的階段，這些軟件都已經成為土木工程行業進行結構分析和設計必備的工具。因此，基礎理論課程的教學就兼顧理論知識的教授和相關計算模型和分析軟件的學習，既要讓研究生對基礎理論有深入的理解和認識，又要引導其熟悉和使用先進的計算軟件求解結構分析和設計中的實際問題。
3.專業型研究生課程體系應因職業能力培養的要求增加實踐類課程的比例。專業型研究生的培養目標是高層次的一線技術人員，土木工程界的設計、施工單位都希望學校輸出的研究生畢業后能夠經過盡量短的適應期就正式開展工作[8]。因此，專業型研究生的課程體系應當根據論文研究和職業規劃的要求，適度增加實踐類課程的數量和比例，充分利用實習和實踐的機會，提高其職業能力和專業素養。
除了積極派遣研究生去工程設計和施工單位實習之外，廣州大學土木工程學院還積極邀請企事業單位專家來學校開設講座，甚至直接參與研究生課程的教學。特別是一些實用性強的課程，如鋼結構、混凝土結構等，采取由校內主課教師確定教學內容和基本框架，由校外專家授課的方式進行教學，收到了學生的歡迎，取得了較為明顯的教學效果。
三、研究生課程體系管理
為保證上述研究生課程體系優化方案的執行，廣州大學土木工程學院采取了一系列的支持措施，具體包括：
1.完善了研究生課程教學評價和監督體系。邀請校內外專家組成研究生課程教學督導組，對研究生理論課程和實踐課程進行定量不定期現場聽課、監督，給出對課程建設、教學內容和教學方法的評價和建議。特別是校外企事業單位的專家給出的建議，對于研究生課程與工程實踐能力的銜接具有重要意義。在此基礎上，完善了研究生課程學生評價體系，根據研究生及其導師對課程的反饋對研究生課程體系和課程內容有效管理，動態調整。
2.支持和鼓勵相關教師進行教學創新，提高教學能力，改善教學效果。建立了常態化的研究生教學研究支持體系，鼓勵相關教師開展教學研究，設立了一系列研究生教學科研項目；鼓勵與工程實踐關系緊密的課程擴大與相關企事業單位的對接，提高實踐教學學時的比例；鼓勵和支持教授同一課程的教師不定期舉行教學研討會，對教學內容和教學方法進行深入探討。
四、結語
在土木工程行業迅速發展，研究生數量逐年增加，專業型研究生比例逐漸增大的背景下，研究生的培養與當前科技研究的前沿相結合，強調工程實踐能力的培養，是一個必然的趨勢。針對這一變化，土木工程學科點碩士研究生的課程也必須做出積極響應和調整優化。本文在深入調研國內各高校土木工程學科碩士研究生課程設置的基礎上，提出了碩士研究生課程體系優化的方案，并給出了教學管理方面的支持和激勵方案。
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