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混凝土基本原理范文1
Abstract: The nondestructive testing technology has been widely used in bridge engineering, and the technology of testing the quality of concrete structures by ultrasonic has been widely used. Combined with years of practical experience in engineering, this paper discusses the acoustic principle of ultrasonic and its characteristics and influencing factors, and analyzes the ways to improve the quality of ultrasonic testing of concrete.
關鍵詞：超聲波；損檢測；水泥混凝土；缺陷；基本原理；影響因素
Key words: ultrasonic；loss detection；cement concrete；defects；basic principles；factors
中圖分類號：TU37文獻標識碼：A文章編號：1006-4311（2010）35-0057-01
0引言
在橋梁工程的施工中，水泥混凝土和鋼筋混凝土結構物，有時因施工管理不善或受使用環境及自然災害的影響，其內部可能存在不密實或空洞，其外部形成蜂窩麻面、裂縫或損傷層等缺陷。這些缺陷的存在會嚴重影響結構的承載能力和耐久性，采用有效方法查明混凝土缺陷的性質、范圍及尺寸，以便進行技術處理，混凝土缺陷無損檢測技術，大體可分為兩大類：一類是機械波法，其中包括超聲脈沖波、沖擊脈沖波和聲發射等；另一類是穿透輻射法，其中包括x射線和中子流等。1982年至1983年期間，水利電力部、建設部先后組織了對超聲脈沖法檢測混凝土缺陷科研成果的鑒定，使這項技術進入了實用階段，我國頒布了《超聲法檢測混凝土缺陷技術規程》，使該項技術規范化，更利于推廣應用。
1超聲波檢測混凝土缺陷的基本原理
超聲脈沖波檢測結構混凝土缺陷的基本依據是利用脈沖波在技術條件相同的混凝土中傳播的時間或速度、接收波的振幅和頻率等聲學參數的相對變化，來判定混凝土的缺陷。這些聲學參數為什么可以作為判定混凝土缺陷的依據，因為超聲脈沖波傳播速度的快慢，與混凝土的密實程度有直接關系，對于原材料、配合比、齡期及測試距離一定的混凝土來說，聲速高則混凝土密實，相反則混凝土不密實。當有空洞或裂縫存在時，便破壞了混凝土的整體性，超聲脈沖波只能繞過空洞或裂縫傳播到接收換能器，因此傳播的路程增大，測得的聲時必然偏長或聲速降低。另外，由于空氣的聲阻抗率遠小于混凝土的聲阻抗率，脈沖波在混凝土中傳播時，遇著蜂窩、空洞或裂縫等缺陷，便在缺陷界面發生反射和散射，聲能被衰減，其中頻率較高的成分衰減更快，因此接收信號的波幅明顯降低，頻率明顯減小或者頻率譜中高頻成分明顯減少。再者經缺陷反射或繞過缺陷傳播的脈沖波信號與直達波信號之間存在聲程和相位差，疊加后互相干擾，致使接收信號的波形發生畸變。根據上述原理，可以利用混凝土聲學參數測量值和相對變化綜合分析、判別其缺陷的位置和范圍，或者估算缺陷的尺寸。
2超聲脈沖波檢測混凝土缺陷的方法
水泥混凝土的非勻質特性就決定了其不能像金屬探傷那樣，利用脈沖波在缺陷界面反射的信號，作為判別缺陷狀態的依據，而是利用超聲脈波透過混凝土的信號宋判別缺陷狀況。一般根據被測結構或構件的形狀、尺寸及所處環境，確定具體測試方法。常有的測試方法大致分為以下幾種：
2.1 平面測試（用厚度振動式換能器）①對測法：一對發射(T)和接收(R)換能器，分別置于被測結構相互平行的兩個表面，且兩個換能器的軸線位于同一直線上；②斜測法：一對發射和接收換能器分別置于被測結構的兩個表面，但兩個換能器的軸線不在同一直線上；③單面平測法：一對發射和接收換能器置于被測結構同一個表面上進行測試。
2.2 鉆孔測試（采用徑向振動式換能器）①孔中對測：一對換能器分別置于兩個對應鉆孔中，位于同一高度進行測試；②孔中斜測：一對換能器分別置于兩個對應鉆孔中，但不在同一高度而是在保持一定高程差的條件下進行測試；③孔中平測：一對換能器置于同一鉆孔中，以一定的高程差同步移動進行測試。厚度振動式換能器置于結構表面，徑向振動式換能器置于鉆孔中進行對測和斜測。
3超聲法檢測混凝土缺陷的主要影響因素
試驗和實踐表明，影響超聲測缺的主要因素大致有以下幾種：
3.1 鋼筋的影響：由于脈沖被在鋼筋中的傳播速度比混凝土中的傳播速度快，在發射和接收換能器的連線上或其附近存在主鋼筋時，必然影響混凝土聲速測量值，其影響程度取決于鋼筋相對于測試方向的位置及鋼筋的數量和直徑。不少研究者的試驗結果表明，當鋼筋軸線垂直于測試方向。其影響程度取決于通過各鋼筋聲程之和Ls與測試距離L之比，對于聲速V≥4.00km／s的混凝土來說Ls≤1／12時鋼筋對混凝土聲速的影響較小，―般為l-3％。當鋼筋軸線平行于測試方向，對混凝土聲速測值的影響較大。為避免其影響，必須發射和接收換能器的連線離開鋼筋一定距離。
3.2 耦合狀態的影響：由于脈沖波接收信號的波幅值，對混凝土缺陷反映最敏感，所以測得的波幅值是否可靠，將直接影響到混凝土缺陷的檢測結果。對于測距一定的混凝土，測試面的平整程度和耦合劑的厚薄，是影響波幅測值的主要原因，如果測試面凹凸不平或粘附泥砂，便保證不了換能器整個輻射面與混凝土測試面的接觸，發射和接收換能器與測試面之間只能通過局部接觸點傳遞脈沖波，使其大部分聲能被損耗，造成波幅降低。另外，如果作用在換能器上的壓力不均恒，使其耦合劑半邊厚或者時厚時薄，造成波幅不穩定。這些原因都使測試結果不能反映混凝土的真實情況，使波幅測值失去可比性。因此，要求超聲測試必須具備良好的耦合狀態。
3.3 水分的影響：由于水的聲速和聲阻抗率比空氣的聲速和聲阻抗率大許多倍，如果混凝土缺陷中的空氣被水取代．則脈沖波的絕大部分在缺陷界面不再反射和繞射。而是通過水耦合層穿過缺陷直接傳播至接收換能器，使得有或者無缺陷的混凝土聲速、波幅和頻率測量值的差異不明顯，給缺陷測試和判斷帶來困難，為此，在進行缺陷檢測時，要力求混凝上處于自然干燥狀態。
4結束語
影響檢測準確性的因素很多，儀器、人員以及檢測方法等，在現有儀器設備和檢測方法條件下，檢測人員的水平和現場條件決定了檢測結果的準確度，傳統的超聲波檢測方法不僅工作量大，受制約的條件也較多，探索研究新型的儀器和使用新的方法，達到簡單、直觀、準確的效果是今后發展的方向。
混凝土基本原理范文2
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00015英語（二）
民商法
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藥學
100805 03709基本原理概論 03708中國近現代史綱要 00015英語（二）
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040125 03709基本原理概論
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09294初中數學課程與教學
09297初中英語課程與教學
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混凝土基本原理范文3
關鍵詞:梁橋 檢測 加固 工藝
1、在役梁橋使用現狀
隨著現代化理論研究的不斷深入，建橋技術得到不斷成熟和完善，各種新材料、新工藝修建的拱式橋層出不窮。但是，隨著時間的推移，任何梁橋最終都將成為舊橋；經過長期使用，其結構難免會因各種原因發生損傷，形成不同程度的病害和缺陷。及時地發現橋梁結構所存在的病害，這是保障橋梁的正常運用，也是進行必要的維修和加固的重要依據。如果沒有正規的檢查也就不會有合理的檢修，把病害提早發現，也就會縮小維修工作量，如果發現的越晚，也就會增加工作量。如果檢查不能及時充分，就有可能耽誤橋梁的病害，造成隱患。所以，要隨時的掌握橋梁的結構狀況，對已有橋梁的承載能力方面，檢查是否能夠正常的使用；是否需要維修或改造。在維修和加固梁橋之前，需要對其進行合理的檢測和評價，確定梁橋的實際工況和承載能力，并分析病害和損傷的成因等，從而提出有效的維修和加固措施。公路梁橋工程造價高，在公路運輸中發揮著極其重要的作用。因此，在建橋過程中，必須采取各種措施來確保工程的質量。
2、在役梁橋的檢測
2.1 梁橋鋼筋混凝土檢測
2.1.1檢測內容
鋼筋抵抗腐蝕能力的檢測。其特征包括：傳感器的制作；傳感器就位；測試。
2.1.2檢測方法
（1）鋼筋腐蝕監測
電池電位法檢測，鋼筋銹蝕測定儀檢測，鋼筋腐蝕分析儀檢測。
（2）混凝土檢測
回彈儀法及超聲波法檢測。
2.2梁橋承載力檢測
2.2.1檢測內容
（1）對原有梁橋進行測試，鑒定它的實際承載能力，以確定加固改造方案；
（2）對新建梁橋進行承載力檢測，以檢驗其施工質量，為竣工驗收提供科學依據。
2.2.2檢測方法
（1）靜力檢測；（2）動力檢測。檢測儀器為橋梁檢測車，包括SX562型橋梁測試車，QJ20型橋梁測試車等。
2.3梁橋的變形檢測
2.3.1檢測內容
梁橋各部分的位移，例如，索塔的水平位移，主梁的撓度，基礎沉降等等。
在對地基的檢驗中，當發現墩臺有傾斜、沉降以及位移時，就一定要對地基進行全面的探測。因為這時橋梁的地基檢測比較麻煩和困難，所以可以采用的方式是觸探以及鉆孔取樣，也可以用荷載板來測試。
2.3.2檢測方法
用全站儀測量角度、邊長和高程的變化來測定變形量。常用儀器包括蔡司EltaS系列伺服型全站儀，DZQ22-A2秒全站儀等。
2.4梁橋結構混凝土裂縫的檢測
在對梁橋結構裂縫的檢測中，為了可以長期保持橋梁運營正常使用以及它的安全性，在保證正常的養護情況下，要對全線橋梁的基本狀況進行全面檢查，還要全面掌握橋梁所有的基本情況，對有所懷疑的那些承載力有問題的橋梁要進行進一步綜合評估以及荷載試驗，在對那些承載能力不夠的梁橋要進行處理加固，對于影響梁橋耐久性的因素進一步的做修補處理。裂縫是混凝土結構的常見病害，混凝土梁橋、隧道、涵洞等結構出現裂縫會降低其安全性和耐久性，對整體性和外觀造成不利影響。
2.4.1檢測內容
通過對圬工梁拱的檢查量測檢查，圬工是有剝落和破損以及裂逢，而且要特別注意到變截面處，一定要加固修復處和防水層的狀況，在對于圬工的剝落和裂縫處，還要注意到鋼筋的銹蝕情況發生。在檢測鋼筋混凝土梁橋的時候，應該重點檢查寬度如果發現超過O.2mm 的豎向裂縫時，一定檢查有無斜向裂縫以及在順方向的縱向裂縫出現。因為預應力的鋼筋混梁，它所要觀測的是梁的上拱度有沒有變化，并且還要注意檢查，有沒有不允許出現的在垂直于主筋的豎向裂縫。
2.4.2檢測方法：雙橢圓定位超聲波檢測技術。
3 、在役梁橋的加固
3.1 梁橋加固的基本原理
適合梁橋加固、提高承載力的方法和技術很多，但基本原理卻是相同的，歸納起來都是遵循力學的基本原理，從梁橋結構的外界因素和內在狀況改變的角度進行加固補強，提高承載力?？梢酝ㄟ^外因和內因的角度通過結構性能改變，提高主梁的承載力。但無論采取何種加固方法和加固技術，無論采取外部條件改變主梁的結構性能，還是通過結構體系的改變調整主梁的內力的加固方法，其基本原理都是為了減少主梁承受的拉應力或增強主梁承受拉應力的能力，滿足結構受力的需要，提高原梁橋的承載能力。
3.2 梁橋常用的加固方法
3.2.1增大梁截面加固法
采取增大混凝土的結構或者是構筑物的截面面積。這樣是可以提高其承重力的，也可以滿足正常使用的一種加固方法。也是可以廣泛運用于混凝土結構上的梁、板、柱等構件，它是一般構筑物的加固，也是一種傳統的加固方法，適用面積廣，而且工藝簡單，并可以廣泛的運用于一般的粱、板、柱、墻等，實際運用在混凝土結構中。它主要采用的是鋼筋網砂漿層，或者是鋼筋混凝土，以便增加原混凝土的結構面積，來達到提高結構承載力的目的。
3.2.2增設縱梁加固法
在墩臺地基安全性能好，并具有足夠承載力的情況下，可采用增設承載力高和剛度大的新縱梁，新梁與舊梁相連接，共同受力。由于荷載在新增主梁后的橋梁結構中重新分布，使原有梁中所受荷載得以減少，由此使加固后的梁橋承載力和剛度得到提高。當增設的縱梁位于主梁的一側或者兩側時，則兼有加寬作用。橫向連接的方法如企口鉸接、鍵槽聯接、焊接及鋼板鉸接等，使新增主梁與舊梁牢固聯接，可提高主梁之間的橫向連接剛度，有利于荷載的橫向分布。
3.2.3粘貼鋼板加固法
采用的是環氧樹脂系列的粘結劑，是把鋼板粘貼到鋼筋混凝土結構處，它的受拉區或者是薄弱部位，與其結構物所能形成一個整體，可以代替需要增設地補強鋼筋，達到提高結構剛度的目的，可以防治裂縫的擴展，從而提高梁體的承受力。在它的施工工藝中，首先，要在表面上做一些處理，要將混凝土的表面破碎部分進行清除，然后再把鑿毛鑿平，再用壓縮空氣的方法清除灰塵，在粘貼鋼板前，必須要用丙酮擦拭一遍鋼板以及在混凝土的表面，再把鋼板的表面涂上一層環氧樹脂，這樣會對有一定的鋼板保護作用。其次，鋼板按要所需要的尺寸切割，然后粘貼面給它加工為菱形，鋼板除銹后，可以采用沖擊的電鉆在鋼板上以及混凝土面上鉆個孔，把膨脹螺絲埋在梁體中，在孔內灌入環氧樹脂膠。最后，在粘貼鋼板時，要先在混凝土的表面刷上一層環氧樹脂膠漿，間隔5min以后，再在鋼板上鋪上一層2mm的環氧樹脂膠漿，然后把鋼板粘貼在混凝土的表面，進行加壓，把多余地膠擠壓出來，最終達到緊密粘貼的目的。
3.2.4體外預應力加固法
通過對T形梁體的外布設有拉桿或者是撐桿，并且和被加固的梁體錨固要緊密的連接在一起，然后再施加預應力，強迫后加的拉桿或撐桿受力，從而改變原結構的內力分布，并降低原結構的應力水平，以提高結構的承載力。加固后可減小結構的變形，縮小裂縫寬度甚至使裂縫完全閉合。
4 、結語
梁橋的檢測與加固是一個長期復雜的課題，成熟的工程實例比較少，這就需要更進一步的研究。在隨著科技力量的不斷發展壯大，橋梁在施工和養護以及加固方面，檢測的方法也會得到健康有利的發展。
參考文獻：
混凝土基本原理范文4
【關鍵詞】橋梁；施工技術；研究
中圖分類號：[TU997]文獻標識碼：A
一、大跨度橋梁施工控制的內容和方法
隨著城市經濟的快速發展，大跨度橋梁在城市當中越來越多的出現，但是大跨度橋梁的施工技術要求高、難度大，對施工過程中的質量控制和管理提出了更高的要求，在施工過程中需要做好幾何、應力、穩定和影響因素控制，但是大跨度橋梁本身就有很多種，這無疑增加了施工技術難度。
開環施工的基本原理中論述了設計中確定的施工工序以及實際結構和施工結果。預應力混凝土基礎梁的大跨度異形曲面空間鋼結構具有造型獨特、受力復雜、跨度大且有大量空間扭曲構件等特點，對于采用有限元軟件模擬結構施工過程對于實際工程具有一定指導意義。其實是屬于開環控制的基本原理，反饋施工控制的基本原理就相對的復雜的多，我們可以通過對于施工過程的監測，來全面的掌握其在施工過程中實際受力狀態與原設計的符合情況，并能夠提供結構狀態的實時信息，這樣才可以為結構施工過程安全與穩定提供充分的技術支撐。比如說，日本橫濱海灣橋控制流程，首先，要審查荷載分布，設置控制目標值，確定和計算誤差值，再看看是否需要調整，進行調整量的計算。實踐再次向我們證明了有限元軟件模擬與實際施工監測相結合是保證施工過程結構安全與穩定的有利途徑，不僅能夠節省材料，優化結構設計提高經濟效益，還可以為以后類似結構的設計提供參考。
二、施工控制的基本原理
對施工方案進行施工過程的分析，要求探討復雜結構施工監測的原理與方法，并且對鋼結構的應力和變形等參數進行必要的數據的監測。施工控制的目的是使橋梁建成時達到設計確定的內力狀態線形狀態，模擬值與實測值變化趨勢相同，卻又有著一定的差異。最優控制理論常有的問題：控制矩陣不斷變化，系數的維數也在變，在自適應施工控制基本原理中也說施工順序不對稱對結構影響較大，但是在實際工程中必須應該考慮“路徑”和“時間”效應所造成的一系列影響，并且采用規范理論計算的預應力和軟件模擬值。在施工控制的思路中要掌握開環施工控制，反饋施工控制自適應施工控制和最優施工控制。實測預應力損失最小，預應力基礎梁兩端應力損失變化趨勢相同，數值模擬中長度和張拉荷載大小對預應力基礎梁內力損失都有著一定的影響，張拉荷載越大、梁越長，內力損失相對越多，但是在實際的工程中由于外界環境影響、周圍土體摩阻力等各種不明確的因素會導致實測預應力損失變化規律與模擬值不符。自適應控制是目前適用于循環施工橋梁最理想的方法，最優控制不適合于橋梁。
三、實橋施工控制與分析
對于大跨度連續鋼結構橋梁施工控制方面，我們以理論計算與實橋分析為基礎，來進行分析影響懸臂施工線形的因素和研究連續剛構橋施工的控制系統，用現場實測數據修正計算模型參數，更好的控制橋面的線形。在施工階段，橋的結構體系和荷載狀態不斷變化,結構內力和線形也隨著它們發生改變,建造失敗的例子比比皆是。如何進行有效的施工控制已成為具有廣泛意義的重要的課題。在施工控制分析基本方法的基礎上，建立起完善的施工控制系統。采用有效的施工控制方法，結合有限元的計算分析理論，模擬實橋施工過程，采用施工控制分析方法―正裝法，對結構應力、結構穩定實施預測控制。具體的研究方法是以現代施工控制理論為基礎，結合涪江三橋施工特點，運用有限元分析軟件建立施工控制模型，通過實測數據與理論計算結果保證橋梁線形施工的質量。研究結果表明，該橋合龍段全部自然合龍，合龍誤差均在規范值2 cm的允許范圍之內，且線形吻合度良好，成橋線形平順。研究的結論顯示在施工監控中應該充分考慮各種因素的影響，采用現場實測數據修正計算參數，以達到理論計算模型與實橋相吻合，來保證橋梁施工的安全。
四、總結
總體來說，隨著橋梁設計理論、施工工藝的不斷提高,大跨徑橋梁設計已成為國內外設計是追逐的目標。橋梁的橋型優美、梁體受力均勻、結構穩定,已經成為橋梁設計師們必不可少的應用掌握。一些橋廣泛采用新材料、新工藝并與其他先進國家來聯合研發，施工安全，為工程的優質也提供了可靠保證。除了上述的一些施工控制技術之外，在施工過程中還要注意一些橋梁建設中的通病防治，需要建設單位在施工期間要組織設計、施工和建立單位編制相應的質量控制要點計劃書，并嚴格貫徹到施工組織過程當中，只有這樣才能保證大跨度橋梁的施工質量，確保工程建設的順利進行，提高工程建設的綜合社會效益，讓大跨度連續鋼結構橋梁施工控制技術研究的方面上更上一層樓。
參考文獻：
【1】陳海學,蔣向陽;預應力混凝土連續梁懸灌法施工的線形控制 [J];橋梁建設;1998年02期
混凝土基本原理范文5
關鍵詞：鋼結構設計原理；雙語教學；極限狀態設計
中圖分類號：TU391；G6420 文獻標志碼：A 文章編號：10052909（2015）05009805
隨著“高鐵走出去”戰略的提出，我國土木工程專業國際型人才培養越來越緊迫[1-3]。土木工程專業主干課程開展雙語教學，傳授土木工程設計基本概念、原理與設計分析方法的同時，培養學生的專業英語應用能力，使學生熟悉國外規范和設計程序，為學生畢業后的涉外工作奠定基礎，培養具有高水平專業知識和良好專業英語交際與應用能力的高素質人才。
一、課程改革必要性
雙語教學作為一種新教學模式，如何立足現有教學大綱，采用何種教學模式和評價方法才能更好地開展教學，各方面研究有待進一步完善，還需要更多理論研究和教學案例的支持。目前的主要矛盾是課程定位不明，在教學內容、教學方式和教學質量評價等方面存在的問題如下所述。
（一）教學內容多和學時少的矛盾
課程內容主要包括鋼結構材料性能，連接構造、受力構件（軸心受壓，受彎和彎壓）的基本原理、設計計算，公式繁瑣難解，雙語教學又增加了語言學習內容，教材還沒完全成型，而相應分配的課時為32學時（2學分），于是教師每節課都在趕進度，學生每節課都感覺內容太多吃不消。
（二）學生難學和教師難教的矛盾
通過英語教學對大部分內容的理解并不難，但要想學生熟練運用國外工程師的思維方式學習新專業知識，還有一定難度。學生存在畏難情緒，學習興趣不高。教師在考慮授課效果的同時還要考慮課程進度和課程內容，而在大班（50―80人）教學條件下，課堂氛圍和授課效果很難保證，教師的講解不能面面俱到。
（三）教學質量評價與反饋難
教學相長，及時在教學過程中評價教學質量以改進教學方式。鋼結構設計原理課程教學內容難度差異大，學生英語水平參差不齊，學時少，教學質量很難評價。
西南交通大學茅以升學院于2011年開始在土木工程專業課程開展雙語教學，并在多方面進行了探索。文章針對專業基礎課鋼結構設計原理課程特點，結合3年雙語教學實踐，分析和探索適合國內土木工程專業基礎課程雙語教學方式，總結并提出了適合大班授課，以極限狀態設計為主線的多種教法組合的授課模式。
二、 課程定位
鋼結構設計原理屬于土木工程專業“結構設計原理”系列課程很重要的一部分，是在完成力學課程，已經熟悉基本力學原理的情況下，開設的結構設計入門專業基礎課。教學大綱要求培養學生運用鋼結構的基本理論知識進行研究與設計的能力，這一點對雙語教學和漢語教學都是一樣的，只是雙語教學是在此基本目標上朝國際化邁進了一步。鋼結構設計原理雙語教學應根據整個土木工程專業課程體系和鋼結構設計的特點，基于學生的語言水平，在專業知識和語言之間找到一個合理可行的切入點和平衡點，明確課程定位，綱舉目張，剪裁教學內容，選取教學方式，進行教學質量評價。
其一，明確專業知識的學習是雙語課程學習的最終目的。語言和專業知識的關系往往困擾著雙語教學，其關系應區分表里，互相呼應。專業知識學習應為“里”，語言作為工具應為“表”。讓學生在深刻理解基本原理的基礎上，掌握其專業化、國際化的英文表述，理解國外工程師的思維方式，具備與中外專業人士溝通的基礎。
其二，銜接好鋼結構基本原理與力學理論和力學概念脈絡關系。鋼結構基本原理課程的理論性強，難點和重點多，與力學理論和力學概念聯系緊密，如疲勞與斷裂力學，壓桿穩定與歐拉穩定理論，局部穩定與彈性波板穩定理論，梁的穩定與開口薄壁桿件約束扭轉等。在前置力學課程的基礎上，為解決鋼結構基本原理的難點和重點，就要理清其與力學理論和力學概念脈絡關系，使學生有清晰的力學概念，順利完成從力學到工程結構的過渡。
其三，明確基本原理的教授包括結構行為的學習和極限狀態設計理念的灌輸。鋼結構原理課程內容復雜，設計與構造并舉，中外相關規范規定差異較大，會使學生顧此失彼，抓不住關鍵，教師教學過程中也感覺教時不夠，關鍵概念講不透。所以教學應立足于極限狀態設計理念，對鋼結構的強度、穩定和疲勞等基本原理和關鍵公式，多舉例，多練習，多提問，而對其他內容和具體構造規定等可讓學生自學。
三、極限狀態設計為主線的教學內容
（一）以極限狀態銜接力學和鋼結構設計課程
為解決鋼結構基本原理的重難點，就要理清其與力學理論和力學概念脈絡關系，使學生有清晰的力學概念，順利完成從力學到工程結構的過渡[4]。
在前置材料力學、結構力學課程的基礎上，可以簡明扼要地介紹斷裂力學和薄板理論等，然后從極限狀態的角度，將力學基本理論應用于鋼結構設計中，建立理論與實踐的有機聯系，讓學生從基本力學原理和工程結構實際兩個角度進行結構設計學習，如表1所示。
（二）以結構行為為“經”，以極限狀態為“維”，歸納整合，抓住主線
鋼結構設計原理教學內容多而繁，理論推導與構造要求的內容比較枯燥，學習有一定難度。教學大綱一般按結構行為歸納為三大層次或部分，即材料―連接―構件，讓學生將知識點歸入這三大塊知識中便于理解和記憶。但是這樣就割裂了各部分之間的有機聯系，畢竟最后學生將面對的是整個結構設計，而不僅僅是材料或構件。
鋼結構設計原理課程教學目標是能熟練運用基本原理進行鋼結構設計，基本原理包括結構行為和結構設計方法，兩者不可分割，缺乏前者，后者沒有載體，只有前者，即為照貓畫虎。以極限狀態設計為主流的設計方法可以將上述三大塊知識有機結合，如表2所示，根據不同結構行為層次的不同破壞模式，以關鍵性關系聯結，邏輯性強，形象生動。表2中的重要關系是極限狀態變化的基礎和載體，極限狀態則是推導各個公式的前提條件，而關鍵概念是設計的重要參數，也是學生必須掌握的基本概念和相應的英語單詞。
（三）處理好教材和規范的關系
結構設計原理主要任務是讓學生掌握土木工程中鋼結構設計方法。一方面，實際結構設計需要結合相應規范規定開展教學，包括材料性能要求，構造規定、計算分析方法和流程等，基本原理的教學必須與實際設計的需要緊密結合。另一方面，鋼材性能的提高和技術水平的進步，使規范的修訂和完善成為一種常態，因此，雙語教學中需要重視不基于特定規范的基本原理、知識與方法的傳授，以增強學生的知識應用適應能力[5]。
西南交通大學茅以升學院土木工程專業鋼結構設計原理課程曾計劃采用國外高等院校土木工程專業原版教材，考慮到雖然結構設計原理不分國外國內，但不同國家在工程設計中所依據的規范不同，其教材針對的教學大綱也有差別，也就是說原版教材必然是建立在所屬國家相應規范基礎之上，學生學習過程中不僅會感受到專業知識的難度，還會產生語言困擾，因此，直接采用原版教材不完全適合國內需要。基于上述原因，宜先采用英文版講義與中文教材相結合的教材體系，并指定相關英文參考資料，英文講義經教學檢驗后可以形成適合本校的英文教材。
四、多種方法組合的教學模式
（一）案例分析輔助教學引入和總結教學內容
案例教學[6]是具體的實例，印象深刻，易于學習和理解。開始教學內容前，可引入相關的國內外有代表性的工程實例，激發學生學習興趣，提高知識運用的真實性，教學內容完成后對案例進行分析，提高解決具體工程問題的能力。通過工程事故案例教學，還可以警醒學生，在專業學習過程中嚴格要求自己，培養一絲不茍的工作態度和嚴謹的職業素養。
組織的案例最好能具備學科前沿性，并與教學內容相關，能突出重難點。學生一般對鋼結構實踐中成功的案例司空見慣，但對垮塌的案例記憶深刻。表3為根據教學內容中的結構層次，分別給出了對應破壞極限狀態的工程垮塌事故案例，讓學生學習專業知識的同時，體驗工程實際中責任使命感的重要性。
（二）問答式授課模式關注重難點內容
當學生對雙語教學熟悉后，問答式授課模式才能有效地展開[7]。受雙語授課課程學時的限制，問答式授課模式主要有兩種形式：課上教師問學生答和課下學生問教師答。
課上教師問學生答。根據每講課的教學安排，教師將授課主要內容和關鍵概念以英文問題的形式在課上給出，以隨機點名，讓學生回答，并記錄評分，然后根據學生回答的情況，以問題為主線，逐一講解。這樣學生課上不僅僅是被動聽課，還是被迫積極思考，教師根據學生的回答反饋教學效果。
課下學生問教師答。根據學生的作業和上課情況，在課后可以留一些時間給教師或助教解答學生的問題。課下單獨交流可以節約課堂時間，學生可以書面形式提出問題，針對共性問題下次課強調和復習。
（三）流程圖法梳理設計和計算的程序
流程圖法[8]作為一種從計算機程序語言衍生出的教學方法，可將課程中的復雜結構設計編制成具有邏輯關系、體系化、規范化的流程，讓學生理解并掌握復雜難懂的結構設計程序和要求，開展教學的具體實施步驟如圖1所示。
流程圖法采用箭頭和圖形，根據公式和簡潔的語言展示復雜的結構構件設計流程和規范規定，教學內容清晰明確，優點為符號規范，表述簡潔，結構清晰，邏輯明確，容易理解。
圖1 結構設計課程教學流程圖
鋼結構設計原理是一門理論性強、計算公式較多的課程。紛繁復雜的公式使學生容易產生混淆。在課程教學中，針對不同的教學內容，如不同構件設計、同一構件設計、構件與連接設計、焊縫連接中彎與扭的區分，可分別采用比較教學方法[9-10]，幫助學生辨別同類教學內容的異同，抓住教學內容的實質，從而熟練掌握，不致混淆。
五、多通道教學質量評價
教學質量評價對教師及時調整和優化教學內容非常關鍵[11]，可以通過以下幾個通道得到教學效果的反饋意見。
（一）課堂即時提問
按照教學計劃，每堂課的內容既不同又有邏輯聯系，盡快課堂時間有限，仍然需要回顧已講內容，引入新內容。在復習上一講內容的時候，可以對重難點內容點名提問，根據學生的回答情況得到教學質量的反饋，并進行補充和強化。在新內容進行到關鍵點時，提出疑問，敦促學生思考，讓學生不只是照本宣科，而是對內容進行思考。根據回答情況記錄成績，整個學期每人都會被提問到，課堂提問從這兩個方面入手，可以即時評價教學質量，控制上課節奏，優化教學內容，提高學習效率。
（二）課后作業批改
鋼結構設計原理是實踐性強、計算公式和原理較多的課程，需要進行大量練習才能很好地掌握教學內容，因此課后作業必不可少。課堂教學工作完成后，布置教材上的3道左右計算題，因時間充裕，計算量比考試題目要大。學生作業的完成情況反映了該部分內容的教學效果，可針對作業批改中存在的問題在下講課進行補充。這樣可以評價每講課的教學質量，適時調整教學內容
。
（三）期中階段考試
當總教學內容進行到一半時，可以就已講內容進行一個階段性的考察，期中考試的題目形式宜與期末考試一致，只是考察內容側重點不同。題目應該包括考察基本概念的客觀題（選擇題）和設計計算的計算題，一方面讓學生對學過的內容進行總結和復習，另一方面可以考察半期教學效果，促進后半期教學質量提高。期中考試是階段性總結和反饋，評價半期教學質量?？荚囋嚲響獮橛⑽?，學生可用中文解答，讓學生熟悉英文表述，提高對題目的因素理解能力。
（四）期末考試
由于期末考試占總成績的比例在60%以上，學生在期末考試前都會花大量時間復習。對學生來講，期末考試是課程的指揮棒。對教師來講，期末考試可以全面評價整學期教學質量情況，
為下次教學提供參考?？荚囋嚲硪矐獮橛⑽?，學生可以用中文解答，這樣學生才能重視雙語學習。教師通過對期末試卷進行分析，找到學生錯誤較多的地方，查找原因，尋求解決之道。另外可以在最后一次課上讓學生匿名提出意見，如教學進度、重難點和教學方法是否得當等。
總之，應做到教學反饋及時，多通道評價教學質量，合理調整教學內容，提高教學質量。
六、 結語
面對鋼結構設計原理雙語教學中內容多，課時少，學生英語水平參差不齊，教學質量難于評估的現狀，可以極限狀態設計為主線，在教學內容、教學方式和教學質量評價三方面進行優化和調整，取得較好的教學效果。
（1）明確雙語教學的定位很關鍵，應以專業知識和設計思想的傳授為主體，語言為載體。
（2）在傳統以結構層次（材料―連接―構件）為模塊的教學內容基礎上，讓學生掌握極限狀態設計的理念，銜接好力學和鋼結構課程，剪裁教學內容，提升學生結構設計學習的深度和廣度。
（3）針對不同的教學內容和教學過程，應綜合采用不同的教學方式，以各種手段促進教學效果的提高，降低學生學習的難度。
（4）教學質量評價應貫穿整個教學過程，并進行多通道實時評價，因地制宜，從學生的接受角度來提高教學質量，不斷提升教學水平。參考文獻：
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混凝土基本原理范文6
關鍵詞：檢測；基樁；展望
中圖分類號：TU473.1 文獻標識碼：A 文章編號：
0 前言
樁基是高層建筑、廠房、橋梁、港口碼頭等工程建筑采用的主要基礎型式之一，屬于隱蔽工程范圍，其質量優劣直接關系到整個建筑物的安危?；鶚稒z測的主要功能就是判別樁身結構完整性(質量)和對單樁承載力進行評價。樁基檢測是評價樁基工程是否合格的依據，也是對不合格樁進行補強的基礎。因此，樁基檢測引起人們的重視，成為地基基礎問題的一個熱點。本文對目前國內常用的樁基檢測方法作一個概述，并對各種樁基檢測法本身及實踐應用中存在的若干問題進行初步了探討。
1 樁基分類
樁的種類按不同的分類法對剛性樁可進行如下分類：
(1)按樁承載性狀分類，可將樁分為摩擦型樁和端承型樁兩大類。
(2)按樁的使用功能分類，是指樁在使用狀態下，可以分為四類：豎向抗壓樁、豎向抗拔樁、水平受荷樁、復合受荷樁。
(3)按樁身材料分類，可以分為混凝土樁、鋼樁。
(4)按成樁方法分類，可以分為非擠土樁、部分擠土樁、擠土樁。
(5)根樁的據長度分類，可分為短樁和長樁。一般來說，樁長L>30m稱為長樁，l0m ≤L≤ 30m稱為中長樁，L
(6)按樁徑大小分類，可分為小樁(D≤250mm)、中等直徑樁(250mm
2 常用樁基檢測方法
樁身的完整性和單樁的承載力是基樁質量檢測中的兩項重要內容，按其完成設計與施工驗收規范所規定的檢測項目的分類，宏觀上分為三種檢測方法：
（1）直接法
顧名思義，即通過現場原型試驗直接獲得檢測項目結果或為施工驗收提供依據的檢測方法。在樁身完整性檢測方面主要是鉆孔取芯法，以測定樁身混凝土的質量和強度，檢查樁底沉渣和持力層情況，并測定樁長。承載力檢測包括了單樁豎向抗壓(拔)靜載試驗和單樁水平靜載試驗，前者用來確定單樁豎向抗壓(拔)極限承載力，后者除用來確定單樁水平臨界和極限承載力。
（2）半直接法
半直接法是指在現場原位試驗基礎上，同時基于一些理論假設和工程實踐經驗并加以綜合分析才能最終獲得檢測項目結果的檢測方法。主要包括以下三種：
①低應變法，利用被動和振動理論對樁身的完整性做出評價的一種檢測方法，主要包括反射波法、機械阻抗法、水電效應法等等；
②高應變法，通過測量和計算判定單樁豎向抗壓承載力是否滿足設計要求及對樁身完整性做出評價的一種檢測方法，主要包括錘擊貫入試樁法、波動方程法和靜動法等等；
③聲波透射法，通過對聲波傳播時間、波幅及主頻等聲學參數的測試與分析，對樁身完整性做出評價的一種方法。
（3）間接法
間接法是依賴直接法己取得的試驗成果，結合上的物理力學試驗或原位測試數據，通過統計分析，以一定的計算模式給出經驗公式或半理論、半經驗公式的估算方法。由于地質條件和環境條件的復雜性，施工工藝、施工水平及人員素質的差異性，該方法對設計參數的判斷有很大的不確定性，所以只適用于工程初步設計的估算。
3 鉆孔取芯法
基本原理：利用鉆機對樁進行抽芯取樣，根據取出芯樣對混凝土強度、局部缺陷情況、樁基的長度、持力層的情況、樁底沉渣厚度等作出判斷。
優點：該法具有科學、直觀、實用等特點，在混凝土灌注樁檢測中應用較廣。完整的檢測可獲得樁徑、樁身混凝土強度、樁底沉渣厚度和樁身完整性等情況，并判定或鑒別樁端持力層的巖土性狀。
缺點：鉆芯法是一種微破損或局部破損檢測方法檢測時間長，成本高昂，對局部缺陷和水平裂縫等判斷不是很準確，也無法對預制樁和鋼樁的成樁質量進行檢測。
建議：鉆孔取芯法宜與其它無損檢測方法結合進行，同時配備測斜儀對鉆孔垂直度進行檢測，減少施工方與檢測部門的爭議。
4 靜載試驗
基本原理：靜荷載試驗是最傳統的樁基檢測方法，該方法可以確定單樁豎向極限承載力，結合在樁身和樁底預埋測試元件還可以測定樁側摩阻力分布情況、樁端反力和樁身軸力等。靜荷載試驗方法按提供反力的方式可分為4種形式：錨樁法、堆載法、錨樁堆載法、樁身安放千斤頂加載法。
優點：最直接、最可靠、準確率最高的手段。
缺點：動用設備多、耗費大、試驗周期長、場地要求高、抽樣率低。
問題與建議：當荷載~位移曲線特征不明確時，極限承載力的確定受人為因素的影響較大。建議靜載荷試驗與高、低應變檢測法相結合，可有效地提高檢測的覆蓋面。
5 低應變法
基本原理：使用小錘敲擊樁頂，通過粘結在樁頂的傳感器接收來自樁中的應力波信號，采用應力波理論來研究樁土體系的動態響應，反演分析實測速度信號和頻率信號，判斷樁身質量。該檢測方法稱為低應變動測法，主要檢測樁基的完整性。下面對常用的低應變檢測方法做簡單介紹：
（1）反射波法
反射波法又稱時域法，即在時間域上研究樁的振動曲線。通過對曲線的研究判讀進而判斷樁身的質量。這種法方法操作簡便，成本低，因而在工程上應用廣泛。需要指出的是反射波法只在對評價樁身質量比較可靠，由于其錘擊能量小，不能夠使樁土之間產生足夠的相對位移來激發土對樁的阻力，因此用它來估計樁的承載力可靠性不高。
（2）動力參數法
本法的實質是用敲擊方法測定樁的基本自振頻率（頻率法），或同時測定樁的頻率和初速度（頻率-初速法），用以換算樁基的各種設計參數。經實測對比研究，精度也能滿足工程要求。相對而言，頻率-初速法適應范圍較廣。在有條件的情況下，會優先采用頻率-初速法。
（3）機械阻抗法
機械阻抗法將樁身簡化為多自由度的質量-彈簧模型，通過測量施加給樁頭的激勵函數和樁頭的動態響應函數來識別樁的動態特性，而后依據樁的動態特性推測樁的承載力和樁身混凝土的完整性。
優點：設備簡單、檢測速度快、費用低廉，可以大面積檢測。
缺點：無法對缺陷準確定性、準確定量分析。
建議：
①低應變檢測前必須搜集打樁資料，包括粗骨料的品種、粒徑、混凝土含水率、混凝土配合比、養護方式以及成樁工藝、地質地層情況等，以合理確定該工程的樁身混凝土波速范圍，用于指導檢測工作，提高基樁檢測的判釋水平。
②測樁曲線上擴徑反射波與初至波(直達波)極性相反；縮徑、離析、裂縫處的反射波與初至波極性相同，據此可區分兩類不同性質的缺陷。但要明確區分縮徑、離析、裂縫等缺陷，理論依據不充分，因為產生反射波的前提是樁身波阻抗發生變化，而樁身波阻抗為密度、樁截面積、波速的乘積。要進一步判斷樁身缺陷的性質，除分析測樁曲線特征外，應綜合分析基樁施工工藝、施工記錄及場地工程地質條件等因素。
③為判別樁身的淺部缺陷，應減少激振力的脈沖寬度，以提高對淺部缺陷的分辨能力；為判別樁身的深部缺陷，應適當增大激振力的脈沖寬度，以獲取良好的樁底反射和缺陷處的特征反射波形。
④樁底沉渣對于端承樁的承載力影響很大，而在工程檢測中，沉渣的嚴重程度和厚度不易判別，應結合地質情況，采用多種激振設備，不同的敲擊點，接收點，綜合判斷。
⑤對于擴（縮）頸類截面嚴重變化缺陷和淺部斷裂缺陷，應注意同一缺陷界面的多次反射。注意區分同一缺陷界面的多次反射信號和樁身存在多缺陷反射波信號。同一缺陷界面的多次反射現象的出現，是樁身存在嚴重缺陷的有力證據。
6 高應變法
基本原理：高應變動力測樁是用足夠大的重錘敲擊樁頂，使樁頂產生的動位移接近常規靜力壓樁時的沉降量(通常的應變量級約為10-3)，以使樁周土的極限阻力充分發揮。通過波動方程求解，直接計算與樁運動相關的土的靜、動阻力及樁的缺陷程度，從而對樁的極限承載力和樁身結構完整性進行定量評價。目前高應變法有動力打樁公式法、波動方程分析法、Case法、曲線擬合法、錘擊貫入法和動靜法等。目前工程上常用的是Case法和曲線擬合法。Case法由于分析較為簡單，可在現場提交結果，因而也稱為波動方程實時分析法，而擬合法因要進行大量的擬合反演運算，一般只能在室內進行。
優點：
①可以快速地對單樁極限承載力和樁身結構的完整性做出估計，實現現場的實時分析，同時可用來對打樁過程實行監測和監控，對預制打人樁特別適合。
②在確定單樁垂直極限承載力具有獨特的優點，即無需靜載試驗中的錨樁或堆載物，時間短、費用低、效率高，并可以進行大噸位樁基檢測等。
③可區分是土的變形還是樁身的結構破壞引起的沉降。
④ 實測曲線擬合法不僅可得到單樁總極限承載力，還可得到計算的側阻分布和計算的荷載~位移曲線。
缺點：
①與低應變法相比，高應變法檢測樁身完整性存在著設備笨重、效率低及費用高的問題。
②對于嵌巖的大直徑灌注樁、擴底樁由于尺寸效應，端阻力充分發揮所需的位移很大，這時對樁錘匹配能力下降，而往往高應變檢測所用錘的重量有限，很難在樁頂產生較長持續時間的高水平作用的荷載，達不到使土阻力充分發揮所需的位移量。遇到這種情況，高應變法就顯得不那么適用了。
建議：
①采用高應變動力檢測要重視動靜對比試驗。對一個工程或一個地區，應把高應變檢測同靜載試驗結合起來，積累樁基工程的實踐經驗，以求得適合當地工程的相關計算參數。
②由于樁身混凝土強度與單樁極限承載力非常接近,且有可能低于單樁極限承載力(如砂層較厚地段)，建議施工選錘必須慎重，嚴格控制樁錘沖擊力，以防樁體破壞。
7 超聲波透射法
基本原理：樁內預埋若干檢測管作為檢測通道，將發射探頭和接受探頭置于聲測管中，管內充滿清水作為耦合劑。由儀器中的脈沖信號發生器發出一系列周期性電脈沖，加在發射換能器的壓電體上，轉換成超聲脈沖，該脈沖穿過待測的樁體混凝土，并為接受換能器所接受，再轉換成電信號。由儀器中的測量系統測出超聲脈沖穿過混凝土所需的時間、接受波幅值(或衰減值α)、脈沖主頻率、波形及頻譜等參數，然后由數據處理系統按判斷軟件對接受信號的各種參數進行綜合判斷和分析，即可對混凝土各種內部缺陷的性質、大小、位置做出判斷，并給出混凝土總體均勻性和強度等級的評價指標。超聲脈沖法檢測結果能排除土層變化(土阻尼變化)的影響，以及樁身在滿足正常樁徑下由于樁徑的變化而引起的樁身廣義波阻抗突然變化的影響。在超聲脈沖法檢測成果中，對樁基混凝土各種內部缺陷的性質、大小、位置的判定主要依賴超聲脈沖穿過混凝土所需的時間、波幅值(或衰減值α)、脈沖主頻率、波形及頻譜等參數的正確采集。
優點：
①超聲波透射法可以詳細查明樁身內部混凝土質量的變化情況，具有較高的準確度和分辨率，結果準確可靠，可估算混凝土的強度，為混凝土的質量處理提供了可靠的依據。
②超聲波透射法能檢測沿樁身長度的任意一個載面的質量，不受樁長樁徑限制。
③無盲區，聲測管埋到什么部位就可檢測到什么部位，包括樁頂低強區和樁底沉渣厚度。④不需樁頂露出地面即可檢測，方便施工。
缺點：
①測管施工復雜，施工、檢測成本較高，不便于普查，施工時的預埋管埋設相當關鍵，若預埋管固定偏移或下端滲漏都將可能對試結果造成影響，甚至使檢測被迫終止。
②此法需要預埋聲管，指定受檢樁，不能做到隨機抽檢從而也起不到監控的作用。
建議：
①實際檢測中不同測向聲速有時候會出現較大的差異，往往是由于聲測管本身發生傾斜造成的管距測量失準引起的，因此，若能對聲測管間的管距做統一系統的修正，將會大大提高基樁檢測的準確性。
②現階段對基樁樁身完整性的評判采用波速、波幅、頻率等單一的指標或者簡單的兩種指標的組合作為判斷方法，沒有考慮這幾個指標的綜合作用對基樁質量評判的結果，結合工程實際改善數學模型，加強理論研究，對聲學參數進行頻譜分析，并將它納入到混凝土強度和混凝土缺陷檢測中去，可大大提高檢測結果的精確性，減少誤判率。
③超聲波透射法基樁檢測要求預埋聲測管，使得聲測管對基樁缺陷進行處理成為可能，對這方面進行研究將開辟一條集檢測與補強加固于一體的、安全可靠的、經濟有效的途徑，使超聲波透射法基樁檢測更為經濟可靠。
8 結語
樁基檢測的理論與技術隨著樁基工程的發展而發展，有待在實踐中逐步完善和提高，筆者對目前的樁基檢測方法提出幾點看法和建議，懇求各位同仁批評指正：
（1）從工程的可靠性出發，建議采用綜合的樁基檢測方法來評價樁基工程，可首先采用低應變法對整個工程的部分或者全部工程樁進行無損的樁身質量檢查，接著對采用低應變法檢測發現存在較嚴重缺陷的工程樁進行動力的高應變詳細檢測，初步確定單樁的承載力，最后對承載力合格與不合格的工程樁按靜力試樁的規范抽樣進行靜壓試驗，最終給出各工程樁的承載力，并對不合格的樁進行補強處理與相應的后檢測。對各種樁基檢測方法應靈活配合運用，才能使樁基檢測結果更加準確可靠。
（2）為更好地開展工作，在設計過程中就應當落實檢測內容及相關的技術要求，使檢測工作規范化系統化，增強基礎施工質量重要性的認識，從而更好地保證基礎施工質量。
（3）現場對成孔檢測的重要性認識不夠。就完整的意義來說，樁基工程檢測技術應包括成孔后檢測和成樁后檢測兩大部分。我國樁基檢測技術發展的特點是成樁測技術優于成孔檢測技術。從防患于未然的觀點來看，樁的成孔檢測應比成樁后檢更為重要。
總之，應清醒地看到樁的動測技術還在不斷的發展，各種動測方法必須以傳統的靜載荷試驗為依托，而不是相互排斥。在實際工程項目中，應該根據實際情況，項目經費，項目等級采用適當的樁基檢測方法，以期達到最好的效果。
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