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土木工程也是建造各类工程设施的科学技术的统称,它既指工程建设的对象,即建在地上、地下、水中的各种工程设施,也指所应用的材料、设备和所进行的勘测设计、施工、保养、维修等技术。
作为一个重要的基础学科,土木工程有其重要的属性:综合性,社会性,实践性,技术经济与艺术统一性。随着人类社会的进步而发展,土木工程至今已经演变成为大型综合性的学科,并已经出许多分支,如:建筑工程,铁路工程,道路工程,桥梁工程,特种工程结构,给水排水工程,港口工程,水利工程,环境工程等学科。土木工程共有六个专业:建筑学,城市规划,土木工程,建筑环境与设备工程,给水排水工程和道路桥梁工程。
通过一个学期土木工程概论课的学习,我已经深深地感受到土木工程涵盖的广泛,体味了前人取得的成就,也领悟了作为一名土木工程师的重大责任。当然,我们不能沉浸于现已取得的辉煌成就,止步不前。我们还应当与时俱进,去挖掘,去发现,去思考,去想象,去创新。在此,作为一名中国未来的土木工程师,我想结合土木工程的历史,结合我国的国情和世界形势,谈一谈土木工程的可持续发展之路。
My knowledge about civil engineering has been broadened since I became a student of Tongji University.
Civil engineering is a form of human activity. Human beings pursued it to change the natural environment for their own benefit. Buildings, transportations, facilities, infrastructures are all included in civil engineering.
The development of civil engineering has a long history. Our seniors had left a lot of great constructions to us. For example, Zhao Zhou Bridge is the representative of our Chinese civil engineering masterpieces. It has a history of more than 1300 years and is still service at present.
Civil engineering has been so rapid development of the period. A lot of new bridges have been constructed, and many greater plans are under discussion. China is a large county. And she is still well developing. So this era will be both exciting and rewarding for the Chinese Civil Engineers. And of course, civil engineering’s future is promising.
However, civil engineers will be facing more complex problems. We should pay attention to the growing population and a lot of deteriorating infrastructures. We should prepare for the possibility of natural disasters. To meet grow needs in the future; we should also try to update all the transportation systems.
To deal with these problems, we will have to develop innovative and enterprising skills. And we should choose a way that we can go continuously. Hazard Mitigation may be a great choice. Not only can it save money in the long run, but also avoid getting into an embarrassing situation in which we have to rebuild all the broken buildings. And we should also use more environmentally friendly materials when designing or constructing new buildings.
Well, to be a brilliant civil engineer is not easy. Today, engineering is a synthetic system. It not only depends on traditional mechanics, but also closely related to advanced science. So Physics, Chemistry, Material Science, Computer Science and perhaps more are all in our civil engineering program.
To be a good civil engineer, we should have the ability to apply the knowledge, to design a system, a component, or a procedure of construction. We should also be able to conduct experiments and explain the results. Furthermore, an engineer never works alone, so we shall cooperate with working team, and try our best to communicate effectively.
I’m very glad to be a student in this wonderful field. And I will try my best to be a successful civil engineer, to make contributions to our motherland.
1.对土木工程的历史、现状和未来发展的认识
1.1.1古代土木工程
古代土木工程具有很长的时间跨度,它大致从公元前5000年的新石器时代到17世纪中叶,前后约7000年。在房屋建筑、桥梁工程、水利工程、高塔工程等方面都取得了辉煌的成就。一些文明古国的不少传世杰作,至今巍然屹立。譬如我国的长城,埃及的金字塔等。公元6世纪建成的赵州桥,是世界上最早的敞肩式拱桥,于1991年被美国土木工程学会选为世界上地12个土木工程里程碑。
1.1.2近代土木工程
近代土木工程的时间跨度从17世纪中叶到20世纪中叶,前后约300年时间。在此期间,建筑材料从以天然材料为主转向以人造材料为主,建造理论也从主要以总结长期建造经验向重视科学兼顾经验转变。建造技术方面,一些性能优异的大型机械伴随着各种极为有效的施工方法的出现,使得人们开始能建造结构复杂或所处环境恶劣的土木工程。期间建成的埃菲尔铁塔、帝国大厦和金门悬索桥,至今仍不失为伟大的土木工程。
1.1.3现代土木工程
现代土木工程起始于20世纪中叶。发展至今,土木工程在建筑材料、结构理论和建造技术方面都取得了极其巨大的进步。
建筑材料方面,高强度混凝土、高强低合金钢、高分子材料、钢化玻璃越来越多地出现在建筑上。结构理论方面,利用电子计算机强大的运算和绘图能力,力学分析和计算的结果更加符合结果的实际情况,使得在结构设计上更为可靠。对于建筑技术,已经发展到机—电—计算机的一体化,施工过程中,不论是上天、入地还是翻山、下海,都已不是施工的障碍了;而焊接技术的普遍使用,也使得钢结构的发展进入了一个新的阶段。
现代土木工程造就的举世瞩目的建筑有:我国台北的国际金融中心,上海金茂大厦,马来西亚吉隆坡的石油大厦双塔楼,法国的诺曼底斜拉桥等。
1.2对土木工程的现状的认识
现今的土木工程,正日益同它的使用功能或生产工艺紧密结合。
公共和住宅建筑物要求的建筑、结构、给水排水、采暖、通风、供燃气、供电等现代技术设备日益结合成为整体。
工业建筑物则要求恒温、恒湿、防微振、防腐蚀、防辐射、防火、防爆、防磁、防尘、防高(低)温、耐高(低)湿,并向大跨度、超重型、灵活空间方向发展。
办应用技术大学、培养应用型人才,面向工程建设生产一线,服务地方经济社会发展和产业升级,这是黑龙江工程学院所确立的办学定位和发展战略。土木学院历经近60年的办学实践,一心专注于应用型人才培养,建立了“大土木平台+专业方向模块”的两级理论教学体系和“实验实训+专项设计+综合应用”的三层次实践教学体系。形成了以行业企业为依托、产学研结合为途径、能力培养为核心,以大基础、宽口径、重实践、强能力、高素质为目标的应用型人才培养模式和教学体系。土木工程专业系教育部首批“卓越工程师教育培养计划”的试点专业和黑龙江省级重点专业,现拥有省级教学团队、省级实验教学示范中心和校企共建国家级工程实践教育中心,建材、土工集中训练教学方式创全国之先河,多学科团队式双导师毕业设计改革成效显著,这些基础和优势是培养土木类应用型人才的有力支撑和保障。
2突出工程文化教育
黑龙江工程学院具有悠久的办学历史传承和文化积淀。特别是工程文化教育的融合、发展与创新是培养高素质应用型本科人才的一大突出亮点。作为办学历史悠久和规模最大的土木学院,土木工程文化更具特色和优势,拥有比较深厚的内涵和底蕴,并深深影响着一代代土木学院人的品格、精神和气质。注重学生工程文化、工程素质的涵养和积淀;注重学生工程品格、工程气质的历练和塑造;注重学生工程伦理、工程道德的贯穿和坚守;注重学生团队协作、吃苦耐劳精神的培养和教育,这就是在历史传承与发展中逐步形成的黑龙江工程学院土木工程文化育人的特质和内涵。重视人文教育、科学教育和工程教育的有机统一是黑龙江工程学院人才培养的成功经验。为此,既要注重培养学生的专业能力,也要注重培养学生的精神品格与修养;既要重视发展学生的智力因素,也要重视发展学生非智力因素的作用与效能;既要重视对人类千年文明成果的继承,也要重视对现代工程科学的探索与创新。特别是要结合学校的办学历史和定位,不断增强工程文化教育的内涵和品位,促进学生的全面发展和综合素质提高。黑龙江工程学院工程文化博物馆和土木学院的道桥工程文化教育基地,是宣传普及工程文化知识和开展工程文化教育的重要基地和有形载体,并发挥着重要而独特的文化育人功能和作用,是黑龙江工程学院涵养大学文化建设的一张新名片,受到社会的广泛关注和赞扬。特别是道桥工程文化教育基地荣获黑龙江省级科普教育基地称号,以及结合黑龙江工程学院创办的具有广泛社会影响和省内10余所高等学校参加的“龙建杯”校园工程文化系列大赛活动(该活动被中国科协评选为2013年全国科普日的优秀特色活动)的持续深入开展,工程文化育人的环境和氛围基本形成。
3倚重寒区工程技术科学研究与教学
黑龙江省寒冷而漫长的冬季气候对土木工程的设计、施工、养护和管理产生重要影响。针对寒区地域工程的这种特殊性,学校分别与龙建路桥股份有限公司、黑龙江省交通科学研究所等企事业单位合作建立了“寒区道路工程技术”省高等学校重点实验室和“寒区公路养护技术”省级工程研究中心等高水平科研平台,汇聚并形成了寒区道路材料与改性技术、寒区路面结构与再生技术、寒区路基防护与病害防治技术、寒区土木工程维修与加固技术等优势科研方向,取得了一大批基于寒区工程应用技术研究的科研成果。重视低温条件下的土木工程科学技术研究,开设寒区沥青及沥青混合料、寒区道路病害与防治、寒区公路养护技术、寒区公路边坡稳定技术等专业选修课程,并将之渗透到专业发展、课程建设和人才培养之中,促进科研与教学的紧密结合,这是土木工程等相关专业办学特色的又一突出体现。
4积极开展争做有品位的土木学院人活动
通过对用人单位对某大学毕业生的使用情况的反馈和对2008届、2009届和2010届毕业生的跟踪调查来看,我校桥梁工程专业学生在就业过程中存在的主要问题是:一是专业基本知识掌握太少,与实际要求还有较大差距;二是实践与应用能力不强;三是工作适应能力较差,不能吃苦,随意擅自离职。其中的第一和第二点,反映了就业单位对毕业生掌握桥梁工程课程程度的要求较高,桥梁工程课程程学习的好坏直接影响到毕业生的工作能力。
二、目前桥梁工程课程学习的现状
1.桥梁工程课程枯燥无味,学生对该课程学习兴致不高。
土木类专业课程的学习特点就是培养学生动手、动脑及分析、应变能力,这些专业课程应着手培养学生的逻辑思维能力,抛开形象思维定式的约束,充分发挥学生的想象力,抓住问题的关键,从而帮助学生更好地认识科学发展的客观规律。在课程的学习中,很多学生反映土木类专业课程之一的桥梁工程课程有着公式繁多、难以理解、逻辑性强、抽象性强等问题,觉得该课程枯燥无味,因此对该课程的学习失去了兴趣。
2.没有掌握好桥梁工程课程的学习方法,课程重修率高。
因为桥梁工程课程的这些特点,而有些同学又没有掌握较好的学习桥梁工程课程的方法,导致了学生对该课程学习的厌怠,相当的学生在课堂上显得积极性不高。2010年学年,笔者从某大学《桥梁工程》课程的到课率调查情况来看,在《桥梁工程》课程的前阶段(本阶段主要讲述桥梁工程的概论,介绍桥梁的发展和建设成就,桥梁的组成等),学生到课率为90%以上;而在课程的中后阶段(本阶段主要讲述桥梁工程各种体系桥梁的构造和计算),学生到课率为75%~85%,明显低于课程前阶段的到课情况。总结原因主要是:学生对于桥梁专业有关于桥梁发展的内容听得懂也感兴趣,而对于桥梁构造及计算的内容感到枯燥无味。因为该部分内容理论相对较深,需要应用到前面的基础知识,如在学习“荷载横向分布系数”计算内容的时候,需要同学们运用到《结构力学》中求影响线的知识,如果影响线绘不出“荷载横向分布系数”是计算不出来的。有的同学听得一知半解,又不及时对上课内容进行课后消化,不懂的知识越积越多,索性就对《桥梁工程》课程失去了信心,便萌发了“与其坐在课堂上听‘天书’,不如出去干其他事”的想法,使得到课率产生了下滑。这种情况也导致了相当一部分同学对桥梁工程课程学习不足,课程重修率较高。从2009—2011年桥梁工程专业学生的《桥梁工程》考试(考试内容为包含大部分教学重点的中等难度的闭卷考试试题)成绩分析可知,三年里面年均重修率>15%,考试成绩>80分以上的比率<15%,这些数据也证实了这一点。
三、实践与探讨
1.加强基础理论学习,夯实专业基础。
专业课涵盖内容广泛,需有一定的基础课作为基础,而桥梁工程以《理论力学》、《材料力学》、《结构力学》、《结构设计原理》等基础课程为基础,因此学好这些基础课程是学好《桥梁工程》的前提。学习要脚踏实地、一步一个脚印,不能操之过急。一些刚进大学的新生,还没开专业课,就急于去学习《桥梁工程》课程,结果看不懂也是正常的。如在学习梁桥构造的时候,主梁的构造及配筋为什么是这样一个原则或这样的规律,这是与《材料力学》和《结构设计原理》的知识相关的,如果没有这些基础知识做铺垫就不能真正掌握梁桥主梁构造及配筋的原理。
2.着力提升《桥梁工程》课堂教学质量。
桥梁工程课程的课堂教学是“启发式”教育,讲授桥梁工程有关的理论知识。因此,老师的讲课方法固然重要,学生还应在课堂上记住老师讲课的思路、重点、难点、方法和主要结论,对要点、难点和因果关系要作课堂笔记。教师的言传身教对培养学生的学习积极性起着相当重要的作用,有经验的老师在课堂上会引入一些自己参与的工程实例,通过PPT的形式把工程照片放映出来,增强学生们的感性认识,然后引发学生们去思考和讨论,加深他们对概念的理解和认识。由于专业的特点,目前相当多的桥梁工程教材对于桥梁知识的描述不是很生动,激发不了同学们的学习兴趣,笔者曾经思考能否将桥梁工程课堂教学与桥梁实习结合起来,穿行讲解,有助于提高讲课的效率和学生们的学习兴趣。但由于学校附近符合实习要求的场地不多(太远了又涉及到时间和交通等问题),而且现在学生人数较多,实习难度加大。因此,采用此方法来进行教学有一定的难度,如何解决这些困难从而找到一条合适的教学途径值得我们进一步探讨。
3.充分利用桥梁实习,加强理论联系实际的能力。
工地实习是理论联系实际的宝贵时机,观察施工现场、学习施工组织、了解施工程序、观摩施工过程,向工人和工程技术人员请教可以学到课堂上学不到的知识和技能。高校的教学大纲里要求桥梁工程专业的学生要进行为期一个月(4周)的生产实习和两周的毕业实习,目的也是让同学们通过现场工程技术人员讲解、现场参观并参加生产工艺活动,掌握桥梁工程课程所学知识;增强理论联系实际的观念和培养解决实际问题的能力;了解桥梁的设计和施工,即各种桥梁的设计特点、构造形式、施工方法、施工组织、监理过程等方面的实用知识。有不少的同学通过在实习中对桥梁的感性认识,与课本知识很好地结合起来,大大加深了对专业知识的理解。记得实习中有一位2009届的学生在预制梁厂里仔细观看了主梁的配筋和浇注过程后,真正理解了《桥梁工程》课本上枯燥的文字叙述,说明了理论联系实践后产生的微妙作用。一位做了某桥梁公司技术总工的校友在一次讲座上曾经感慨的说道“:桥梁实习解答了我在桥梁工程专业知识上的很多疑惑,使我真正把课本的知识与实际工程第一次联系起来,加深了我对桥梁专业知识的认识,感觉好极了。”可见,充分利用桥梁实习课程的时间来掌握专业知识是多么的宝贵,能否成为桥梁工程方面的优秀人才,工地实践尤为重要。
4.做好课程设计与毕业设计,训练学生的专业综合能力。
桥梁工程专业教学中安排有大量的课程设计,如“悬链线拱桥的设计”、“钢筋混凝土T梁设计”等,还有长达12周的毕业设计,目的都是训练学生综合运用所学知识解决问题的能力。特别是桥梁工程的毕业设计,要求学生们按照指导书的要求,根据实际情况独立地进行桥梁设计,这就要求学生要在设计中能综合运用所学课程,要有一定的分析问题和解决问题的独立工作能力,要掌握计算、绘图、查阅文献、使用规范手册和编写技术及计算机辅助设计计算等基本技能,掌握大、中型桥梁的设计原则、设计方法、步骤和正确的设计成果表达方式,熟悉国家制图规范和标准设计图集的运用等。如果一个学生能按照指导书的要求完成桥梁工程毕业设计的任务,这对于提高他的桥梁工程专业知识将大有帮助。笔者在毕业设计中曾经指导过一个学生,该生由于桥梁专业知识掌握不好《桥梁工程》考试没有及格,最头疼的是该生准备要进行毕业设计,然而专业知识的匮乏成为了他巨大的拦路石。其实该生的基础知识并不差,《桥梁工程》课程没有学好是因为没有掌握正确的学习方法,在笔者的指导和鼓励下,该生在毕业设计中一步一个脚印,扎扎实实地学习桥梁工程专业知识并运用到设计中,一边设计一边学习,专业知识的掌握得到了大大的提高,并以高分顺利通过了《桥梁工程》补考,同时也较好地完成了毕业设计。可见,做好毕业设计对于学好桥梁工程知识起到了良好的补充和促进作用。
5.重视实验课程的教学。
实验教学的目的是验证、弄懂技术原理,掌握用实验方法解决实际问题的手段。桥梁工程的教学课本上,有一章书的内容是“混凝土简支梁桥的计算”,里面有一个内容是计算“荷载横向分布系数”,这也是简支梁桥计算的一个重点和难点,要顺利地进行计算必须先要理解荷载横向分布的原理,相当一部分学生在学习中对于原理的理解一知半解。针对于这种情况,我们在教学内容中增加了“验证荷载横向分布系数计算方法”的实验,在实验中学生可以通过加载测试的方法测出结构的实际受力情况,然后与理论计算进行比较从而验证计算方法的正确性。通过这个实验,学生对于荷载横向分布的原理更加理解,真正掌握了“荷载横向分布系数”的计算方法。因此,实验课对于桥梁工程课程知识的学习起到了很好的辅助作用。
6.积极参与课外学习与设计竞赛。
课堂学习侧重的是专业和基本的理论和方法,在校期间不能满足于教材的学习,要多渠道获取知识和信息、拓宽知识面和专业视野。课外学习是对桥梁工程课程的一个有益补充,一是可以通过到图书馆借阅老师推荐的相关参考书,了解本专业国内外的科技发展水平和最新科技动态;二是可以通过经常登录土木类网站、论坛,了解本专业的行业动态和政策法规。三是学习国家标准、规范、规程,这是土木工程的行业准则和工作依据,这样既能巩固在校的学习效果又可以提高工作后的实战能力。同时,要积极参加与桥梁工程专业相关的一些竞赛,提高自身的动手动脑能力。很多高校的土木工程专业都组织了“桥梁模型设计大赛”这一项活动,这个活动要求学生们通过自己学习到的桥梁专业知识,按照要求的材料(如纸、木材等)制作出一定比例的桥梁模型,谁制作的模型在相同质量下承载力最大就获胜。这个活动激发了学生对于桥梁结构的研究:到底怎么制作的模型承载力最大?怎么制作的模型质量小一点?怎么制作模型更加优美?并通过自己对专业知识的理解,制造出符合要求的各种桥梁模型。同时,在比赛中通过加载试验学生们可以直观地了解到模型的实际受力能力,并与理论计算的比较,加深了他们对桥梁结构的理解。笔者曾经参加过几次长沙理工大学土木与建筑学院举行的“桥梁模型设计大赛”,在比赛中学生们充分发挥了自身的创造性,参加比赛的各种桥梁模型千姿百态,汇集了学生们的巨大心血,从他们在一次一次加载过程中的欢呼声中笔者感受到了学生们对活动的积极性和热爱性。这说明活动的开展无疑是成功的。在活动中,学生们的动手能力和创造能力得以发挥,更加激发了他们对专业的热爱,极大地促进了他们对桥梁工程知识的掌握。
四、结语
包括试验准备、试验过程、试验结果分析的完整录像资料。由于破坏性实验复现工作量较大,要求投入经费较多,通过录制破坏性实验教学资料,可以在理论教学和实验之间建立缓冲段,一方面可以作为破坏实验的预习内容,另一方面当破坏性实验由于条件所限无法大量开展时,此视频将作为破坏实验演示型教学内容。
2.开设大批量流水式“小而精”的土力学实验项目
我校拥有土力学实验分室,利用该实验分室的仪器设备,开设大批量流水式“小而精”的土力学实验项目,从土的变形和强度等工程特性方面出发,对武陵山片区的土质状况进行实验研究。该系列实验难度不大,“小而精”,可以大批量流水式展开。
3.实施一批混凝土材料等创新实验项目
在土木工程实验中,混凝土材料实验特别重要。从水灰比的设计,到添加物的称量,再到现场搅拌施工的过程,既能培养学生认真谨慎的实验态度,又能展示其大胆精心的设计理念,还能锻炼学生吃苦耐劳品质,是一项特别有意义的实验项目。3.4开展系列服务地方的实验项目在土木工程实验项目的设置上,要考虑地方需求,依据自身实力和条件,开展一定数量服务地方的实验项目。譬如,开展地方性混凝土设计(粉煤灰混凝土、矿渣混凝土、高性能混凝土、自密实混凝土等)、结构无损检测、地基土样分析等应用于地方的服务性实验项目。
4.创新+实用模式的成果
吉首大学土木工程专业师生在创新+实用实验教学模式的带动下,累积了一定的实验教学经验,取得了一定成绩。卓德兵老师已经开始了实验视频教学的初步探索和研究。其制作的“钢筋拉伸试验”视频改变过去单一的直观演示实验模式,采用多媒体及视频技术,记录钢筋拉伸破坏的全过程。这不仅大大节约了实验的耗材成本,而且让实验的全过程清晰、反复地展现,激发学生对土木软件及视频制作的兴趣。该视频在“湖南省教师现代教育技术应用竞赛”直观展现,并助卓老师获得省一等奖。王子国老师带领学生从事防爆抗冲击仿生混凝土材料的研发。该混凝土的制作利用仿生学原理,具有显著的防爆抗冲击能力。这样的研究性实验极大地激发了学生的热情和兴趣。学生一有空就进入实验室忙着查阅资料、记录数据、制作模型等相关实验内容,改变了过去在学校无事可干,只知道打游戏的懒散学风,同时激发学生认真学习课堂知识的意愿。孙宇雁老师带领学生以参加混凝土设计学科竞赛为契机,从事自密实混凝土方面的实验教学研究,且获得了国家级的实践技能奖。此外,龙自立老师正打算带领学生从事高性能粉煤灰透水再生混凝土的实验研究。陈柯达、周沙溆老师初步进行了土力学方面的实验教学。
5.结语
关键词:土木工程现状发展趋势
引言
纵观人类文明史,土木工程建设在和自然斗争中不断地前进和发展。在我国的现代化建设中,土木工程业越来越成为国民经济发展的支柱产业。同时,随着社会和科技的发展,建筑物的规模、功能、造型和相应的建筑技术越来越大型化、复杂化和多样化,所采用的新材料、新设备、新的结构技术和施工技术日新月异,节能技术、信息控制技术、生态技术等日益与建筑相结合,建筑业和建筑物本身正在成为许多新技术的复合载体。而超高层和超大跨度建筑、特大跨度桥梁及作为大型复杂结构核心的现代结构技术则成为代表一个国家建筑科学技术发展水平的重要标志。所有这一切都说明在土木工程中越来越体现了技术与创新的作用,谁能在世纪之交把握住土木工程学科的发展趋势。谁就能在知识经济时代开创土木工程学科的新纪元。
一、土木工程的涵义
土木工程是指建造各类工程设施的科学、技术和工程的总称。土木工程的含义可从两方面去理解。一层含义是指与人类生活、生产活动有关的各类工程设施,如建筑工程、公路与城市道路工程、局坝水电和水利工程、铁路工程、桥梁工程、隧道工程、地下空间开发利用工程等。另一层含义是指为了建造工程设施应用材料、工程设备在土地上所进行的勘察、设计、施工等工程技术活动。经过多年的发展,目前土木工程的实践和研究己取得显著成就,无论是结构的力学分析,还是结构设计的理论和方法以及结构的施工手段,都有了非常大的突破;特别是近若干年,在高层、大跨结构和钢结构方面成绩尤其惊人。但展望未来,土木工程领域中仍然有许多课题需要我们进一步探讨。
二、土木工程的发展现状
我国的土木工程建设从20世纪50年代起一直没有停过,且发展很快,尤其在近年来,发展极为迅猛,几乎整个中国成了一个大的建设工地。新的高楼大厦、展览中心、铁路、公路、桥梁、港口航道及大型水利工程在祖国各地如雨后春笋般地涌现,新结构、新材料、新技术大力研究、开发和应用。发展之快,数量之巨,令世界各国惊叹不已。
截止2000年底,我国铁路运营路程已达6.78万公里,居世界第4位,亚洲之首。铁路朝着城市轻轨和地铁两方而发展。同时,我国也在积极建造高速铁路,武汉至广州的高速铁路运营时间仅需4小时。此外,磁悬浮列车也在发展。桥梁工程也取得了惊人的成就,伴随着桥梁类型的不断翻新,主跨跨度一再突破。杨浦大桥、南浦大桥、芜湖长江大桥、南京长江二桥等大跨桥梁的建成都标志着我国的大跨结构达到了一个新的水平,己跨入世界水平先进行列。目前,我国己建成千米以上大桥3座、800m以上大桥8座、600m以上大桥15座、400m以上大桥40座,重庆万县单孔跨度达420m的钢筋混凝上拱桥更引起世界同行的莫大兴趣。在水利建设方面,50年间全国兴建大中小水库8.6万座,水库总蓄水量4580亿立方米。建设和整修大江大河堤防25万公里,目前防洪工程发挥的经济效益达7000多亿元。在大坝建设方面,我国先后建成了青海龙羊峡大坝、贵州鸟江渡大坝、四川二滩大坝等水利工程。
三、土木工程的发展趋势
(一)高性能材料的发展
钢材将朝着高强、具有良好的塑性、韧性和可焊性方向发展。日本、美国、俄罗斯等国家已经把屈服点为700N/mm2以上的钢材列人了规范;如何合理利用高强度钢也是一个重要的研究课题。高性能混凝土及其它复合材料也将向着轻质、高强、良好的韧性和工作性方面发展。(二)计算机应用
随着计算机的应用普及和结构计算理论日益完善,计算结果将更能反映实际情况,从而更能充分发挥材料的性能并保证结构的安全。人们将会设计出更为优化的方案进行土木工程建设,以缩短工期、提高经济效益。
(三)环境工程
环境问题特别是气候变异的影响将越来越受到重视,土木工程与环境工程融为一体。城市综合症、海水上升、水污染、沙漠化等问题与人类的生存发展密切相关,又无一不与土木工程有关。较大工程建成后对环境的影响乃至建设过程中的振动、噪声等都将成为土木工程师必须考虑的问题。
(四)建筑工业化
建筑长期以来停留在以手工操作为主的小生产方式上。解放后大规模的经济建设推动了建筑业机械化的进程,特别是在重点工程建设和大城市中有一定程度的发展,但是总的来说落后于其他工业部门,所以建筑业的工业化是我国建筑业发展的必然趋势。要正确理解建筑产品标准化和多样化的关系,尽量实现标准化生产;要建立适应社会化大生产方式的科学管理体制,采用专业化、联合化、区域化的施工组织形式,同时还要不断推进新材料、新工艺的使用。
(五)空间站、海底建筑、地下建筑
早在1984年,美籍华裔林铜柱博士就提出了一个大胆的设想,即在月球上利用它上面的岩石生产水泥并预制混凝土构件来组装太空试验站。这也表明土木工程的活动场所在不久的将来可能超出地球的范围。随着地上空间的减少,人类把注意力也越来越多地转移到地下空间,21世纪的土木工程将包括海底的世界。实际上东京地铁已达地下三层:除在青函海底隧道的中部设置了车站外,还建设了博物馆。
(六)结构形式
计算理论和计算手段的进步以及新材料新工艺的出现,为结构形式的革新提供了有利条件。空间结构将得到更广泛的应用,不同受力形式的结构融为一体,结构形式将更趋于合理和安全。
(七)新能源和能源多极化
能源问题是当前世界各国极为关注的问题,寻找新的替代能源和能源多极化的要求是21世纪人类必须解决的重大课题。这也对土木工程提出了新的要求,应当予以足够的重视。
此外,由于我国是一个发展中国家,经济还不发达,基础设施还远远不能满足人民生活和国民经济可持续发展的要求,所以在基本建设方面还有许多工作要做。并且在土木工程的各项专业活动中,都应考虑可持续发展。这些专业活动包括:建筑物、公路、铁路、桥梁、机场等工程的建设,海洋、水、能源的利用以及废弃物的处理等。
参考文献:
[1]段树金.土木工程概论[M].北京:中国铁道出版社,2005.
生产实习是土木工程专业教学计划中必不可少的实践教学环节,它是所学理论知识与工程实践的统一。在实习过程中,我以一个住宅小区为实习场所,参加工程施工工作,顺利完成了四周的实习任务。同时,也为大学毕业后从事工程时间打下良好基础。
二.实习内容
1.熟悉工程施工管理、技术管理
①项目技术负责人负责落实技术岗位责任制和技术交底制,每道工序前必须进行技术交底并填写“技术交底记录”。
②项目经理责成各专业工程师填写“施工日志”。工程经理应记录并保存一份详细的“施工日志”。“施工日志”的内容包括以下几个方面:当天施工部位、该部位的施工人数、具体的施工班组、具体的现场负责人、施工用材料和设备情况、依据的作业方法或哪个技术交底、当天气候、当天施工部位的检验和试验状态以及施工中出现的问题等。
③工程施工过程中,由工程室负责现场劳动力调配、进度管理、机械使用和施工安全等工作,并保存相关记录。工程经理负责每周主持召开一次工程例会,总结上周的工程进度情况,找出工程实际进展同计划之间的差距,安排本周的工作。项目总工总结上周的施工质量状况,并对下一步的质量管理提出建议和要求。
④在施工过程中,执行自检、互检、交接检、专检制度,施工队质检员对每道工序自检合格后,填写自检表,经相关工班长签认后,由项目质检员复查、检验合格后方可进行下道工序。不合格的工序必须进行返工,再次验收合格后方可进行下道工序。项目通过建立联检制度,填写质量联检表,对各分项工程的质量加强控制。砼施工前必须填写砼浇灌申请。
⑤施工过程中的设计变更,由各专业工程师负责,按本质量计划“合同变更管理”部分的规定,及时传达到各业务口及相关施工队。
⑥砼、砂浆、防水材料由试验员负责取样,送公司试验室进行试验,合格后出具相应的试验报告。产品试验合格后方可发放。
⑦隐蔽工程项目质检员检查合格后,由专业工程师填写隐蔽工程验收记录,报请业主或监理工程师验收。业主或监理工程师在验收记录上签字后,方可继续施工。
⑧由技术室编制月进度计划,工程经理负责将月进度计划分解细化到每周每天,实行动态监控、量化管理,确保施工进度。
2.施工技术的具体操作
①编写施工技术交底、参加技术交底会议
技术交底是每一个分项/分部工程开工的前提,也是贯彻始终的技术指导,直接影响工程质量,其可靠度至关重要。因此,技术员在编写完交底后必须交技术室主任审查通过,方可向施工队队长进行交底。超级秘书网
②参与工程质量的检查、验收
在施工过程中,施工队经过自检、互检、交接检后,再报项目部,由项目质检员复查,检验合格后方可进行下道工序。我同时以质检员的身份参与了工程质量的检查、验收,上现场之前必须熟悉施工图纸,如墙体配筋图、楼板梁的配筋图、模板施工图等。模板验收中主要检查板缝是否封堵严密、垂直度是否合格、测量模板安装是否满足房间开间要求等;钢筋验收则检查墙体的保护层厚度、箍筋间距、梯子筋以及暗柱暗梁的配筋是否符合要求等;抹灰装修则检查拉毛强度、面层平整度是否合格;防水层铺贴是否符合规范等。
1.1屋面防渗漏技术存在的问题屋面防渗漏技术的具体应用成效会对土木工程产品质量、舒适度产生极大影响,但是该施工技术在具体应用中由于受到施工人员技术水平影响,导致屋面防渗漏工程施工中存在不同程度质量缺陷。再者,屋面防渗漏技术应用中存在一些违规操作、偷工漏工等问题,导致部分建筑产品在使用阶段开始出现漏水、渗水等一系列不良问题,这不仅会对居民的日常生活、居住舒适度产生极大影响,同时也会降低建筑产品的使用寿命。
1.2混凝土施工技术存在的问题混凝土施工技术应用是土木工程施工中的一个重点内容,该技术应用质量会对土木工程产品的整体质量产生极大影响,所以当前施工单位都已经针对混凝土施工技术,制订了一系列科学、合理的混凝土工程施工质量控制体系,但是由于各单位的自身素质水平会对其产生极大影响,导致其在养护工序和质量方面依旧存在较多问题。其主要体现在混凝土工程养护时间不合理,养护期间没有按照相关操作规范来对其进行浇水等问题,再者,混凝土施工技术应用中存在不同程度的质量问题,诸如蜂窝、麻面等质量通病是现代混凝土工程中的常见问题。
1.3桩基技术存在的问题桩基工程是土木工程具体实施阶段最为关键的一个环节,桩基工程施工质量会对土木工程产品的安全性、稳定性以及使用寿命产生极大影响,因此,关于桩基工程施工技术的控制也是工程质量管理中的核心内容。桩基技术应用中需要基于建筑物的承载力和沉降度进行设计,沉降技术应用中涉及到抗压力竖向与横向的压力计算,然后通过运算出复合受力和水平荷载来对桩基工程进行专项设计。但是在实际操作中,一些设计单位往往会忽略桩基工程的设计,或在设计中没有遵循相关规范要求,导致桩基工程在施工阶段便存在不同程度的质量缺陷,进而会对土木工程最终产品的整体安全性产生极大的影响。
1.4施工技术验收标准的缺失现阶段土木工程施工技术应用方面尚未就施工技术验收形成一个统一标准,导致施工单位难以及时发现施工技术应用中存在的一些弊端与质量通病,无法有针对性的制定出合理措施来解决施工技术常见问题,这也是限制土木工程领域施工技术水平稳定提高的主要原因。本文认为现代土木工程行业严重匮乏施工技术控制观念,虽然大部分建筑单位都根据自身实际需求建立了水平不一的施工技术标准体系,但是参差不齐的施工技术标准无法对该领域施工技术应用进行有效规范,进而导致当前土木工程市场中的产品存在质量差异较大等不良问题。
2提高土木工程施工技术水平的策略
2.1加强屋面防渗漏施工技术控制土木工程施工中要根据实际情况来合理选择防渗漏技术应用,在施工中要求施工人员必须遵循相关操作规范,进一步提高屋面防渗漏工程的整体施工质量。因此,施工单位在屋面防渗漏技术应用中要进一步加强施工技术、施工人员管理,通过对土木工程具体问题的分析来合理选择防渗漏技术,并要对施工人员在屋面防渗漏施工中进行质量管理,确保其可以按照相关技术标准、操作细则进行施工,这样才能及时发现屋面防渗漏技术应用中存在的问题并予以解决,这对进一步提高土木工程产品的整体质量有着重要作用。
2.2加强混凝土施工技术控制混凝土工程质量控制与管理会对土木工程最终产品的生产质量产生极大影响,所以施工单位要进一步加强混凝土工程的质量控制与管理工作,混凝土工程施工结束后要将养护工序控制在7d以上,并且要按照相关规范要求对其进行浇水养护操作,确保混凝土养护工序的施工质量可以满足相关规范要求。再者,如果混凝土生产过程中存在质量缺陷问题,则不允许该类混凝土产品进入到施工现场,如果混凝土工程施工结束后发现其存在质量问题,则施工单位可以采用比例为1∶2的水泥砂浆进行修整,避免混凝土质量缺陷问题对土木工程生产质量产生影响。
2.3加强桩基技术控制桩基工程设计阶段的勘测工作会对设计质量产生极大影响,所以要求施工单位要帮助设计单位做好桩基工程设计工作,避免施工场地范围内的障碍物对勘测工作产生些许的影响,施工单位必须遵循相关规范要求对桩基工程进行必要的打桩实验,根据实验结构来对桩基工程具体实施阶段的工序进行统筹安排。桩基工程施工中十分容易受到排水作业的影响,所以在桩基工程施工中必须要做好排水通道设置,并要对桩基工程设计中的密度、长短以及规格有一个准确了解,这样不仅可以进一步提高桩基工程质量,同时也可以避免桩基工程施工中对周边建筑物、基建设施产生破坏。
2.4建立统一的施工技术验收标准鉴于土木工程施工技术应用方面尚未形成一个科学、有效的验收标准体系,这也是导致当前施工技术诸多常见问题的主要原因。因此,本文认为当前土木工程领域应借鉴国外相关的经验,结合当前我国土木工程市场的实际情况来建立一个统一的施工技术验收标准,进一步规范土木工程具体实施阶段各类施工技术的应用。土木工程施工技术应用中要遵循相关验收标准及规范来对其进行操作,这样才能帮助施工单位及时发现施工技术问题,根据施工技术常见问题产生的根本原因,来制定出合理的解决对策,这也是提高我国土木工程产品生产质量的必然途径。
3结语
由于经济全球化的发展,高等工程教育的国际化趋势也越来越明显。根据国外工程教育的成功经验,应积极组织学生参与国际交流、到海内外跨国企业实习,拓展学生的国际视野。而目前我国许多高等工科院校与国际交流与合作很少,学生几乎没有机会进行国际的交流和合作。
2教育改革的具体措施
结合“卓越工程师教育培养计划”的特点和要求,在充分总结我校办学传统和特色的基础上,提出我校土木工程专业基于卓越工程师教育改革的具体措施。
2.1改进教学方法和手段
在教学方法改革方面,注重授课艺术,进行启发式、互动式、探究式的教学方法改革,使课堂气氛更活跃,更具感染力。对陈旧落后的教学手段进行改革,充分利用现代化的教学手段,如多媒体、幻灯、投影、录像等,扩大课堂教学的信息量,拓宽学生视野,有效提高教学质量。同时,改变“一张考卷定成绩”的传统考核方式,引进课程论文、平时测试,期中测试、大作业等注重自主获取知识能力培养的成绩评定方法。通过考试改革,强调对学生实际能力的考核与评价,引导学生自觉增强学习能力和探索精神。
2.2更新教学内容
在专业课程建设方面,加强多学科交叉综合性课程建设,同时特别强化面向工程实际的案例教学。在教学内容改革时,应该注意夯实基础知识,兼顾学科前沿动态,重视知识运用能力、创新能力的培养,以最有效的方式将一些基本原理、方法及技能传授给学生,使学生在尽可能少的时间内获得尽可能多的专业知识。
2.3强化实践环节
按照加强实践教学和创新能力培养的原则,制定培养方案时要统筹考虑实践性教学环节,要正确处理好理论教学和实践教学的关系,培养学生的创新能力。充分利用专业建设、学科建设和科研平台的良好条件,建设校内实践基地,强化实践教育,为实施“卓越工程师教育培养计划”打下基础。积极组织和开展大学生创新项目、大学生科技活动、创新实验课、实验室科研项目等,进而提升学生的工程实践能力与创新能力。注重学生的知识、能力和素质的协调发展,在传授知识的基础上注重全面素质与综合能力的培养。
2.4加强与企业、行业合作
拓宽办学途径,保证专业进一步发展。积极开拓产学研联合办学的新途径,加强与土木工程专业相关的科研院所、企业的密切联系,与更多的企业签订联合培养协议,明确双方在卓越计划中各自的权利和义务,共同设计培养目标、制定培养方案、实施培养过程,建立若干实践基地。多渠道筹措建设资金,建立联合实验室,聘请有学术成就、科研成果、产品开发和经营管理经验的研究、管理高级人才,参与专业建设和教学。
2.5开展国际工程教育交流与合作
积极组织学生参与国际交流、到海内外跨国企业实习,拓展学生的国际视野,提升学生跨文化的交流能力、合作能力和参与国际竞争的能力。同时要积极引进国外先进的工程教育资源和高水平的工程教师,借鉴他们的成功经验,探索适合我国国情的“卓越工程师”培养模式,促进我国由工程教育大国向工程教育强国转变。
3结论
土力学是土木工程专业知识体系的重要组成部分,然而它的教学与其他力学课程的教学有一些不同,首先与其他的力学课程相比有着自己显著的特点,例如:学科本身较为年轻,发展并不成熟;知识板块之间联系并不紧密;理论及设计多来自于实践经验,缺少严密的量化推导过程等。部分学生反映难以理解土力学的知识框架和应用方法。另外一方面,对于目前土木工程本科专业教学来说,主要任务仍以培养应用型、实践型人才为主,但在目前的教材编写及教学活动中,仍然以课堂讲授和理论学习为侧重,辅以若干个课时的试验课程,学生在课程结束后无法将知识系统化,也没有思路将理论和案例分析、地基基础设计联系起来,“学了不会用”“学了用不了”的问题较为突出。再者,在“大土木”和“全面发展”的教育思路下,学生课程较多,各门课程的学时被不断压缩,学生反映学习精力不够。一般48个课时的学习,需要覆盖从土的性质到地基基础设计的广泛内容,广泛的内容和有限的课时形成鲜明对比。
二、土力学的课程特点
教授提出土力学的三大特点:1.基础性:从20世纪30年代以来,土力学的经典理论及方法并没有太大的变化;2.时代性:土力学的应用已经不局限于建筑工程,而开始向环境、抗灾等其他领域拓展;3.实践性:学科与工程实践联系紧密。首先,土力学的理论知识结构比较散碎,但可以总结为图1的框架,其中三个特性:土的散碎性、土的多相性、地质历史形成的变异性;三个工程问题:强度、变形、渗流;三大理论:摩尔-库伦强度理论、有效应力理论、达西定律。图1其次,土力学是一门特别重视实践的学科。在《岩土工程50讲》一书中,李广信教授认为土力学本身是一门实用的学科,认为土力学的问题不能完全依靠数学或者物理力学的“模型”来解决,而且要经常依靠动手试验、现场认知、案例研究这些联系实际的方式提高学习质量。朱炳寅教授也提出类似的观点:“地基的沉降量不应该完全依赖于计算,在地基沉降量的确定过程中,工程经验往往比理论计算更重要,有时甚至是决定性的因素。”在他的著作中也反复强调案例分析、经验积累的重要性。
三、教学思路及教学建议
学习内容上,对于本科学生来讲,土力学的学习目的是为了在未来的实践工作中应用到勘察、设计、施工以及工程事故的处理当中,然而限于课时往往无法具体深入学习,学习的重点就侧重在三大理论和基本问题的计算、解决思路上。对于其他实践应用的内容,酌情安排课时,例如挡土墙、独立基础设计等常见的专业内容可以安排成大作业或者课程设计,对于更复杂的应用则适当删减。教学方法上,以培养动手能力为目标的土力学专业教育,应该从以下方面入手:
(1)重视基本概念和知识框架
当前大学生普遍存在着急功近利的学习风气,具体表现就在重应用轻理论,土力学虽然必须重视实践,但仍然强调“从实践中来”的理论总结;另一方面,目前的土力学教材编写质量良莠不齐,如何带领学生清晰地、正确地认识土力学的知识体系和重要概念,就是教学的首要任务,如有必要,建议可以在阶段性学习完成后回过头来再复习一遍绪论部分。
(2)及时引入基础试验教学
土力学基本理论的理解离不开实验课程,而部分教师为了方便教学,将实验课程和讲授课程各自集中安排,学生在理论学习和实践之间人为地多出一段空白期,不利于理论知识的及时消化,得不偿失。建议及时安排相关的实验课程,例如在讲到达西定律的时候,就开始常水头渗透试验的准备工作,待试验结束以后,再继续其他章节的学习。
(3)理解规范但不要敬畏规范
规范在我们国家的建筑业中具有十分特殊的地位,而且多具有强制性。笔者认为对于土力学学习来讲,应避免学生过早接触规范,主要原因是规范普遍存在着保守、过细的问题,它的编制是为了工程技术人员在实际工程中快速掌握及使用的,过早接触会限制学生创新思路和好奇心。另外规范在课程设计和使用的过程中,也要注意向学生强调规范的局限性,避免对规范的盲目推崇。
(4)“大作业+小组讨论”代替单打独斗的课程设计
课程设计是土木工程许多专业课的重要环节,目前许多课程设计采用的仍然是“一人一份”的方式,但笔者观察“结构设计大赛”等各种团队竞赛的效果后认为,团队形式带来了相互竞争、相互交流、相互激励的学习氛围,而且这也符合目前实际工作中的专业分工方式,可以培养学生的团队精神。
(5)注重案例分析和理论应用实际
案例分析作为土力学学习的重要途径要得到教师的重视,这是激发学生学习兴趣、理论联系实际的重要途径。目前国内建设工程众多,高校周边有很多的实例资源,可以通过实地参观、全程跟踪等方式学习地基、基础的设计和施工,也可以对已经发生的相关工程事故进行小组讨论,引导学生将理论知识与实际挂钩,或者采用课堂汇报的方式安排案例分析课程都是很好的途径。
(6)注重计算机应用
目前在国内的土力学教材中,部分教材仍附有“地基附加应力计算表”等表格,以方便学生进行手工计算,但不论是从实际工作中还是国外的教学发展来看,计算机软件应用是明显的方向,应该鼓励学生在课后作业中使用EXCEL编写简单的计算式进行计算,课后学习ABAQUS、ANSYS或者国内的理正等软件,将计算结果进行对比,指导分析其中出现差异的原因,拓宽学生的专业视角。
四、总结