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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.
关键词：超声波；损检测；水泥混凝土；缺陷；基本原理；影响因素
Key words: ultrasonic；loss detection；cement concrete；defects；basic principles；factors
中图分类号：TU37文献标识码：A文章编号：1006-4311（2010）35-0057-01
0引言
在桥梁工程的施工中，水泥混凝土和钢筋混凝土结构物，有时因施工管理不善或受使用环境及自然灾害的影响，其内部可能存在不密实或空洞，其外部形成蜂窝麻面、裂缝或损伤层等缺陷。这些缺陷的存在会严重影响结构的承载能力和耐久性，采用有效方法查明混凝土缺陷的性质、范围及尺寸，以便进行技术处理，混凝土缺陷无损检测技术，大体可分为两大类：一类是机械波法，其中包括超声脉冲波、冲击脉冲波和声发射等；另一类是穿透辐射法，其中包括x射线和中子流等。1982年至1983年期间，水利电力部、建设部先后组织了对超声脉冲法检测混凝土缺陷科研成果的鉴定，使这项技术进入了实用阶段，我国颁布了《超声法检测混凝土缺陷技术规程》，使该项技术规范化，更利于推广应用。
1超声波检测混凝土缺陷的基本原理
超声脉冲波检测结构混凝土缺陷的基本依据是利用脉冲波在技术条件相同的混凝土中传播的时间或速度、接收波的振幅和频率等声学参数的相对变化，来判定混凝土的缺陷。这些声学参数为什么可以作为判定混凝土缺陷的依据，因为超声脉冲波传播速度的快慢，与混凝土的密实程度有直接关系，对于原材料、配合比、龄期及测试距离一定的混凝土来说，声速高则混凝土密实，相反则混凝土不密实。当有空洞或裂缝存在时，便破坏了混凝土的整体性，超声脉冲波只能绕过空洞或裂缝传播到接收换能器，因此传播的路程增大，测得的声时必然偏长或声速降低。另外，由于空气的声阻抗率远小于混凝土的声阻抗率，脉冲波在混凝土中传播时，遇着蜂窝、空洞或裂缝等缺陷，便在缺陷界面发生反射和散射，声能被衰减，其中频率较高的成分衰减更快，因此接收信号的波幅明显降低，频率明显减小或者频率谱中高频成分明显减少。再者经缺陷反射或绕过缺陷传播的脉冲波信号与直达波信号之间存在声程和相位差，叠加后互相干扰，致使接收信号的波形发生畸变。根据上述原理，可以利用混凝土声学参数测量值和相对变化综合分析、判别其缺陷的位置和范围，或者估算缺陷的尺寸。
2超声脉冲波检测混凝土缺陷的方法
水泥混凝土的非匀质特性就决定了其不能像金属探伤那样，利用脉冲波在缺陷界面反射的信号，作为判别缺陷状态的依据，而是利用超声脉波透过混凝土的信号宋判别缺陷状况。一般根据被测结构或构件的形状、尺寸及所处环境，确定具体测试方法。常有的测试方法大致分为以下几种：
2.1 平面测试（用厚度振动式换能器）①对测法：一对发射(T)和接收(R)换能器，分别置于被测结构相互平行的两个表面，且两个换能器的轴线位于同一直线上；②斜测法：一对发射和接收换能器分别置于被测结构的两个表面，但两个换能器的轴线不在同一直线上；③单面平测法：一对发射和接收换能器置于被测结构同一个表面上进行测试。
2.2 钻孔测试（采用径向振动式换能器）①孔中对测：一对换能器分别置于两个对应钻孔中，位于同一高度进行测试；②孔中斜测：一对换能器分别置于两个对应钻孔中，但不在同一高度而是在保持一定高程差的条件下进行测试；③孔中平测：一对换能器置于同一钻孔中，以一定的高程差同步移动进行测试。厚度振动式换能器置于结构表面，径向振动式换能器置于钻孔中进行对测和斜测。
3超声法检测混凝土缺陷的主要影响因素
试验和实践表明，影响超声测缺的主要因素大致有以下几种：
3.1 钢筋的影响：由于脉冲被在钢筋中的传播速度比混凝土中的传播速度快，在发射和接收换能器的连线上或其附近存在主钢筋时，必然影响混凝土声速测量值，其影响程度取决于钢筋相对于测试方向的位置及钢筋的数量和直径。不少研究者的试验结果表明，当钢筋轴线垂直于测试方向。其影响程度取决于通过各钢筋声程之和Ls与测试距离L之比，对于声速V≥4.00km／s的混凝土来说Ls≤1／12时钢筋对混凝土声速的影响较小，―般为l-3％。当钢筋轴线平行于测试方向，对混凝土声速测值的影响较大。为避免其影响，必须发射和接收换能器的连线离开钢筋一定距离。
3.2 耦合状态的影响：由于脉冲波接收信号的波幅值，对混凝土缺陷反映最敏感，所以测得的波幅值是否可靠，将直接影响到混凝土缺陷的检测结果。对于测距一定的混凝土，测试面的平整程度和耦合剂的厚薄，是影响波幅测值的主要原因，如果测试面凹凸不平或粘附泥砂，便保证不了换能器整个辐射面与混凝土测试面的接触，发射和接收换能器与测试面之间只能通过局部接触点传递脉冲波，使其大部分声能被损耗，造成波幅降低。另外，如果作用在换能器上的压力不均恒，使其耦合剂半边厚或者时厚时薄，造成波幅不稳定。这些原因都使测试结果不能反映混凝土的真实情况，使波幅测值失去可比性。因此，要求超声测试必须具备良好的耦合状态。
3.3 水分的影响：由于水的声速和声阻抗率比空气的声速和声阻抗率大许多倍，如果混凝土缺陷中的空气被水取代．则脉冲波的绝大部分在缺陷界面不再反射和绕射。而是通过水耦合层穿过缺陷直接传播至接收换能器，使得有或者无缺陷的混凝土声速、波幅和频率测量值的差异不明显，给缺陷测试和判断带来困难，为此，在进行缺陷检测时，要力求混凝上处于自然干燥状态。
4结束语
影响检测准确性的因素很多，仪器、人员以及检测方法等，在现有仪器设备和检测方法条件下，检测人员的水平和现场条件决定了检测结果的准确度，传统的超声波检测方法不仅工作量大，受制约的条件也较多，探索研究新型的仪器和使用新的方法，达到简单、直观、准确的效果是今后发展的方向。
混凝土基本原理范文2
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汉语言文学教育050113 00537中国现代文学史 00024普通逻辑
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混凝土基本原理范文3
关键词:梁桥 检测 加固 工艺
1、在役梁桥使用现状
随着现代化理论研究的不断深入，建桥技术得到不断成熟和完善，各种新材料、新工艺修建的拱式桥层出不穷。但是，随着时间的推移，任何梁桥最终都将成为旧桥；经过长期使用，其结构难免会因各种原因发生损伤，形成不同程度的病害和缺陷。及时地发现桥梁结构所存在的病害，这是保障桥梁的正常运用，也是进行必要的维修和加固的重要依据。如果没有正规的检查也就不会有合理的检修，把病害提早发现，也就会缩小维修工作量，如果发现的越晚，也就会增加工作量。如果检查不能及时充分，就有可能耽误桥梁的病害，造成隐患。所以，要随时的掌握桥梁的结构状况，对已有桥梁的承载能力方面，检查是否能够正常的使用；是否需要维修或改造。在维修和加固梁桥之前，需要对其进行合理的检测和评价，确定梁桥的实际工况和承载能力，并分析病害和损伤的成因等，从而提出有效的维修和加固措施。公路梁桥工程造价高，在公路运输中发挥着极其重要的作用。因此，在建桥过程中，必须采取各种措施来确保工程的质量。
2、在役梁桥的检测
2.1 梁桥钢筋混凝土检测
2.1.1检测内容
钢筋抵抗腐蚀能力的检测。其特征包括：传感器的制作；传感器就位；测试。
2.1.2检测方法
（1）钢筋腐蚀监测
电池电位法检测，钢筋锈蚀测定仪检测，钢筋腐蚀分析仪检测。
（2）混凝土检测
回弹仪法及超声波法检测。
2.2梁桥承载力检测
2.2.1检测内容
（1）对原有梁桥进行测试，鉴定它的实际承载能力，以确定加固改造方案；
（2）对新建梁桥进行承载力检测，以检验其施工质量，为竣工验收提供科学依据。
2.2.2检测方法
（1）静力检测；（2）动力检测。检测仪器为桥梁检测车，包括SX562型桥梁测试车，QJ20型桥梁测试车等。
2.3梁桥的变形检测
2.3.1检测内容
梁桥各部分的位移，例如，索塔的水平位移，主梁的挠度，基础沉降等等。
在对地基的检验中，当发现墩台有倾斜、沉降以及位移时，就一定要对地基进行全面的探测。因为这时桥梁的地基检测比较麻烦和困难，所以可以采用的方式是触探以及钻孔取样，也可以用荷载板来测试。
2.3.2检测方法
用全站仪测量角度、边长和高程的变化来测定变形量。常用仪器包括蔡司EltaS系列伺服型全站仪，DZQ22-A2秒全站仪等。
2.4梁桥结构混凝土裂缝的检测
在对梁桥结构裂缝的检测中，为了可以长期保持桥梁运营正常使用以及它的安全性，在保证正常的养护情况下，要对全线桥梁的基本状况进行全面检查，还要全面掌握桥梁所有的基本情况，对有所怀疑的那些承载力有问题的桥梁要进行进一步综合评估以及荷载试验，在对那些承载能力不够的梁桥要进行处理加固，对于影响梁桥耐久性的因素进一步的做修补处理。裂缝是混凝土结构的常见病害，混凝土梁桥、隧道、涵洞等结构出现裂缝会降低其安全性和耐久性，对整体性和外观造成不利影响。
2.4.1检测内容
通过对圬工梁拱的检查量测检查，圬工是有剥落和破损以及裂逢，而且要特别注意到变截面处，一定要加固修复处和防水层的状况，在对于圬工的剥落和裂缝处，还要注意到钢筋的锈蚀情况发生。在检测钢筋混凝土梁桥的时候，应该重点检查宽度如果发现超过O.2mm 的竖向裂缝时，一定检查有无斜向裂缝以及在顺方向的纵向裂缝出现。因为预应力的钢筋混梁，它所要观测的是梁的上拱度有没有变化，并且还要注意检查，有没有不允许出现的在垂直于主筋的竖向裂缝。
2.4.2检测方法：双椭圆定位超声波检测技术。
3 、在役梁桥的加固
3.1 梁桥加固的基本原理
适合梁桥加固、提高承载力的方法和技术很多，但基本原理却是相同的，归纳起来都是遵循力学的基本原理，从梁桥结构的外界因素和内在状况改变的角度进行加固补强，提高承载力。可以通过外因和内因的角度通过结构性能改变，提高主梁的承载力。但无论采取何种加固方法和加固技术，无论采取外部条件改变主梁的结构性能，还是通过结构体系的改变调整主梁的内力的加固方法，其基本原理都是为了减少主梁承受的拉应力或增强主梁承受拉应力的能力，满足结构受力的需要，提高原梁桥的承载能力。
3.2 梁桥常用的加固方法
3.2.1增大梁截面加固法
采取增大混凝土的结构或者是构筑物的截面面积。这样是可以提高其承重力的，也可以满足正常使用的一种加固方法。也是可以广泛运用于混凝土结构上的梁、板、柱等构件，它是一般构筑物的加固，也是一种传统的加固方法，适用面积广，而且工艺简单，并可以广泛的运用于一般的粱、板、柱、墙等，实际运用在混凝土结构中。它主要采用的是钢筋网砂浆层，或者是钢筋混凝土，以便增加原混凝土的结构面积，来达到提高结构承载力的目的。
3.2.2增设纵梁加固法
在墩台地基安全性能好，并具有足够承载力的情况下，可采用增设承载力高和刚度大的新纵梁，新梁与旧梁相连接，共同受力。由于荷载在新增主梁后的桥梁结构中重新分布，使原有梁中所受荷载得以减少，由此使加固后的梁桥承载力和刚度得到提高。当增设的纵梁位于主梁的一侧或者两侧时，则兼有加宽作用。横向连接的方法如企口铰接、键槽联接、焊接及钢板铰接等，使新增主梁与旧梁牢固联接，可提高主梁之间的横向连接刚度，有利于荷载的横向分布。
3.2.3粘贴钢板加固法
采用的是环氧树脂系列的粘结剂，是把钢板粘贴到钢筋混凝土结构处，它的受拉区或者是薄弱部位，与其结构物所能形成一个整体，可以代替需要增设地补强钢筋，达到提高结构刚度的目的，可以防治裂缝的扩展，从而提高梁体的承受力。在它的施工工艺中，首先，要在表面上做一些处理，要将混凝土的表面破碎部分进行清除，然后再把凿毛凿平，再用压缩空气的方法清除灰尘，在粘贴钢板前，必须要用丙酮擦拭一遍钢板以及在混凝土的表面，再把钢板的表面涂上一层环氧树脂，这样会对有一定的钢板保护作用。其次，钢板按要所需要的尺寸切割，然后粘贴面给它加工为菱形，钢板除锈后，可以采用冲击的电钻在钢板上以及混凝土面上钻个孔，把膨胀螺丝埋在梁体中，在孔内灌入环氧树脂胶。最后，在粘贴钢板时，要先在混凝土的表面刷上一层环氧树脂胶浆，间隔5min以后，再在钢板上铺上一层2mm的环氧树脂胶浆，然后把钢板粘贴在混凝土的表面，进行加压，把多余地胶挤压出来，最终达到紧密粘贴的目的。
3.2.4体外预应力加固法
通过对T形梁体的外布设有拉杆或者是撑杆，并且和被加固的梁体锚固要紧密的连接在一起，然后再施加预应力，强迫后加的拉杆或撑杆受力，从而改变原结构的内力分布，并降低原结构的应力水平，以提高结构的承载力。加固后可减小结构的变形，缩小裂缝宽度甚至使裂缝完全闭合。
4 、结语
梁桥的检测与加固是一个长期复杂的课题，成熟的工程实例比较少，这就需要更进一步的研究。在随着科技力量的不断发展壮大，桥梁在施工和养护以及加固方面，检测的方法也会得到健康有利的发展。
参考文献：
混凝土基本原理范文4
【关键词】桥梁；施工技术；研究
中图分类号：[TU997]文献标识码：A
一、大跨度桥梁施工控制的内容和方法
随着城市经济的快速发展，大跨度桥梁在城市当中越来越多的出现，但是大跨度桥梁的施工技术要求高、难度大，对施工过程中的质量控制和管理提出了更高的要求，在施工过程中需要做好几何、应力、稳定和影响因素控制，但是大跨度桥梁本身就有很多种，这无疑增加了施工技术难度。
开环施工的基本原理中论述了设计中确定的施工工序以及实际结构和施工结果。预应力混凝土基础梁的大跨度异形曲面空间钢结构具有造型独特、受力复杂、跨度大且有大量空间扭曲构件等特点，对于采用有限元软件模拟结构施工过程对于实际工程具有一定指导意义。其实是属于开环控制的基本原理，反馈施工控制的基本原理就相对的复杂的多，我们可以通过对于施工过程的监测，来全面的掌握其在施工过程中实际受力状态与原设计的符合情况，并能够提供结构状态的实时信息，这样才可以为结构施工过程安全与稳定提供充分的技术支撑。比如说，日本横滨海湾桥控制流程，首先，要审查荷载分布，设置控制目标值，确定和计算误差值，再看看是否需要调整，进行调整量的计算。实践再次向我们证明了有限元软件模拟与实际施工监测相结合是保证施工过程结构安全与稳定的有利途径，不仅能够节省材料，优化结构设计提高经济效益，还可以为以后类似结构的设计提供参考。
二、施工控制的基本原理
对施工方案进行施工过程的分析，要求探讨复杂结构施工监测的原理与方法，并且对钢结构的应力和变形等参数进行必要的数据的监测。施工控制的目的是使桥梁建成时达到设计确定的内力状态线形状态，模拟值与实测值变化趋势相同，却又有着一定的差异。最优控制理论常有的问题：控制矩阵不断变化，系数的维数也在变，在自适应施工控制基本原理中也说施工顺序不对称对结构影响较大，但是在实际工程中必须应该考虑“路径”和“时间”效应所造成的一系列影响，并且采用规范理论计算的预应力和软件模拟值。在施工控制的思路中要掌握开环施工控制，反馈施工控制自适应施工控制和最优施工控制。实测预应力损失最小，预应力基础梁两端应力损失变化趋势相同，数值模拟中长度和张拉荷载大小对预应力基础梁内力损失都有着一定的影响，张拉荷载越大、梁越长，内力损失相对越多，但是在实际的工程中由于外界环境影响、周围土体摩阻力等各种不明确的因素会导致实测预应力损失变化规律与模拟值不符。自适应控制是目前适用于循环施工桥梁最理想的方法，最优控制不适合于桥梁。
三、实桥施工控制与分析
对于大跨度连续钢结构桥梁施工控制方面，我们以理论计算与实桥分析为基础，来进行分析影响悬臂施工线形的因素和研究连续刚构桥施工的控制系统，用现场实测数据修正计算模型参数，更好的控制桥面的线形。在施工阶段，桥的结构体系和荷载状态不断变化,结构内力和线形也随着它们发生改变,建造失败的例子比比皆是。如何进行有效的施工控制已成为具有广泛意义的重要的课题。在施工控制分析基本方法的基础上，建立起完善的施工控制系统。采用有效的施工控制方法，结合有限元的计算分析理论，模拟实桥施工过程，采用施工控制分析方法―正装法，对结构应力、结构稳定实施预测控制。具体的研究方法是以现代施工控制理论为基础，结合涪江三桥施工特点，运用有限元分析软件建立施工控制模型，通过实测数据与理论计算结果保证桥梁线形施工的质量。研究结果表明，该桥合龙段全部自然合龙，合龙误差均在规范值2 cm的允许范围之内，且线形吻合度良好，成桥线形平顺。研究的结论显示在施工监控中应该充分考虑各种因素的影响，采用现场实测数据修正计算参数，以达到理论计算模型与实桥相吻合，来保证桥梁施工的安全。
四、总结
总体来说，随着桥梁设计理论、施工工艺的不断提高,大跨径桥梁设计已成为国内外设计是追逐的目标。桥梁的桥型优美、梁体受力均匀、结构稳定,已经成为桥梁设计师们必不可少的应用掌握。一些桥广泛采用新材料、新工艺并与其他先进国家来联合研发，施工安全，为工程的优质也提供了可靠保证。除了上述的一些施工控制技术之外，在施工过程中还要注意一些桥梁建设中的通病防治，需要建设单位在施工期间要组织设计、施工和建立单位编制相应的质量控制要点计划书，并严格贯彻到施工组织过程当中，只有这样才能保证大跨度桥梁的施工质量，确保工程建设的顺利进行，提高工程建设的综合社会效益，让大跨度连续钢结构桥梁施工控制技术研究的方面上更上一层楼。
参考文献：
【1】陈海学,蒋向阳;预应力混凝土连续梁悬灌法施工的线形控制 [J];桥梁建设;1998年02期
混凝土基本原理范文5
关键词：钢结构设计原理；双语教学；极限状态设计
中图分类号：TU391；G6420 文献标志码：A 文章编号：10052909（2015）05009805
随着“高铁走出去”战略的提出，我国土木工程专业国际型人才培养越来越紧迫[1-3]。土木工程专业主干课程开展双语教学，传授土木工程设计基本概念、原理与设计分析方法的同时，培养学生的专业英语应用能力，使学生熟悉国外规范和设计程序，为学生毕业后的涉外工作奠定基础，培养具有高水平专业知识和良好专业英语交际与应用能力的高素质人才。
一、课程改革必要性
双语教学作为一种新教学模式，如何立足现有教学大纲，采用何种教学模式和评价方法才能更好地开展教学，各方面研究有待进一步完善，还需要更多理论研究和教学案例的支持。目前的主要矛盾是课程定位不明，在教学内容、教学方式和教学质量评价等方面存在的问题如下所述。
（一）教学内容多和学时少的矛盾
课程内容主要包括钢结构材料性能，连接构造、受力构件（轴心受压，受弯和弯压）的基本原理、设计计算，公式繁琐难解，双语教学又增加了语言学习内容，教材还没完全成型，而相应分配的课时为32学时（2学分），于是教师每节课都在赶进度，学生每节课都感觉内容太多吃不消。
（二）学生难学和教师难教的矛盾
通过英语教学对大部分内容的理解并不难，但要想学生熟练运用国外工程师的思维方式学习新专业知识，还有一定难度。学生存在畏难情绪，学习兴趣不高。教师在考虑授课效果的同时还要考虑课程进度和课程内容，而在大班（50―80人）教学条件下，课堂氛围和授课效果很难保证，教师的讲解不能面面俱到。
（三）教学质量评价与反馈难
教学相长，及时在教学过程中评价教学质量以改进教学方式。钢结构设计原理课程教学内容难度差异大，学生英语水平参差不齐，学时少，教学质量很难评价。
西南交通大学茅以升学院于2011年开始在土木工程专业课程开展双语教学，并在多方面进行了探索。文章针对专业基础课钢结构设计原理课程特点，结合3年双语教学实践，分析和探索适合国内土木工程专业基础课程双语教学方式，总结并提出了适合大班授课，以极限状态设计为主线的多种教法组合的授课模式。
二、 课程定位
钢结构设计原理属于土木工程专业“结构设计原理”系列课程很重要的一部分，是在完成力学课程，已经熟悉基本力学原理的情况下，开设的结构设计入门专业基础课。教学大纲要求培养学生运用钢结构的基本理论知识进行研究与设计的能力，这一点对双语教学和汉语教学都是一样的，只是双语教学是在此基本目标上朝国际化迈进了一步。钢结构设计原理双语教学应根据整个土木工程专业课程体系和钢结构设计的特点，基于学生的语言水平，在专业知识和语言之间找到一个合理可行的切入点和平衡点，明确课程定位，纲举目张，剪裁教学内容，选取教学方式，进行教学质量评价。
其一，明确专业知识的学习是双语课程学习的最终目的。语言和专业知识的关系往往困扰着双语教学，其关系应区分表里，互相呼应。专业知识学习应为“里”，语言作为工具应为“表”。让学生在深刻理解基本原理的基础上，掌握其专业化、国际化的英文表述，理解国外工程师的思维方式，具备与中外专业人士沟通的基础。
其二，衔接好钢结构基本原理与力学理论和力学概念脉络关系。钢结构基本原理课程的理论性强，难点和重点多，与力学理论和力学概念联系紧密，如疲劳与断裂力学，压杆稳定与欧拉稳定理论，局部稳定与弹性波板稳定理论，梁的稳定与开口薄壁杆件约束扭转等。在前置力学课程的基础上，为解决钢结构基本原理的难点和重点，就要理清其与力学理论和力学概念脉络关系，使学生有清晰的力学概念，顺利完成从力学到工程结构的过渡。
其三，明确基本原理的教授包括结构行为的学习和极限状态设计理念的灌输。钢结构原理课程内容复杂，设计与构造并举，中外相关规范规定差异较大，会使学生顾此失彼，抓不住关键，教师教学过程中也感觉教时不够，关键概念讲不透。所以教学应立足于极限状态设计理念，对钢结构的强度、稳定和疲劳等基本原理和关键公式，多举例，多练习，多提问，而对其他内容和具体构造规定等可让学生自学。
三、极限状态设计为主线的教学内容
（一）以极限状态衔接力学和钢结构设计课程
为解决钢结构基本原理的重难点，就要理清其与力学理论和力学概念脉络关系，使学生有清晰的力学概念，顺利完成从力学到工程结构的过渡[4]。
在前置材料力学、结构力学课程的基础上，可以简明扼要地介绍断裂力学和薄板理论等，然后从极限状态的角度，将力学基本理论应用于钢结构设计中，建立理论与实践的有机联系，让学生从基本力学原理和工程结构实际两个角度进行结构设计学习，如表1所示。
（二）以结构行为为“经”，以极限状态为“维”，归纳整合，抓住主线
钢结构设计原理教学内容多而繁，理论推导与构造要求的内容比较枯燥，学习有一定难度。教学大纲一般按结构行为归纳为三大层次或部分，即材料―连接―构件，让学生将知识点归入这三大块知识中便于理解和记忆。但是这样就割裂了各部分之间的有机联系，毕竟最后学生将面对的是整个结构设计，而不仅仅是材料或构件。
钢结构设计原理课程教学目标是能熟练运用基本原理进行钢结构设计，基本原理包括结构行为和结构设计方法，两者不可分割，缺乏前者，后者没有载体，只有前者，即为照猫画虎。以极限状态设计为主流的设计方法可以将上述三大块知识有机结合，如表2所示，根据不同结构行为层次的不同破坏模式，以关键性关系联结，逻辑性强，形象生动。表2中的重要关系是极限状态变化的基础和载体，极限状态则是推导各个公式的前提条件，而关键概念是设计的重要参数，也是学生必须掌握的基本概念和相应的英语单词。
（三）处理好教材和规范的关系
结构设计原理主要任务是让学生掌握土木工程中钢结构设计方法。一方面，实际结构设计需要结合相应规范规定开展教学，包括材料性能要求，构造规定、计算分析方法和流程等，基本原理的教学必须与实际设计的需要紧密结合。另一方面，钢材性能的提高和技术水平的进步，使规范的修订和完善成为一种常态，因此，双语教学中需要重视不基于特定规范的基本原理、知识与方法的传授，以增强学生的知识应用适应能力[5]。
西南交通大学茅以升学院土木工程专业钢结构设计原理课程曾计划采用国外高等院校土木工程专业原版教材，考虑到虽然结构设计原理不分国外国内，但不同国家在工程设计中所依据的规范不同，其教材针对的教学大纲也有差别，也就是说原版教材必然是建立在所属国家相应规范基础之上，学生学习过程中不仅会感受到专业知识的难度，还会产生语言困扰，因此，直接采用原版教材不完全适合国内需要。基于上述原因，宜先采用英文版讲义与中文教材相结合的教材体系，并指定相关英文参考资料，英文讲义经教学检验后可以形成适合本校的英文教材。
四、多种方法组合的教学模式
（一）案例分析辅助教学引入和总结教学内容
案例教学[6]是具体的实例，印象深刻，易于学习和理解。开始教学内容前，可引入相关的国内外有代表性的工程实例，激发学生学习兴趣，提高知识运用的真实性，教学内容完成后对案例进行分析，提高解决具体工程问题的能力。通过工程事故案例教学，还可以警醒学生，在专业学习过程中严格要求自己，培养一丝不苟的工作态度和严谨的职业素养。
组织的案例最好能具备学科前沿性，并与教学内容相关，能突出重难点。学生一般对钢结构实践中成功的案例司空见惯，但对垮塌的案例记忆深刻。表3为根据教学内容中的结构层次，分别给出了对应破坏极限状态的工程垮塌事故案例，让学生学习专业知识的同时，体验工程实际中责任使命感的重要性。
（二）问答式授课模式关注重难点内容
当学生对双语教学熟悉后，问答式授课模式才能有效地展开[7]。受双语授课课程学时的限制，问答式授课模式主要有两种形式：课上教师问学生答和课下学生问教师答。
课上教师问学生答。根据每讲课的教学安排，教师将授课主要内容和关键概念以英文问题的形式在课上给出，以随机点名，让学生回答，并记录评分，然后根据学生回答的情况，以问题为主线，逐一讲解。这样学生课上不仅仅是被动听课，还是被迫积极思考，教师根据学生的回答反馈教学效果。
课下学生问教师答。根据学生的作业和上课情况，在课后可以留一些时间给教师或助教解答学生的问题。课下单独交流可以节约课堂时间，学生可以书面形式提出问题，针对共性问题下次课强调和复习。
（三）流程图法梳理设计和计算的程序
流程图法[8]作为一种从计算机程序语言衍生出的教学方法，可将课程中的复杂结构设计编制成具有逻辑关系、体系化、规范化的流程，让学生理解并掌握复杂难懂的结构设计程序和要求，开展教学的具体实施步骤如图1所示。
流程图法采用箭头和图形，根据公式和简洁的语言展示复杂的结构构件设计流程和规范规定，教学内容清晰明确，优点为符号规范，表述简洁，结构清晰，逻辑明确，容易理解。
图1 结构设计课程教学流程图
钢结构设计原理是一门理论性强、计算公式较多的课程。纷繁复杂的公式使学生容易产生混淆。在课程教学中，针对不同的教学内容，如不同构件设计、同一构件设计、构件与连接设计、焊缝连接中弯与扭的区分，可分别采用比较教学方法[9-10]，帮助学生辨别同类教学内容的异同，抓住教学内容的实质，从而熟练掌握，不致混淆。
五、多通道教学质量评价
教学质量评价对教师及时调整和优化教学内容非常关键[11]，可以通过以下几个通道得到教学效果的反馈意见。
（一）课堂即时提问
按照教学计划，每堂课的内容既不同又有逻辑联系，尽快课堂时间有限，仍然需要回顾已讲内容，引入新内容。在复习上一讲内容的时候，可以对重难点内容点名提问，根据学生的回答情况得到教学质量的反馈，并进行补充和强化。在新内容进行到关键点时，提出疑问，敦促学生思考，让学生不只是照本宣科，而是对内容进行思考。根据回答情况记录成绩，整个学期每人都会被提问到，课堂提问从这两个方面入手，可以即时评价教学质量，控制上课节奏，优化教学内容，提高学习效率。
（二）课后作业批改
钢结构设计原理是实践性强、计算公式和原理较多的课程，需要进行大量练习才能很好地掌握教学内容，因此课后作业必不可少。课堂教学工作完成后，布置教材上的3道左右计算题，因时间充裕，计算量比考试题目要大。学生作业的完成情况反映了该部分内容的教学效果，可针对作业批改中存在的问题在下讲课进行补充。这样可以评价每讲课的教学质量，适时调整教学内容
。
（三）期中阶段考试
当总教学内容进行到一半时，可以就已讲内容进行一个阶段性的考察，期中考试的题目形式宜与期末考试一致，只是考察内容侧重点不同。题目应该包括考察基本概念的客观题（选择题）和设计计算的计算题，一方面让学生对学过的内容进行总结和复习，另一方面可以考察半期教学效果，促进后半期教学质量提高。期中考试是阶段性总结和反馈，评价半期教学质量。考试试卷应为英文，学生可用中文解答，让学生熟悉英文表述，提高对题目的因素理解能力。
（四）期末考试
由于期末考试占总成绩的比例在60%以上，学生在期末考试前都会花大量时间复习。对学生来讲，期末考试是课程的指挥棒。对教师来讲，期末考试可以全面评价整学期教学质量情况，
为下次教学提供参考。考试试卷也应为英文，学生可以用中文解答，这样学生才能重视双语学习。教师通过对期末试卷进行分析，找到学生错误较多的地方，查找原因，寻求解决之道。另外可以在最后一次课上让学生匿名提出意见，如教学进度、重难点和教学方法是否得当等。
总之，应做到教学反馈及时，多通道评价教学质量，合理调整教学内容，提高教学质量。
六、 结语
面对钢结构设计原理双语教学中内容多，课时少，学生英语水平参差不齐，教学质量难于评估的现状，可以极限状态设计为主线，在教学内容、教学方式和教学质量评价三方面进行优化和调整，取得较好的教学效果。
（1）明确双语教学的定位很关键，应以专业知识和设计思想的传授为主体，语言为载体。
（2）在传统以结构层次（材料―连接―构件）为模块的教学内容基础上，让学生掌握极限状态设计的理念，衔接好力学和钢结构课程，剪裁教学内容，提升学生结构设计学习的深度和广度。
（3）针对不同的教学内容和教学过程，应综合采用不同的教学方式，以各种手段促进教学效果的提高，降低学生学习的难度。
（4）教学质量评价应贯穿整个教学过程，并进行多通道实时评价，因地制宜，从学生的接受角度来提高教学质量，不断提升教学水平。参考文献：
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[3] 张建仁， 李传习， 杨美良， 等. 结构设计原理课程教学团队建设的改革与实践[C]//高等学校土木工程专业建设的研究与实践――第十届全国高校土木工程学院 （系） 院长 （主任） 工作研讨会论文集， 2010.
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混凝土基本原理范文6
关键词：检测；基桩；展望
中图分类号：TU473.1 文献标识码：A 文章编号：
0 前言
桩基是高层建筑、厂房、桥梁、港口码头等工程建筑采用的主要基础型式之一，属于隐蔽工程范围，其质量优劣直接关系到整个建筑物的安危。基桩检测的主要功能就是判别桩身结构完整性(质量)和对单桩承载力进行评价。桩基检测是评价桩基工程是否合格的依据，也是对不合格桩进行补强的基础。因此，桩基检测引起人们的重视，成为地基基础问题的一个热点。本文对目前国内常用的桩基检测方法作一个概述，并对各种桩基检测法本身及实践应用中存在的若干问题进行初步了探讨。
1 桩基分类
桩的种类按不同的分类法对刚性桩可进行如下分类：
(1)按桩承载性状分类，可将桩分为摩擦型桩和端承型桩两大类。
(2)按桩的使用功能分类，是指桩在使用状态下，可以分为四类：竖向抗压桩、竖向抗拔桩、水平受荷桩、复合受荷桩。
(3)按桩身材料分类，可以分为混凝土桩、钢桩。
(4)按成桩方法分类，可以分为非挤土桩、部分挤土桩、挤土桩。
(5)根桩的据长度分类，可分为短桩和长桩。一般来说，桩长L>30m称为长桩，l0m ≤L≤ 30m称为中长桩，L
(6)按桩径大小分类，可分为小桩(D≤250mm)、中等直径桩(250mm
2 常用桩基检测方法
桩身的完整性和单桩的承载力是基桩质量检测中的两项重要内容，按其完成设计与施工验收规范所规定的检测项目的分类，宏观上分为三种检测方法：
（1）直接法
顾名思义，即通过现场原型试验直接获得检测项目结果或为施工验收提供依据的检测方法。在桩身完整性检测方面主要是钻孔取芯法，以测定桩身混凝土的质量和强度，检查桩底沉渣和持力层情况，并测定桩长。承载力检测包括了单桩竖向抗压(拔)静载试验和单桩水平静载试验，前者用来确定单桩竖向抗压(拔)极限承载力，后者除用来确定单桩水平临界和极限承载力。
（2）半直接法
半直接法是指在现场原位试验基础上，同时基于一些理论假设和工程实践经验并加以综合分析才能最终获得检测项目结果的检测方法。主要包括以下三种：
①低应变法，利用被动和振动理论对桩身的完整性做出评价的一种检测方法，主要包括反射波法、机械阻抗法、水电效应法等等；
②高应变法，通过测量和计算判定单桩竖向抗压承载力是否满足设计要求及对桩身完整性做出评价的一种检测方法，主要包括锤击贯入试桩法、波动方程法和静动法等等；
③声波透射法，通过对声波传播时间、波幅及主频等声学参数的测试与分析，对桩身完整性做出评价的一种方法。
（3）间接法
间接法是依赖直接法己取得的试验成果，结合上的物理力学试验或原位测试数据，通过统计分析，以一定的计算模式给出经验公式或半理论、半经验公式的估算方法。由于地质条件和环境条件的复杂性，施工工艺、施工水平及人员素质的差异性，该方法对设计参数的判断有很大的不确定性，所以只适用于工程初步设计的估算。
3 钻孔取芯法
基本原理：利用钻机对桩进行抽芯取样，根据取出芯样对混凝土强度、局部缺陷情况、桩基的长度、持力层的情况、桩底沉渣厚度等作出判断。
优点：该法具有科学、直观、实用等特点，在混凝土灌注桩检测中应用较广。完整的检测可获得桩径、桩身混凝土强度、桩底沉渣厚度和桩身完整性等情况，并判定或鉴别桩端持力层的岩土性状。
缺点：钻芯法是一种微破损或局部破损检测方法检测时间长，成本高昂，对局部缺陷和水平裂缝等判断不是很准确，也无法对预制桩和钢桩的成桩质量进行检测。
建议：钻孔取芯法宜与其它无损检测方法结合进行，同时配备测斜仪对钻孔垂直度进行检测，减少施工方与检测部门的争议。
4 静载试验
基本原理：静荷载试验是最传统的桩基检测方法，该方法可以确定单桩竖向极限承载力，结合在桩身和桩底预埋测试元件还可以测定桩侧摩阻力分布情况、桩端反力和桩身轴力等。静荷载试验方法按提供反力的方式可分为4种形式：锚桩法、堆载法、锚桩堆载法、桩身安放千斤顶加载法。
优点：最直接、最可靠、准确率最高的手段。
缺点：动用设备多、耗费大、试验周期长、场地要求高、抽样率低。
问题与建议：当荷载~位移曲线特征不明确时，极限承载力的确定受人为因素的影响较大。建议静载荷试验与高、低应变检测法相结合，可有效地提高检测的覆盖面。
5 低应变法
基本原理：使用小锤敲击桩顶，通过粘结在桩顶的传感器接收来自桩中的应力波信号，采用应力波理论来研究桩土体系的动态响应，反演分析实测速度信号和频率信号，判断桩身质量。该检测方法称为低应变动测法，主要检测桩基的完整性。下面对常用的低应变检测方法做简单介绍：
（1）反射波法
反射波法又称时域法，即在时间域上研究桩的振动曲线。通过对曲线的研究判读进而判断桩身的质量。这种法方法操作简便，成本低，因而在工程上应用广泛。需要指出的是反射波法只在对评价桩身质量比较可靠，由于其锤击能量小，不能够使桩土之间产生足够的相对位移来激发土对桩的阻力，因此用它来估计桩的承载力可靠性不高。
（2）动力参数法
本法的实质是用敲击方法测定桩的基本自振频率（频率法），或同时测定桩的频率和初速度（频率-初速法），用以换算桩基的各种设计参数。经实测对比研究，精度也能满足工程要求。相对而言，频率-初速法适应范围较广。在有条件的情况下，会优先采用频率-初速法。
（3）机械阻抗法
机械阻抗法将桩身简化为多自由度的质量-弹簧模型，通过测量施加给桩头的激励函数和桩头的动态响应函数来识别桩的动态特性，而后依据桩的动态特性推测桩的承载力和桩身混凝土的完整性。
优点：设备简单、检测速度快、费用低廉，可以大面积检测。
缺点：无法对缺陷准确定性、准确定量分析。
建议：
①低应变检测前必须搜集打桩资料，包括粗骨料的品种、粒径、混凝土含水率、混凝土配合比、养护方式以及成桩工艺、地质地层情况等，以合理确定该工程的桩身混凝土波速范围，用于指导检测工作，提高基桩检测的判释水平。
②测桩曲线上扩径反射波与初至波(直达波)极性相反；缩径、离析、裂缝处的反射波与初至波极性相同，据此可区分两类不同性质的缺陷。但要明确区分缩径、离析、裂缝等缺陷，理论依据不充分，因为产生反射波的前提是桩身波阻抗发生变化，而桩身波阻抗为密度、桩截面积、波速的乘积。要进一步判断桩身缺陷的性质，除分析测桩曲线特征外，应综合分析基桩施工工艺、施工记录及场地工程地质条件等因素。
③为判别桩身的浅部缺陷，应减少激振力的脉冲宽度，以提高对浅部缺陷的分辨能力；为判别桩身的深部缺陷，应适当增大激振力的脉冲宽度，以获取良好的桩底反射和缺陷处的特征反射波形。
④桩底沉渣对于端承桩的承载力影响很大，而在工程检测中，沉渣的严重程度和厚度不易判别，应结合地质情况，采用多种激振设备，不同的敲击点，接收点，综合判断。
⑤对于扩（缩）颈类截面严重变化缺陷和浅部断裂缺陷，应注意同一缺陷界面的多次反射。注意区分同一缺陷界面的多次反射信号和桩身存在多缺陷反射波信号。同一缺陷界面的多次反射现象的出现，是桩身存在严重缺陷的有力证据。
6 高应变法
基本原理：高应变动力测桩是用足够大的重锤敲击桩顶，使桩顶产生的动位移接近常规静力压桩时的沉降量(通常的应变量级约为10-3)，以使桩周土的极限阻力充分发挥。通过波动方程求解，直接计算与桩运动相关的土的静、动阻力及桩的缺陷程度，从而对桩的极限承载力和桩身结构完整性进行定量评价。目前高应变法有动力打桩公式法、波动方程分析法、Case法、曲线拟合法、锤击贯入法和动静法等。目前工程上常用的是Case法和曲线拟合法。Case法由于分析较为简单，可在现场提交结果，因而也称为波动方程实时分析法，而拟合法因要进行大量的拟合反演运算，一般只能在室内进行。
优点：
①可以快速地对单桩极限承载力和桩身结构的完整性做出估计，实现现场的实时分析，同时可用来对打桩过程实行监测和监控，对预制打人桩特别适合。
②在确定单桩垂直极限承载力具有独特的优点，即无需静载试验中的锚桩或堆载物，时间短、费用低、效率高，并可以进行大吨位桩基检测等。
③可区分是土的变形还是桩身的结构破坏引起的沉降。
④ 实测曲线拟合法不仅可得到单桩总极限承载力，还可得到计算的侧阻分布和计算的荷载~位移曲线。
缺点：
①与低应变法相比，高应变法检测桩身完整性存在着设备笨重、效率低及费用高的问题。
②对于嵌岩的大直径灌注桩、扩底桩由于尺寸效应，端阻力充分发挥所需的位移很大，这时对桩锤匹配能力下降，而往往高应变检测所用锤的重量有限，很难在桩顶产生较长持续时间的高水平作用的荷载，达不到使土阻力充分发挥所需的位移量。遇到这种情况，高应变法就显得不那么适用了。
建议：
①采用高应变动力检测要重视动静对比试验。对一个工程或一个地区，应把高应变检测同静载试验结合起来，积累桩基工程的实践经验，以求得适合当地工程的相关计算参数。
②由于桩身混凝土强度与单桩极限承载力非常接近,且有可能低于单桩极限承载力(如砂层较厚地段)，建议施工选锤必须慎重，严格控制桩锤冲击力，以防桩体破坏。
7 超声波透射法
基本原理：桩内预埋若干检测管作为检测通道，将发射探头和接受探头置于声测管中，管内充满清水作为耦合剂。由仪器中的脉冲信号发生器发出一系列周期性电脉冲，加在发射换能器的压电体上，转换成超声脉冲，该脉冲穿过待测的桩体混凝土，并为接受换能器所接受，再转换成电信号。由仪器中的测量系统测出超声脉冲穿过混凝土所需的时间、接受波幅值(或衰减值α)、脉冲主频率、波形及频谱等参数，然后由数据处理系统按判断软件对接受信号的各种参数进行综合判断和分析，即可对混凝土各种内部缺陷的性质、大小、位置做出判断，并给出混凝土总体均匀性和强度等级的评价指标。超声脉冲法检测结果能排除土层变化(土阻尼变化)的影响，以及桩身在满足正常桩径下由于桩径的变化而引起的桩身广义波阻抗突然变化的影响。在超声脉冲法检测成果中，对桩基混凝土各种内部缺陷的性质、大小、位置的判定主要依赖超声脉冲穿过混凝土所需的时间、波幅值(或衰减值α)、脉冲主频率、波形及频谱等参数的正确采集。
优点：
①超声波透射法可以详细查明桩身内部混凝土质量的变化情况，具有较高的准确度和分辨率，结果准确可靠，可估算混凝土的强度，为混凝土的质量处理提供了可靠的依据。
②超声波透射法能检测沿桩身长度的任意一个载面的质量，不受桩长桩径限制。
③无盲区，声测管埋到什么部位就可检测到什么部位，包括桩顶低强区和桩底沉渣厚度。④不需桩顶露出地面即可检测，方便施工。
缺点：
①测管施工复杂，施工、检测成本较高，不便于普查，施工时的预埋管埋设相当关键，若预埋管固定偏移或下端渗漏都将可能对试结果造成影响，甚至使检测被迫终止。
②此法需要预埋声管，指定受检桩，不能做到随机抽检从而也起不到监控的作用。
建议：
①实际检测中不同测向声速有时候会出现较大的差异，往往是由于声测管本身发生倾斜造成的管距测量失准引起的，因此，若能对声测管间的管距做统一系统的修正，将会大大提高基桩检测的准确性。
②现阶段对基桩桩身完整性的评判采用波速、波幅、频率等单一的指标或者简单的两种指标的组合作为判断方法，没有考虑这几个指标的综合作用对基桩质量评判的结果，结合工程实际改善数学模型，加强理论研究，对声学参数进行频谱分析，并将它纳入到混凝土强度和混凝土缺陷检测中去，可大大提高检测结果的精确性，减少误判率。
③超声波透射法基桩检测要求预埋声测管，使得声测管对基桩缺陷进行处理成为可能，对这方面进行研究将开辟一条集检测与补强加固于一体的、安全可靠的、经济有效的途径，使超声波透射法基桩检测更为经济可靠。
8 结语
桩基检测的理论与技术随着桩基工程的发展而发展，有待在实践中逐步完善和提高，笔者对目前的桩基检测方法提出几点看法和建议，恳求各位同仁批评指正：
（1）从工程的可靠性出发，建议采用综合的桩基检测方法来评价桩基工程，可首先采用低应变法对整个工程的部分或者全部工程桩进行无损的桩身质量检查，接着对采用低应变法检测发现存在较严重缺陷的工程桩进行动力的高应变详细检测，初步确定单桩的承载力，最后对承载力合格与不合格的工程桩按静力试桩的规范抽样进行静压试验，最终给出各工程桩的承载力，并对不合格的桩进行补强处理与相应的后检测。对各种桩基检测方法应灵活配合运用，才能使桩基检测结果更加准确可靠。
（2）为更好地开展工作，在设计过程中就应当落实检测内容及相关的技术要求，使检测工作规范化系统化，增强基础施工质量重要性的认识，从而更好地保证基础施工质量。
（3）现场对成孔检测的重要性认识不够。就完整的意义来说，桩基工程检测技术应包括成孔后检测和成桩后检测两大部分。我国桩基检测技术发展的特点是成桩测技术优于成孔检测技术。从防患于未然的观点来看，桩的成孔检测应比成桩后检更为重要。
总之，应清醒地看到桩的动测技术还在不断的发展，各种动测方法必须以传统的静载荷试验为依托，而不是相互排斥。在实际工程项目中，应该根据实际情况，项目经费，项目等级采用适当的桩基检测方法，以期达到最好的效果。
参考文献:
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[2] 建筑桩基技术规范编写组，建筑桩基技术规范(JGJ94-2008)，中国建筑工业出版社，2008.
[3] 刘兴录，桩基工程与动测技术200问，中国建筑工业出版社出版社，2000.
[4] 欧美大地仪器设备中国有限公司，动测技术发展简史，欧美大地桩基动测技术通讯，2000.
[5] 林维正，苏勇，洪有根，混凝土裂缝深度超声波检测方法，无损检测，2001年8月.