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篇(1)

關(guān)鍵詞：彈性力學(xué)；土木工程；教學(xué)；探索

彈性力學(xué)是高等學(xué)校土木水利等專業(yè)的一門理論性與應(yīng)用性都很強(qiáng)的基礎(chǔ)課程，目前各高校很多學(xué)科根據(jù)本專業(yè)本科教育培養(yǎng)目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)寬口徑、厚基礎(chǔ)的教學(xué)基本要求，減少課時(shí)和精簡內(nèi)容。另外，土木類專業(yè)所面臨的現(xiàn)代工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題大多為非桿系的復(fù)雜結(jié)構(gòu)體系，所以許多高等院校要求開設(shè)彈性力學(xué)和有限元課程，其目的是加強(qiáng)土木類本科生對復(fù)雜結(jié)構(gòu)數(shù)值分析能力的培養(yǎng)，以提高他們從事科學(xué)研究和現(xiàn)代結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的能力。然而學(xué)生普遍認(rèn)為彈性力學(xué)解決實(shí)際工程的能力遠(yuǎn)不如材料力學(xué)和結(jié)構(gòu)力學(xué)，而且彈性力學(xué)理論抽象，數(shù)學(xué)推導(dǎo)麻煩，課程枯燥乏味，提不起學(xué)習(xí)興趣。因此在現(xiàn)有的學(xué)時(shí)下如何保證教學(xué)的基本要求和基本內(nèi)容，用什么方法和手段達(dá)到既增大信息量，減少教學(xué)時(shí)數(shù)，又能強(qiáng)化學(xué)生能力的培養(yǎng)，成為彈性力學(xué)教學(xué)中需要關(guān)注的問題。

一、高校彈性力學(xué)教學(xué)現(xiàn)狀

為了提高結(jié)構(gòu)力學(xué)和彈性力學(xué)的相關(guān)教學(xué)水平和研究成果，教育部高等學(xué)校力學(xué)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)力學(xué)基礎(chǔ)課程教學(xué)指導(dǎo)分委員會(huì)結(jié)構(gòu)力學(xué)及彈性力學(xué)課程教學(xué)指導(dǎo)小組定期召開工作會(huì)議，2006年工作會(huì)議在武漢理工大學(xué)召開，2009年工作會(huì)議在成都西南交通大學(xué)舉行，2014年10月工作會(huì)議在北京工業(yè)大學(xué)舉行，各高校在每次會(huì)議中都對彈性力學(xué)的教學(xué)進(jìn)行了教學(xué)改革成果和經(jīng)驗(yàn)交流，對教學(xué)實(shí)踐、課程建設(shè)和資源積累等問題進(jìn)行了研討。北京工業(yè)大學(xué)在彈性力學(xué)的教學(xué)中也進(jìn)行了很多研究和改革，北京工業(yè)大學(xué)彈性力學(xué)課程的設(shè)置和教學(xué)與國內(nèi)其他高校具有類似特點(diǎn)與問題。2006年之前彈性力學(xué)作為土木工程本科專業(yè)的必修或必選課，學(xué)時(shí)一般為40學(xué)時(shí)左右，使用教材以徐芝綸《彈性力學(xué)簡明教程》為主要教學(xué)參考書。在2007版本科教學(xué)改革之后，彈性力學(xué)在土木工程專業(yè)本科中仍然設(shè)置為學(xué)科基礎(chǔ)必修課，但學(xué)時(shí)改為16學(xué)時(shí)，考試時(shí)采用閉卷考試，對學(xué)生學(xué)習(xí)要求較高，較多學(xué)生仍然認(rèn)為太偏重于理論，理論抽象，數(shù)學(xué)推導(dǎo)煩瑣難以理解，并且其解決實(shí)際工程的能力遠(yuǎn)不如結(jié)構(gòu)力學(xué)。在2012版教學(xué)計(jì)劃后，課程性質(zhì)以及學(xué)時(shí)都沒變，但考試時(shí)采用開卷考試，對學(xué)生的公式推導(dǎo)要求降低。改為16學(xué)時(shí)時(shí)，教師和學(xué)生的感覺都是時(shí)間太緊張，學(xué)習(xí)壓力大，所以在剛完成的2015版土木工程本科教學(xué)計(jì)劃中，彈性力學(xué)進(jìn)行了很多變化，首先課程性質(zhì)發(fā)生了改變，由學(xué)科基礎(chǔ)必修課改為學(xué)科基礎(chǔ)選修課，讓學(xué)生有選擇的空間，其次學(xué)時(shí)增加為24學(xué)時(shí)，讓選修彈性力學(xué)的同學(xué)能真正學(xué)習(xí)到彈性力學(xué)的主要內(nèi)容。所以目前在現(xiàn)有的學(xué)時(shí)下，如何保證教學(xué)的基本要求和基本內(nèi)容，用什么方法和手段達(dá)到既增大信息量，減少教學(xué)時(shí)數(shù)，又能強(qiáng)化學(xué)生能力的培養(yǎng)，成為教學(xué)中關(guān)注的問題，由此也產(chǎn)生了彈性力學(xué)教學(xué)內(nèi)容多和學(xué)時(shí)少的矛盾。許多高校和研究者在彈性力學(xué)課程教學(xué)和研究上進(jìn)行了教學(xué)改革，取得了較多有益成果，盡管如此，土木工程專業(yè)彈性力學(xué)課程在以下幾方面尚有待研究與改革：（1）教學(xué)對象上，彈性力學(xué)通常主要在工程力學(xué)專業(yè)開設(shè)，需要充分考慮結(jié)合土木工程專業(yè)的特點(diǎn)。（2）教學(xué)思路上，仍然偏向工程力學(xué)方法，在內(nèi)容選擇上較偏向數(shù)學(xué)，主要是理論上的教學(xué)，對理論分析和數(shù)值分析結(jié)合對比方面缺少。（3）講課內(nèi)容中未能充分引入彈性力學(xué)領(lǐng)域的最新進(jìn)展，尤其是與土木工程結(jié)構(gòu)相關(guān)進(jìn)展，因此在彈性力學(xué)課程的教學(xué)方式、教學(xué)內(nèi)容、考試形式等方面需要進(jìn)行一些思考和探討，對彈性力學(xué)教學(xué)中的普遍與特殊問題進(jìn)行研究與實(shí)踐，將促進(jìn)學(xué)校土木工程學(xué)科力學(xué)教學(xué)的發(fā)展。

二、盡可能地提高學(xué)生的“計(jì)算分析”理論水平

根據(jù)高等院校土木類專業(yè)本科指導(dǎo)性專業(yè)規(guī)范以及2015版培養(yǎng)方案規(guī)定的學(xué)時(shí)，需要考慮在既有學(xué)時(shí)下，使學(xué)生的理論水平能達(dá)到當(dāng)今土木類專業(yè)的培養(yǎng)要求。

1.重點(diǎn)突出彈性力學(xué)分析思路和概念。在教學(xué)中，在分析思路上，一般重點(diǎn)講授彈性力學(xué)平面問題的相關(guān)問題，并且對彈性力學(xué)平面問題基本理論采取精講的形式，對空間問題基本理論采取和平面問題基本理論相對比方法進(jìn)行講解。如果根據(jù)實(shí)際，直接從實(shí)際工程的三維問題，再到講授二維問題可能更符合思維過程以及實(shí)際工程問題，使得思路更加自然，并且能節(jié)省教學(xué)課時(shí)。另外，在講授方法思路中應(yīng)突出思路、概念與結(jié)論。如彈性力學(xué)中的概念問題：彈性力學(xué)中應(yīng)力的方向以及正負(fù)號(hào)的定義，平面應(yīng)力問題和平面應(yīng)變問題的區(qū)分，應(yīng)力邊界條件和位移邊界條件的確定方法，處理局部邊界條件的圣維南原理，等等，這些都是講述平面問題基本理論中要熟練掌握的概念。

2.結(jié)合具體土木工程實(shí)例教學(xué)，附加一些分析程序和工具的介紹，拓寬學(xué)生分析方面的應(yīng)用能力。在介紹分析思路時(shí)，需要結(jié)合有實(shí)際工程背景的工程算例來分析，這樣可以明確學(xué)習(xí)目的，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力。在理論分析完成后，還可以介紹相應(yīng)的數(shù)值分析方法，介紹Matlab計(jì)算程序或有限元分析工具，對理論分析過程數(shù)值化，讓學(xué)生自己操作計(jì)算，分析結(jié)果。最后由于土木工程專業(yè)學(xué)生在實(shí)際工作中需要學(xué)會(huì)運(yùn)用，可以結(jié)合一些設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行學(xué)習(xí)，如：公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范（JTGD70-2004）建議采用彈性力學(xué)數(shù)值方法—有限元法計(jì)算圍巖的隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)力和變形等，通過在理論分析結(jié)果和數(shù)值分析對比的同時(shí)，還可以通過規(guī)范要求進(jìn)行驗(yàn)算。

三、根據(jù)當(dāng)今土木類本科生的培養(yǎng)要求，編寫適合土木工程專業(yè)學(xué)生使用的教材

就目前而言，對于土木類本科生的彈性力學(xué)課程，各高等院校所安排的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)時(shí)數(shù)及選用的教材均存有不同。換言之，對教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)時(shí)數(shù)及教材均沒有統(tǒng)一的指定，仍處在各高校教師根據(jù)自己的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行不斷地探索與總結(jié)。目前已出版的彈性力學(xué)教材有很多種，所使用的教材一般為《彈性力學(xué)簡明教程》，徐芝侖編，高等教育出版社出版。這本教材所涵蓋的內(nèi)容較多、較全面，也比較深刻，對概念思路的解釋較為簡潔，但仍然有需要改進(jìn)之處：（1）基本上從平面問題到空間問題最后到板殼一些特殊問題，分析講解思路可以變化，讓學(xué)生更快更容易的理解。（2）理論講解較多，實(shí)際土木工程案例的分析較少。（3）理論推導(dǎo)比較多，數(shù)值分析對比較少，數(shù)值分析工具的應(yīng)用較少等，另外學(xué)生學(xué)習(xí)的課余指導(dǎo)用書比較少。為此，編寫更加適合土木工程專業(yè)的教材以及教材指導(dǎo)用書是有必要的。

四、改革單一的板書教學(xué)模式，研制《彈性力學(xué)》的CAI電子教案

作為一門強(qiáng)調(diào)理論與應(yīng)用的課程，僅以單一的板書教學(xué)模式明顯不足。例如，本課程中復(fù)雜的理論推導(dǎo)數(shù)學(xué)演示，這些均可通過CAI電子教案的教學(xué)來表述。此項(xiàng)教改工作的目的是在教學(xué)時(shí)數(shù)不足的情況下，就如何實(shí)現(xiàn)課堂教學(xué)氣氛活躍、高效率地完成教學(xué)內(nèi)容、突出理論聯(lián)系實(shí)際等方面而為之。根據(jù)本課程教學(xué)大綱中教學(xué)內(nèi)容的要求及依據(jù)更加豐富的教材，可以編制本門課程的CAI電子教案。在實(shí)際教學(xué)中，采用多媒體與板書相結(jié)合的教學(xué)模式，預(yù)期可以達(dá)到較好的教學(xué)效果，授課學(xué)生能給出較好的評價(jià)。另外，課內(nèi)教學(xué)是本課程的主要任務(wù)。但由于本門課程在土木專業(yè)上的應(yīng)用性較強(qiáng)，學(xué)生的課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)均會(huì)遇到實(shí)際結(jié)構(gòu)問題的數(shù)值分析，對此需要課外指導(dǎo)，因此建立教師學(xué)生互動(dòng)平臺(tái)和窗口也是有必要的。

五、結(jié)語

為了提高土木工程專業(yè)彈性力學(xué)課程教學(xué)質(zhì)量和效果，本文分析了土木工程專業(yè)彈性力學(xué)課程的教學(xué)相關(guān)問題，并探索了土木工程專業(yè)彈性力學(xué)課程的教學(xué)改進(jìn)方法。

1.盡可能地提高學(xué)生的“計(jì)算分析”理論水平，使學(xué)生的理論分析水平達(dá)到當(dāng)今土木類專業(yè)的培養(yǎng)要求。

2.根據(jù)當(dāng)今土木類本科生的培養(yǎng)要求，編寫適合土木工程專業(yè)學(xué)生使用的教材。

3.改革單一的板書教學(xué)模式，研制《彈性力學(xué)》的CAI電子教案，并建立教師互動(dòng)平臺(tái)和窗口。

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篇(2)

關(guān)鍵詞：巖土工程；土力學(xué)

有限元法在我國普及的初期，許多工程師對數(shù)值分析能否解決實(shí)際問題曾抱著懷疑的態(tài)度，但是不少有識(shí)的技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)還是給予熱情的支持。記得上世紀(jì)80年代初在組織三峽深水圍堰第一輪多單位協(xié)作分析計(jì)算時(shí)，長江水利委員會(huì)司兆樂總工曾提出計(jì)算分析結(jié)果能達(dá)到“精確定性、粗略定量”的目標(biāo)。到今天，雖然不能說這一目標(biāo)已完全實(shí)現(xiàn)，但對相當(dāng)一部分巖土工程來說，做到這一點(diǎn)已沒有困難。當(dāng)然，巖土工程的設(shè)計(jì)和施工在今后相當(dāng)長的時(shí)期內(nèi)仍需要工程師們的經(jīng)驗(yàn)，但是，在科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的今天，數(shù)值分析技術(shù)必將越來越成為人們必須依賴的工具。

同樣，在巖土力學(xué)研究中，計(jì)算也已成為和實(shí)驗(yàn)一樣不可或缺的手段。在某些特殊情況下數(shù)值模擬甚致可以代替實(shí)驗(yàn)。而離心模型試驗(yàn)與數(shù)值模擬的相互配合，已經(jīng)成為解決巖土工程問題的一個(gè)重大研究方向。

本文將就21世紀(jì)巖土工程數(shù)值分析的發(fā)展前景提出一些看法，基于作者專業(yè)知識(shí)的局限，重點(diǎn)探討土力學(xué)問題的數(shù)值分析問題。

自古以來，人類就廣泛地利用土作為建筑地基和材料。古代許多偉大建筑物，如我國長城、大運(yùn)河、宮殿廟宇、橋梁等，國外的比薩斜塔、金字塔等的修建都需要有豐富的土的知識(shí)和在土層上修建建筑物的經(jīng)驗(yàn)。由于社會(huì)生產(chǎn)力和技術(shù)條件的限制，這一階段經(jīng)過了很長時(shí)間，直到18世紀(jì)中葉，還停留在感性認(rèn)識(shí)階段。

理論提高階段。產(chǎn)業(yè)革命以后，大量建筑物工程的興建，促使人們對土進(jìn)行了專題研究。把已積累的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行一些理論歸納和解釋。如1773年，法國科學(xué)家?guī)靷悾–.A.Coulomb）發(fā)表了土壓力理論和土的抗剪強(qiáng)度公式；1856年，法國工程師達(dá)西（H.Darcy）研究了砂土的透水性，創(chuàng)立了達(dá)西滲透公式；1857年英國學(xué)者朗肯（W.Jm.Rankine）建立了另一種土壓力理論與庫倫理論相輔相承；1885年，法國科學(xué)家布辛內(nèi)斯克（J.Boussinesq）提出了半無限彈性體中的應(yīng)力分布計(jì)算公式。至今仍都是地基中應(yīng)力計(jì)算的主要方法等等。

形成獨(dú)立學(xué)科階段。從20世紀(jì)20年代起，不少學(xué)者發(fā)表了許多理論和系統(tǒng)的著作。1920年法國普蘭特發(fā)表了地基滑動(dòng)面的數(shù)學(xué)公式，1916年瑞典彼得森提出了計(jì)算邊坡穩(wěn)定性的圓弧滑動(dòng)法。而最具代表意義的是1925年美國太沙基（K.Terzaghi）首次發(fā)表了《土力學(xué)》一書。這本著作比較系統(tǒng)地論述了若干重要的土力學(xué)問題，提出了著名的有效應(yīng)力原理，至此，土力學(xué)開始真正地形成獨(dú)立學(xué)科。從那時(shí)起，直到20世紀(jì)60年代，土力學(xué)的研究基本上是對原有理論與試驗(yàn)充實(shí)與完善。自20世紀(jì)60年代以來，隨著電子計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)和計(jì)算技術(shù)的高速發(fā)展，使土力學(xué)的研究進(jìn)入了一個(gè)全新的階段。

第四階段。此時(shí)，最突出的工作是用新的非線性應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系代替過去的理想彈塑性體。隨著應(yīng)力應(yīng)變模型建立，以此為基礎(chǔ)建立了新的理論體系。 1957年，D.C.Drucker提出了土力學(xué)與加工硬化塑性理論，對土的本構(gòu)模型研究起了很大的推動(dòng)作用。許多學(xué)者紛紛進(jìn)行研究，并召開多次學(xué)術(shù)會(huì)議，提出了各種應(yīng)力應(yīng)變模型。如在工程中常用的鄧肯-張模型、英國劍橋模型等。我國在這個(gè)階段也進(jìn)行了很多工作，如清華大學(xué)黃文熙模型、南京水利科學(xué)研究院沈珠江模型和河海大學(xué)殷宗澤模型等。這些模型都是對土的非線性應(yīng)力-應(yīng)變規(guī)律提出數(shù)學(xué)描述，并用土的實(shí)際情況相驗(yàn)證。

雖然在50年代已有人對塑性理論應(yīng)用于土力學(xué)的可能性進(jìn)行過探索，但只有到 1963 年， 羅斯科（Roscoe）發(fā)表了著名的劍橋模型，才提出第一個(gè)可以全面考慮土的壓硬性和剪脹性的數(shù)學(xué)模型， 因而可以看作現(xiàn)代土力學(xué)的開端。經(jīng)過 30 多年的努力，現(xiàn)代土力學(xué)已越過重要的階段而漸趨 成熟，并正在下列幾方面取得重要進(jìn)展：①非線性模型和彈塑性模型的深入研究和大量應(yīng)用；②損傷力學(xué)模型的引入與結(jié)構(gòu)性模型的初步研究；③非飽和土固結(jié)理論的研究；④砂土液化理 論的研究；⑤剪切帶理論及漸進(jìn)破損問題的研究；⑥土的細(xì)觀力學(xué)研究等。

將土質(zhì)學(xué)和土力學(xué)結(jié)合在一起的教材，有20世紀(jì)50年代巴布可夫的《土學(xué)及土力學(xué)》與60年代俞調(diào)梅的《土質(zhì)學(xué)及土力學(xué)》。在這些土力學(xué)教材中，特別強(qiáng)調(diào)了應(yīng)當(dāng)重視對土的基本性質(zhì)的認(rèn)識(shí)和土工試驗(yàn)，并將黏性土的物理化學(xué)性質(zhì)內(nèi)容列入教材，從而形成了土力學(xué)與土的工程性質(zhì)緊密結(jié)合的教材體系。

土質(zhì)學(xué)與土力學(xué)是研究與土的工程問題有關(guān)的學(xué)科，它既是工程力學(xué)的一個(gè)分支學(xué)科，又是土木工程學(xué)科的一部分。土是一種自然地質(zhì)的歷史產(chǎn)物，是一種特殊的變形體材料，它既服從連續(xù)介質(zhì)力學(xué)的一般規(guī)律，又有其特殊的應(yīng)力一應(yīng)變關(guān)系和特殊的強(qiáng)度、變形規(guī)律，因此，土質(zhì)學(xué)與土力學(xué)形成了不同于一般固體力學(xué)的分析方法和計(jì)算方法，所以在學(xué)習(xí)本課程以前必須具備工程地質(zhì)學(xué)、材料力學(xué)等預(yù)備知識(shí)。而土質(zhì)學(xué)與土力學(xué)的理論與分析計(jì)算方法又是學(xué)習(xí)土木工程專業(yè)課程以及從事土木工程技術(shù)工作必需的基礎(chǔ)知識(shí)，是一門介于基礎(chǔ)課與專業(yè)課之間的技術(shù)基礎(chǔ)課。

所有的工程建設(shè)項(xiàng)目，包括高層建筑、高速公路、機(jī)場、鐵路、橋梁、隧道等，都與它們賴以存在的土體有著密切的關(guān)系，在很大程度上取決于土體能否提供足夠的承載力，取決于工程結(jié)構(gòu)是否遭受超過允許的沉降和差異變形等，這就要涉及土中應(yīng)力計(jì)算、土的壓縮性、土的抗剪強(qiáng)度以及地基極限承載力等土力學(xué)基本理論。

現(xiàn)代土力學(xué)可以歸結(jié)為一個(gè)模型、三個(gè)理論和四個(gè)分支。一個(gè)模型即本構(gòu)模型，特別是指結(jié)構(gòu)性模型。這是因?yàn)槠駷橹顾岢龅谋緲?gòu)模型都是從重塑土的變形特點(diǎn)出發(fā)的，并把顆粒之間的滑移看作塑性變形的根源，而包括砂土在內(nèi)的天然土類都具有內(nèi)部結(jié)構(gòu)，變形過程必然伴隨著結(jié)構(gòu)的破壞和改變。因此發(fā)展新一代的結(jié)構(gòu)性模型是現(xiàn)代土力學(xué)的核心問題。

“從實(shí)踐中來，到實(shí)踐中去”，這是任何學(xué)科發(fā)展的必由之路，當(dāng)然也是實(shí)用性很強(qiáng)的土力學(xué)的發(fā)展的必由之路。固結(jié)理論是從地基沉降計(jì)算的需要出發(fā)而建立起來的，在指導(dǎo)地基設(shè)計(jì)中得到不斷發(fā)展和完善，便是對這一命題的最好說明。

參考文獻(xiàn)：

篇(3)

關(guān)鍵詞：土木工程；信息化；途徑

土木一般指的是所有和水、土及文化相關(guān)的計(jì)劃、建造、維修的基礎(chǔ)建設(shè)，目前土木工作主要包含：水務(wù)、梁務(wù)、道路、交通及防洪等發(fā)面。以前籠統(tǒng)的把除過軍事用途意外的工程項(xiàng)目全部納入到土木工程之列，但是隨著時(shí)代的不斷發(fā)展，工程項(xiàng)目的不斷細(xì)分，很多原本屬于土木工程之列的內(nèi)容現(xiàn)在已經(jīng)獨(dú)立出去。因此就當(dāng)前的現(xiàn)狀，狹義上說，土木工程就是民用建筑工程，其范圍主要包括公路與城市道路、鐵路工程、建筑工程、結(jié)構(gòu)工程、橋梁涵洞工程等幾個(gè)小的方面。范圍雖然縮小了，但是發(fā)展的速度還是要與時(shí)俱進(jìn)的，對土木工程進(jìn)行信息化建設(shè)也是十分有必要的。

1、土木工程信息化涵義

土木工程的信息化是用通信、計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制等高新技術(shù)將信息匯集處理，對傳統(tǒng)土木工程施工方式、技術(shù)手段等進(jìn)行改造和提升，從而促進(jìn)土木工程技術(shù)手段的不斷更新、施工方法的不斷完善，使其能夠更加科學(xué)的、合理的、有效的提高工程的效率，降低其成本；實(shí)現(xiàn)土木工程的信息化必將引起土木工程企業(yè)的管理方式發(fā)生的較大革命，也有可能會(huì)推動(dòng)企業(yè)團(tuán)隊(duì)的重新組建和施工流程及環(huán)節(jié)的優(yōu)化，促使企業(yè)管理手段和管理理念的全面革新；信息化是土木工程在市場發(fā)展的高級階段，土木工程也并非市場上獨(dú)立的一個(gè)工程體系，其發(fā)展必然也會(huì)融入電子商務(wù)業(yè)、現(xiàn)代物流業(yè)及信息產(chǎn)業(yè)等，實(shí)現(xiàn)土木工程的高效益和高效率。

2、土木工程信息化的途徑

2.1設(shè)計(jì)信息化

第二次世界大戰(zhàn)以后，世界科學(xué)技術(shù)迅速發(fā)展，土木工程也便有了依靠現(xiàn)代技術(shù)進(jìn)行發(fā)展的可能。關(guān)系到該行業(yè)最重要的混凝土和鋼鐵技術(shù)都有了時(shí)代性的發(fā)展，剛的強(qiáng)度和韌度不斷提高，耐久性能也大大的提升。合成材料的不斷研制，拓寬了施工中可以使用的材料的種類，而且在性能上也較過去的傳統(tǒng)材料更為優(yōu)良，高強(qiáng)度、輕質(zhì)量的新材料的應(yīng)用使得很多過去難以實(shí)現(xiàn)的結(jié)構(gòu)成為可能。計(jì)算機(jī)的數(shù)值分析使過去手工難以計(jì)算的而被迫簡化粗略的計(jì)算可以變?yōu)檩^為精確的計(jì)算分析。比如，借助于電子計(jì)算機(jī)及有限元計(jì)算軟件，人們可以很輕松的就對以前人力很難完成的復(fù)雜超靜定結(jié)構(gòu)的位移和內(nèi)力進(jìn)行快速的計(jì)算。有限元理論和結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)的不斷向前，使得人們可以很方便而且精確做出結(jié)構(gòu)變形和受力的計(jì)算，設(shè)計(jì)工作量得到簡化。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)CAD的采用，解放了設(shè)計(jì)人員的雙手，不用再從事繁重的手工繪圖，而且工作的效率大幅度的提高。建筑中機(jī)械的使用，使得施工自動(dòng)化程度程度大幅提高。

2.2施工信息化

在施工中推廣應(yīng)用自動(dòng)化控制技術(shù)，可有效地完成用傳統(tǒng)控制方式難以實(shí)現(xiàn)的高難度施工項(xiàng)目。比如大體積混凝土的施工質(zhì)量控制；高層建筑的垂直度的控制；采用同步提升技術(shù)進(jìn)行大型構(gòu)件；預(yù)拌混凝土的上料自動(dòng)控制和整體模具的爬升、設(shè)備的整體吊裝和安裝控制、大型腳手架的提升控制；高溫高壓的焊接質(zhì)量控制；幕墻的生產(chǎn)和加工控制；大型橋梁懸索受力的控制；建筑物的整體搬遷、爆破以及沉降觀測與數(shù)據(jù)采集、大型工業(yè)設(shè)施的三維空間管線布局的計(jì)算機(jī)模擬等等。土木工程的信息化技術(shù)將帶給設(shè)計(jì)技術(shù)和施工技術(shù)全面的革新，也有越來越廣泛的其應(yīng)用空間，應(yīng)用程度也將越來越深，工業(yè)化、信息化、自動(dòng)化的水平將越來越高。

2.3管理信息化

信息技術(shù)是一項(xiàng)各行業(yè)普遍適用的高新技術(shù)，必須與行業(yè)技術(shù)有機(jī)結(jié)合方能發(fā)揮作用。土木工程行業(yè)涉及的門類非常廣泛，比如土木工程、設(shè)備管線安裝業(yè)、房屋工程、裝飾裝修業(yè)及相關(guān)的房地產(chǎn)業(yè)、設(shè)備半成品、勘察設(shè)計(jì)業(yè)、鋼結(jié)構(gòu)加工業(yè)等方面，這些行業(yè)設(shè)計(jì)的企業(yè)眾多，也就形成了一個(gè)龐大復(fù)雜的行業(yè)信息集合體。面對如此龐大的信息集合體，日過沒有相對規(guī)范的行業(yè)管理體系進(jìn)行保障，那么就很難保證這個(gè)行業(yè)集合能夠有序、穩(wěn)定、高效、健康的發(fā)展。因此，要利用現(xiàn)代信息技術(shù)建立起一個(gè)高效的企業(yè)管理、行業(yè)管理方面的信息管理系統(tǒng)，這樣就能方便有效地對行業(yè)的相關(guān)情況快速的做出統(tǒng)計(jì)分析，有助于制定合理的產(chǎn)業(yè)技術(shù)政策、產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策，也為產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃和戰(zhàn)略提供了全新的可能和條件。現(xiàn)在前，信息技術(shù)的應(yīng)用已使得全球產(chǎn)業(yè)信息的獲得非常便利，可非常方便地在國內(nèi)國外兩個(gè)市場同時(shí)研討，掌握人類最新管理成果，使得作為人類生存和發(fā)展密切關(guān)聯(lián)的土木工程業(yè)的管理提供了前瞻性、戰(zhàn)略性和更為科學(xué)的依據(jù)，使建筑行業(yè)管理上一個(gè)新的水平。

2.4招投標(biāo)信息化

土木工程招投標(biāo)管理部門的信息化建設(shè)也是必要的，主要包括以下幾方面：第一，搭建建設(shè)工程招投標(biāo)業(yè)務(wù)平臺(tái)，建立Internet（外網(wǎng)）和Intranet（內(nèi)網(wǎng)）系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)申請、審核、發(fā)放資料等信息流轉(zhuǎn)功能，包括資料上傳和下載、信息、相關(guān)資料的查詢等。只有在這樣的基礎(chǔ)上，招投標(biāo)辦公室才能和交易中心的辦公程序、市場相關(guān)的招投標(biāo)程序結(jié)合在一起，才會(huì)有效促進(jìn)招標(biāo)方和投標(biāo)方的交易過程。第二，采用標(biāo)準(zhǔn)格式的標(biāo)書表格與自動(dòng)化的評標(biāo)系統(tǒng)，對招標(biāo)文件及投標(biāo)文件進(jìn)行數(shù)字化處理，把數(shù)據(jù)納入自動(dòng)計(jì)算范圍內(nèi)，同時(shí)啟動(dòng)評標(biāo)系統(tǒng)，就能實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)模擬評委來評分。對于不能自動(dòng)處理的數(shù)據(jù)，如需要評委根據(jù)標(biāo)書內(nèi)容或者根據(jù)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行模糊打分的地方，就采用獨(dú)立打分的方式，輸入各自的評分值，最后通過評標(biāo)系統(tǒng)來統(tǒng)計(jì)得分情況。第三，對經(jīng)濟(jì)規(guī)律進(jìn)行研究，分析歷史數(shù)據(jù)，建立經(jīng)濟(jì)數(shù)學(xué)模型，利用信息化技術(shù)對歷史招標(biāo)工程數(shù)據(jù)分析并分類，對經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、發(fā)展態(tài)勢進(jìn)行綜合分析。只有在大量數(shù)據(jù)積累的基礎(chǔ)上，才能對相應(yīng)的指標(biāo)分析出其發(fā)展的趨勢。通過信息化建設(shè)方案的處理，便可以盤活所有的數(shù)據(jù)，不再讓數(shù)據(jù)沉淀，分析的結(jié)果在以后的評標(biāo)工作中可作為評判報(bào)價(jià)是否合理的重要依據(jù)。第四，制定規(guī)范、改變觀念，協(xié)調(diào)工作需要建筑管理部門和相關(guān)的企業(yè)進(jìn)行合作，共同進(jìn)入信息化平臺(tái)。由于涉及的過程比較復(fù)雜，與相關(guān)單位的接觸也比較頻繁，因此更加要轉(zhuǎn)變觀念，信任信息化工具。與此同時(shí)，需要對數(shù)據(jù)共同進(jìn)行規(guī)范的制定，如招標(biāo)文件的格式化，投標(biāo)文件數(shù)據(jù)的組織，便于相關(guān)單位可以在相同的口徑下進(jìn)行對話，有利于工作的順利進(jìn)行。這里，招投標(biāo)管理辦公室、交易中心將是整個(gè)系統(tǒng)的龍頭，起著決定作用。而作為招標(biāo)業(yè)務(wù)的發(fā)起人，甲方應(yīng)該主動(dòng)配合系統(tǒng)的要求，按照清單規(guī)范進(jìn)行數(shù)字化招標(biāo)。對于投標(biāo)企業(yè)，則應(yīng)該更加關(guān)注形勢的變化，行業(yè)環(huán)境的變化，提前做好準(zhǔn)備，積極響應(yīng)數(shù)字化招標(biāo)工作。

小結(jié)

土木工程信息化建設(shè)是一個(gè)長期的過程，要與企業(yè)的政策和產(chǎn)業(yè)的結(jié)構(gòu)調(diào)整相結(jié)合，與企業(yè)的技術(shù)進(jìn)步、科學(xué)管理相適應(yīng)，還要用全球信息產(chǎn)業(yè)的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行指導(dǎo)和借鑒，對各行各業(yè)的信息化建設(shè)成果進(jìn)行學(xué)習(xí)，從企業(yè)、產(chǎn)業(yè)和工程實(shí)際出發(fā)，開發(fā)研究一般的解決方案與特殊的解決方案，遵照“政府推進(jìn)、市場引導(dǎo)、企業(yè)主體、行業(yè)突破、區(qū)域展開、穩(wěn)步推進(jìn)”的方針，充分發(fā)揮科研院所的作用，尤其是相關(guān)協(xié)會(huì)、學(xué)會(huì)要不斷開拓創(chuàng)新，充分發(fā)揮跨部門、跨行業(yè)專家云集的優(yōu)勢，為土木工程的信息化建設(shè)做出貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

[1]彭建國,王晶.土木工程的信息化建設(shè)[J].黑龍江科技信息.2009(11).

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[3]張洪波.論土木工程的信息化建設(shè)[J].魅力中國.2009(10 ).

篇(4)

1巖土工程

1.1 巖土工程及其研究的對象、內(nèi)容和任務(wù)

在JSJ 84―94建筑巖土工程勘察基本術(shù)語標(biāo)準(zhǔn)中定義為“以土力學(xué)、巖體力學(xué)及工程地質(zhì)學(xué)為理論基礎(chǔ)，運(yùn)用各種勘察探測技術(shù)對巖土體進(jìn)行綜合整治、改造和利用而進(jìn)行的系統(tǒng)性工作”。 GB／T 50279．98巖土工程基本術(shù)語標(biāo)準(zhǔn)中定義為“土木工程中涉及巖石、土的利用、處理或改良的科學(xué)技術(shù)”。從巖土工程的定義中可以看到，巖石和土(包括巖土中的水)是巖土工程研究的基本對象。在這個(gè)對象分類中，當(dāng)巖土作為承載體地基時(shí)，主要研究的是巖土的強(qiáng)度和變形問題，在地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中強(qiáng)調(diào)地基變形控制原則；當(dāng)巖土體作為荷載或者是自承體時(shí)，面臨的是巖土體的變形和穩(wěn)定問題；另外，當(dāng)巖土作為建筑材料應(yīng)用于堤壩、圍堰及填方工程時(shí)，以巖土材料的選用和質(zhì)量控制作為主要研究方向，并兼顧巖土體的穩(wěn)定和變形。當(dāng)然，地質(zhì)災(zāi)害和環(huán)境工程方面也是以巖土的各種性質(zhì)為另一個(gè)研究方向。

巖土工程的主要工作內(nèi)容有以下幾方面：巖土工程勘察、巖土工程設(shè)計(jì)、巖土工程治理、巖土工程監(jiān)測、巖土工程檢測。

1.2 巖土工程的特點(diǎn)

巖土工程是土木工程的一個(gè)分支，作為一門獨(dú)立的技術(shù)科學(xué)，有其特有的一些特點(diǎn)，下面僅談?wù)勂渲饕攸c(diǎn)：

(1)巖土工程和其他一些相關(guān)學(xué)科有密切的聯(lián)系，其中同工程地質(zhì)和結(jié)構(gòu)工程密切關(guān)系尤為突出。工程地質(zhì)是研究地質(zhì)體的工程缺陷，巖土工程則強(qiáng)調(diào)對巖土體的合理利用、整治和改造。研究地基的巖土工程和研究上部結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)工程之間關(guān)系密切。無論何種建(構(gòu))筑物、道路橋梁和隧道洞室等都是建造在地基上甚至是巖土體內(nèi)，地基和上部結(jié)構(gòu)之間必須同時(shí)滿足靜力平衡和變形協(xié)調(diào)兩個(gè)前提條件。地基的變形會(huì)改變結(jié)構(gòu)的應(yīng)力，結(jié)構(gòu)的荷載分布和剛度變化又會(huì)產(chǎn)生不同的地基變形，地基是否破壞、變形是否過大直接影響結(jié)構(gòu)的安全和使用功能。因此，地基和上部結(jié)構(gòu)是相互影響、相互作用的一個(gè)有機(jī)整體。

(2)巖石和土本身具有的特點(diǎn)也賦予了巖土工程與眾不同的特性――復(fù)雜性。巖石和土不同于混凝土、鋼材等性質(zhì)較為均勻連續(xù)的人工材料。土具有碎散性、三相體系、自然變異性等特征；巖石的主要特征是具有裂隙性，巖石與其結(jié)構(gòu)面構(gòu)成的巖體具有非連續(xù)性、非均質(zhì)性、各向異性等特點(diǎn)。以上巖石和土的復(fù)雜性賦予了巖土工程特殊的復(fù)雜性。

(3)巖土工程具有不確定、不嚴(yán)密、不完整和不成熟性。巖土工程是由土力學(xué)、巖體力學(xué)對巖土的工程地質(zhì)性質(zhì)和力學(xué)性質(zhì)進(jìn)行研究，是以傳統(tǒng)力學(xué)為基礎(chǔ)發(fā)展而來的。力學(xué)的計(jì)算要求有相對明確的計(jì)算條件，而巖土體的復(fù)雜性則決定了它無法確定一個(gè)相對明確的計(jì)算條件。

(4)前景可觀：巖土工程作為一門應(yīng)用科學(xué)，是土木工程的一個(gè)分支，隨著土木工程建設(shè)的發(fā)展，土木工程中的巖土工程問題會(huì)不斷出現(xiàn)，也必然會(huì)不斷地促進(jìn)巖土工程的持續(xù)發(fā)展。另外，由于巖土工程與其他相鄰學(xué)科存在相互重疊、相互搭接的部分，其他相鄰學(xué)科以及電子、計(jì)算機(jī)等應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展必將促進(jìn)巖土工程的發(fā)展。今后巖土工程不但會(huì)在水利工程、礦山(井)工程、建筑工程、市政工程和交通工程等方面繼續(xù)發(fā)揮重要作用，還將在人類不斷向地下、海洋、沙漠拓展生存空間的過程中發(fā)揮先鋒作用。

2巖土工程的發(fā)展方向 展望巖土工程的發(fā)展,筆者認(rèn)為需要綜合考慮巖土工程學(xué)科特點(diǎn)、工程建設(shè)對巖土工程發(fā)展的要求，以及相關(guān)學(xué)科發(fā)展對巖土工程的影響。

篇(5)

關(guān)鍵詞 土木工程；預(yù)應(yīng)力技術(shù)；發(fā)展

中圖分類號(hào) TU 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1673-9671-(2012)012-0161-01

1 新時(shí)期土木工程活動(dòng)的發(fā)展概況

新世紀(jì)，我國經(jīng)濟(jì)將繼續(xù)快速發(fā)展，因此，土木工程建設(shè)將繼續(xù)的增長。全國各地的土木工程活動(dòng)都如火如荼的進(jìn)行著，這也給我們新時(shí)期的土木工程活動(dòng)及預(yù)應(yīng)力技術(shù)提出了一些機(jī)遇和挑戰(zhàn)。隨著我國對外貿(mào)易的迅速發(fā)展，外商投資的迅猛增加，貿(mào)易中心、金融中心之類的高層、超高層建筑將繼續(xù)興建。盡管一些城市已做出規(guī)定，為保持歷史名城和古城風(fēng)貌，為改善市民的居住環(huán)境，不允許在城市中心區(qū)繼續(xù)興建高樓。但是，從節(jié)約土地考慮，高層建筑將繼續(xù)在城市中興建。并且，其結(jié)構(gòu)體系將會(huì)有新的發(fā)展。如具有優(yōu)良的抗震、抗風(fēng)性能的預(yù)應(yīng)力懸掛結(jié)構(gòu)，巨型建筑結(jié)構(gòu)，采用型鋼的鋼結(jié)構(gòu)以及鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)等新型高層建筑結(jié)構(gòu)體系將會(huì)出現(xiàn)。新世紀(jì)的建筑，仍將以混凝土結(jié)構(gòu)為主，但是鋼結(jié)構(gòu)，包括型鋼混凝土和鋼管混凝土等組合結(jié)構(gòu)在高層建筑中的應(yīng)用將獲得推廣。

2 預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)內(nèi)容

1）承載力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)。對于承載能力極限狀態(tài)，應(yīng)按荷載效應(yīng)的基本組合和偶然組合進(jìn)行設(shè)計(jì)，并通過采取構(gòu)造措施保證結(jié)構(gòu)在破壞時(shí)具有一定的延性，從而確保在偶然事件發(fā)生時(shí)及發(fā)生后，結(jié)構(gòu)仍能保持整體穩(wěn)定性。2）正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)。對于正常使用極限狀態(tài)，應(yīng)按荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合 頻遇組合和準(zhǔn)永久組合進(jìn)行設(shè)計(jì)，使得結(jié)構(gòu)構(gòu)件的變形和裂縫等都不超過相應(yīng)的規(guī)范限值。3）施工階段的驗(yàn)算。在施工階段的支撐條件和相應(yīng)的施工荷載下，要求結(jié)構(gòu)具有一定的安全度；另一方面，要求結(jié)構(gòu)的材料應(yīng)力不超過允許的范圍。在一般情況下，施工階段需要控制預(yù)應(yīng)力筋的拉應(yīng)力以及截面混凝土的最大拉應(yīng)力和壓應(yīng)力。

3 預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)步驟

1）進(jìn)行結(jié)構(gòu)布置，選取恰當(dāng)?shù)牧W(xué)模型。2）根據(jù)工程的具體情況，選擇合適的高跨比，初步選定構(gòu)件的截面尺寸，并進(jìn)行內(nèi)力與組合效應(yīng)的計(jì)算。3）主要根據(jù)桿件的彎矩分布圖形確定預(yù)應(yīng)力筋的索形，并按經(jīng)驗(yàn)用預(yù)應(yīng)力度法或平衡荷載法初步估算出所需要的預(yù)應(yīng)力筋根數(shù)。4）進(jìn)行預(yù)應(yīng)力損失和次應(yīng)力的計(jì)算，驗(yàn)算預(yù)應(yīng)力和撓度控制限值以及正常使用階段的結(jié)構(gòu)性能。5）按計(jì)算的各項(xiàng)控制結(jié)果，選擇需要變動(dòng)的參數(shù)進(jìn)行修改，再重新計(jì)算。6）根據(jù)選定的預(yù)應(yīng)力筋方案計(jì)算預(yù)應(yīng)力筋的極限應(yīng)力，按承載能力要求補(bǔ)充普通鋼筋用量，按預(yù)應(yīng)力筋的實(shí)際方案及普通鋼筋的實(shí)際配筋直徑與根數(shù)，計(jì)算允許開裂的控制截面的裂縫寬度及構(gòu)件的撓度。

4 新時(shí)期預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展及國際化進(jìn)程的加快，各省、市、自治區(qū)的國際展覽中心等大跨度現(xiàn)代建筑將會(huì)大力興建。因此，滿足透明等現(xiàn)代要求的第三代玻璃幕墻結(jié)構(gòu)將有較大的發(fā)展和應(yīng)用。住宅建設(shè)將朝大開間結(jié)構(gòu)及節(jié)能、節(jié)材、改善生態(tài)環(huán)境的綠色建筑的方向發(fā)展。運(yùn)用電子信息科技，加快建筑智能化。同時(shí)，既有建筑物的加固、改造任務(wù)將不斷增加。采用碳纖維作結(jié)構(gòu)加同材料的技術(shù)將被大力推廣應(yīng)用。上述建筑工程中有多種結(jié)構(gòu)將應(yīng)用預(yù)應(yīng)力技術(shù)。

改革開放以來，公路建設(shè)盡管有了迅速的發(fā)展，但與發(fā)達(dá)國家相比，還有很大差距，尤其人均公路里程是最落后的，比巴西、印度都少。這意味著今后我國公路建設(shè)的任務(wù)還相當(dāng)繁重。

5 預(yù)應(yīng)力技術(shù)的發(fā)展展望

預(yù)應(yīng)力技術(shù)將進(jìn)一步發(fā)揮作用，并推動(dòng)土木工程科技的創(chuàng)新和發(fā)展在建筑工程中，預(yù)應(yīng)力技術(shù)是建造大跨度公共建筑、大型會(huì)議展覽中心及大開間住宅的重要技術(shù)，也是高層、超高層建筑和承受特重荷載的不可缺少的關(guān)鍵技術(shù)。一句話，預(yù)應(yīng)力技術(shù)在解決大、高、重、新建筑工程的設(shè)計(jì)和建造難題中將繼續(xù)發(fā)揮其獨(dú)特的優(yōu)勢。并且它也是調(diào)整結(jié)構(gòu)內(nèi)力和減少、甚至取消大面積工程伸縮縫，防止開裂的重要手段。此外，預(yù)應(yīng)力技術(shù)還將推動(dòng)建筑結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新，如預(yù)應(yīng)力拉桿替代柱的懸掛建筑結(jié)構(gòu)將獲得一定的發(fā)展。在公路工程中，預(yù)應(yīng)力技術(shù)對解決路面混凝土開裂和減少伸縮縫，提高使用壽命具有良好的應(yīng)用在橋梁和隧道工程中，預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用更為廣闊。不論是超大跨的懸索橋、特大跨的斜拉橋，還是大中跨度的系桿拱橋、連續(xù)梁橋、剛構(gòu)橋及小跨度的簡支梁橋、板橋，都可有效地應(yīng)用預(yù)應(yīng)力技術(shù)。在我國今后的地鐵車站等地下工程中也將應(yīng)用預(yù)應(yīng)力技術(shù)。在特種結(jié)構(gòu)工程及海洋工程中，預(yù)應(yīng)力混凝土抗裂性高、耐久性好等優(yōu)越性將得到充分的發(fā)揮。預(yù)應(yīng)力混凝土更是建造海洋工程的最好材料。預(yù)應(yīng)力技術(shù)在海洋采油平臺(tái)、海洋儲(chǔ)罐，海上運(yùn)輸船以及海上防波堤、跨海大橋等海洋工程中將發(fā)揮更高的效能。此外，預(yù)應(yīng)力技術(shù)也將在水利工程或其他工程如舊建筑的加固改造、加層和拆除中獲得更多的應(yīng)用。總之，預(yù)應(yīng)力技術(shù)在土木工程中的應(yīng)用極為廣泛，并且還將進(jìn)一步擴(kuò)大。

預(yù)應(yīng)力混凝土材料及技術(shù)本身也將有所創(chuàng)新和進(jìn)一步的發(fā)展土木工程建設(shè)的發(fā)展，必將推動(dòng)新材料、新技術(shù)、新理論及新設(shè)計(jì)方法不斷涌現(xiàn)。預(yù)應(yīng)力混凝土仍是土木工程中最為重要的結(jié)構(gòu)材料?；炷翆⒗^續(xù)朝高強(qiáng)、高性能方向發(fā)展。各國都在開展這方面研究。

預(yù)應(yīng)力鋼材，也將有多方面的新發(fā)展。如高噸位索的需要將促使大直徑、大截面鋼絞線的研制、生產(chǎn)；超過級的高強(qiáng)鋼絞線也可能推出；鍍鋅、環(huán)氧涂層鋼絞線將被采用；不銹鋼絞線的應(yīng)用將有大的增長。耐久、輕質(zhì)、更高強(qiáng)的高性能纖維加強(qiáng)塑料筋將較多地獲得應(yīng)用。近年來，我國開始使用碳纖維加勁塑料玻璃纖維加勁塑料、芳綸纖維加勁塑料。這時(shí)，就不再單指鋼筋混凝土，它可以是碳纖維、玻璃纖維、芳綸纖維加勁塑料混凝土。預(yù)制預(yù)應(yīng)力 昆凝土和無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋將分別獲得發(fā)展和廣泛的采用。新型無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋將得到開發(fā)和應(yīng)用。

在我國房屋建筑和橋梁中體外預(yù)應(yīng)力配筋將獲得較多應(yīng)用。上面講的建筑工程中的大跨度建筑、大面積結(jié)構(gòu)工程、巨型結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)、懸掛建筑、大開間住宅和預(yù)制預(yù)應(yīng)力建筑以及各型鐵道和公路、橋梁、水利工程、鐵道工程、特種結(jié)構(gòu)工程等等，還有結(jié)構(gòu)加固、改造與拆除，都有賴于預(yù)應(yīng)力技術(shù)的進(jìn)步和設(shè)備的發(fā)展。因此，期望預(yù)應(yīng)力材料技術(shù)與設(shè)備有更大的創(chuàng)新和發(fā)展。

同時(shí)，新結(jié)構(gòu)的研究和開發(fā)方面將拓寬，房屋結(jié)構(gòu)與橋梁各種結(jié)構(gòu)之間的交叉、借鑒也將有所發(fā)展。理論和試驗(yàn)研究，包括預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性、抗火、抗震、抗爆等性能研究及它們的設(shè)計(jì)方法研究都將有新的發(fā)展。預(yù)應(yīng)力工藝與施工管理也將有普遍的提高。由于計(jì)算機(jī)的發(fā)展和應(yīng)用的普及，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中將更多地考慮空間作用和非線性。此外，建筑廢棄物也將在一定程度上得到處理及利用。

由此可見，預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)是解決大跨度、重荷載等類建筑結(jié)構(gòu)的重要技術(shù)。隨著我國城市化進(jìn)程的加快，居住建筑、大跨度公共建筑 工業(yè)建筑的大量興建，預(yù)應(yīng)力混凝土技術(shù)將會(huì)有飛速的發(fā)展和變化。

參考文獻(xiàn)

篇(6)

（1.紹興文理學(xué)院土木工程學(xué)院土木工程111班浙江紹興312000；

2.紹興文理學(xué)院土木工程學(xué)院浙江紹興312000）

【摘要】由于在實(shí)際工程中應(yīng)用圓中空夾層鋼管混凝土?xí)谶B接處消耗大量鋼材，影響整個(gè)結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)考慮到方中空夾層鋼管混凝土在外截面的直角點(diǎn)存在著明顯的應(yīng)力集中現(xiàn)象，因此近10年內(nèi)出現(xiàn)了一種新截面形式的鋼——混凝土組合結(jié)構(gòu)即八邊形中空夾層鋼管混凝土。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，近3年又出現(xiàn)了以PVC-U為內(nèi)管的八邊形中空夾層鋼管混凝土，本文通過對比研究，重點(diǎn)綜述了內(nèi)管為PVC-U管、外管為鋼管的八邊形中空夾層鋼管混凝土的力學(xué)性能。

關(guān)鍵詞 八邊形；中空夾層；鋼管混凝土；力學(xué)性能；綜述

Summaryofthemechanicalpropertiesofsteeloctagonalhollowconcretemezzaninestudy

LinZhi-wei1,YuanXia-wei2

(1.ShaoxingUniversitySchoolofCivilEngineeringCivilEngineering111classShaoxingZhejiang312000；

2.ShaoxingUniversitySchoolofCivilEngineeringShaoxingZhejiang312000)

【Abstract】Laminatedsteelcircularhollowduetotheapplicationintheactualprojectatthejunctionofconcretewillconsumealotofsteel,theimpactoftheeconomicbenefitsofthewholestructure,takingintoaccountthesquarehollowsteeltubeconcretemezzaninesectionatrightanglestopointouttheobviousstressconcentrationand,therefore,nearly10steelappearedduringtheyear,anewsectionoftheform-concretecompositestructureislaminatedsteeloctagonalhollowconcrete.Withthecontinuousdevelopmentoftechnology,thepastthreeyearshasemergedinPVC-Uoctagonalhollowconcretesandwichsteelinnertube,thepapercomparativestudy,focusingonareviewoftheinnertubeforPVC-Upipe,steelpipeoutertubeoctagonalhollowmechanicalpropertiesoflaminatedsteelconcrete.

【Keywords】Octagon;Hollowsandwich;Steelconcrete;Mechanicalproperties;Summary

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，城市中出現(xiàn)了越來越多的新建筑，土木工程中的新結(jié)構(gòu)也越來越多的應(yīng)用于新建造的工業(yè)和民用建筑之中。其中鋼材和混凝土的組合結(jié)構(gòu)，由于具有優(yōu)秀的力學(xué)性能及良好的經(jīng)濟(jì)效益，在工業(yè)廠房和高層建筑中的應(yīng)用也日益增多。伴隨著相關(guān)研究的逐漸深入，其性能也不斷改善，從最初的實(shí)心鋼管混凝土結(jié)構(gòu)到圓中空和方中空夾層鋼管混凝土結(jié)構(gòu)再到八邊形中空夾層鋼管混凝土結(jié)構(gòu)以及近幾年出現(xiàn)的以PVC-U為內(nèi)管的八邊形中空夾層鋼管混凝土結(jié)構(gòu)［1］。

1.八邊形中空夾層鋼管混凝土的定義

八邊形中空夾層鋼管混凝土是由圓中空夾層鋼管混凝土和方中空夾層鋼管混凝土發(fā)展而來的一種新截面形式的鋼——混凝土組合結(jié)構(gòu)。UPVC內(nèi)管的中空夾層鋼管混凝土柱是基于空心、離心鋼管混凝土柱基礎(chǔ)上開發(fā)的一種新型組合構(gòu)件，是指以鋼管作為外管，以UPVC管材作為內(nèi)管，兩管圓心重疊放置，在兩管之間澆灌混凝土而制成的構(gòu)件。截面形式如圖1所示。它具有彈塑性好、剛度大、自重輕等優(yōu)點(diǎn)，此外內(nèi)置UPVC管可兼做給排水管、落水管，還可打破空心和離心鋼管混凝土柱應(yīng)用領(lǐng)域的局限性。

2.八邊形中空夾層鋼管混凝土的特點(diǎn)

八邊形中空夾層鋼管混凝土與圓中空夾層鋼管混凝土和方中空夾層鋼管混凝土相比，有其自身優(yōu)勢。它比圓中空夾層鋼管混凝土方便連接［2］，又不會(huì)像方中空夾層鋼管混凝土那樣產(chǎn)生明顯的應(yīng)力集中現(xiàn)象［3］。以PVC-U為內(nèi)管的八邊形中空夾層鋼管混凝土相對于以鋼材為內(nèi)管的八邊形中空夾層鋼管混凝土，具有更好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能。PVC-U管是目前市場上最常見的PVC管材，它具有不易燃性、耐氣侯變化性以及優(yōu)良的幾何穩(wěn)定性，相對于其它塑料制品而言，PVC-U還具有高強(qiáng)度的特性［4］。盡管PVC-U內(nèi)管抗壓能力不及鋼內(nèi)管，當(dāng)混凝土的橫向應(yīng)變增大，與PVC-U管相互間的擠壓力增大，混凝土進(jìn)入三向受壓應(yīng)力狀態(tài)時(shí)，PVC-U管無法像鋼管一樣提供足夠的約束力，使混凝土的抗壓承載力提高有限。但相關(guān)試驗(yàn)表明，其對極限承載力的影響較小，并且以PVC-U為內(nèi)管的八邊形中空夾層鋼管混凝土經(jīng)濟(jì)效益好，自重輕。在其它方面，以PVC-U為內(nèi)管的八邊形中空夾層鋼管混凝土在作為排水管加以利用時(shí)，既能克服PVC-U管單獨(dú)作為排水管時(shí)的防火缺陷，又可增加其抗沖擊性和降噪性。

3.相關(guān)研究

（1）楊俊杰，徐漢勇，彭國軍［5］對八邊形中空夾層鋼管混凝土進(jìn)行了深入的研究，通過對八邊形中空夾層鋼管混凝土軸壓短柱力學(xué)性能的試驗(yàn)，并在總結(jié)圓中空夾層鋼管混凝土和方中空夾層鋼管混凝土柱力學(xué)性能的基礎(chǔ)上，對比試驗(yàn)現(xiàn)象與試驗(yàn)結(jié)果后發(fā)現(xiàn)八邊形截面中空夾層鋼管混凝土柱的承載能力高于方形截面柱的承載能力，但比圓形截面柱的承載能力稍低，且與八邊形直邊與斜邊之比相關(guān)。并采用有限元方法對此類構(gòu)件進(jìn)行了更加深入的力學(xué)性能研究，通過分析影響構(gòu)件承載能力的各主要參數(shù)，利用試驗(yàn)與數(shù)值模擬結(jié)果，提出了軸壓條件下八邊形中空夾層鋼管混凝土短柱極限承載力的計(jì)算公式。

（2）楊俊杰，高子瑤，吳祖成［6］在關(guān)于八邊形中空夾層鋼管混凝土偏心受壓柱方面也進(jìn)行了試驗(yàn)研究，其以長細(xì)比和偏心率為變化參數(shù)，通過詳細(xì)分析試驗(yàn)現(xiàn)象和試驗(yàn)結(jié)果，總結(jié)出了此類構(gòu)件的一些力學(xué)性能，并對比了相同條件下的圓中空夾層鋼管混凝土、方中空夾層鋼管混凝土，發(fā)現(xiàn)其承載能力比方形截面柱高，但比圓形截面柱稍低。其承載能力影響因素主要有構(gòu)件的軸壓性能、抗彎性能以及偏心率。在分析試驗(yàn)結(jié)果和利用數(shù)值分析的基礎(chǔ)上，提出了八邊形中空夾層鋼管混凝土壓彎構(gòu)件承載力驗(yàn)算公式。

（3）何怡群［7］對以PVC-U為內(nèi)管的八邊形中空夾層鋼管混凝土柱進(jìn)行了試驗(yàn)研究，其通過對6個(gè)以PVC-U為內(nèi)管的八邊形中空夾層鋼管混凝土柱試件的軸壓試驗(yàn)，通過對比研究得到了徑厚比、空心率、長細(xì)比3個(gè)參數(shù)對其極限承載力的影響。在進(jìn)行深入的分析后發(fā)現(xiàn)在軸壓條件下此類柱的破環(huán)首先開始于核心混凝土，雖然核心混凝土強(qiáng)度有所提高，且表現(xiàn)為較明顯的塑性特征，但核心混凝土先于鋼外筒屈服和達(dá)到極限強(qiáng)度，內(nèi)側(cè)PVC-U管塑性變形強(qiáng)，沒有出現(xiàn)明顯的破壞，外側(cè)鋼管滯后于核心混凝土破壞；柱子長細(xì)比的變化對承載能力影響顯著，外鋼管的徑厚比和柱子的空心率對承載能力有影響。

（4）馬世龍［8］在研究八邊形中空夾層鋼管混凝土軸壓短柱力學(xué)性能中，以PVC-U管八邊形中空夾層鋼管混凝土軸壓構(gòu)件的試驗(yàn)為依據(jù)，利用有限元原理，建立有限元計(jì)算模型并對構(gòu)件的軸壓性能進(jìn)行研究，通過對比試驗(yàn)和模型，發(fā)現(xiàn)兩者吻合較好，在分析構(gòu)件材料在全過程受力過程中荷載-縱向應(yīng)變關(guān)系及構(gòu)件的位移曲線等后，利用有限元原理分析模型，分別研究了徑厚比、空心率、核心混凝土強(qiáng)度、PVC-U內(nèi)管厚度、長細(xì)比等參數(shù)變化時(shí)對八邊形中空夾層鋼管混凝土組合構(gòu)件軸壓承載能力的影響，并對比了內(nèi)鋼管與內(nèi)PVC-U管對構(gòu)件軸壓承載能力的影響，最后提出八邊形中空夾層鋼管混凝土軸壓短柱的簡化實(shí)用計(jì)算公式。

（5）在八邊形中空夾層鋼管混凝土PVC-U內(nèi)管研究方面，浙江工業(yè)大學(xué)［9］通過對3個(gè)PVC-U內(nèi)管的八邊形中空夾層鋼管混凝土柱軸壓構(gòu)件的試驗(yàn)研究，在分析了PVC-U內(nèi)管的破壞形態(tài)和破壞發(fā)生的原因之后，根據(jù)軸壓時(shí)PVC-U內(nèi)管的荷載一變形曲線，對數(shù)據(jù)進(jìn)行了計(jì)算分析，得到了PVC-U內(nèi)管與核心混凝土間相互作用力隨荷載變化的曲線。

4.力學(xué)性能影響因素

4.1徑厚比的影響。

（1）浙江工業(yè)大學(xué)馬世龍?jiān)谘芯繌胶癖鹊挠绊憰r(shí)，在保持試件其它尺寸不變的前提下，改變外鋼管厚度，以80～33.3的徑厚比試件為試驗(yàn)對象，通過試驗(yàn)研究，最后得到徑厚比對構(gòu)件軸壓承載力的曲線，見下圖2。

（2）從曲線中我們可以看出試件的極限承載力隨著徑厚比的增大而減小且減小幅度越來越緩慢，這也與

參考文獻(xiàn)7中的試驗(yàn)結(jié)果相符。

4.2長細(xì)比的影響。

何怡群在研究PVC-U內(nèi)管的八邊形中空夾層鋼管混凝土柱極限承載力的過程中，在其它條件都相同的前提下，改變試驗(yàn)構(gòu)件長度，通過試驗(yàn)3個(gè)系列的試件，最后得到了長細(xì)比對構(gòu)件極限承載力的影響，從試驗(yàn)結(jié)果分析，在長細(xì)比在8至14的范圍內(nèi)構(gòu)件極限承載力隨長細(xì)比的增加而減少。但由于長細(xì)比范圍較小，不能準(zhǔn)確反映出長細(xì)比影響的總規(guī)律。馬世龍?jiān)谶@方面進(jìn)行了更加深入的試驗(yàn)研究，其通過研究長細(xì)比在8至28范圍內(nèi)的構(gòu)件，將試驗(yàn)結(jié)果利用有限元方法配合修正的歐拉公式得出構(gòu)件臨界軸力隨長細(xì)比的變化情況，其通過分析結(jié)果得出長細(xì)比λ=20是此類構(gòu)件材料破壞和失穩(wěn)破壞的界限值。

4.3內(nèi)管的影響。

對于八邊形中空夾層鋼管混凝土，絕大部分作用由核心混凝土和外鋼管承擔(dān)，內(nèi)管承受的作用相對較小，由文獻(xiàn)5和文獻(xiàn)7可知，在不改變其它條件下，當(dāng)采用鋼內(nèi)管時(shí)，其承擔(dān)了約6%的作用，而采用PVC-U作為內(nèi)管時(shí)，其承擔(dān)的作用約3%，兩者占比均較小。在實(shí)際工程應(yīng)用中，可忽略內(nèi)管提供的承載力，而僅作為一種安全儲(chǔ)備考慮。

5.結(jié)論

八邊形中空夾層鋼管混凝土相對于其它截面形式的鋼管混凝土，有著均衡的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能，在滿足結(jié)構(gòu)可靠度的前提下，降低了實(shí)際工程造價(jià)。當(dāng)內(nèi)管用PVC-U管代替鋼管時(shí)，其綜合性能進(jìn)一步提升，盡管極限承載力有所下降，但其降低了自重，增加了用途，經(jīng)濟(jì)成本進(jìn)一步降低。八邊形中空夾層鋼管混凝土由于剛出現(xiàn)不久，相關(guān)研究也比較散亂，很多細(xì)節(jié)尚未研究明確，且有關(guān)

參考文獻(xiàn)所作試驗(yàn)有限，其成果可靠性還需通過實(shí)踐來檢驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)

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［2］陶忠，韓林海，黃宏.圓中空夾層鋼管混凝土柱力學(xué)性能的研究［J］.土木工程學(xué)報(bào)，2004，37(10)：41～51.

［3］陶忠，韓林海，黃宏.方中空夾層鋼管混凝土偏心受壓柱力學(xué)性能的研究［J］.土木工程學(xué)報(bào)，2003，36(2)：33～40.

［4］王俊顏，楊全兵.聚氯乙烯塑料管混凝土力學(xué)性能的試驗(yàn)研究［J］.同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2009，37(7)：929～933.

［5］楊俊杰，徐漢勇，彭國軍.八邊形中空夾層鋼管混凝土軸壓短柱力學(xué)性能的研究［J］.土木工程學(xué)報(bào)，2007，40(2)：33～38.

［6］楊俊杰，高子瑤，吳祖成.八邊形中空夾層鋼管混凝土偏心受壓柱的試驗(yàn)研究［J］.工業(yè)建筑，2009，39(3)：116～118.

［7］何怡群，楊俊杰.PVC-U內(nèi)管的八邊形中空夾層鋼管混凝土柱極限承載力的試驗(yàn)研究［J］.浙江工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2011，39(5)：546～549.

［8］馬世龍.八邊形中空夾層鋼管混凝土軸壓與偏壓短柱力學(xué)性能研究［D］.杭州：浙江工業(yè)大學(xué)，2012.

篇(7)

關(guān)鍵詞：鐵路橋梁；斜拉橋；局部分析；子模型法；槽型梁

中圖分類號(hào)：U448.27；U448.13文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

斜拉橋結(jié)構(gòu)體系包括漂浮體系、半漂浮體系、塔梁固結(jié)體系（塔梁通過固定支座相連）和剛構(gòu)體系（塔梁墩剛接）[1].在300 m以下跨度的軌道交通斜拉橋中，為提高橋梁縱向剛度，多采用塔梁固結(jié)或剛構(gòu)體系，且主梁多為預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu).剛構(gòu)體系的優(yōu)點(diǎn)在于結(jié)構(gòu)整體剛度較大，避免了在塔柱上設(shè)置大型支座，無需臨時(shí)支撐和體系轉(zhuǎn)換，尤其適合懸臂轉(zhuǎn)體施工.其缺點(diǎn)在于塔梁墩連接區(qū)域構(gòu)造復(fù)雜，固結(jié)部位易出現(xiàn)較大應(yīng)力，因此，對于采用塔梁墩固結(jié)的斜拉橋，除做整體計(jì)算外，還應(yīng)考察局部節(jié)點(diǎn)的應(yīng)力分布情況.

國內(nèi)外學(xué)者對斜拉橋局部受力分析已經(jīng)有了較為廣泛的研究，文獻(xiàn)[2-3]分別對大跨度鋼桁梁（箱）梁斜拉橋的索桁（梁）錨固結(jié)構(gòu)進(jìn)行了受力性能研究；文獻(xiàn)[4]對某公鐵兩用斜拉橋邊桁整體節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了數(shù)值分析和模型試驗(yàn)；文獻(xiàn)[5-6]研究了斜拉橋塔梁固結(jié)處的應(yīng)力分布；文獻(xiàn)[7]對斜拉橋橋塔鋼橫桁梁整體節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了試驗(yàn)?zāi)Ｐ脱芯亢陀邢拊治?但既有研究對象多為鋼桁（箱）梁和混凝土箱梁，而對于高速鐵路槽型截面斜拉橋上塔梁墩固結(jié)區(qū)而言，其應(yīng)力分布情況尚不明確.

本文以滬昆客運(yùn)專線某槽形截面塔梁墩固結(jié)斜拉橋?yàn)楣こ瘫尘?，建立局部空間實(shí)體單元模型，分析塔墩梁墩固結(jié)區(qū)受力特點(diǎn)、應(yīng)力分布規(guī)律和傳力機(jī)理，并對構(gòu)造細(xì)節(jié)進(jìn)行比較研究.

1局部分析方法

結(jié)構(gòu)局部受力分析方法主要包括子模型法和直接建模法[8].子模型法又稱切割邊界位移法，是在整體模型的基礎(chǔ)上切割邊界生成考慮了結(jié)構(gòu)構(gòu)造細(xì)節(jié)的子模型，將切割邊界上的位移值施加至子模型上，通過對子模型網(wǎng)格細(xì)分進(jìn)行受力分析[9].子模型技術(shù)理論嚴(yán)謹(jǐn)，但要求整體模型必須是全橋?qū)嶓w單元或殼單元模型.直接建模法則根據(jù)局部結(jié)構(gòu)建立實(shí)體單元模型，從整體計(jì)算模型中取出位移或內(nèi)力結(jié)果施加至局部模型上，通過驗(yàn)證局部模型與整體模型在相同位置處的計(jì)算結(jié)果保證局部模型的正確性.直接建模法的思想實(shí)質(zhì)跟子模型是一致的，且由于其整體模型中能考慮施工過程、混凝土收縮徐變和預(yù)應(yīng)力鋼筋等因素，在工程實(shí)踐中應(yīng)用較多，本文即采用該方法.

2工程背景

3空間有限元模型

整體有限元模型見圖3，主梁和塔柱采用空間梁單元模擬，拉索采用桿單元模擬，為正確模擬拉索的空間位置，主梁和塔柱拉索錨固位置建立剛臂形成魚刺梁模型.

在隔離體范圍內(nèi)建立局部模型時(shí)須保證邊界截面遠(yuǎn)離應(yīng)力分析區(qū)域，對矩形梁而言，通常認(rèn)為影響范圍為一個(gè)梁高[12].本文局部模型橫橋向取橋梁全寬，豎橋向沿主梁底板上下側(cè)分別長為11 m和7.641 m，順橋向沿橋塔中心線小跨側(cè)長9.5 m，大跨側(cè)長11.6 m.塔柱為矩形空心截面，單根塔柱順橋向?qū)? m，橫橋向?qū)? m；槽型梁寬10.8 m，梁高不超過3.7 m，隔離體范圍均大于兩倍梁高.力的邊界條件以剛域形式施加（在邊界截面的質(zhì)心處建立主節(jié)點(diǎn)，截面其余節(jié)點(diǎn)與主節(jié)點(diǎn)之間形成剛域，荷載施加至主節(jié)點(diǎn)上）而非集中力，可消除邊界處荷載分布不均勻的影響.

6結(jié)論

將斜拉橋槽型梁兩側(cè)邊箱插入塔柱中形成塔梁墩剛接體系，可壓縮結(jié)構(gòu)尺寸，減小轉(zhuǎn)體重量.在設(shè)計(jì)荷載作用下，該橋塔梁墩固結(jié)區(qū)其整體應(yīng)力水平滿足規(guī)范要求，并且應(yīng)力水平相對于固結(jié)區(qū)范圍以外截面較低，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理.

固結(jié)區(qū)中心截面腹板和底板應(yīng)力的分析結(jié)果表

明，槽型截面的存在使得固結(jié)區(qū)沿橫橋向存在一定水平拉應(yīng)力，建議在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)加強(qiáng)橫向普通鋼筋配置.

對槽型斷面塔梁剛接的斜拉橋而言，槽型梁底板上緣與塔柱交接角處，以及內(nèi)部縱向過人洞與豎向過人洞交接角處存在較大的應(yīng)力集中現(xiàn)象.

在響應(yīng)位置加設(shè)圓弧倒角，可使結(jié)構(gòu)形狀過渡平緩，能較大幅度地減小應(yīng)力集中程度.建議工程設(shè)計(jì)及施工時(shí)應(yīng)避免在塔梁墩固結(jié)區(qū)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)尖角和折角，可通過加設(shè)倒角等措施使結(jié)構(gòu)過渡平緩.

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