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土木工程基本属性汇总十篇

土木工程基本属性

篇(1)

确保土木工程质量的主要指标包括合理的工程结构设计、较高的施工技术、优质的施工材料等,并且土木工程的结构设计,还会影响到建筑的稳定性和安全性。在土木工程的施工过程中,施工企业优质的设计和施工技术,能简化施工步骤,从而缩短工期,为企业创造更广阔的价值空间。同时对土木工程的选材方法进行分析,能了解混凝土结构的选材技术、钢材选用技术和新结构材料的应用等情况,起到节约或者合理利用土木工程材料的作用。

1 土木工程结构设计和施工技术

1.1 钢筋混凝土结构的设计方法

钢筋混凝土结构属于水利施工、房屋建设和道桥桥梁等建筑工程中的受力构造系统,由钢筋混凝土制造的桥墩、盖板、柱等部件,会因其施工的工程结构不同,构造出的钢筋混凝土结构也不同。钢筋混凝土结构的外观结构,会受到建筑设计的差异性影响,钢筋规格大小和数量,也会对土木工程的质量产生巨大影响。高层和大跨度的钢筋混凝土结构,成为目前土木工程的主要发展趋势,并给钢筋混凝土结构发展带来诸多挑战。因此,需重视钢筋混凝土结构的设计。

1.2 土木工程中的地基加固技术

土木工程中的地基加固技术有挤压法、排水法、加筋法、换填法和胶结法等,施工企业需依据施工现场的地质,采取最佳的地基加固技术。其中换填法是土木工程地基加固技术中最常用的技术方法,当自然地质不适用于目前的工程时,可采用此种方法,换填法包括换土垫层和置换两种方法,换土垫层是利用优质泥土为地基材料,替代原有的自然土,而置换法则是采用碎石、石灰或者水泥,将自然土换掉的方法;排水法则适用于湿地或者沼泽地带,将施工地土质内的多余水分排出,以增强地基的稳定性与安全性;加筋法属于一种稳定地基土质的加固法,一般用于建筑难度较大且建筑层数较高的土木工程,可增强地基的稳固性,确保建筑地基不会移动。

1.3 工程测量及施工管理技术

工程测量的内容就是土木工程的施工测量员,按照设计图纸实施测量工作,标志或者记录下工程所需的施工处。工程测量时,需坚持“先整体后局部”的工作理念,以此避免出现测量错误或者漏测问题。工程测量员要具备较高的职业素质、测量技术和丰富的实践经验,测量中需对测量数据实施两种测量法,即初测与复测。测量工作的具体内容有:一是导线测量:主要是测量闭合导线、符合导线和支导线正常使用情况;二是导线测量外业工作:就是测量员需踏勘选点,并建立标志,同时进行测角、量边及连测等工作;三是全站仪三角高程测量:主要是对整个工程的测量进行控制,能预测整个工程结构;四是误差分析:测量中需对测量结构进行分析,以此发现工程中出现的问题,并给出相应的挽救措施,误差分析的主要内容有测角误差、测距误差、量高误差及大气折光误差等。

2 土木工程的选材方法

2.1 建筑金属材料的选材

钢材是土木工程中常用的金属材料,部分特殊建筑也选用其他的金属材料,而钢材则是土木建筑主要选择。钢材依据化学成分可将其归为两类,即合金钢和碳素钢;而依据钢材的品质,又可将其分为高级优质钢、优质钢、特级优质钢和普通钢等种类。钢材的选择需依据土木工程的实际进行,一般选用具备耐疲劳、抗冲击和抗拉等特性的低碳钢,提升土木工程的质量。

2.2 混凝土原材料的选材

混凝土原材料的选择,不但关系到整个土木工程的质量,而且也会影响工程的耐久性及安全性。混凝土原材料包括水、石子、黄砂等,其选材的方法有:水:混凝土的水,多选用自来水或者地下水,对于地下水不足的地区,也可以河水、湖水等代替;自来水由于含有多种矿物质,因此,在选用自来水的过程中,需检测其所含有害离子的数量,尽量将其控制在合理的范围内;石子:对于石材的选择,在遵循就近原则的基础上,需选择大小合适的石子,避免选择颗粒较大石子,从而在混凝土搅拌中不会出现困难,同时也不会影响混凝土的和易性;黄砂:在黄砂的选择中,以中砂最佳,中砂更能在混凝土中粘合。

2.3 新结构材料的应用

在土木工程建筑中选择新结构材料,如混凝土和木材的结合,能突出人工合成材料的优势,还能增强建筑的灵动性,并且混凝土与木材合用,可起到特性互补的效果,进而突显建筑的性能,也能利用木材增加建筑的古朴和美感,或者利用混凝土增加建筑的抗火特性。由此可知,将传统的木材和混凝土材料合用,能节约土木工程建筑的成本,起到节能减耗的作用,木材建筑还能与周围环境进行完美融合,还能将生态环保理念充分展现在土木工程建筑中,达到美化建筑和促进人与自然的和谐发展的目的。

3 结语

随着我国建筑业的不断发展,土木工程也获得更多人的重视,土木工程可持续发展及新型改革,已经成为社会经济发展的堡垒,并且土木工程技术也会随着社会发展不断提高。钢筋混凝土结构是土木工程的重要结构形式,其设计也关系到土木工程建筑的质量和使用寿命。同时地基加固技术也是土木工程急需重视的技术类别,提高地基加固技术,或者在土木工程中选择最佳的地基加固形式和技术,能增强建筑的稳固性和安全性。然而在今后的土木工程建筑的发展中,需迎接更多的挑战,如大跨度和高层建筑中钢筋混凝土结构的设计与施工、抗地震或者火灾等能力的增强、土地资源或者建筑资源的扩展等。

参考文献

篇(2)

关键词:

专业需求;共性问题;个性要求;课程建设

土木工程材料课程是土木工程专业的一门专业基础课,课程教学目的是使未来的建设工程师了解和掌握工程中常用材料的基本性能与应用方法,为今后工程实践或科研工作提供必要的基本知识和技能[1-2]。作为一门专业基础课,土木工程材料课程在专业课程学习中起到了承上启下的作用,直接关系到后续课程的学习[3]。土木工程材料课程的前身是建筑材料课程。为适应工程建设需要,土木工程专业在专业调整时提出了“大土木工程”概念,主要涵盖了建筑工程、道路工程、桥梁工程、市政工程、隧道及地下工程、港口工程和水利水电工程等多个专业[1]。这些细化后不同专业的建设材料基础都发源于建筑工程材料,工程技术人员的材料知识基础也是建筑材料。专业调整后不同专业学生所学的课程名称变更为土木工程材料,但其教材编排与教学大纲未作针对性调整,课程内容与原来的建筑材料相比并未有太大变化,更多的只是原有建筑材料课程内容的简单翻版,主要强调了材料的生产工艺与性能,忽略了不同专业的材料应用需求,并不完全适合不同专业方向的学生培养。鉴于以上原因,文章分析了不同土木工程材料方向的共性问题与个性要求,提出了以提升学生专业素质为目的,面向不同专业需求进行土木工程材料课程建设的几点建议。

一、土木工程专业材料共性问题

随着工程实践的需要和科学技术的发展,土木工程学科已发展成为内涵广泛、门类众多、结构复杂的综合体系。其专业分支包括建筑与市政工程、道路与桥梁工程、隧道及地下工程、水利工程等。其中有些分支,如水利工程,由于自身工程对象的增多以及专有技术的发展,已从土木工程中分化出来,成为独立的学科体系,但是它们在很大程度上仍具有土木工程的学科共性。

(一)材料组成、性能与应用的关系

对于土木工程技术人员而言,正确选择与使用材料,要求理解和掌握材料的性能。材料的性能又决定于材料的组成与结构,材料的不同应用环境又决定了材料需要具备不同的组成与结构,材料组成结构、性能、应用三者的关系。材料的组成与结构内容包括以下方面:(1)所用材料是有机材料还是金属材料,抑或是无机非金属材料;(2)材料是晶体材料还是非晶体材料,以及材料的孔隙结构大小与类型等。这些组成与结构决定了材料强度大小、属于脆性材料还是韧性材料,其弹性模量如何,以及环境温度、湿度、化学侵蚀等对材料的结构与性能有无影响等;(3)每一类土木工程都有自己特殊的环境因素,铁路与公路路基要考虑地下水与土壤中的温度变化与侵蚀性物质影响,隧道与地下结构的挖掘必须考虑岩石的稳定性与地下水的防排水,房屋建筑必须考虑居住与使用的舒适性和适用性;(4)相同种类的工程,还必须考虑四季交替,是靠近海洋还是盐碱或沙漠等环境影响,任何工程都必须考虑材料的组成、结构与性能是否适应环境要求。

(二)材料强度的要求

不同土木工程对材料的共同要求还体现在,所有工程中用到的材料都必须具备基本的强度要求。桥梁的桥墩、桥身,建筑工程中的梁、柱等结构构件要求其材料具有足够的抗压强度或抗折强度等,以承受结构荷载。房屋建筑中的墙体材料、桥梁上的栏杆等也需要足够高的强度,以承受自重或荷载。建筑装饰的涂料与基层之间、建筑保温系统中的各个构造之间、道路工程中的沥青路面与混凝土基层之间,都需要足够的粘结强度以保证材料间的相互协同作用。因此,具备适宜的强度是土木工程对材料的最基本要求,也是其共性问题。

(三)结构耐久性的要求

土木工程材料对耐久性的定义是,在长期使用过程中,材料抵抗周围各种介质的侵蚀而不被破坏的能力。土木工程材料在使用过程中,除内在原因使其组成结构及性能发生变化以外,更多的是受到使用环境中各种因素的侵蚀作用,侵蚀作用包括物理、机械、化学和生物作用等,如金属材料因化学和电化学作用引起锈蚀,无机非金属材料因受到化学腐蚀、溶解、冻融、机械摩擦等因素的作用而引起开裂和剥落,有机材料因生物作用、化学腐蚀、光热作用等引起老化。不同材料受到环境作用的因素虽然各自不同,但都属于材料耐久性问题。因此,确保足够的耐久性,满足工程设计使用寿命,是所有土木工程对材料的基本要求,也是共性问题之一。

(四)工程防水的要求

结构的防水防潮一直是土木工程领域需要克服的重要技术难题之一。建筑工程出现渗水,会造成居住不便与环境质量的下降。隧道与地下工程渗水,易诱发安全隐患,导致隧道与地下结构使用不便。结构内出现渗水返潮等问题,会对安装于其中的大型设备产生腐蚀,即使钢筋混凝土材料本身,也容易因水分渗透进入导致内部钢筋锈蚀,或被其他化学介质侵蚀破坏。因此,工程的防水抗渗问题也是所有土木工程面临的材料共性问题之一。

(五)不同土木工程的通用材料

虽然工程类型不同,使用环境不同,设计要求不同,但不同土木工程中所用的材料仍具有普遍的通用性。水泥混凝土、钢材是所有工程必不可少的结构承重材料,防水材料是所有类型工程都要选择使用的产品。按照化学成分来说,有机高分子材料中的塑料、橡胶和胶粘剂等,无机材料中的石材、水泥、石灰等,在各个土木工程领域都可能被用到。

二、不同土木工程专业对材料的个性要求

由于土木工程专业方向不同,其使用目的、结构特点、性能要求等不同,对工程材料要求也有所不同,反映的是不同土木工程对材料的个性要求。文章总结了以下四种土木工程类型。

(一)建筑工程

建筑工程与人的关系最为密切,是人类生活、学习与工作最重要的空间结构,是人类社会生存与发展的最基本需求。工程所用材料的质量决定了建筑工程的质量,也决定了人的生活质量。一个民族、一个地区或一个国家的文化与艺术水平也可通过建筑的水平与风格得到体现,建筑工程中所用材料要能充分表达建筑设计的形状与颜色,装饰装修对材料性能与环保的要求也最为突出。近年来,随着经济与环境可持续发展的要求,建筑节能要求越来越高,因此,保温绝热材料成为建筑工程中的主要选择。此外,吸声与隔声材料也是建筑工程中的专用材料之一。

(二)水利工程

人类通过修建水利工程,达到控制水流,防止洪涝灾害,并进行水量的调节和分配以满足人们生活和生产对水资源的需要。水利工程需要修建坝、堤、溢洪道、水闸等不同类型的水工建筑物,以实现其目标。水利工程最主要的特点是结构体量大,修建周期长,安全性要求高,使用寿命要求也长,这些都是水利工程在选用材料时必须考虑的。水利工程所用结构材料主要是低热水泥、中热水泥,以及专门的水工混凝土等。

(三)隧道与地下工程

隧道与地下工程,包括交通运输的隧道,军事工程的各种国防坑道,市政、采矿、储存和生产等用途的地下工程,地下发电厂房以及各种水工隧洞等。因为这些工程是在岩体或土层中修建,施工过程中岩体或土层的稳定性对施工进度与施工安全至关重要,因此,注浆、支护、锚固等材料成为隧道与地下工程中的专用材料。

(四)道路工程

道路工程在建设与使用过程中,路基应稳定、密实以对路面结构提供支撑,要考虑其变形、耐水性与稳定性的协调,垫层与基层应具有足够的抗冲刷能力和适当的刚度,刚度过大过小都不行。道路路面材料要考虑耐磨、抗滑与平整,设计要考虑抗弯折荷载与变形,还要考虑汽车行驶的安全性与舒适性。不同的路基、不同结构部位所用材料皆不同。工程用土、沥青混合料、道路混凝土等可看作是道路工程的专用材料。

三、面向不同专业需求的土木工程材料课程建设

基于不同土木工程的材料共性问题和个性要求的实际情况,应面向不同专业需求进行土木工程材料课程建设。

(一)课程内容增加

应根据大土木专业增加新的课程内容,如土工材料、无机结合料、防排水材料、锚喷支护材料等。以使土木工程材料课程更适合整个土木工程专业学生的培养。在增加新的课程内容后,为适应不同专业学生对土木工程材料的学习要求,应及时调整土木工程材料课程内容。笔者的建议是,将土木工程材料教学内容分为三部分。第1部分:土木工程材料的组成与基本性质。这部分内容包括材料的组成与结构、材料的基本物理性质、材料的基本力学性能、材料的耐久性、材料的安全性等。这部分内容体现的是土木工程材料的组成结构、性能与应用相互之间的关系,目的是掌握土木工程的材料理论共性问题。第2部分:土木工程通用材料。包括胶凝材料(气硬性胶凝材料和水泥)、石材与骨料、混凝土、金属材料、有机高分子材料、沥青与防水材料等。这几种材料基本上在所有土木工程中都有应用,针对的也是土木工程的材料共性问题。第3部分:土木工程专用材料。(1)建筑与市政工程专用材料。装饰材料、墙体材料与屋面材料等;(2)道路工程专用材料。道路混凝土、土、无机结合料、沥青混合料等;(3)隧道工程专用材料。注浆材料、锚喷支护材料等;(4)水利水电工程专用材料。低热水泥、水工混凝土等。第3部分内容体现的是不同土木工程对材料的个性要求,这部分内容可满足不同专业方向学生学习和掌握本专业必须掌握的材料及其工程应用。

(二)讲授重点转变

近年来,各个高校土木工程材料课时都有不同程度的压缩。以重庆大学为例,现在土木工程材料总课时为40~48,其中包括14~16课时的实验教学。在课时数如此之少的情况下,为补充新的教学内容,只有对原有个别内容进行删减。笔者的意见是,为保证教学内容与教学课时数相匹配,可减少材料生产与生成方面的内容,加强材料的工程应用案例教学。以水泥这一章节为例,对于以工程应用为主的土木工程专业毕业生而言,他们感兴趣的是水泥的工程性质与应用问题,不会对生产与水化过程感兴趣,因此可将相关内容缩减。同时,在教学内容中应增加工程经典实例,给学生讲解如何从设计、施工、监理等角度学习和掌握各种土木工程材料。在此基础上,对一些“吃不饱”的学生,可以通过“自主学习”[4-5]理解和掌握更多的土木工程材料知识。

四、结语

文章分析了不同土木工程的材料共性问题和个性要求,进而提出了应面向不同专业实际需求,以提升学生专业素质为目的,进行土木工程材料课程建设,针对课程内容与讲授重点提出了具体建议。我国是土木工程建设大国,现有500多所高校设有土木工程专业[6],作为土木类专业的学科基础课,土木工程材料课程的教学效果对后续课程的学习和今后工作都会产生很大影响。然而,忽视不同专业的工程特性,不能针对不同工程专业进行土木工程材料课程教学是国内土木工程材料教学普遍存在的问题,希望通过此文引起国内各位同行的响应,共同探讨解决之道。

作者:王冲 吴建华 刘芳 单位:重庆大学材料科学与工程学院

参考文献:

[1]王冲,万朝均,刘芳,等.侧重于工程应用的土木工程材料课程建设构想[J].高等建筑教育,2010,19(2):72-74.

[2]王冲.土木工程材料课程信息化教学的思考与实践[J].高等建筑教育,2013,22(6):134-136.

[3]吴东云,张建新.新形势下土木工程材料课程教学改革与建设探究[J].高等建筑教育,2012,21(6):70-72.

篇(3)

中图分类号:O3文献标识码: A

随着经济的快速发展,土木工程中的项目规模不断扩大,比较大的工程项目包括高大的建筑、有相当跨度的建筑、地下建筑、大坝、海洋工程等都在不断增加,它们都是施工大规模、范围广、持续的时间长、过程复杂。在土木工程建设规模在不断增大的同时,伴随而来的是土木工程施工的过程中安全事故的增多,这严重给人民的生命财产安全带来了伤害以及影响了工程建设的效率。因此,对于土木工程的分析研究是有意义的。

一、土木工程分析中的施工力学

1、施工力学和数学基础

在土木工程这门学科中,时变力学是施工力学最基本的东西。这是由于在土木工程的项目中,施工力学研究的对象都是随着时间的流动而变化的。力学并不是一成不变的,它也是会随着时间而向前发展的,在这种变化中,同时还会出现新的想法。这些想法大部分的基础都是随着时间的变化而改变的,但是,力学的基本原理是不变的,也就是力学的构成要素是恒定的。但是,随着经济的发展,技术在不断的革新,一开始的一些想法已经跟不上现在的发展水平,导致现在对力学的研究更加注重其构成要素的研究,就在这种情况下,时变力学就诞生了。在现在得实际生产中,一些土木工程的项目依据的都是时变力学。

目前,对于土木工程的分析,还要参照数学方面的东西。在土木工程项目的具体施工过程中,那些关于土木工程内在因素的分析需要用到数学中的微积分,因此,在土木工程分析中,涉及到了时变性的数学知识。在具体的土木工程分析过程中,时变数学的施工分析难免会遇到很多困难,这就需要在具体的实际操作中,要注重分析和研究。

2、土木工程施工分析中的力学效应

土木工程施工分析中的力学效应包括两类,即时效和路效。第一类时效,说的是在相同结构的建筑设计中,由于选用了不同的设计方案,导致其最后的结果也是不同的,最终,力学所处的状态也是不同的。例如,在实际的施工过程中,建筑物材料的状态会随着时间的变化而变化,这就是产生了土木工程中施工力学的时效性因素。第二类路效,在实际的施工过程中,由于采用施工方案不一致,施工的过程和施工力学最终的结果有所不同,导致状态不同。在具体的土木工程施工过程中,原材料的几何性质等都能引起施工力学的路效。

二、土木工程分析中的时变力学

1、物性时变力学

在土木工程分析施工的过程中,有一些建筑材料的物理性质会随着施工的进行会发生改变,会发生这些变化的施工材料就属于物时性力学的范畴。例如,像施工的过程中用到的混凝土这样的建筑材料,在使用其后,过一段时间它的物理性质就会发生一定程度的改变,那么对其进行的施工方面的计算就属于物性时变力学分析的范畴。关于这一类的时变力学分析中,要特别注重对时间函数的区分,假如用到了时间函数那么就可以直接利用力学中的方程式进行分析研究。

2、线弹性时变力学

在土木工程分析的施工过程中,假如所选用的施工材料有线弹性和无热效应。在整个工程的施工过程中,施工的循环的时间远超出了系统自身发出振动是循环的时间,在这样的情况下,可以不考虑由于惯性产生的结果,运用静力学分析的方法,那么,对于土木工程分析的施工就属于线弹性时变力学。在以前的分析手段中,关于这类问题的分析一开始采用的是空间变量方程,但是在目前的情况下,因为物理方面的因素和几何范围方面的因素会随着时间的改变而改变,这就使得在实际的施工过程中要仔细的分析和计算,进而出现了时间上的变量参数。

3、粘弹性时变力学

在土木工程分析施工的过程中,所采用的施工材料很多,随着施工的进行就会有一些施工材料随着时间的改变而改变,拥有这种特性的施工材料具有一定的流变性。在土木工程分析的施工力学中,关于这类问题的分析就属于粘弹性时变力学分析的范畴。在实际的操作过程中,依据的是时间参数、物理参数、几何范围产生的时变耦联,把一开始的时间上的变量和空间上的变量转化为有参数变化的方程式。在现实的实际施工过程中,像混凝土、沥青和粘土等施工时用到的材料都具有这种流变的性质,对于这些原材料的施工分析就属于粘弹性时变力学分析的范畴。

4、非线性时变力学

在土木工程分析施工的过程中,在施工过程中用到的材料有一定的非线性,那么关于这部分材料的施工分析就包括在非线性时变力学分析的类别中。像建筑材料中的混凝土、岩土介质等都属于非线性特点的材料,在对其地基进行挖掘的过程中,可以利用粘弹性时变力学进行分析,另一个可行的方法就是利用积分转换。在不属于线性时变力学的计算范围内的,最终得到的结果影响因素是多方面的,包括一开始的使用过程、几何范围、物理因素等。实际上,在不是线性分析中,时变分析和传统分析方法所产生的最终结果是有区别的。

非线性包括了物理上的、边界上的和几何上的非线性,并且这三类中有细分为好多小的方面。在实际中的解决方法中,可以采用数学中的微分方程。

三、结语

(1)在土木工程分析施工的过程中,关于受力的分析属于比较大的工程设计计算中的一个不可或缺的内容。在土木工程分析施工中,需要全面的分析所设计的图纸和施工的整个过程两个方面,这样才可以保证工程顺利进行。

(2)在对施工力学进行分析时,极值或者最后的结果是与一般的非施工力学分析法是有很大区别的,这种差别小到一倍之差,大到三倍之差,所以需要加大对其的重视程度。

(3)如果所采用的施工材料有明显的粘性、非线性的特点或者施工中具有热效应,那么就需要通过更加专业的施工力学方法进行研究;如果在施工中改变的只是几何的范围或者所使用材料的特点,就需要依据施工过程中的不同参数进行多次常规分析组合。

(4)如果施工材料有很明显的粘性、非线性特点或者施工过程中有热效应的产生,那么工程结束后表现出来的力学最终的结果与施工的过程有联系,由此可以得出,采用施工力学手段,对施工的整个过程进行最优处理,使得在相同的工程条件下,使得最终的结果最优。

(5)在土木工程分析力学的施工过程中,依据的是时变力学,包括的对象有线弹性、粘弹性、非线性、热弹性及物性时变力学。为了突破土木工程施工力学分析中的问题,需要注重研究在施工过程中的时变力学数值的方法及其通用程序,来找到施工分析计算的好用的方法。

(6)在土木工程分析施工的过程中,应依据不同工程类型的特征分别进行研究,例如,结构工程、地基工程、地下工程、大坝工程、桥梁工程、海洋工程等。所属不同类别的工程要有不同的解决方法,把所有的人力和物力收集到一块进行研究,制定出只属于本类别的有效的解决方法、过程与制度,这在未来是急需要解决的。对土木工程分析施工力学的研究,将会在整个土木工程中产生深远的影响。

参考文献:

篇(4)

中图分类号:G643 文献标识码:A 文章编号:1007-3973(2013)001-178-02

当前国家正处于经济高速发展时期,大量土木工程正在兴建与建设,对土木工程专业研究生的需求量迅速提高,但是与此同时社会对土木工程专业的研究生也提出了一些质疑和要求。由于土木工程专业研究生有其自身特点,有别于其他专业,因此探索如何培养出高质量的土木工程专业研究生是本文的出发点。

与此同时,研究生规模迅速扩大。如何在研究生规模扩张的背景之下,保障土木工程专业研究生的教育质量是一个比较迫切的实际问题。要解决这个问题首先需要明晰的几个概念是:质量、教育质量、研究生教育质量。只有将这几个概念明确,我们才能有的放矢,对土木工程专业研究生教育质量的概念进行界定,建立起合适的土木工程专业研究生教育质量保障体系。

1质量

质量是一个多维度的概念,目前国内外对于质量的概念并没有一个统一的标准和说法。

管理学中有关质量主要代表性的概念有:

(1)全面质量管理创始人德明(William Edwards Deming)定义:低成本为顾客提供满意的新产品或服务。

(2)美国著名的质量管理专家朱兰(Joseph Juran)博士从顾客的角度出发,提出了产品质量就是产品的适用性,即产品在使用时能成功地满足用户需要的程度。用户对产品的基本要求就是适用,适用性恰如其分地表达了质量的内涵。

(3)世界质量先生克劳斯比(Philip Crosby)定义:符合预设标准与要求。

(4)ISO8402(1994年版)定义。质量:反映实体满足明确或隐含需要的能力的特性总和。

(5)ISO9000(2000年版)定义。质量:产品或服务应具备的特征、期待的特征。

关于“质量”的定义,以上列举出笔者认为比较有代表性的几种定义。学术界关于“质量”的定义是多样化的,并且由于出发点和立场不同,定义的角度和内涵也是不一样的。

在以上定义中,我们可以总结出:质量是一个多维度的概念,有着丰富的层次,是多元化的组合。其核心要素在于满足某种需要,同时隐含着比较的特征。

2教育质量

“教育质量”是“质量”的派生概念。目前关于“教育质量”的定义并没有

固定的定义。对此学术界是见仁见智,众说纷纭。列举几种如下:

(1)“不可界定论”。持这种观点的学者认为质量是什么很难说清楚,其概念难以界定。

(2)“产品质量说”。这种观点起源于将工业产品的质量标准引入到了高等教育领域,将质量看作是“产品优劣的程度”。

(3)“测量观”或“达成度观”。指事物达到既定目标的程度,或者说是符合目的的质量。通常是将质量与目标相比较,认为质量即是对于目标的适切性,满足或符合一些既定标准,或达到目标的程度。

(4)“替代观”。这类观点是用卓越的、第一流的、优秀等词替代质量的本义。

(5)“实用观”或重实效的、适应社会的“外适性质量观”。它是以有用和实效作为衡量质量的准绳。强调高等教育质量应该满足消费者(学生及其家长、雇主、社会和政府等)规定的和潜在的需要的质量。这种观点强调的是一种需求导向,反映了市场本位论和社会本位论的价值导向。

(6)“绩效观”。这种观点主要是从投入产出角度来考察和评判质量。

(7)“内适性”或“学术性”质量观。这种观点主要认为高等教育应按自身所固有的规则和权限运行,因而十分注重立足于未来的基础研究,注重长期的发展,而不注重短期的结果。

以上列举关于“教育质量”的观点并未涵盖所有的“教育质量”相关观点。但我们可以判定这样一个基本事实,这些不同的观点都存在着其合理性和局限性。

随着高等教育的发展,对于高等教育质量的内涵和概念具有多样性和多元化的这一观点已经基本形成共识。因此承认质量及教育质量标准的相对性和多样性,从自身的需要选择适当的视角来确定质量的定义及标准是本文的基础。

3研究生教育质量

根据上文朱兰的定义,质量不是一个固定不变的概念,它是动态的、变化的、发展的;它随着时间、地点、使用对象的不同而不同,随着社会的发展、技术的进步而不断更新和丰富。同样的,我们不难断定研究生教育质量的概念也是一个动态的概念,它随着社会的发展、技术的进步而不断更新和发展。但是它的定义和概念不应该孤立于社会边缘而是受整个社会背景的影响与制约。

当今中国,研究生教育规模迅速扩大。研究生规模的迅速扩大既有社会发展的需要也有本科生扩招的影响,与此同时还受到有限的工作机会的桎梏。我们对研究生教育质量进行定义的时候必须考虑到整个社会背景。由于中国国情所限,研究生教育质量主要由教育部的方针政策及所在学校(主要是执行政策)决定。近年来,随着市场经济的迅速发展,以及高校自的提高,研究生教育的质量越来越多地受到用人单位(市场)以及高校自身定位与发展的制约。可以认为国内研究生教育质量的决定要素从一元维度已经转化为三元维度即:教育部、市场、高校。研究生教育质量的衡量应该从这三个维度来予以考虑。

根据上文对质量的有关界定,我们可以把研究生教育质量界定为:研究生教育质量是一个多维度的概念,它包含基础设施、师资队伍、科学研究、奖学金、培养环节过程控制、学术氛围、校园文化等。从环节上考虑包含输入资源的质量、培养过程的质量以及产出结果的质量(学位授予质量、毕业研究生质量)。它受教育部、市场、高校三方面制约。

由于研究生教育是本科后以研究为主要特征的高层次的专业性教育,探究性与专业性是其基本特性,具有探究精神和创新能力就应该是其质量最重要的特征。因此,研究生教育不仅要满足社会发展以及个人全面发展需要,还要发展科学、发现新知识、促进学科专业发展需要。

4土木工程专业研究生教育质量

土木工程,在英语里称为Civil Engineering,直译为“民用工程”。它的原意是与“军事工程”(Military Engineering)相对应的。在英语中,历史上土木工程、机械工程、电气工程、化工工程都属于Civil Engineering,因为它们都具有民用性。后来,随着工程科学技术的发展。机械、电气、化工已逐渐形成独立的学科,Civil Engineering就成为土木工程的专门词。至今,在英语中,Civil Engineering还包括水利工程、港口工程。而在我国,水利工程和港口工程也已成为与土木工程十分密切的相对独立分支。

土木工程是建造各种工程的统称。它既指建设的对象,即建造在地上,地下.水中的工程设施,也指应用的材料设备和进行的勘测,设计施工,保养.维修等专业技术。土木工程一级学科目前包括岩土工程、结构工程、市政工程、供热供燃气通风及空调工程、防灾减灾工程及防护工程、桥梁与隧道工程六个二级学科。

土木工程专业具有四个基本属性:

(1)综合性。随着科学技术的进步和工程实践的发展,土木工程这个学科也已发展成为内涵广泛、门类众多、结构复杂的综合体系。要求土木工程综合运用各种物质条件,以满足多种多样的需求。

(2)实践性。土木工程是具有很强的实践性的学科。在早期,土木工程是通过工程实践,总结成功的经验,尤其是吸取失败的教训发展起来的。从17世纪开始,以伽利略和牛顿为先导的近代力学同土木工程实践结合起来,逐渐形成材料力学、结构力学、流体力学、岩体力学,作为土木工程的基础理论的学科。这样土木工程才逐渐从经验发展成为科学。在土木工程的发展过程中,工程实践经验常先行于理论,工程事故常显示出未能预见的新因素,触发新理论的研究和发展。至今不少工程问题的处理,在很大程度上仍然依靠实践经验。

(3)社会性。当今中国正处于社会转型期,基础设施的兴建如道路、桥梁、地铁、隧道以及大厦、核电站、堤坝、机场、海港等均与土木工程密切相关。可以说土木工程为人类社会创造崭新的物质环境,成为人类社会现代文明的重要组成部分。它的发展水平受制约于所处社会的政治经济发展程度。

(4)社会人文及伦理统一性。土木工程是为人类需要服务的,由它所产生的一系列活动以及构造物宏观上反映了所处时期所在社会的人文和艺术以及工程伦理的高度统一。

根据以上土木工程专业的基本属性,综合性对应的是扎实的基础知识以应对土木工程不同的需要,其中还包含应对不同情况应用不同物质条件的创新能力及综合应用能力。实践性对应的是校内学习应该加强实践课程及外出实地踏堪实践环节。当前用人单位普通对土木工程专业学生的实践性要求较高,要求学生能够很快地进入实践环节从事具体与工程相关的生产实践。然而我国目前培养的研究生较多地偏重于学术性,在实践环节上相对较弱。用人单位普遍反映硕士研究生将知识内化为实践能力的时间周期比预想的要长,但与此同时也普通反映较之本科生硕士毕业生的综合能力及成长速度更加迅速。而社会性及社会人文及伦理统一性则要求加强对学生教育的文化艺术及人文社科方面的薰陶,使得基础设施的兴建一方面满足基本要求,另外也要兼顾社会的文化需求和艺术需要,使得构筑的土木工程既有实用性又能满足社会性及美学要求。创造崭新的物质环境同时,兼顾社会文化需要及美学价值。与此同时,现代工程对于工程伦理有着一个较高的要求。1914年美国土木工程师学会(ASCE)就已经制订了自己的伦理准则。美国工程与技术认证组织(ABET)在90年代末新推出的EC2000认证标准中对工程伦理教育提出了更高更综合的认证要求。例如其通用标准中要求工程教育的毕业生应具备11项能力,其中2项就明确涉及到工程教育的伦理标准。所有这些对我们的土木工程研究生提出了更高以及明显区别于其它专业的要求。

综上所述,我们对土木工程专业研究生教育质量的定义是这样的:它是一个多维度的概念,它包含基础设施、师资队伍、科学研究、奖学金、培养环节过程控制、学术氛围、校园文化、实践环节、社会人文及工程师伦理教育等。从环节上考虑包含输入资源的质量(土木工程专业的本科生)、培养过程的质量以及产出结果的质量(学位授予质量、毕业研究生质量),其中培养环节的过程控制需要考虑到土木工程专业的四个基本属性即综合性、社会性、实践性、社会人文及伦理统一性。宏观上土木工程专业研究生教育质量受教育部、市场、高校三方面制约。

参考文献:

[1] 李远瑛.地方性院校土木工程专业学生工程素质培养探讨[J].嘉应学院学报(自然科学版),2009,27(3).

篇(5)

    (一)试验设计

    本研究以黄淮学院建筑工程系土木工程专业07级1班学生为研究对象。在男女生比例相当的前提下,按以往的学习成绩从高到低将该班学生分为PBL组和LBL组,PBL组男生24人,女生7人;LBL组男生24人,女生6人。LBL组采用传统的教学模式,即“教师讲解实验指导书―每个学生独立实验―教师检查实验结果”模式,教师、教学大纲均与PBL组相同。PBL组实验教学以实际工程概预算为背景进行设计,以广联达工程造价软件为手段,以工程概预算网络论坛为平台组织实施,着力加强实验小组间的互动交流,激发学生实验的主动性和创造性,提升学生工程概预算的实践能力和创新能力。具体教学方案[34]如下:(1)学生分组。依照PBL的教学理念将其细分为4个小组,每小组7~8人,选定组长1名,负责组织讨论和记录。(2)问题构建。根据土木工程概预算实验教学大纲设计了二个实验,一个是某工程施工图预算的编制,另一个是施工企业投标报价的确定。实验要求学生综合土木工程概预算、施工组织与技术、钢筋混凝土结构、工程经济学、工程项目管理等相关专业知识给出解决问题的方案,施工图预算的误差要限制在±5%以内,报标报价的策略则要体现出竞争性。(3)小组自主学习和交流。要求每小组通过多种途径收集相关资料,自主学习,自主试验,并通过工程概预算论坛、QQ群等网络平台与小组内的同学和指导教师互动交流。每小组要进行2~3次集中讨论,讨论时小组成员要逐一陈述遇到的问题和解决问题的思路,然后小组成员共同研究,并在教师的引导帮助下找到解决疑难问题的方案。(4)课堂讨论。在指导教师组织下,小组长汇报各组遇到的问题和解决方案,指导教师逐一进行点评,并就学生争论的焦点和分歧较大的疑难问题给予指导,最后使问题得以圆满解决。(5)总结与实验考核。实验结束后,学生要认真填写实验报告,实验报告要反映实验中遇到的问题及其解决方案。指导教师要对学生的实验情况做出评价,在肯定成绩的同时指出不足,提出改进意见,并根据学生在实验过程中的表现和实验报告给出实验成绩。在实验成绩中,施工图预算成果占50%,实施方案文件占35%,口头报告占15%。

    (二)试验结果及分析

    1.实验成绩对比

    PBL实验组和LBL对比组的实验成绩统计结果如下:PBL实验组31名学生全部及格,其中成绩优秀者3名,良好者10名,中等者16名,及格者2名;LBL对比组30名学生中,成绩优秀者2名,良好者4名,中等者19名,及格者4名,不及格者1名。可见,PBL组考核成绩的优良率高于LBL组,表明将PBL引入土木工程概预算实验教学的效果显着。

    2.PBL平台的交流互动情况

    PBL教学法更有利于学生与学生、学生与教师之间的交流,有利于各成员协同工作,共同探讨解决问题的方法。按照工程概预算论坛提出的PBL网络平台互动信息质量类别[58]进行统计,结果表明:在PBL网络平台交流互动中,PBL组的交流互动共计390次,其中属于一般解释和反馈(注意力集中在一般讨论,对话内容不体现“组织、分析、反应、解决问题、思考”的全过程)的占42.6%,属于提出和澄清问题的占16.4%,属于组织意见(由书籍、网站查到的方案或小组成员的意见)的占15.1%,属于解决问题(提出解决问题的办法等)的占8.5%,反思小组成员合作的占6.7%,属于提出或分析方案的占5.9%,属于复杂问题的阐述和分析的占2.8%,属于提出独特见解的占2.1%。可见,PBL网络交流互动平台充分调动了小组成员的主动性,增强了他们的团队协作精神和责任感。

篇(6)

(一)试验设计

本研究以黄淮学院建筑工程系土木工程专业07级1班学生为研究对象。在男女生比例相当的前提下,按以往的学习成绩从高到低将该班学生分为PBL组和LBL组,PBL组男生24人,女生7人;LBL组男生24人,女生6人。LBL组采用传统的教学模式,即“教师讲解实验指导书―每个学生独立实验―教师检查实验结果”模式,教师、教学大纲均与PBL组相同。PBL组实验教学以实际工程概预算为背景进行设计,以广联达工程造价软件为手段,以工程概预算网络论坛为平台组织实施,着力加强实验小组间的互动交流,激发学生实验的主动性和创造性,提升学生工程概预算的实践能力和创新能力。具体教学方案[34]如下:(1)学生分组。依照PBL的教学理念将其细分为4个小组,每小组7~8人,选定组长1名,负责组织讨论和记录。(2)问题构建。根据土木工程概预算实验教学大纲设计了二个实验,一个是某工程施工图预算的编制,另一个是施工企业投标报价的确定。实验要求学生综合土木工程概预算、施工组织与技术、钢筋混凝土结构、工程经济学、工程项目管理等相关专业知识给出解决问题的方案,施工图预算的误差要限制在±5%以内,报标报价的策略则要体现出竞争性。(3)小组自主学习和交流。要求每小组通过多种途径收集相关资料,自主学习,自主试验,并通过工程概预算论坛、QQ群等网络平台与小组内的同学和指导教师互动交流。每小组要进行2~3次集中讨论,讨论时小组成员要逐一陈述遇到的问题和解决问题的思路,然后小组成员共同研究,并在教师的引导帮助下找到解决疑难问题的方案。(4)课堂讨论。在指导教师组织下,小组长汇报各组遇到的问题和解决方案,指导教师逐一进行点评,并就学生争论的焦点和分歧较大的疑难问题给予指导,最后使问题得以圆满解决。(5)总结与实验考核。实验结束后,学生要认真填写实验报告,实验报告要反映实验中遇到的问题及其解决方案。指导教师要对学生的实验情况做出评价,在肯定成绩的同时指出不足,提出改进意见,并根据学生在实验过程中的表现和实验报告给出实验成绩。在实验成绩中,施工图预算成果占50%,实施方案文件占35%,口头报告占15%。

(二)试验结果及分析

1.实验成绩对比

PBL实验组和LBL对比组的实验成绩统计结果如下:PBL实验组31名学生全部及格,其中成绩优秀者3名,良好者10名,中等者16名,及格者2名;LBL对比组30名学生中,成绩优秀者2名,良好者4名,中等者19名,及格者4名,不及格者1名。可见,PBL组考核成绩的优良率高于LBL组,表明将PBL引入土木工程概预算实验教学的效果显着。

2.PBL平台的交流互动情况

PBL教学法更有利于学生与学生、学生与教师之间的交流,有利于各成员协同工作,共同探讨解决问题的方法。按照工程概预算论坛提出的PBL网络平台互动信息质量类别[58]进行统计,结果表明:在PBL网络平台交流互动中,PBL组的交流互动共计390次,其中属于一般解释和反馈(注意力集中在一般讨论,对话内容不体现“组织、分析、反应、解决问题、思考”的全过程)的占42.6%,属于提出和澄清问题的占16.4%,属于组织意见(由书籍、网站查到的方案或小组成员的意见)的占15.1%,属于解决问题(提出解决问题的办法等)的占8.5%,反思小组成员合作的占6.7%,属于提出或分析方案的占5.9%,属于复杂问题的阐述和分析的占2.8%,属于提出独特见解的占2.1%。可见,PBL网络交流互动平台充分调动了小组成员的主动性,增强了他们的团队协作精神和责任感。

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中图分类号:S567.1+9 文献标识码:A 文章编号:0439-8114(2017)08-1463-05

DOI:10.14088/ki.issn0439-8114.2017.08.016

The Effects Analysis of Heavy Metals Stress on Physiological and Biochemical Characteristics of Aralia elata var. inermis

HE An1,LI De-sheng1,LI Xiao-jing2,PENG Ling1,WANG Shuo1,ZHANG Cai3

(1.College of Environmental Science and Safety Engineering, Tianjin University of Technology,Tianjin 300384,China;

2.College of Environmental Science and Engineering, Nankai University,Tianjin 300071,China;

3.Forestry Bureau of Rushan City,Rushan 264500,Shandong,China)

Abstract: The pot experiment was conducted to study the effects of different heavy metals (Pb,Cd) on the effects of physiological and biochemical characteristics of Aralia elata var. inermis,including the membrane system, photosynthetic system and antioxidant enzyme system, by analyzing the soluble protein content, chlorophyll content, lipid peroxidation(MDA) content and oxidation protective enzyme activity and so on. The results showed that the proline and MDA contents increased first, then deceased with increasing concentration of heavy metals, the soluble protein content was opposite. Along with the increase of metal levels,the chlorophyll content showed the trend of firstly increased then decreased and firstly decreased then increased and decreased again separately under the stress of Pb and Cd. The activity of peroxidase (POD) in A. elata var. inermis decreased with increasing the concentration of both Pb and Cd,but the catalase(CAT) was opposite. In addition, when the Pb concentration in soil reached 1 000 mg/kg,the activity of CAT decreased. At the same time, it could be found that these contents analysis under the stress of Pb were higher than the stress of Cd,besides the activity of CAT. And the ability of resistance of A. elata var. inermis under the stress of Pb was higher than Cd.

Key words: Aralia elata var. inermis; the stress of heavy metals; physiological and biochemical characteristics

伴随着城市建设步伐的加快以及工业化进程的发展[1],中国城市环境受到严重的影响,尤其是重金属污染较为严重。通过对中国部分城市公园和居民小区[2-5]重金属污染状况的调查显示,土壤重金属污染的情况十分严重。重金属一旦进入土壤中,具有持续时间长、不易在物质循环和能量交换中分解的特性[1],同时通过食物链等途径易被人体吸收并引发疾病。因此,解决土壤中重金属的污染问题始终是诸多学者的一个重要研究方向。

目前重金属对植物的影响研究主要集中于重金属对草本蔬菜[6]、木本园林植物[7,8]等研究,较少偏重于木本蔬菜的研究,且研究方向主要趋向于单一重金属污染[9,10]及复合重金属污染[11-13]。在自然条件下,植物会经常受到多种重金属的共同胁迫,然而每种重金属对植物的毒性机理与解毒机制可能有所差异,因此需要对不同重金属对同一植物的生理生化指标响应进行比较分析,为土壤重金属污染修复及植物的应用提供参考。

日本B木(Aralia elata var. inermis)树姿优美,根系发达,生长迅速,具有较强的适应性,容易栽培且具有可观赏价值,是一种兼食用、药用、保健为一体的木本蔬菜[14,15]。试验采用盆栽法,探讨不同重金属(Pb、Cd)对日本B木体内的膜脂过氧化作用和植物体内自身的抗氧化防御系统的影响,同时研究不同重金属对植物体内的叶绿素和蛋白质含量的影响,比较分析日本B木在不同重金属胁迫下的生理生化响应,为日本B木应用Pb、Cd污染土壤修复提供科学依据,并为农产品的安全生产提供参考依据,具有一定的生理学意义和经济价值。

1 材料与方法

1.1 材料与处理

试验于2014年12月初在天津理工大学人工气候室进行,温度为(25±2) ℃,光照12 h/12 h(光照/黑暗),光照强度为1 400 lx。供试材料为两年生日本B木幼苗,采自于天津市宝坻区青龙湾苗圃场,长势基本一致。将天津理工大学校园土壤与购自河北省兴农生物工程开发有限公司的营养土以20∶1(质量比)的比例混合均匀作为栽培基质,放入半径为30 cm、高20 cm的花盆中,每盆装5 kg,供试土壤的理化性质如表1所示。再将日本B木幼苗插入土壤中,在人工气候室中培养,待苗木恢复生长后约16 d,进行Pb、Cd胁迫处理,将Pb(NO3)(分析纯)和CdCl2・2.5H2O(分析纯)以溶液的形式加入到土壤中,Pb、Cd各设置4个浓度水平(T1、T2、T3、T4),每个水平3个重复,并以不加重金属为空白对照(CK)。浓度水平设置如表2所示。

1.2 测定指标与方法

采用硫代巴比妥酸法[16]y定丙二醛(MDA)含量,参照植物生理学试验技术的方法[17]测定过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)以及脯氨酸的含量。可溶性蛋白质的含量采用考马斯亮蓝G-250的方法测定[17]。以上指标均于2015年6月测定。

1.3 数据处理

每个浓度梯度下的植物随机抽取3份进行指标测定,数据以平均值表示。采用Excel 2003软件进行数据整理,并采用Origin 8.5进行制图。

2 结果与分析

2.1 不同重金属胁迫对日本B木丙二醛含量的影响

丙二醛(MDA)是细胞膜脂过氧化的主要产物之一,其含量变化可作为检测逆境条件下植物受伤害程度的指标之一[18]。从图1可以看出,在重金属Pb的胁迫下,日本B木中MDA的含量呈下降趋势,在T2处理水平时达到最低,为对照组的86%,其后MDA的含量随着重金属浓度的增加而急剧上升,在T4处理组时达到最高,为对照组的127%。在重金属Cd的胁迫下,日本B木中MDA的含量也呈先降后升的趋势,但是与Pb处理组不同的是,MDA的含量在T1的时候达到最低,为对照组的85%,随着浓度的增加,MDA在植物体内逐渐积累,并在T4时到达最高,为对照组的121%,其含量低于Pb处理组的含量。从图1中还可发现,除了在T2处理组时,Cd胁迫下日本B木体内的MDA含量高于Pb胁迫下外,其余均是Pb胁迫下的MDA含量高于Cd胁迫下,这可能是Pb比Cd更能促进日本B木体内MDA含量的积累,表明Pb可能对细胞产生毒害作用更大。

2.2 不同重金属胁迫对日本B木脯氨酸含量的影响

脯氨酸是一种重要的渗透调节物质,其积累量可表征植物对逆境适应的能力,所以植物叶片中脯氨酸含量往往被认为是测定逆境胁迫的重要指标[19]。由图2可知,在重金属Pb胁迫下,脯氨酸的含量略有下降,但减少程度仅为对照组的1%。其后,随着重金属浓度的增加,脯氨酸含量急剧上升,但在T2、T3浓度时,上升速度减慢,随后又急剧上升。在重金属Cd胁迫下,在浓度为0.25 mg/kg时,脯氨酸含量达到最低值,为对照组的84%。随着浓度梯度的升高,脯氨酸的含量也相应地急剧上升,在浓度达到5 mg/kg时,脯氨酸的含量增加幅度不大,仅为2%。从图2中还可发现,Pb胁迫下的脯氨酸含量比Cd胁迫下的要高,在T3处理水平时,Pb、Cd胁迫下的日本B木体内的脯氨酸含量相近,相差仅为4%。植物体内脯氨酸含量增加的原因可能是重金属刺激了脯氨酸的合成,也可能是重金属的胁迫抑制了脯氨酸的氧化,或是阻碍了植物体内蛋白质的合成。

2.3 不同重金属胁迫对日本B木抗氧化酶活性的影响

在正常情况下,细胞内的活性氧自由基的产生和清除则处于一种动态平衡状态。当植物受到胁迫时,这个平衡就被破坏,从而导致大量的活性氧自由基在体内积累,对细胞造成损害[20]。然而植物细胞自身配有一个抗氧化防御系统来抵抗伤害,其中过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)都是含血红素Fe的蛋白质,都能分解H2O2,在植物抗逆性、氧伤害以及器官的衰老中发挥着重要的作用。

2.3.1 不同重金属胁迫对日本B木过氧化物酶活性的影响 过氧化物酶(POD)是一种广泛分布于植物体组织中的一种抗逆适应性酶,它可以反映出植物生长发育、体内代谢以及对外界环境的适应性[20]。由图3可知,无论是在Pb胁迫下还是在Cd胁迫下,日本B木叶片内的POD活性均随着重金属浓度的增加呈下降趋势,这与杨盛昌等[21]的研究结果不一致。在重金属Pb、Cd的浓度分别达到最高浓度1 500和10 mg/kg时,日本B木叶片内的POD含量都达到最低,分别为对照组的72%和46%,因此可以发现Pb对日本B木体内的POD活性影响更小,对于同种浓度水平,可以推测日本B木对重金属Pb的抗胁迫能力较强。在Pb胁迫下,当土壤中Pb浓度达到1 000 mg/kg时,日本B木体内的POD活性基本不变,仅下降了3%,可以推测出当Pb胁迫浓度达到 1 000 mg/kg时,POD的活性达到了一个阈值,日本B木的抗重金属Pb的胁迫能力达到最大。

2.3.2 不同重金属胁迫对日本B木过氧化氢酶活性的影响 过氧化氢酶(CAT)是植物体内的一种重要的氧化还原酶,可以清除在逆境胁迫下产生的H2O2,避免了H2O2对植物组织的伤害,从而还抑制了由Haber-Weiss反应而产生的毒性更强的・OH,维持了活性氧的代谢平衡,保护了细胞膜的完整性[22]。由图4可知,在重金属Pb胁迫下,随着Pb浓度的增加,日本B木体内的CAT活性呈先增后减的趋势,在Pb浓度为1 000 mg/kg时,CAT活性达到最高,与对照组相比活性增加了21%,这与龚双姣等[23]研究Cd对3种藓类抗氧化酶活性的影响得出的结论类似,可以推断出在受重金属迫害较轻时,体内活性氧逐渐增多,促进了抗氧化酶活性的升高;在受重金属迫害较重时,超过了植物自身防御反应的极限,导致植物的结构受到破坏,从而使酶的活性降低。而在重金属Cd胁迫下,随着Cd浓度的增加,日本B木体内的CAT活性急剧上升,在浓度为10 mg/kg时,与对照组相比活性增加了70%,这与孙守琴等[24]的研究结果相反,可能说明Cd有助于促进日本B木CAT活性的增加。在T1处理组时,Pb胁迫下的CAT活性与Cd胁迫下的CAT活性较相近,可能在较低浓度时,重金属Pb或Cd对日本B木的CAT活性影响相近,清除活性氧的能力基本一致。

2.4 不同重金属胁迫对日本B木叶绿素含量的影响

叶绿素是植物进行光合作用的主要色素,其含量高低是植物光合作用效率高低的一个重要指标[25]。由图5可知,在重金属Pb胁迫下,叶绿素的含量有明显的提高,随着Pb浓度的增加,叶绿素的含量呈明显的下降趋势。在Pb浓度为100 mg/kg时,叶绿素的含量达到最高,为空白对照组的114%;在浓度为1 500 mg/kg时,日本B木体内叶绿素的含量达到1.7 mg/g,与对照组相比降低了21%。在重金属Cd胁迫下,随着Cd浓度的增加,日本B木体内的叶绿素含量呈先减后增再减的趋势,在Cd浓度达到 1 mg/kg时,植物体内叶绿素的含量达到最低,为1.68 mg/g,在浓度为5 mg/kg时,叶绿素的含量有所增加,但其含量仍低于对照组5%。从图5还可以发现,在T2处理水平之前,Pb胁迫下日本B木体内叶绿素的含量明显高于Cd胁迫下的含量,但在T3处理水平之后,Cd胁迫下的叶绿素含量要高于Pb胁迫下的含量。有研究表明,重金属胁迫容易导致植物的光合作用受到抑制,叶绿素含量越低,说明植物受胁迫程度越大;反而叶绿素含量越高,植物受胁迫程度越小[26]。因此可以推y在土壤中重金属浓度较高时,Pb对日本B木的胁迫程度要比Cd对植物的胁迫程度大,而在较低浓度时则相反。

2.5 不同重金属胁迫对日本B木可溶性蛋白质含量的影响

蛋白质是衡量植物代谢和生理状态的一项重要指标。由图6可知,在重金属Pb胁迫下,随着Pb浓度的增加,植物体内可溶性蛋白质的含量呈先增后减的趋势。在浓度为100 mg/kg时,蛋白质的含量达到最大值,为对照组的107%,随着Pb浓度的增加,蛋白质的含量呈下降趋势,但在浓度为1 000 mg/kg后的下降程度不大。在重金属Cd胁迫下,日本B木体内的可溶性蛋白质含量也呈先增后减的趋势,这与孙天国等[25]研究的结果相同,表明重金属Cd可以引起可溶性蛋白质含量的增加,这可能是植物为了抵抗重金属Cd对自身的伤害而诱导产生了Cd络合蛋白,从而降低Cd的毒害。可溶性蛋白质含量的增加,有助于维持细胞的正常代谢,增强植物的抗逆性。当土壤中Cd浓度为0.25 mg/kg时,日本B木内的可溶性蛋白质含量达到最高,为对照组的105%。从图6还可以发现,在T1浓度梯度下,无论是Pb还是Cd胁迫下,日本B木体内的可溶性蛋白质的含量都有所提高,且Pb胁迫下的比Cd胁迫下的可溶性蛋白质含量要高,可能是低浓度的重金属Pb较Cd更能促进蛋白质含量的增加,间接地使细胞渗透势和功能蛋白的数量得到增加,有利于维持细胞正常代谢,从而提高了日本B木的抗逆性。

3 小结与讨论

篇(8)

在公路、铁路、水利、矿山等基础设施的施工过程中,原地貌植被的破坏不可避免,弃土、弃石、开挖等会给和谐的自然环境留下大量的边坡。这些边坡有的是岩质边坡,有的是土质边坡,或陡或平。根据恢复生态学原理,在排除环境干扰的条件下,土质边坡有自我修复、恢复的能力,但这是个漫长的过程,随着环境的变化有很多不确定性,不能及时达到防护和绿化的效果。岩质边坡因缺乏植被生长的条件,更难于自我恢复[1]。鉴于此,只有借助人工才能加快其恢复过程。利用植被稳定边坡、改善生态环境在生态学上称为边坡生态防护。近10多年来,人们开发出了多种既能起到良好的边坡防护作用,又能改善工程环境、体现自然环境美的边坡植物防护新技术。它不同于以往的工程防护措施,能与传统的坡面工程防护措施共同形成边坡工程植物防护体系,以坡面长期稳定为目的,以保护当地自然植物群落结构、恢复生态系统、防止水土流失、减轻管理工作量为宗旨,主要靠植物根系与土壤之间的附着力以及根系之间的相互缠绕来达到加固边坡的目的。边坡生态防护可以涵养水源、减少水土流失,还可以有效地净化空气、保护生态、美化环境,具有生态效益[2]。

边坡生态防护的主体是植物,目前采用最多的是豆科、禾本科等草本植物[3],对灌木、乔木等木本植物研究较少,实践中也不太成功,但木本植物在生态防护中有自己的优势。本文通过分析草本、木本植物在边坡生态防护中的作用,着重研究灌木的应用前景。

1生态防护的理论体系

生态防护的目标之一是使植物存活并正常生长。然而长期以来,人们仅把不良自然条件下树或草坪的成活作为研究目的,并在栽培方面获得了很大成功,形成了一系列在不同条件下的施工工艺或技术,如植生带、土工网、三维网、草袋、保水剂、生根粉等[4]。现代生态防护工程则不能仅以植物存活为研究目的。大量的施工实践证明,边坡防护施工后,有的看似达到了生态防护的目的,表面上植被恢复了,水土流失也得到了一定的控制,但时间一长,由于植物之间的恶性竞争或外界环境不能满足植物生态习性的要求,致使植物生长势逐渐减弱,群落开始逆行演替,刚刚恢复植被覆盖的土地又会退化为裸地,形成水土流失现象[5]。

为发挥植物持续永久的综合生态功能,应运用生态学原理构建一个和谐有序、稳定的植物群落,这一点非常重要,其关键是护坡植物的选择。下面研究在不同的边坡上制定物种配方应遵循的原则。

1.1遵从植物生态习性,因地制宜

植物的生态习性是指植物生长对环境条件的要求,包括气候生态条件、土壤生态条件、生物生态条件等。气候生态条件(光照、湿度、温度等)影响植物的生长繁殖,决定植物能否顺利越冬、越夏;土壤生态条件(养分、肥力、结构、pH值、盐分等)与植物的生长密切相关;生物生态条件关系着植物的生长发育。如果外界环境不能满足植物的生态习性,植物生长就要受到阻碍甚至发生退化。因此,在选配植物时应综合考虑环境条件,因地制宜合理种植。

1.2保持物种多样性,建立自然群落结构

目前,学术界就物种多样性在生态系统中的作用提出了很多假设,如冗余种假设[6]、零假设、特异反应假设、铆钉假设等,对这个问题的看法还没有完全一致的认识。多数生态学家认为,物种多样性是群落稳定的一个重要尺度,物种多样性指数高的群落,物种之间往往形成比较复杂的关系,植物链或植物网更加趋于复杂,当面对来自外界环境的变化或群落内部种群的波动时,群落有一个较强的反馈系统,可以缓冲干扰。当某一物种发生病虫害时,不可能侵染所有的物种,即病虫害不易传播。植物的自然群落结构是草、灌、乔三位一体的多层次的复杂结构,物种多样性指数高,在一般的情况下抗外界干扰的能力强,即使群落中一种或几种植物受到病虫害的危害而死亡,其他的植物也会填补其留下的空白。

1.3遵从生态位原则,优化植物配置

基于物种多样性的考虑,在利用植物进行边坡防护时采用的植物种类较多,这就要求拟定一个合理的配方,因自然群落中的物种、种群不是偶然的组合,而是生态上的协调与组合[7]。绿化植物的选配除了要考虑它们的生态习性外,实际上还取决于生态位的配置,这是生态防护工作关键的一步,它直接关系到系统生态功能的发挥和景观价值的提高。因此,在选配植物时,应充分考虑植物在群落中的生态位特征,从空间、时间和资源生态位上的分异来合理选配植物种类,使所选择植物生态位尽量错开,从而避免种间的直接竞争[8]。

1.4遵从互惠共生的原理,协同植物之间的关系

在植物生长发育过程中,根系作为植物和土壤的重要界面,不仅是重要的吸收和代谢器官,而且是重要的分泌器官[9]。它一方面从生长介质中摄取养分和水分,另一方面也向生长介质中分泌离子和大量的有机物质。当一些植物的分泌物对另一些植物的生长发育有利时,他们互惠共生,相互促进生长,如皂荚与七里香在一起生长时,互相都有促进作用;当一些植物的分泌物对其他植物的生长发育不利时,就会影响其生长。群落中植物的分泌物对其他植物的生长发育有很大的影响,在选配植物种时应高度重视。

2生态防护的现状

目前,在生态防护中草坪应用比较广泛。根据草种对气候的适应性,可将草种分为冷季型草种(早熟禾属、羊茅属、黑麦草属、胡枝子属、苔草属、三叶草属、百脉根属等)、暖季型草种(狗牙根属、狼尾草属、地毯草属、钝叶草属、假俭草属、马蹄金属、画眉草属等)、过渡型草种(野牛草属、结缕草属等)。在边坡防护工程中大都选择一些根系发达、固土能力强的草种,如早熟禾、黑麦草、羊茅草、狗牙根、假俭草、钝叶草、马蹄金等[10],然后采用合理的施工技术播种,并精心呵护以保证一定的成活率。早期,种子发芽率高、出芽整齐,如黑麦草,播种7天后,发芽率可达90%以上,1个月后,原来的边坡就披上了绿装。表面上看,植被恢复了,水土流失得到了控制,生态环境得到了改善,但这种好景不长,短则一年半载,长则2~3年就会发生衰退现象。如华南地区引进的多年生黑麦草,不耐高温、不能越夏,在夏天很快就消失,不能完成世代交替[11],但麦草在初期生长非常旺盛,有竞争优势。为达到四季常青的效果,在护坡工程中还常常采取冷季型草与暖季型草混播的措施,但因暖季型草在冬天枯萎后常阻碍冷季型草的发芽、繁殖,冷季型草在夏天又阻碍暖季型草的发芽、繁殖,还是很难达到四季长青的效果。究其原因,我们认为这种生态防护工程旨在利用人工的方法加快植被恢复过程,往往违背了自然演替规律,在选配植物时,大多只考虑单个物种的生态习性,欠考虑物种间的竞争关系,忽略了物种多样性对生态系统功能的贡献。另外,草本植物在水土保持功能上也有一定的缺憾:一是根系较浅,固坡护坡效果较差;二是群落易发生衰退,二次恢复很困难;三是管理费用高;四是外来种的大量采用,对生态安全有很大风险。

3灌木在生态护坡中的作用

我国的边坡坡度一般为45°,有的甚至达到60°以上,单纯用草本植物虽然覆盖度大、美观,初期植被均匀整齐,但防护效果不太理想,而栽植乔木又会提高坡面负载,在风力作用下极易造成坡面的不稳定或坍塌。随着实践经验的提高,人们逐渐认识到灌木绿化具有的优势。灌木不仅具有良好的抗旱、保水、保土、防风沙、降尘土、抗盐碱等优点,而且生长快、耐贫瘠、对土壤环境要求不高,和草本植物相比,优势相当明显:一是灌木类木本植物根系的先端部位能向土壤母质内部延伸,在吸取其营养的同时固持风化土层,增强边坡的稳定性。二是维护管理作业量小,灌木对水、肥的需求少,适应性强。三是对小气候的改善作用明显,能缓和阳光的热辐射,使酷热的天气降温、失燥,给人以舒适的感觉。同时由于灌木的生物量比草本植物大,进行光合作用吸收的二氧化碳多,吸滞烟灰粉尘,稀释、分解、吸收和固定大气中的有毒有害物质也较多,能更好地净化空气。但单一的灌木群落也易产生表土侵蚀,对初期的水土保持不利。因此,在边坡防护过程中,植物种的选择以草本植物与灌木配合为宜,二者结合,可起到快速持久的护坡效果,有利于生态系统的正向演替。

但采用草本植物种子和灌木种子混合播种时,有时会不尽如人意,常常形成稀树草原的格局,这是因为草本植物一般发芽早、成坪快,往往扼杀刚刚发芽的灌木幼苗。所以在当今的绿化施工过程中,一般先种植生长速度快、成坪快的先锋草本植物[12],以达到快速恢复植被,控制早期水土流失的目的,然后因地制宜栽植灌木。

[参考文献]

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[2]谭少华,江溢敏.高速公路边坡生态防护技术研究进展与思考[J].水土保持研究,2004,11(3).

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[6]曹成有,朱丽辉,蒋德明,等.固沙植物群落稳定性机制的探讨[J].中国沙漠,2004,24(4).

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[9]郝红建,蒋新,常江,等.根分泌物在污染土壤生物修复中的应用[J].生物学杂志,2004,23(4).

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这些年来,机遇与挑战并存的土木钢架结构,吸引了许多的知名企业对钢架结构改良的研究,它们凭借着技术实力、施工力量和品牌影响力等,承建了不少知名的钢架结构土木工程。相关专业人士介绍说,目前,我国获得一级钢架结构施工资质的企业达到了3000多家。同时,一些其他领域的领军企业也纷纷进行了土木钢架结构改良的探究,我们应该对土木钢架结构改良有一个更加深厚的认识。

1. 土木钢架结构的优点促使我们对其进行改良

1.1 土木钢架结构的强度高、自重轻、延性好 钢架的抗拉、抗压、抗剪强度相对较高,构件截面小,可增加使用面积。高层钢架结构的土木建筑占有面积是同类钢筋混凝土结构面积的28%,可增加使用面积3%~5%左右。钢架结构自重轻,为钢筋混凝土结构的1/2~1/3,降低了基础的负载,在地质条件差的津沪等地,优点更为突出。钢架结构具有良好的延性、抗震性。对设防要求的高层建筑,自重减轻一半,相当于降低抗震设防烈度一度。

1.2 钢架结构的土木工程施工周期短 钢架结构土木工程的主要构件和配件多为工厂制作,质量易于保证,工地安装方便;除了基础施工外,基本没有湿作业;构件之间的连接多采用高强度螺栓,安装迅速轻钢结构的最大优点是所有构件均可由工厂制作现场拼接安装,对一般规模较小的工业厂房仅需要一个月左右。

1.3 钢架结构的经济效益好 钢架结构的土木工程通常采用计算机辅助设计,设计周期短,其原材料的种类单一,构件采用先进自动化设备制造;运输方便。所以门式刚架结构的工程周期短,资金回报快,投资效益相对较高。由于施工周期短,可以提前投入使用,提前获取投资效益;因为工程物体本身的自重轻,一般情况下不需要做桩基,可以节省投资;而它的耐久性也比较好,根据目前我国的市场价格,轻钢结构的造价已经低于钢筋混凝土结构,当厂房的跨度越大时,其优势更为明显,这也是它赖以竞争的一大优势。

1.4 钢架结构的抗震性能较好 由于钢架结构属于柔性结构、自重轻,因而它能够有效地降低地震响应及灾害影响程度,极有利于抗震。我国是一个多地震区国家,在地震区的工程中应多多推广应用钢架结构,必可大大地减少地震灾害和人员伤亡。

1.5 钢架结构节能环保,符合可持续发展的战略目标 钢材本身就是一种环保型的材料,可以多次回收,重复利用,建造和拆除时对环境的污染较小,其节能指标可达到百分之五十以上,能很好地满足节能环保的要求,因此钢架结构的住宅工程是绿色环保的工程,符合可持续发展的要求。钢架结构造价相对地较高,应正确运用综合效益分析钢材产量、加工水平、钢材品种、规格、设计技术水平、计算造价的方法等。随着技术的发展,轻质材料的应用,设计方法的改进,钢架结构的造价会逐渐降低。

土木钢架结构拥有这么多的优点,是其它的结构所无法超越以及无法取代的,我们对土木钢架结构进行改良可以说是收益甚多。

2. 改良土木钢架结构的措施

2.1 不断挖掘钢架结构专业设计人员和施工技术工人 我国建成及正在筹建的很多钢架结构的土木工程中,基本上是由国内设计人员所设计的,国内设计人员在土木钢架结构,尤其在住宅钢架结构方面,设计经验非常的不足,导致设计方案过于保守,用钢量过大,增加了土木工程造价的成本。设计人员须加强学习,通过实践,尽快成熟起来。土木钢架结构施工技术虽已成熟,但在钢架结构开发改良方面,国内尚没有成规模的项目;国内中等、高等专业学校的教学内容均未涉及土木钢架结构体系,使得我国土木工程类专业的工程技术人员对这一体系知道的太少,缺乏熟练的技术工人。不断地挖掘钢架结构专业设计人员和施工技术工人对土木钢架结构的改良至关重要,我们应当不断地挖掘这方面的人才。

2.2 制定有针对性的土木钢架结构规范 我国现行的规范是针对土木工程多采用耐火性能好的砖石和钢筋混凝土等材料的结构体系编制的,导致土木工程设计在材料选用方面相比于国外比较苛刻。我们既缺乏对土木钢架受力状况和结构安全性、耐久性的理论分析,也缺乏相关的实验数据,这就使得相关结构设计找不到有针对性的规范作为依据。这种规范不衔接的状况,使土木钢架结构项目无论在工程报建阶段还是在工程验收阶段,都遇到数不尽的障碍与麻烦。因此,我国制定有针对性的土木钢架结构规范迫在眉睫,只有制定了有针对性的土木钢架结构规范,我们才能更好地进行土木钢架结构的改良。

2.3 解决部分土木工程用钢进口的问题 我国很多土木工程钢架用材几乎都是从国外进口,国内大于50mm的厚钢板的许多性能达不到要求。日本已能够生产100mm的厚钢板,且种类较多,比如说高强度低预热板、抗地震的厚钢板、防火厚钢板等。所以我们应当多向外国先进企业学习,学习他们的先进制钢架技术。

我们要采取一些针对性的对策和措施,尽量提高土木钢架结构发展的水平。逐步引进、消化吸收国外的标准。一般情况下,必须执行规范,但是技术标准和规范就其性质来说,永远都是落后于技术发展的。因此,在国内规范不完善时,建造试验工程不仅是应当的,而且是必须的,通过有计划地建造一批试验工程来引进相关的先进技术,促使该技术成熟起来;我国的经济发达地区应当带头开展试点工程,在试点工程取得经验的基础上,编制相应的土木钢架结构技术标准和规范。

3.结语

我国的土木钢架结构已经具备了长期发展的基本条件,土木钢架结构改良已经是我们现今应当解决的首要问题。我们应当利用以下这些基本条件:钢材年产量超过1亿吨,市场供应比较宽裕,多个主要钢架企业分布均匀,供应比较便捷。国产普通碳素钢和低合金钢的主要性能可满足土木钢架结构的要求。马鞍山钢厂已经建成了我国最大的H型钢生产线;北新建材建造了中国第一条金属结构房屋生产线。近年来工程建设部组织了土木钢架结构体系及关键技术的课题研究。随着国家经济实力的增强和和社会发展的需要,我国土木工程钢架的需求十分旺盛,土木钢架结构的改良已经具备了充分的条件,我们只需要一步一步地去实现它。

参考文献:

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作者简介:肖明葵(1952-),女,重庆大学城市科技学院教授,博士,主要从事结构工程、力学研究,(E-mail).cn。

摘要:从应用型本科人才培养目标出发,考虑生源实际情况,结合《高等学校土木工程本科指导性专业规范》中对力学系列课程知识点的需求,提出了独立学院土木工程专业基础力学课程及教材建设的意义和方法,建议在教学中加入工程力学应用方面的具体内容,为培养应用型人才提供更好的课程平台。

关键词:基础力学;课程建设;教材建设;独立学院;土木工程专业

中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1005-2909(2013)03-0055-03 一、独立学院办学定位及特色专业建设需求

独立学院是由国家机构以外的社会组织或个人出资举办的本科学历教育高等学校。自2008年教育部关于《独立学院设置与管理办法》[1]出台以后,独立学院发展迅速,规模效应已经形成。独立学院办学主要定位于应用型本科人才的培养,专业设置以市场为导向,服务地方经济。因此,在西部大开发的形势下,重庆大学城市科技学院土木工程专业成为学院的特色专业之一,为地方建设培养亟需的应用型专业人才。

土木工程专业学习的重要基础课程是力学课程,力学课程是学习后续专业课程的基础,也是学生今后参加建设工作必须掌握的专业基础知识。学生无论就业于设计单位还是施工单位,力学知识必不可少,即使是在施工单位,也会碰到诸如塔吊或脚手架的强度和稳定性、模板强度等施工力学问题。因此,独立学院土木工程专业中,基础力学课程是基础课程建设的重点。

二、独立学院基础力学课程建设和教材建设现状

课程建设水平高低直接影响学校教育教学质量,课程建设的重点是教学内容改革、教材建设和师资队伍建设,其中,教材建设是重点之一。独立学院依托于母体学校,实行相对独立的运作模式,资源共享。大多数独立学院在依托母体学校办学的过程中,课程建设基本应用母体学校的建设成果,即课程设置和教材使用等都与母体学校基本一致,这是独立学院课程建设和教材建设的一大弊端。目前独立学院招收的学生入学成绩等状况不如母体学校,培养定位也与母体学校有较大差别,属于培养应用型本科层次。土木工程专业的学生就业方向基本是到基层建设单位从事施工、监理等技术工作。而能够举办独立学院的母体学校大多是211、985学校,属于研究型学校,同类课程所用教材对于独立学院的学生来说,理论教学内容偏多偏难,实践性严重不足,针对性不强,对培养应用型人才的教学也极为不利。独立学院的培养方向又有别于高职高专,属于本科层次,不应定位在仅仅培养动手操作的能力层面。因此,针对独立学院本科学生的课程和教材改革,已经提到议事日程。

三、独立学院基础力学课程建设和教材编写定位

课程建设和教材编写定位应符合学院的培养目标。独立学院的培养目标是服务地方、服务基层,培养为地方经济服务的应用型人才。一般而言,课程内容设置和教材内容改革应该针对学院的培养目标,保证够用、适用、好用。

力学课程对于工科学生,特别是土木工程专业的学生,是很重要的专业基础课程。土木工程专业的学生在大学期间学习的力学课程有理论力学、材料力学、结构力学、流体力学、土力学、弹性力学等。基础力学课程则包括理论力学和材料力学课程。因此,文章的讨论主要针对理论力学和材料力学这两门基础力学的课程内容改革和教材编写定位进行讨论。

理论力学[2]和材料力学[3]是土木工程专业学生必修的基础力学课程,通过课程的学习,构筑工程技术力学知识基础,建立物体运动与受力状态的关系,掌握质点、质点系和刚体的平衡,机械运动及动力学问题的基本规律及其研究方法,使学生明确杆件强度、刚度和稳定性问题的基本概念,掌握构件的基本变形及其应力应变的求解方法。通过力学课程的学习,使学生掌握相应的理论知识,并具有比较熟练的力学计算能力,培养学生的力学素质和定性、定量分析能力,以及分析解决某些实际工程问题中的力学问题能力。通过力学实验课程,掌握测定金属材料性质的基本知识、基本技能和基本方法,了解实验应力的基本概念并初步掌握验证材料力学理论公式的方法,培养学生初步的实验能力,为学生学习相关专业课程及进行结构设计奠定良好基础。通过力学课程的学习,为一系列后续专业课程,如钢筋混凝土结构、钢结构、建筑施工等课程打下必要的基础,也可为学生在今后工作中解决所碰到的力学问题提供理论依据。因此,独立学院的学生,必须掌握基础力学的基本知识和基本概念。

2010年,土木工程专业指导委员会就土木工程专业中各知识点的需求和各个知识点的学时建议,颁布了《高等学校土木工程本科指导性专业规范》[4],对力学系列课程知识点的需求提出了指导性的意见。但是,该规范所给出的只是对本科院校土木工程专业所需知识点的最低需求,并没有明确各类高校的最低知识点的理论深度及其应用要求。

遵照规范建议,结合独立学院的教学实际,基础力学课程建设和教材建设的定位应为“紧扣最新规范,体现区域特色,强调工程实践,服务人才培养”。在课程建设和教材建设中,教学内容的设置和教材内容的改革都应该符合规范中对各门课程的基本要求,紧密结合独立学院应用型人才培养目标,理论上高于高职学院,实践上强于重点本科母体学校。力学课程教学内容和教材内容应在保证理论知识体系的基础上,加入力学知识在实际中应用的工程实例,以便学生在掌握力学理论课程的同时,了解力学在工程中的实际应用,同时培养学生应用力学知识和原理解决工程实际中的力学问题的能力,以使学生在今后专业课程学习和工作中,力学知识够用,并且会用。在教学内容设置和教材内容的改革中,还应该加入最新科技发展的新知识,以培养学生的创新能力。

四、基础力学课程内容和教材编写内容选取

按照《高等学校土木工程本科指导性专业规范》[3]中对力学系列课程知识点的需求,笔者认为独立学院基础力学课程内容和教材内容的设置应该满足规范中的最低要求,各知识点有所侧重,并在各知识点的理论介绍后,加入大量力学在工程中的应用实例。由于具体的各个知识点在《高等学校土木工程本科指导性专业规范》[3] 中已经列出,笔者只讨论基础力学课程各个知识点理论的基本讲解深度和工程实际问题在基础力学教学中的应用。

在理论力学课程中,静力学部分应为课程的重点,理论上由浅入深、循序渐进,课程设置在讲解力学基本原理和基本概念之后,由平面力系到空间力系进行分析,理论上重视力学基本原理和基本概念、力系的简化和平衡理论。在平面力系的简化和平衡分析中,加入预制板、梁、柱子等预制构件吊装时的吊点位置,起重机的倾覆稳定性问题,脚手架的静力平衡问题,以及多跨梁、刚架、桁架等多种结构的平衡问题,约束反力的求解等工程实际力学分析问题。这部分需要学生透彻掌握相关理论,熟悉各种结构,包括物体系统的约束反力分析和计算,以便为后续的材料力学课程和结构力学课程学习奠定一定的基础。

材料力学课程重点为5种基本变形概念,内力和变形分析,强度、刚度和压杆稳定理论。要求学生熟练掌握基本变形和内力的分析与求解,在此基础上,再针对理论力学课程中所涉及的相同工程问题,讨论起吊构件的内力和变形条件,构件截面上的最大弯矩最小时,相应的变形最小,考虑吊装时构件的材料特征,以便安全起吊。在讨论压杆稳定问题时,结合起重机械如塔机的杆件稳定性问题分析,讨论塔机在达到其自由高度继续向上顶升接高时,如何增强其稳定系数保持起重能力,避免失稳,以及塔机构件的压杆稳定等工程实际问题。在讲解内力和变形的基本概念后,加入多跨梁、刚架、桁架等具体工程问题的内力和变形分析。在讲解强度理论后,分析上述工程实例的强度问题。所有这些实际工程问题以例题和习题的形式加入教材中,使学生在学习理论的同时,学会理论知识在工程中的应用。

由于现代科技的发展和对结构抵御地震、风灾能力的重视,理论力学的运动学和动力学部分的基本内容的掌握也是必须的。即使独立学院学生今后主要从事工程一线的工作, 也会在建筑机械的使用中碰到建筑机械的力学问题;因此,运动学和动力学部分的教学内容和教材内容,保留《高等学校土木工程本科指导性专业规范》[4]中对这部分知识点的最低要求,针对学生特点,在复合运动速度和加速度合成定理的推导中,采用物理意义更为明确、直观的几何法进行推导,与985、211大学在这门课程教学中采用解析法推导相区别,避免了复杂的数学推导。在动力学中,重点为三大普适定理及其综合应用,以及达朗贝尔原理的掌握。

随着经济和科技水平的迅猛发展,土木工程建设也迎来了发展的好时期和好机遇, 结构形式越来越复杂,施工方法和技术也越加先进。北京奥运场馆、浦东国际机场、上海金茂大厦、国家大剧院、深圳帝王大厦,美国的亚特兰大索穹顶、英国的千年穹顶和石油大厦、澳大利亚的天空穹顶等建筑,无一不体现结构的复杂性和施工的难度。结构每一阶段的施工过程,都伴随着边界约束的变化、构件的增删、温度的变化以及预应力结构的预应力动态施加等变化。施工中的滑轮力学和拆撑时的力学分析问题,都需要现场工程师去面对。因此,在基础力学的基本理论和实际工程应用学习的基础上,加入滑轮力学、施工过程的时变力学、施工过程中的应力应变监测等最新施工力学分析成果的介绍,有助于培养学生的创新能力和今后处理实际工程中复杂问题的能力。

五、结语

独立学院土木工程专业基础力学的课程建设和教材建设有别于母体学校和高职高专学校,从培养应用型本科人才的培养目标出发,考虑生源实际情况,结合《高等学校土木工程本科指导性专业规范》[3]中对力学系列课程知识点的需求,对独立学院土木工程专业基础力学课程及教材建设提出建议,倡导在教学内容和教材中加入工程应用方面的力学知识,为培养应用型人才提供更好的课程平台。

参考文献:

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[4] 土木工程专业指导委员会.高等学校土木工程本科指导性专业规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2011.

Course and textbook construction of mechanics and materials strength for

civil engineering in independent colleges

XIAO Mingkui, REN Xiaoqin, XIANG Juan, ZOU Zhaowen

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网址: 土木工程基本属性汇总十篇 https://m.huajiangbk.com/newsview13019.html

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