欢迎来到易发表网!

关于我们 期刊咨询 科普杂志

工程结构分析论文优选九篇

时间:2023-03-10 15:03:14

引言:易发表网凭借丰富的文秘实践,为您精心挑选了九篇工程结构分析论文范例。如需获取更多原创内容,可随时联系我们的客服老师。

工程结构分析论文

第1篇

在人类发展史上,地震给人类带来相当严重的灾害,人类在其付出了惨痛代价的同时,也从中获取了珍贵的经验。做好预防措施是目前人类抵抗地震灾害的最有效的方法。而合理的结构抗震设计方法作为预防措施的核心,主要是通过加强结构抗震能力,防止房屋倒塌以及损坏过于严重。随着全球经济飞速发展以及技术的的不断更新,结构地震分析理论技术水平大大提升,目前已经形成了一个技术先进以及涉及面极大的的科学领域。在结构地震响应分析结构的方法中,常用以下几种方法:振型分解反应谱法、时程分析法以及Pushover分析法。

2结构地震响应分析常用的方法

2.1振型分解反应谱法

振型分解反应谱法的原理:该方法分解其结构单自由度体系的振型以及反应谱。根据此法,地震效应中的多自由度体系特性得到了求解。该法把结构的动力效应数值化,通过地震反应谱来推算出结构在地震作用下的行为。反应谱曲线反映的是周期及反应的关系曲线。我国现行的抗震规范中,计算单向水平地震响应时,采用的是振型分解反应谱法。规范中对两个主轴方向均施加地震作用,同时组合双向水平地震的响应(即是组合其中一个方向百分之一百的值与另一方向百分之八十五值的平方根)。从此可知,抗震性能的要求在规范中越来越高。振型分解反应谱法广泛的应用在实际工程中,下面介绍一下其优缺点。优点:⑴振型分解反应谱法的优点在于其结合广义地震的强度、动力特征、场地以及震中距一起考虑,研究相互之间的关系。自1950年开始,该方法就广泛应用于各国建筑抗震规范中,同时也是我国结构抗震设计规范中地震作用所采用的分析方法以及计算理论基础。⑵该方法的反应谱的绘制是由国内外大量的记录最大地震响应在结构单质点体系中的行为计算而来的。从统计理论角度来说,该方法能够较为准确的算出结构在其使用期内收到地震的最大反应,在定量角度而言上较为准确可靠。这就是反应谱法尤为突出的优点。缺点:尽管反应谱法的理论比较成熟而且简单易懂。然而,局限性来源于其本质,使其有着如下不足之处:⑴尽管反应谱法综合考虑了结构动力特征所产生的共振效应,但目前的设计工作中依然将地震的惯性力当做是静力来处理,因此,反应谱理论在目前来说是准动力理论而非准确的动力理论;⑵振幅、频谱和持续时间作为地震动力效应的三要素,在利用振型分解反应谱法作分析的过程中仅仅考虑了振幅和频谱,未能真实的反映地震动力效应持续的时间对结构破坏程度的影响,而这种影响恰恰是至关重要的;⑶反应谱理论的适用范围是结构在弹性阶段的地震效应。结构整体最不利的地震效应在弹塑性阶段中的体现能够用该法粗略地推算出,结构在整个地震过程的效应则无法体现。同时地震过程中各关键构件在弹塑性变形阶段的应力以及变形状态也无法反映出来,因而也无法找出地震作用下结构的薄弱环节。因此学者们可以把寻找弥补该法缺陷的方法作为今后的研究方向。

2.2时程分析法

时程分析法作为新型的抗震分析方法,开始于1960年,并逐步发展起来。其主要用于研究高层以及超高层建筑的抗震性能分析。该方法作为有效的分析方法,在1980已广泛应用于抗震设计规范或规程中。地震波利用时程分析法,按照时间段进行数值化后,再在整个结构体系的振动微分方程中将其带入,采用逐步积分法对结构在弹塑阶段的动力反应进行分析,求解结构在整个强震时间以及空间区域中的动力状态全过程,得出任意杆件在任意时刻的内力和变形以及出现塑性铰的顺序。地震动相关参数需要输入到时程分析法中,该参数是能反映场地的真实情况以及具有统计意义的加速度时程曲线。结构体系的动力模型综合考虑了结构的非线性恢复力特征。与振型分解反应谱法相比较,时程分析方法更加接近实际情况。因而时程分析方法具有如下特点:⑴将地震力数值化,转化为地震动加速度时程曲线输入,对结构进行地震反应效应的分析,能较为全面地考虑了强震作用的三要素;⑵结构的动力性质是利用结构在弹塑阶段的整个过程恢复力特征曲线来体现,从而能够比较准确地体现结构地震响应;⑶能够得到结构在整个强震时间以及空间区域中的动力状态全过程,得出任意杆件在任意时刻的内力和变形以及出现塑性铰的顺序,从而可判定结构的屈服机制。

2.3静力弹塑性(Pushover)分析

静力弹塑性(Pushover)分析主要研究方向是研究罕遇地震力作用下,结构体系的地震效应。该法是基于抗震性能设计方法,评价结构体系在大震作用下,是否满足“结构不倒塌,重要构件不严重受损”的抗震性能目标。本文根据Pushover的基本计算原理进行简要的介绍,并就其在工程实例中的应用展开讨论。对高层建筑结构来说,该法是一种可行的简化分析方法。其计算过程如下:⑴建立模型、内力分析和配筋。利用程序,求出结构构件在我国现行规范中规定的荷载工况下的内力并配筋。内力分析时,梁、柱利用框架单元进行模拟,现浇板用壳单元进行模拟,模拟框架的计算简图如图1所示。⑵塑性铰的定义和设置。SAP2000可以在任意构件的任意部位布置任意数量的塑性铰(弯矩、剪力以及轴力)。各种塑性铰的本构模型如图2所示。⑶侧向加载模式以及输出模型结果。

3结论

第2篇

论文摘要:模态分析是结构动态分析的一种手段,通过分析工程结构的动特性可建立结构在动态激励条件下的响应,预测结构在实际工作状态下的_上作行为及其对环境的影响。

0前言

程结构跨度变得越来越大,结构的动力特性也就显得越来越重要,因此结构设计帅和上程技术人员也对它更加重视。方面,通过对结构动力特性优化设计,使结构处于良好的上作状态,保证了结构的安全可靠性,延长了结构的使用周期和减少了对环境的厂几扰:另一方而,通过结构的动力特性可了解复杂结构的结构性能和技术性能,从而作出科学的技术评定。运用结构动力特性解决程实际问题,需要有个桥梁—近20余年迅速发展起来的模态分析技术。模态分析是结构动特性分析的,种手段,通过分析L.程结构的模态特性可建立结构在动态激励条件下的响应,预测结构在实际五作状态下的工作行为及其对环境的影响。

1模态分析理论

1.l模态分析的实质

模态分析实质是一种坐标系统的变换,目的在于把原在物理坐标系统中描述的响应向量放到所谓的“模态坐标系统”中描述,这一坐标系统每一个基向量恰好是振动系统的个特征向量,利用各特征向量之间的正交性,可使描述响应向量的各个坐标互相独立而无藕合,于是,振动方程是一组互无祸合的方程,各个坐标均可单独求解。

1.2模态分析的方法

模态分析可分为实验模态分析与计算模态分析两种方法。实验模态分析是采用实验与理论分析相结合的方法来识别结构模态参数(模态频率、模态阻尼、振型),用实验的方法来寻求模态振型以及描述响应向量的各个坐标,即模态坐标。它对程结构的动态分析及优化设计有实用价值。工程结构可视一系统,系统的动态特性是指系统随频率、刚度、阻尼变化的特性。它既可用频域的频响函数描述,也可用时域的脉冲响应函数描述。建立频响函数与模态参数之间的关系,以便识别模态参数,是模态分析的理论一项重要内容。

实验模态分析可分为两种不同的实验方法:

正则振型实验法(NMT):此法用多个激振器对结构同时进行正弦激励,当激振力矢量被调到正比f某一振型时,就可激励出某一纯模态振型,并直接测出相应的模态参数,不必再进行计算。该法的优点在于所得的结果精度高;但它需要高精度的庞大测试仪器和熟练的实验技能,费时长,成本高。

频响函数法(FRF):此法可只在结构的某一选定点卜进行激励,同时在多个选定点依次测量其响应。将激励和响应的时域信号,经FFT分析仪转换成频域的频谱。因频响函数是响应与激励谱的复数比,对已建立的频响函数数学模型进行曲线拟合,就可从频响函数求出系统的模态参数。该法的优点在于可同时激励出全部模态,测试的时间短,所用仪器设备较简单,实验方便,在产业和科研部门得到了一泛的应用。

1.3模态分析技术

模态分析技术的各主要环节如下图所示:

频响函数H表示系统的输出X与输入F的复数比,基木定义是

它的物理含义是:在频率山处输入(激励)—一单的正弦力,则系统将在同样的田处产生一正弦运动的输出(响应),如下别所示:

而对于线性定常系统,任何输入/输出谱,都可以认为是正弦谱的迭加。故描述系统动态特性的频响函数(FRF)与用来测量的信号类型无关,可用同样应用于简谐激励、瞬态激励和随机激励。

模态分析中结构的各阶固有频率相差较大,而阻尼又较小的情况下,以某一固有频率激振时,该阶固有模态就占土导地位,在定的误差范围内即可当作纯模态响应看待,于是识别L:作可化为一个一个的单自由系统进行就非常方便。但是实际实验中要激出“纯模态”响应是不可能的,因为任何一种分布的激振力必将激出多个模态响应,实际测得的响应是多个响应的叠加。从能量的角度米看,各阶模态之间是正交的,各固有模态之间总是不祸合的,每阶固有模态表现为一种特定的能量平衡状态,各平衡状态之间没有能量交换也互不祸合,结构的能量就是各阶固有模态能量的总和。

模态分析最主要的应用是建立结构动态响应的预测模型,为结构的动强度设计及疲劳寿命的估计服务。模态分析的结果必将伴随着模态坐标的缩减,因为在实际中,我们总是只是取其中的若厂阶起土要作用的模态,而忽略其余阶模态。在物理坐标系中所表达的结构振动方程是按动力平衡观点或牛顿第,二定理来建立的,而在模态坐标系统中建立的响应计算模型或动力方程是从能量平衡观点建立的。局部物理参数的变化总能在模态参数中得到反映,但并非是很敏感的,有的局部变化甚至是不敏感。例如,在某阶振型的节点(该处振幅理论值为零)处附加质量,对该阶模态参数就不会引起变化,所以我们常常能够通过模态参数的变化来检测结构局部损伤,但不能检测非常小的局部损伤。实践说明,在结构动特性中,振型对局部损伤的敏感性大于其它参数的敏感性,而应变模态振型比位移模态振型更敏感。

众所周知,结构在脉冲激励下作自山振动时,由于结构阻尼的存在,其响应将逐渐衰减。理论,结构的动力响应可视为各阶模态按不同比例叠加的结果。对于结构位移响应而言,高阶模态的位移贡献相对较小,而低阶模态的位移贡献相对较大。因此当结构自由振动时,不少人认为结构的模态阶数越高,其响应衰减的速度就越快,最后保留的部分响应是以结构第一阶模态所作的自山衰减振动。目前,这直觉甚至被当作结论被L程界所接受,并在许多上程结构的动态测试中应用,特别是被用来确定结构的第一阶固有频率和阳尼系数。从结构的位移响应中获得的这直观结论,在振动理论尚未给予明确的回答。事实,并非所有程结构都表现为“结构的模态阶数越高,其对应的位移响应衰减的就越快”。

2工程实例

湖北省秘归县三峡库区一钢筋混凝上结构转体施1.拱桥(土跨105米)的成桥动力试验中,为了获取桥梁在车辆激励作用下的自由振动响应信号,在桥而一3/8处(点A1),1/8处(中点A2),3/8处(点A3),1/4处(点A1),分别布置了加速度传感器(桥梁结构示意图如图1所示)。桥梁结构在不同速度的载重车辆的激励下,其振动的自由衰减响应信号由低频加速度传感器获取,经过电荷放大器、滤波器后,送数值信号采集分析系统作频谱分析。

A1点的加速度响应频谱如图2所示,结构的第1至4阶固有频率分别识别为2.12Hz,3.54Hz,4.781-Iz和G.44Hz;而由A2点的加速瓜响应频谱分析仅识别出结构第2阶和第4阶固有频率:3.54Hz和G.44Hz(对称点的响应信号无法识别出反对称的振动模态,即该结构的第1阶模态是反对称的)。如果将A1点的加速度自伯响应信号经过一定时间衰减后(截取信号的后部分,其类似d单自由度振动系统的自由衰减响应信号),对其作余振波形分析,固有频率为3.SOHz;如果对其信号作频谱分析,识别的固有频率为3.54Hz,皆为结构的第2阶固有频率。其分析结果表明该桥梁结构的第2阶模态比第1阶模态衰减得快,即结构自由振动时各阶模态衰减的快慢并非一定按模态顺序排列。同时必须指出的是,在许多成桥动力检测中,目前仍然应用结构的余振波形来确定结构的第1阶固有频率和阻尼比,这样就很有可能将结构的高阶模态参数误作为第1阶模态参数,进而对结构的建造质量和技术性能作出错误的判断。

3结论

通过对结构动特性的研究,在结构振动控制、结构动力特性优化设计、结构动力修正、结构故障诊断等上程应用方而都会取得长足进展。本文仅利用工程结构模态分析归纳以下一几点:

第3篇

提高学生创新、独立思考与工程实践能力。实践证明,重点加强力学基础教学对土木工程专业毕业论文质量提升有明显成效。

关键词: 土木工程;毕业设计;力学教学;理论知识;工程实践

中图分类号:TU-4;G642477 文献标志码:A 文章编号:1005-2909(2012)04-0126-03

土木工程专业毕业设计是培养计划中最后且最主要的综合性实践教学环节,也是人才培养目标的重要阶段之一。要求学生将大学此前所学的专业知识融会贯通,并应用于实际工程,培养学生综合应用所学基础理论和专业知识,以及独立分析和解决实际工程问题的能力[1]。然而,土木工程毕业课题大部分涉及力学分析和计算,但从指导学生毕业设计中可以看出,学生普遍不能很好应用力学知识去分析、解决问题。为此,加强力学基础教学改革和实践,确保学生毕业设计论文质量是高等院校面临的一个重要课题。

一、土木工程专业毕业设计存在的问题

目前,土木工程专业本科毕业设计课题主要来源于工程建设类和研究项目的实际课题,但这两类课题都涉及力学知识,若缺乏较强的力学分析和计算基础则难以完成高水平的毕业论文。当前土木工程本科专业毕业设计存在的主要问题如下。

(一)缺乏解决实际工程问题的能力

房屋建筑结构方案设计方向论文内容主要包括结构选型、结构布置、建立模型、拟定计算简图、内力分析、内力组合、截面设计、构造处理等。显然,合理的建筑结构设计是以力学分析和计算为基础,然而在指导学生毕业设计的过程中笔者发现,学生严重缺乏利用所学的理论力学、材料力学,尤其是结构力学相关知识分析和解决工程实践问题的能力。已踏入工作岗位的学生反映,虽然已学习了理论力学、材料力学和结构力学,且在期末考试中也取得了较好的成绩,但进入毕业设计阶段仍无从下手。如:毕业设计涉及的力学知识也许不能完全用书本知识解决,但对于简单的力学问题,学生往往感到毫无头绪,只能在教师的指导下做出正确选择。这说明学生还无法将专业基础知识、基础理论知识在头脑

中形成统一体系[2],学生在本科阶段学到的力学基础知识没有真正起到基础和铺垫的作用。缺乏知识综合应用,尤其是应用力学知识解决实际工程问题的能力是土木工程专业本科毕业设计最突出的问题。表1为笔者所在的土木专业二本学生近年来毕业设计题目。从表中和笔者教学实践调查可以看出,由于学生力学水平较差,因此毕业设计大多数为施工组织设计以及岩土工程方向,而房屋建筑结构方案设计方向的论文偏少,研究型论文的毕业设计基本没有。

(二)结构设计概念模糊,缺少方案论证

土木工程毕业设计的实施过程归根结底是一个结构概念分析的过程。所谓概念设计一般是指不经过具体的数值计算,主要依据整体结构体系与分体系之间的力学关系,根据现象和工程经验得出基本设计原理和思想,从整体的角度确定建筑结构的总体布置以及抗震细部措施的宏观控制,概念设计思想已逐渐被大范围地推广,并在结构的选型、布置、计算参数的确定等方面发挥越来越重要的作用。然而,目前的本科生由于力学基础知识不牢固,工程实践经验不足,加之计算机的大量使用,导致结构设计概念模糊。

从目前笔者所在专业的毕业论文看,论文中普遍缺少方案选择、比较以及方案论证,基本按照既有模式进行计算,有的甚至连计算方法都未弄懂,导致毕业论文中往往在选择结构方案时对受力是否合理缺乏考虑,结构整体把握性差,空间想象力不够,理性分析偏弱。

(三)学生定性分析以及手算能力不足

计算机的普及和高速发展为结构分析提供了多样化的选择,培养学生利用计算机分析结构已成为课程建设和教学的重要内容。为了培养学生利用计算机进行结构分析的能力,东华理工大学土木与环境工程学院在编制结构力学I课程教学大纲时重点增加了6个课时的上机操作,同时在课堂教学中增加了通用工程结构分析软件介绍,如SAP2000,ANSYS等有限元分析软件。然而,负面效应是学生过分依赖计算机分析软件,当遇到必须通过手工计算才能解决的复杂结构时,大部分学生无法应对。另外,当计算出现错误或在使用过程中输入错误参数时,学生无法较快地定性分析内力图是否正确,更不知如何手工校核。

(四)缺乏创新思维和独立分析能力

本科毕业设计目的是重点培养学生的创新思维和独立分析能力。由于本科生知识面偏窄,限制了学生创新思维的发展,学生独立分析与解决问题的能力薄弱,毕业设计时力不从心。通过对本专业2006级毕业生情况调查分析发现,学生对所学的各门课程,特别是对三大力学的综合运用能力不强;对实际工程了解模糊,在将实际工程转化为计算模型时,方法实施不明确,加之对结构构造要求不熟悉,欠缺独立查阅文献的能力,造成了学生过分依赖教师的情况出现。

二、产生原因分析

(一)理论与实际脱节

力学与工程密切相关,是土木工程专业最重要的课程之一。力学概念、原理和公式相对枯燥,教学与实际工程脱节难以吸引学生注意力。例如:材料力学、理论力学、结构力学的教学学时相互分割,以单门课程为中心进行教学,对知识的相互渗透与衔接不够,导致学生学习吃力,一味强调强调计算方法和技巧的训练,忽视了基本理论在实际工程中的应用,导致抛开工程背景一味学习书本知识的现象成为普遍。

第4篇

关键词:土木工程;系统性和综合性;论文和科研训练;创新实践改革

中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2014)01-0036-03

为进一步推进工程教育教学改革,借鉴世界先进国家和地区高等工程教育的成功经验,树立“面向工业界、面向未来、面向世界”的工程教育理念;以社会需求为导向,以实际工程为背景,以工程技术为主线,着力提高学生的工程意识、工程素质和工程实践能力,培养适应我国经济社会发展需要的工程技术人才;选择土木工程专业进行“卓越工程师培养计划”的工程实践与创新能力改革与实践研究势在必行。为推进土木工程专业“卓越工程师培养计划”的实施,建立以创新能力为核心的人才培养模式,改革课程内容、知识学习方式、考核方式和评价标准,加强实践教学及能力培养方式等关键环节。实施“全过程、递进式”的实践教学体系,建立稳定的大型企业实习基地,培养学生的动手能力、基本技能、表达能力和工程综合能力,创建高校和行业企业联合培养人才的新机制,旨在培养造就一大批创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量土木工程技术人才。

一、土木工程专业培养目标

根据土木工程行业特征和土木工程教育特色以及企业培养目标,要求学生将所学的理论知识和工程实践紧密结合,在工程设计的实践过程中,能够运用科学的方法和手段,以及所学的基础理论和专业知识,去发现、分析和解决实际工程问题,能够参与项目开发和工程设计,能够进行项目立项阶段、可行性研究阶段、设计方案比选、初步设计、技术设计、施工图设计阶段的设计工作,具有专业软件的应用和开发能力,具有从事科学研究和科学实验的能力,具有一定的判断能力和创新能力,具有独立的分析问题和解决问题的能力,具有一定的市场经营和开拓能力,因此有必要要求学生在企业工作和学习,结合工作实践,进行论文选题,完成论文的研究工作。

二、土木工程专业培养标准及培养体系

在企业的学习和工作,应使学生具有良好的思想品德、道德修养;具有高度的社会责任感和吃苦耐劳的敬业精神;能够运用科学的方法和手段进行独立分析问题、解决问题的能力;掌握土木工程领域有关技术标准、规范并熟练使用;熟练掌握专业软件的应用,并初步具有专业软件的开发能力;具有一定的科研能力和实践创新能力;具有项目规划及工程管理能力;具有一定的行政能力,能有效地与人沟通与交流,能够与人协调以及整合可利用资源的能力;了解国内外建筑工程承包市场,具有开拓国内外建筑工程承包市场的意识和能力;掌握本领域最新技术发展趋势,具备收集、分析、判断、归纳和选择国内外相关技术信息的能力;能够应用外语交流,具有良好的国际观,了解国际先进的建筑材料、建筑技术和设计标准,与国际同行业接轨。在培养学生终身学习、勤奋、进取、不断创新,企业、行业和社会发展,自己的人生观和价值观等方面获得能力。学生在企业学习阶段,将在学校聘任的、具有高级技术职称的企业设计工程师以及学校指派的业务水平高、责任心强、具有工程实践经验的教师(双导师)的指导下,完成毕业论文(设计)的工作。毕业论文(设计)选题直接来源于企业工程设计实际或者具有明确的工程背景和应用价值,能够使学生通过工程设计中关键问题的研究,获得较全面的基本训练,培养能综合运用科学技术理论、方法和手段,独立解决工程实际问题和担负专门技术工作的能力。论文应在双导师的指导下由学生独立完成,论文形式主要是工程设计类、结构分析软件应用类、结构监测和试验类或工程管理类,论文评阅人和答辩委员中均应至少有一名来自企业部门的专家。

三、土木工程专业论文和科研训练的基本要求

根据土木工程专业培养目标、标准和培养体系,学生论文选题和科研综合训练应直接来源于土木工程实际或具有明确的工程背景,其研究成果要有工程实际应用价值,拟解决的问题应有一定的技术难度和工作量,也要求具有一定的理论深度和先进性。因此可从大土木工程领域中多方面选取,如:(1)工程结构设计与静动力力学分析;(2)大型构筑物的施工技术研究与应用;(3)大型构筑物现场监测与试验研究;(4)应用基础性研究、预研专题,如结构抗震与防灾减灾;(5)一个较为完整的土木工程技术项目或工程管理项目的规划或研究;(6)高层建筑结构或大跨钢结构设计;(7)桥梁设计和施工监测;(8)路基路面设计和施工监管;(9)高边坡与深基坑工程设计;(10)隧道结构分析与工程设计;(11)地铁区间和车站结构设计等。对于论文形式可以是工程设计性或研究性论文。论文主要应包括以下部分:中英文摘要、关键词;独立完成与诚信声明;选题的依据与意义;国内外文献资料综述;论文主体部分:研究内容、设计方案、分析计算、实验研究等;结论;参考文献;必要的附录(包括企业应用证明、项目鉴定报告、获奖成果证书、设计图纸、程序源代码、等)和致谢等。对于论文的内容可以要求有:(1)文献综述应对选题所涉及的工程技术问题或研究课题的国内外状况有清晰的描述与分析;(2)综合运用基础理论、科学方法、专业知识和技术手段对所解决的工程实际问题进行分析研究,并能在某方面提出独立见解;(3)论文工作应有明确的工程应用背景,有一定的技术难度或理论深度,论文成果具有先进性和实用性;(4)论文工作应在导师指导下独立完成。论文工作量饱满,一般应至少有一学年的论文工作时间;(5)论文写作要求概念清晰、结构合理、层次分明、文理通顺,版式规范。对于不同领域或形式的工程专业论文应有不同的具体要求,如:(1)工程结构设计类论文,应以解决基础建设或工程实际问题为重点,设计方案正确,布局及设计结构合理,力学分析数据准确,设计符合土木行业标准,技术文档齐全,结构设计方案能够投入实施或通过了相关业务部门的评估;(2)应用基础性研究类(包括应用基础研究、应用研究、预先研究、实验研究等)项目论文,综合应用基础理论与专业知识,分析过程正确,实验方法科学,实验结果可信,论文成果具有先进性和实用性;(3)工程结构力学分析和设计软件应用类的论文,针对实际工程结构应用背景,要求分析合理,总体结构力学建模正确,应用程序编制或工程软件应用正确,文档规范,并通过结构工作状态测试或可进行现场演示;(4)土木工程和施工技术管理类的论文,应有明确的工程结构应用背景,建立项目管理过程和经济概算预测及评估,研究成果应具有一定经济或社会效益,统计或收集的数据可靠、充分,理论建模和分析方法科学正确;(5)工程结构施工监测和结构试验类论文,针对实际工程结构施工现场,如桥梁、道路和大型结构物施工过程监测,关键结构的强度和动力学性能试验等。掌握试验和监测设备的使用技术,监测和试验数据可靠、翔实。论文阐明试验结果在具体结构现场的应用和有效建议。

四、土木工程专业论文和科研训练的质量评价体系探讨

如何评价学生的学习效果是关系到土木工程专业教育是否能达到培养目标的至关重要的问题。因此,有必要研究和科学制定有效的评价指标,来对学生的各种能力进行综合评价,实现多样化考核方式,包括产业界专家对学生实践能力的评价。通过引入企业质量管理理论,探索土木工程专业“卓越工程师培养计划”的实践教学质量管理模式,加强对实践教学各环节的全员、全程和全方位质量管理与监控。然而对学生论文和科研综合训练的质量管理则要对不同领域或形式的论文,根据论文内容的重要性给予不同的权重系数进行论文的质量评价与控制,见表1、表2。

五、结论

在我国经济发展转型升级与全面提升国际竞争力的关键时期,培养造就一大批创新能力强、适应我国经济社会发展需要的工程技术型人才,是增强我国核心竞争力、建设创新型国家、走新型工业化道路的必要条件。改革现有的工程技术人才培养模式,实现理论教学与实践教学有机统一、学校学习与企业实践有机结合,学生的知识、能力、素质有机协调发展是必要的。根据自身实际和专业特点,改革人才培养模式,根据社会需求和人才培养规律,制定相应的培养方案;重新构建课程体系,并进行整体优化,着重处理好知识传授与能力培养、理论教学与实践教学、基础课程与专业课程、培养口径与和职业要求等关系,形成有利于培养工程师应具有的知识、素质和能力的课程体系和实践教学体系。改革教学内容,删繁就简、推陈出新,增加新兴科学技术和工程应用知识;充分利用行业优势与特色,进行产学研合作,建立互动共赢、各负其责的校企联合培养体系,充分发挥企业在土木工程专业学位论文和科研综合训练等实践环节培养过程中的重要作用。

参考文献:

[1]黄锐清,曾宝成,刘涛.研究生培养过程中存在的问题及对策[J].当代教育论坛,2005,(17).

[2]张式谷.撰写学位论文琐谈[J].理论前沿,1992,(15).

[3]胡召音,李艳艳,祁石磊.硕士研究生现状分析与管理对策研究[J].黑龙江科技信息,2008,(28).

[4]沈红,吴国娟,邓桂馨,等.高校研究生教育教学改革的思考[J].北京农学院学报,2008,(S2).

[5]温凤媛,马立红.我国研究生教育快速发展中存在的问题与思考[J].辽宁教育研究,2006,6(01).

第5篇

关键词:有限元,ANSYS,箱梁桥,自重

 

在桥梁结构分析中,桥梁结构本身的自重时常占桥梁结构所受荷载的很大部分,准确模拟桥梁结构自重是常遇问题,桥梁中对等截面连续梁可看成均布荷载,但如果结构形状复杂—例如,变截面连续梁等,若沿桥梁轴线方向按均布荷载处理就不甚合理。本文用大型通用软件ANSYS模拟某连续刚构桥箱梁桥自重为例来说明ANSYS软件在这方面的应用。

1.ANSYS软件及其工作流程

ANSYS软件是融结构、流体、电场、磁场、声场分析于一体的大型通用有限元分析软件,由世界上最大的有限元分析软件公司之一的美国ANSYS开发,对自然界四大场—力场、流场、热场、磁场实现全面分析;ANSYS用户涵盖了机械、航空航天、能源、交通运输、土木建筑、水利、电子、地矿、生物医学、教学科研等众多领域,ANSYS是这些领域进行国际国内分析设计技术交流的分析平台,是一个功能强大的有限元分析程序[1,2,3]。

ANSYS主要由前置处理(Preprocessing)、解题程序(solution)、后置处理 (Postprocessing)以及时间历程等组成,在前处理方面,ANSYS的实体建模功能比较完善,提供了完整的布尔运算,还提供了拖拉、延伸、旋转、移动、延伸和拷贝实体模型图元的功能[1,2,3]。论文参考。在此,采用了ANSYS对该桥的温度效应进行仿真分析。

ANSYS具有丰富的单元库和材料库,可以对任意结构形式的桥梁进行全桥仿真分析,较为精确的反映出桥梁在各种因素下的综合特征,如桥梁的应力应变分布、变形等等。

2.工程实例

某桥桥梁全长287.54m。主桥上部采用35m+60m+90m+60m+35m预应力混凝土刚构-连续箱梁体系;主桥主墩采用双薄壁式墩,主桥边墩采用板式桥墩。桥箱梁横断面为单幅箱梁,全宽12.0m。箱梁纵向为变截面,变截面部分箱梁梁高按二次抛物线(y=0.001829x2)变化,其余箱梁梁高为等高度;顶板、腹板厚为分段线性变截面。主墩墩顶箱梁梁高5.00m,跨中及边跨支点箱梁梁高2.00m,桥梁纵向线形图、支点和跨中断面结构尺寸详图见图2-1、图2-2和图2-3。

图2-1 桥梁纵向箱梁结构图

图2-2 支点横断面箱梁结构尺寸图(注:单位cm)

(注:单位cm)

图2-3 跨中横断面箱梁结构尺寸图(注:单位cm)

3.ANSYS仿真分析

3. 1建模

ANSYS具有丰富的单元库,常用单元有杆单元(link)、梁单元(beam)、板壳单元(shell)和实体单元(solid)。单元类型的合理选取很大程度上影响着能否科学合理的进行研究。论文参考。本例选用如图3-1所示的三维结构实体单元来模拟结构自重。

图3-1 ANSYS材料库中solid65单元图

定义实常数的时候,有三个自由度,包括三个位移自由度X、Y、Z三个方向,由于自重的方向是竖直向下的,因而输入Y为9.8(m/s2)。

应用ANSYS进行结构分析的时候需要定义材料特性,材料特性反映材料的基本物理力学特性,根据本例需要,现场实测的弹性模量为3.29×1010(Pa),密度取值为2.5×103(kg/m3)。论文参考。

ANSYS建模的时候,可以采用交互式界面输入,对于初学者,对比较简单的结构进行仿真分析的时候可采用这种方法;若结构外形尺寸比较复杂,ANSYS仿真分析的时候,可以采用命令流的方法。由于本例是变截面箱梁,故采用了命令流的方法,用ANSYS建立的模型如图3-2:

 

图3-2 ANSYS建立的模型图

用ANSYS进行有限元仿真分析的时候,建立模型后需要划分单元。本例中建立了桥梁的总体模型,为方便起见,用总体单元尺寸的命令流作自由式网格划分就能满足要求。划分完网格后的有限元计算模型如图3-3:

 

图3- 3 ANSYS建立的模型单元划分图

3. 2加载与求解

正确合理的加载是ANSYS仿真分析中的关键步骤,在不同的分析中,荷载亦不尽相同,如:位移、集中力、均布力、温度和电流、电压、水压、速度等。ANSYS中的荷载分为六类:DOF(自由度)约束力、力(集中荷载)、表面荷载、体荷载、惯性力以及藕合场荷载[1,2,3,4]。

两刚构墩底部受到基础各个方向的约束,所以进行d,all,all约束,在其他支座和桥台处受到竖直方向的约束,因而进行d,all,uy约束,在有限单元模型上施加约束后的图形如图3-4:

图3-4 ANSYS建立的模型施加约束图

对以上所有前处理过程进行核对无误后,进入求解程序进行计算求解。

3.3后置处理

ANSYS有着功能强大的后处理器,借助它可以将解题部分所得的位移、应力、应变等解答数据以各种不同的表示方式显示出来。

进行求解后得到的全桥在自重作用下的变形图如图3-5:

 

图3-5 ANSYS建立的模型求解后变形图

进行求解后得到的全桥在自重作用下沿桥梁纵向的应力图如图3-6:

 

图3-6 有限元求解后纵桥向应力图

从应力图中,可非常清楚地看出应力的分布情况及极值。

ANSYS还可以以列表的形式表示出各节点的位移或应力,同时给出相应的极值与节点编号,并且分析者可以以记事本的方式对文件命名另存。本例跨中节点位移及最大值如图3-7:

图3-7有限元求解后节点位移输出图

4.结语

由以上分析可知:用ANSYS分析软件进行桥梁结构重力的模拟是可行的;利用ANSYS进行桥梁结构自重仿真分析时,在科学合理的建立模型、合理的划分单元、正确施加荷载与约束的情况下,可以有效地对桥梁结构进行分析研究,并且可以获得直观而条理清晰的结果。

参考文献:

[1]. 唐兴伦,范群波,张朝晖,李春阳.ANSYS工程应用教程.北京:中国铁道出版社,2003

[2]. 陈精一,蔡国忠.电脑辅助工程分析ANSYS使用指南[M].北京:中国铁道出版社,2006

[3]. 王富耻,张朝晖.ANSYS10.0有限元分析理论与工程应用[M].北京:电子工业出版社,2006

[4]. 成全,张文焕.ANSYS软件对于结构自重的模拟. [J].山西农业大学学报,2006

[5].姚玲森.桥梁工程[M].北京:人民交通出版社,1985

[6]. 项海帆.高等桥梁结构理论[M].北京:人民交通出版社,2002

[7]. 张立新,徐长航等.ANSYS7.0基础教程[M].北京:机械工业出版社,2006

第6篇

关键词:相机镜头; 有限元法; 结构分析

中图分类号:V447文献标志码:B

0引言

空间光学遥感器在运载、发射以及在轨运行过程中,需要承受各种动力学坏境和热坏境的交互作用.这些坏境约束的存在使得光学遥感器光学元件的支撑结构设计处在一个矛盾的境地:一方面,为避免在运载和发射过程中各个组件出现结构变形、微屈服、疲劳破坏等现象,需要光学元件的支撑结构具有足够的刚度、强度特性;另一方面,系统中各种材料的线膨胀系数不匹配,为避免热变形,导致光学元件镜面面形产生相对位置变化以及光学元件的波前畸变,影响光学系统的成像质量,需要光学元件的支撑结构具有一定的柔性.[1]

本文空间相机采用全透镜的光学系统,光机结构由30多个零部件组成.该系统是卫星的一个子系统,采用有限元法对该相机镜头进行结构分析.

1相机的有限元模型

根据工程图纸,用SolidWorks对相机镜头结构进行精确造型,并完成各个零部件的装配,计算镜头的质量、质心位置以及转动惯量等.根据镜头实际各零件、组件的实测值,换算出几何模型各部分的等效材料特性参数.

相机镜头由镜筒、透镜、反射镜、压圈和隔圈等零件组成.机械结构采用比刚度高,加工性能优良的钛合金和铝合金材料,透镜采用石英玻璃材料,材料基本参数见表1.光学元件采用四周固定的方式,在关键部位进行合理的点胶设计.结构的安装方式包括紧配合、胶黏结和螺栓固结的方式,相机通过镜筒底部凸耳跟卫星平台连接.

5结束语

利用锤击法进行相机镜头的模态试验,在2XSA60-T1000-32WL振动试验系统进行正弦扫描试验,并按照某卫星给出的鉴定级标准进行随机振动试验.结果表明,相机3个方向模态分析的基频与试验结果的最大误差为2.3%,随机振动3个方向参考点的总均方根加速度值最大误差为3.3%.试验结果证明计算分析的有效性.参考文献:

第7篇

关键词:厂房;大跨度结构;桁架结构;方案选择

中图分类号:TU393文献标志码:A文章编号:1006-6012(2015)12-0075-01

近年来,大跨度房屋钢结构应用较为广泛,按照刚性差异以及组合方式的不同,可以划分为2种结构形式,一种是刚性结构,另一种是柔性结构。刚性大跨度房屋钢结构一般由空间桁架、网架等钢杆件构成。对于刚性大跨度房屋结构来讲,其主要设计依据是所受荷载。

1工程概况

某两连跨厂房,长300m,跨度70m,采用钢结构方案,基础采用混凝土独立基础。本工程屋顶形式采用张弦桁架构件,同时连接格构柱刚性,格构柱的柱脚主要采用铰接的连接方式。

2结构方案的选定

根据建筑外形尺寸对项目结构方案进行对比与分析,以优选出最佳的结构方案,经过分析,本工程屋顶钢结构方案选定了张弦桁架方案,并与格构柱刚性连接。这种方案具有以下几方面的优点:一是张弦结构具有操作方便、重量轻、承载力好,有利于解决了结构刚度问题;二是屋顶构件与格构柱刚性连接,实现了地震作用下侧向位移及风荷载的有效控制;三是柱脚采用铰接连接,在地震作用下,上部结构不会产生弯矩,这样能够合理利用原有基础。屋顶结构采用弦杆截面为219mm×10mm的张弦桁架,并与腹杆连接,其拉索采用¢15.2钢绞线,其抗拉强度为1860MPa一共6束。同时,采用6孔夹片式锚具,将3道截面为180mm×8mm钢管的立杆设置于张弦桁架与拉索之间。为了满足锚固的作业需要,将315mm×40mm锚杯设置在下弦杆上,同时,确保弦杆与锚杯焊接。

3大跨度结构设计中注意问题

在进行大跨度钢结构设计时,需要做好单榀主桁架的验算工作,并对单榀主桁结构中墙面、屋顶的位置进行分析与确定。同时,本工程所受的结构荷载包括以下几种:屋面荷载、雪荷载以及地震作用等。项目所处区域为50年一遇,屋面地震烈度为6度。本工程采用张弦桁架结构,这种结构的内力分布受到拉索预张力大小的影响。因此,在拉索预张力确定时,我们需要考虑到以下几个方面的因素:

(1)单跨屋面在荷载作用时,其张弦桁架对格构柱不会产生水平推力,这样有利于自平衡体系的形成。

(2)单跨屋面在荷载作用后,在正常使用下,其相对挠度值与反拱值相互抵消,满足了使用极限状态要求。

(3)在风荷载作用时,按照结构设计中相关规定,拉索要小于应力比。

(4)屋顶桁架在风荷载作用下,要确保其拉索具有足够的拉力,以免造成拉索失去作用。在进行大跨度钢结构分析时,要按照杆单元对桁架腹杆进行分析,同时要按照梁单元对弦杆进行分析。在结构计算的过程中,本工程采用SAP2000V1462软件进行结构计算,并控制好拉索拉应力和最大应力比,一般来说,拉索拉应力为900MPa,最大应力比为0.48,以提升拉索材料的强度。经过结构分析,张弦桁架的拉索初始内力为198kN,初始反拱值为86mm。由此可见,在温度荷载作用下进行结构分析,应选择正温,不能选择负温。但在负温作用下,由于拉索拉力较大,所以拉索不会失去作用。屋顶张弦桁架具有一定的平衡性,所以其拉索可以提高屋顶桁架的刚度,在施加预张力的过程中,我们要充分考虑到屋顶桁架的刚度,当刚度满足要求后,屋顶桁架要与格构钢柱进行焊接。对于两跨张弦桁架来说,要确保内力构造与尺寸的一致性。此外,我们还应对单跨屋顶张弦桁架结构的施工工况进行分析,旨在为了施工吊装作业提供依据。在进行单榀结构模态分析时,应选用前5阶周期的结构模态进行分析,经分析得知,结构侧向的刚度不足。同时,张弦桁架结构是一种平面受力结构,这种结构平面的需要一定支撑体系,以确保结构的稳定性,为此,应将次桁架设置于桁架与立杆的相交位置,同时将交叉支撑设置于次桁架之间,这样就可以形成一个稳定的结构空间体系。经过以下因素分析与比较,最终选择了桁架杆件截面。

4施工过程控制

在张弦桁架结构安装时,应按照建筑钢结构设计规范要求进行施工,同时,在结构分析时,要对不同的施工工况进行模拟与分析。在本工程张弦桁架施工安装的过程中,要结合现场结构特点,按照以下步骤进行施工。焊接屋顶拱形桁架;安装钢拉索,张拉反拱,以达到初始预张力值;焊接屋顶桁架与边柱柱,从而形成两连拱结构;将交叉支撑安装于两连拱结构之间,这样有利于形成一个稳定的结构空间体系。安装桁架。综上分析得知,拉索张拉工作极其重要。在施工过程中,要确定好拉索节点的位置,尽可能地降低理论长度的偏差。在拉索张拉的过程中,要控制好屋顶反拱值,一般控制在87mm左右。拉索内力值为110kN,拉索轴向变形值为50mm。在施工监测时,我们要对拉索内力进行监控,确保监测结果满足设计要求。在拉索张拉时,要先固定好立杆临时支撑,待张拉完毕后,要采用U形夹将立杆下部与拉索夹紧,防止拉索出现串动。

5结束语

综上所述,通过对某厂房大跨度钢结构设计分析,得到了以下几个方面的结论:

(1)本工程与其他大跨结构的不同之外在于大跨度设计是由结构刚度控制,需要考虑到结构整体侧向的刚度,同时要对原有基础进行利用。

(2)在施加预张力时,要控制好预张力的大小,确保张弦桁架结构的承载力及刚度。

(3)张弦桁架结构是一种平面受力结构,这种结构平面的需要一定支撑体系,因此,在张拉过程中要确保张弦桁架的稳定性。

(4)对于大跨度预应力结构,应采用专用连接构造,确保计算模型与实际结构的一致性,确保结构传力的明确性。钢结构作为房屋建筑结构形式之一,具有重量轻、安装方便、强度高、施工周期短等优点。在房屋钢结构设计的过程中,要结合工程实际情况,优选最佳的结构形式,在选择钢结构材料时,要充分考虑到房屋建筑结构的尺寸和受力形式。一般来说,由于建筑钢结构都是采用现场拼装的安装方式,因此在设计时要考虑到钢结构在运输和起吊中的刚度,以确保结构的安全性和稳定性。

参考文献:

[1]JGJ7-2010空间网格结构技术规程[S].北京:中国建筑工业出版社,2010.

第8篇

关键词:拱桥;施工控制;施工管理

Abstract: more than ten years, big span concrete filled steel tube arch bridge in our country is developing very quickly in engineering practice had been used widely, not only the number of building increase gradually, span also is growing larger, so to construction technology, construction control requirements are constantly improved. Based on the east lake bridge engineering background, the main research of concrete filled steel tube arch bridge construction control theory, this paper studies the coagulation steel tube arch bridge arch rib construction method, and analyses the concrete filled steel tube arch bridge arch rib construction method, and points out that the development of concrete filled steel tube from main problem is the construction problems. Combined with the construction of the east lake bridge concrete filled steel tube arch bridge construction method for the construction control of study to lay the foundation.

Keywords: arch bridge; Construction control; Construction management

中图分类号:TU71文献标识码:A文章编号:

1. 概述

在大跨度钢管混凝土拱桥的实际施工中,虽然可采用各种施工计算方法算出各施工阶段的位移值、挠度、预抛高值,但当按这些理论值进行施工时,结构的实际变形却不一定能达到预期的结果。这主要是由于施工中的测量误差、观测误差、安装误差等;或者是由于设计时所采用的设计参数,诸如材料的弹性模量、构件自重、施工临时荷载的条件等,与实际工程中所表现出来的参数不完全一致而引起的。这种偏差随着钢管混凝土拱桥拱肋施工长度的增加,会逐渐累积,必须进行有效的控制和必要的调整。否则,钢管混凝土拱桥的拱肋标高将偏离控制目标,从而会造成合龙困难,并会影响成桥后的线形和桥面行车等使用功能。再说,桥梁实际施工的施工因素造成的影响是设计中无法预见的,要针对具体的情况,在施工过程中进行适当和必要的调整,施工控制正是解决问题的有效途径。

同时,在施工过程中拱桥的安全是十分重要。据统计,拱桥的垮塌事故大多发生在施工过程中,所以,对于大跨度拱桥,包括大跨度钢管混凝土拱桥在施工过程中的变形及受力必须进行施工监控,避免结构在施工过程中出现失稳或过大的应力,而造成事故。大跨径钢管混凝上拱桥建成后,拱轴线是否与设计拱轴线相吻合,受力是否合理主要取决于:①施工质量;②施工控制技术;③设计质量。从某种意义讲,施工控制技术是大跨径钢管混凝土拱桥建设的关键之一,目前,正日益受到桥梁工作者的关注和重视。因此,桥梁在施工过程中必须加强现场施工控制工作。

2. 施工控制方法

2.1 闭环反馈控制

闭环反馈控制作为控制论的一个基本概念,是指被控的输出以一定方式返回到作为控制的输入端,并对输入端施加控制影响的一种控制关系。对于较复杂桥型,由于实际施工状态和计算采用模型的参数等状态之’间存在差异,随着结构复杂程度的增加、桥梁跨度的增大,在每个施工阶段的积累误差将越来越大,以至不可忽略,否则到施工结束时结构的内力和线形将较显著地偏离设计目标的成桥状态。因此,在施工中的每个阶段出现误差之后,就必须及时识别并加以纠正,而控制量的大小和纠正的措施是必须由误差经反馈计算所确定的,这就形成了一个闭环反馈控制过程。

2.2自适应控制

在闭环反馈控制的基础上,再加上一个系统辨识过程称为自适应控制,整个控制系统就成为自适应控制系统误差识别过程。当结构模型计算结果与测量到的受力状态不相符时,在参数辨识算法中输入误差去调节计算模型的参数,使模型的实际测量到的结果与输出结果相一致,得到修正后的计算模型参数,重新计算各施工阶段的理想状态,结构进行控制按反馈控制方法进行,这样,经过几个工况的反复辨识后,计算模型就与实际结构基本上相一致了,在此基础上可以对施工状态进行更好的控制。该方法目前被广泛采用,并认为是较合理的施工控制方法之一。

2.3开环控制

对于结构和施工较简单的桥梁常采用开环控制,控制时,一般按照设计施工图进行施工,施工完成后的结构就基本上能达到设计和规范所要求的内力状态和线形。这种控制方法就是一个开环的施工控制过程,与闭环控制相比没有反馈。在开环控制方法中,控制是单向的,并不需要像闭环反馈控制那样根据结构的反应来改变施工中的内力和变形。在各构件的安装和制造精度高,或者结构安装和制造误差的影响不大时,这种方法是方便可行的,大部分中小桥采用的都是这种方法进行施工控制。但这种控制方法没有控制误差和修正误差的能力。

3. 桥梁施工控制结构分析方法

桥梁施工控制时需预先计算结构各施工阶段的内力和变位,确定各施工阶段的结构线形,以使结构能达到最佳设计成桥状态。在实际施工中,桥梁施工控制结构分析方法一般采取倒退分析、前进分析、无应力状态法,以及三者相结合的综合方法,对结构进行计算机实时分析和跟踪控制。

第9篇

关键词:土木工程学科;研究生培养;课程体系优化;职业能力培养

中图分类号:G643 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)01-0196-02

研究生课程是研究生培养的起点和重要组成部分[1]。土木工程学科的研究生开设的课程除了英语、数学、政治等基础课之外,还包括有限元分析、结构动力学、弹塑性力学在内的专业基础课,以及与专业相关的大量专业选修课,总学时在250~320之间。研究生课程教学的目的,一方面是提高研究生的基础理论水平,培养研究生的基础科研能力,另一方面是加强本专业的专业知识,为后续的论文研究和职业实践做准备[2-3]。

但是,随着土木工程学科的迅猛发展,目前开设的课程体系和课程内容都出现了与当前的研究进展脱节,所学知识不能满足论文研究和职业发展需要的趋势[4],亟待改革和优化。为解决这一问题,广州大学对当前土木工程专业的研究生课程设置进行了广泛而深入的调研,并提出了优化改革的初步方案。

一、土木工程学科研究生课程体系调研报告

为了解我国各高校土木工程学科研究生课程设置情况,本文采取多种方式进行了调研,主要包括:参加2015年5月在先建筑科技大学举办的第八届全国建筑与土木工程领域工程硕士培养工作研讨会,听取东南大学、同济大学、清华大学、西安建筑科技大学等兄弟院校的专题报道,了解其课程设置情况;通过主办广东省结构力学系列课程教学经验交流会的机会,与省内十五所院校土木工程学科的教师座谈;在广州大学土木工程学院研究生答辩期间,邀请大量兄弟院校和企业专家参加答辩,征求其对于研究生课程体系优化的意见;充分利用各高校网站上有关土木工程学科点的研究生教育、教学资料信息,并对其进行调研、收集和整理。调研结论和收获如下:

1.学术型研究生和专业型研究生应当突出特点,分类培养。根据教育部2009年《教育部关于做好全日制硕士专业学位研究生培养工作的若干意见》,设立专业型研究生的目的是“积极主动适应经济社会发展对高层次应用型专门人才的需要”,与学术型研究生培养高层次科研人才有所不同[5]。因此,学术型研究生和专业型研究生的培养应该突出重点,坚持分类培养。就土木工程学科而言,学术型研究生应当注重数学、力学等系列专业基础课程的教学,拓宽知识面,加强其基础科研能力培养;专业型研究生应当强调职业能力培养,注重课程体系设置对工程实践能力的提升,可以邀请拥有大量实际工程经验的企业专家开设实践课程或相关讲座。

2.研究生课程设置应当与当前科学研究和工程实践的新方法、新技术充分结合,增强课程设置的针对性和实用性。理论性较强的课程,如有限元方法、结构动力学等,应当强调编程和数值模拟能力的培养,充分结合通用的工程应用软件(如Matlab,Abaqus等)进行教授;实践性较强的课程,应强调其在工程实践中的应用,结合工程实例进行分析和讨论,鼓励学生在实习和实践中学习;个别内容可以根据需要,在施工现场实习教学。

3.研究生课程应当因应学科的发展和研究生的培养情况分类设置,动态调整。近年来,我国土木工程行业迅猛发展,相关理论和技术日新月异。土木工程学科点研究生课程的设置应当与学科的发展相适应,动态调整专业课程的设置,既保证基础课和专业基础课程的教学,又使研究生的课程能够最大程度地满足论文研究和工程实践能力培养的需要[6]。

二、研究生课程体系优化方案

根据以上调研结果和结论,广州大学土木工程学科点对学术型和专业型研究生的课程体系进行了调整和优化。优化调整的基本思想包括:以提高研究生培养质量为最终目标,课程体系优化为培养研究生基础科研能力和工程实践能力服务;与科技发展和工程实践的需要充分结合,对研究生课程体系分类建设,动态调整。

为保证和促进研究生课程体系的调整和优化,广州大学确定了加强研究生课程体系建设的多项措施,主要包括加强研究生授课管理,奖惩结合,鼓励相关教师开展研究生课程教学研究等,其目的就是积极促进理论课程教学与工程实践能力培养的充分结合,对研究生课程体系进行有针对性的调整,提高研究生的培养质量。其具体措施包括:

1.土木工程学科点研究生课程系统设计和整体优化。对于学位课程和专业基础课程,要保证授课学时,优化教学内容,培养土木工程学科研究生扎实的理论基础,为后续的学位论文研究做好准备。对专业课和专业选修课,要针对不同学科的要求进行系统设计,开展分学科的专业课群建设[7]。目前广州大学土木工程学科点在建的硕士研究生专业课群包括结构工程课群、防灾减灾工程课群、工程管理课群、工程力学课群等。

2.学术型研究生课程体系应强化基础理论课程与学科研究前沿的联系。学术型研究生的基础理论课程要面向当前学科的研究前沿,与实践应用相接轨。土木工程学科的基础理论已经发展到了用大型计算软件代替传统的手工计算的阶段,这些软件都已经成为土木工程行业进行结构分析和设计必备的工具。因此,基础理论课程的教学就兼顾理论知识的教授和相关计算模型和分析软件的学习,既要让研究生对基础理论有深入的理解和认识,又要引导其熟悉和使用先进的计算软件求解结构分析和设计中的实际问题。

3.专业型研究生课程体系应因职业能力培养的要求增加实践类课程的比例。专业型研究生的培养目标是高层次的一线技术人员,土木工程界的设计、施工单位都希望学校输出的研究生毕业后能够经过尽量短的适应期就正式开展工作[8]。因此,专业型研究生的课程体系应当根据论文研究和职业规划的要求,适度增加实践类课程的数量和比例,充分利用实习和实践的机会,提高其职业能力和专业素养。

除了积极派遣研究生去工程设计和施工单位实习之外,广州大学土木工程学院还积极邀请企事业单位专家来学校开设讲座,甚至直接参与研究生课程的教学。特别是一些实用性强的课程,如钢结构、混凝土结构等,采取由校内主课教师确定教学内容和基本框架,由校外专家授课的方式进行教学,收到了学生的欢迎,取得了较为明显的教学效果。

三、研究生课程体系管理

为保证上述研究生课程体系优化方案的执行,广州大学土木工程学院采取了一系列的支持措施,具体包括:

1.完善了研究生课程教学评价和监督体系。邀请校内外专家组成研究生课程教学督导组,对研究生理论课程和实践课程进行定量不定期现场听课、监督,给出对课程建设、教学内容和教学方法的评价和建议。特别是校外企事业单位的专家给出的建议,对于研究生课程与工程实践能力的衔接具有重要意义。在此基础上,完善了研究生课程学生评价体系,根据研究生及其导师对课程的反馈对研究生课程体系和课程内容有效管理,动态调整。

2.支持和鼓励相关教师进行教学创新,提高教学能力,改善教学效果。建立了常态化的研究生教学研究支持体系,鼓励相关教师开展教学研究,设立了一系列研究生教学科研项目;鼓励与工程实践关系紧密的课程扩大与相关企事业单位的对接,提高实践教学学时的比例;鼓励和支持教授同一课程的教师不定期举行教学研讨会,对教学内容和教学方法进行深入探讨。

四、结语

在土木工程行业迅速发展,研究生数量逐年增加,专业型研究生比例逐渐增大的背景下,研究生的培养与当前科技研究的前沿相结合,强调工程实践能力的培养,是一个必然的趋势。针对这一变化,土木工程学科点硕士研究生的课程也必须做出积极响应和调整优化。本文在深入调研国内各高校土木工程学科硕士研究生课程设置的基础上,提出了硕士研究生课程体系优化的方案,并给出了教学管理方面的支持和激励方案。

参考文献:

[1]李炎锋,侯昱晟,李俊梅,等.土木工程学科开设建筑火灾安全技术研究生课程的探索[J].高等建筑教育,2014,23(5).

[2]虞翔,段秋枫.建筑与土木工程领域工程硕士培养及学位标准探讨[J].文教资料,2010,(12).

[3]秦力,鞠彦忠,杨世东.土木工程学科硕士研究生培养模式改革研究[J].2013 International Conference on Psychology,Management and Social Science.

[4]张华.全日制专业学位硕士培养模式改革探索――以建筑与土木工程专业为例[J].教育观察,2015,4(13).

[5]朱丽华,史庆轩,任瑞,等.建筑与土木工程领域全日制专业学位研究生课程教学改革[J].高等建筑教育,2014,23(4).

[6]赵茜,朱记伟.土木工程领域硕士研究生培养目标实现的关键因素分析[J].人才培养改革,2014,(12).

相关文章
相关期刊