時(shí)間：2023-08-11 09:14:04
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Abstract: Graduation design is the most important link in the practical teaching of civil engineering major, and is important stage of achieving the objectives and requirements of professional development. The quality of graduation design is an important index to measure the higher education and teaching quality, and it directly affect the development of students' ability after they go to work, and also reflects the university's educational level. According to the teaching practice of graduation design of civil engineering major, this paper summarized some of the practices and thinking of graduation design teaching from the selection, teachers' arrangement, performance evaluation and other aspects.
關(guān)鍵詞： 創(chuàng)新能力培養(yǎng)；土木工程；畢業(yè)設(shè)計(jì)；課題模塊化；教師多元化
Key words: innovative ability；civil engineering；graduation design；subject modular；teacher diversity
中圖分類號(hào)：G64文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1006-4311（2011）05-0013-02
0引言
畢業(yè)設(shè)計(jì)是土木工程專業(yè)教學(xué)計(jì)劃中最重要的一個(gè)實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，也是實(shí)現(xiàn)本專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)要求的重要階段,具有時(shí)間長(zhǎng)、內(nèi)容涉及面廣、綜合性和實(shí)踐性強(qiáng)等特點(diǎn)。通過畢業(yè)設(shè)計(jì)這一實(shí)踐環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)的基礎(chǔ)理論、基本知識(shí)和基本技能，分析、解決和處理工程實(shí)際問題的能力。畢業(yè)設(shè)計(jì)作為培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和工程實(shí)踐能力的一次較為系統(tǒng)的訓(xùn)練，應(yīng)特別注意綜合能力的培養(yǎng)：①調(diào)查研究、查閱中外文獻(xiàn)、收集資料和自主學(xué)習(xí)的能力；②理論分析、制定設(shè)計(jì)方案或試驗(yàn)方案的能力；③分別運(yùn)用程序和人工進(jìn)行設(shè)計(jì)、計(jì)算和繪圖的能力；④實(shí)驗(yàn)研究、數(shù)據(jù)處理及解決問題的能力。顯然畢業(yè)設(shè)計(jì)是培養(yǎng)學(xué)生自主創(chuàng)新和工程實(shí)踐能力的一種良好途徑，可以使學(xué)生得到工程師的初步訓(xùn)練。
畢業(yè)設(shè)計(jì)質(zhì)量的好壞、是衡量高等學(xué)校教育、教學(xué)質(zhì)量的一個(gè)重要評(píng)價(jià)指標(biāo)，它直接影響著學(xué)生畢業(yè)走上工作崗位后能力的發(fā)揮，同時(shí)也反映了高校的辦學(xué)水平，怎樣提高畢業(yè)設(shè)計(jì)的質(zhì)量是本科教育的一項(xiàng)重要內(nèi)容。下面以本院土木工程專業(yè)建筑工程方向?yàn)槔?，介紹畢業(yè)設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)的改革思路和實(shí)踐，為從事這項(xiàng)工作的老師提供參考。
1做到畢業(yè)設(shè)計(jì)課題的模塊化
畢業(yè)設(shè)計(jì)課題應(yīng)有利于鞏固、加深和擴(kuò)大學(xué)生所學(xué)的專業(yè)知識(shí)，有利于學(xué)生得到全面的、綜合的專業(yè)技能訓(xùn)練，有利于培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立工作能力。設(shè)計(jì)課題應(yīng)盡可能貼近實(shí)際工程建設(shè)項(xiàng)目、或與解決某專項(xiàng)工程難題的科研相結(jié)合，以充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性，增強(qiáng)學(xué)生的責(zé)任感，激發(fā)他們的工程實(shí)踐能力和自主創(chuàng)新能力。
為了使學(xué)生能夠根據(jù)自身的興趣愛好、今后的就業(yè)方向等，選擇自己喜好的課題進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)，要求畢業(yè)設(shè)計(jì)課題模塊化。根據(jù)本院多年的實(shí)踐與探索，土木工程專業(yè)的畢業(yè)設(shè)計(jì)課題主要包括工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)、科研及施工技術(shù)三大方模塊面。
工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)模塊設(shè)計(jì)題目一般直接來源于設(shè)計(jì)院，也可由老師擬定。畢業(yè)設(shè)計(jì)的選題應(yīng)充分考慮到設(shè)計(jì)的可行性，課題難度應(yīng)適中、同時(shí)要與建筑業(yè)的發(fā)展緊密聯(lián)系，題目的覆蓋面應(yīng)該盡量廣一些。既可選擇鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)、又可選鋼結(jié)構(gòu)。框架結(jié)構(gòu)應(yīng)包括建筑設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等二部分。一般可選規(guī)模適中的公共建筑如綜合樓、商住樓、辦公樓、教學(xué)樓、實(shí)驗(yàn)樓等實(shí)際工程。手工繪制建筑圖不少于2張，結(jié)構(gòu)圖不少于3張，以訓(xùn)煉繪圖基本功、磨練其心智。其余利用繪圖軟件AutoCAD或天正建筑設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行計(jì)算機(jī)繪圖，以提高學(xué)生的動(dòng)手能力和計(jì)算機(jī)應(yīng)用水平。計(jì)算書要求手工計(jì)算、并用PKPM設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行核算。
科研模塊畢業(yè)設(shè)計(jì)選題一般來自指導(dǎo)老師的縱向或橫向課題。如混凝土碳化、再生骨料混凝土、高性能混凝土、混凝土樓板裂縫的控制等大量應(yīng)用性強(qiáng)的課題，深受用人單位和學(xué)生的歡迎。學(xué)生在老師的指導(dǎo)下，首先要查閱大量參考文獻(xiàn)（一般應(yīng)不少于30篇），對(duì)課題的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀有較全面的了解，撰寫開題報(bào)告。提出科研課題的基本內(nèi)容和擬解決的主要問題、完成課題的方法、步驟及進(jìn)度安排。然后綜合應(yīng)用所學(xué)知識(shí)，同教師一起制定科研方案、通過試驗(yàn)或理論分析，協(xié)助老師解決與研究項(xiàng)目相關(guān)的科學(xué)難題，并寫出研究報(bào)告。通過科研模塊畢業(yè)設(shè)計(jì)，可培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用所學(xué)知識(shí)解決科研問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，為學(xué)生今后繼續(xù)進(jìn)行學(xué)業(yè)深造及從事科學(xué)研究打下基礎(chǔ)。
施工技術(shù)模塊畢業(yè)設(shè)計(jì)與施工現(xiàn)場(chǎng)管理、施工技術(shù)及施工組織等有關(guān)，主要培養(yǎng)學(xué)生利用所學(xué)專業(yè)知識(shí)，特別是施工方面的知識(shí)，編制專項(xiàng)施工方案、施工組織設(shè)計(jì)的能力，或解決工程施工及管理中問題的能力，為學(xué)生今后走向與施工有關(guān)的工作崗位打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。施工技術(shù)型畢業(yè)設(shè)計(jì)一般來源于真實(shí)的實(shí)際工程，包括各種類型的施工方案設(shè)計(jì)、施工組織設(shè)計(jì)、經(jīng)濟(jì)分析等內(nèi)容。對(duì)于這類課題應(yīng)要求做到數(shù)據(jù)計(jì)算與圖表、文字相結(jié)合；針對(duì)性強(qiáng)、避免雷同、抄襲；多方案進(jìn)行技術(shù)、經(jīng)濟(jì)分析。
2實(shí)現(xiàn)教師與學(xué)生的雙向選擇
畢業(yè)設(shè)計(jì)的課題由具備相應(yīng)資格的教師提出申請(qǐng)，并撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)課題方案，再由畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)委員會(huì)對(duì)各個(gè)課題方案進(jìn)行考察和可行性研究，最后將課題方案公布于網(wǎng)上。
論文關(guān)鍵詞：土木工程；畢業(yè)設(shè)計(jì)；創(chuàng)新能力；實(shí)踐
高等院校的培養(yǎng)目標(biāo)要求本科畢業(yè)生掌握本專業(yè)的基礎(chǔ)理論、專業(yè)知識(shí)和基本技能，具有分析與解決實(shí)際問題的能力，具有從事本專業(yè)工作的能力和初步的科學(xué)研究能力。近年來，我國建筑經(jīng)濟(jì)發(fā)展較快，社會(huì)對(duì)高等學(xué)校土木工程專業(yè)的人才需求量增大，對(duì)其質(zhì)量的要求也逐步提高。土木工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)是反映學(xué)生綜合運(yùn)用大學(xué)四年所學(xué)的基礎(chǔ)理論和專業(yè)知識(shí)獨(dú)立分析和解決問題的能力，及進(jìn)行工程設(shè)計(jì)和科學(xué)研究的能力。如何抓好畢業(yè)設(shè)計(jì)這一實(shí)踐環(huán)節(jié)，提高畢業(yè)設(shè)計(jì)質(zhì)量，應(yīng)引起高校專業(yè)課教師的高度重視。為提高學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)的質(zhì)量，更好地適應(yīng)社會(huì)，各項(xiàng)教學(xué)改革均應(yīng)考慮畢業(yè)設(shè)計(jì)的教學(xué)效果，并采取相應(yīng)的改革措施，使畢業(yè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)充分發(fā)揮應(yīng)有的作用。在畢業(yè)設(shè)計(jì)的教學(xué)工作中，還存在一些問題。
一是教師自身創(chuàng)新能力有限，責(zé)任心不夠。教師課堂教學(xué)任務(wù)繁重，投入到畢業(yè)設(shè)計(jì)實(shí)踐環(huán)節(jié)的時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，更無精力要求學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)創(chuàng)新。
二是畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中忽視對(duì)學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。畢業(yè)設(shè)計(jì)選題及內(nèi)容單一，不靈活。
三是畢業(yè)設(shè)計(jì)模式僵化，學(xué)生發(fā)揮創(chuàng)新思維的條件受限。僅局限于校內(nèi)做畢業(yè)設(shè)計(jì)，反對(duì)校企結(jié)合的模式，不利于學(xué)生創(chuàng)新能力的拓展。
四是畢業(yè)設(shè)計(jì)過程檢查和考核評(píng)價(jià)體系有待創(chuàng)新。畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告、中期檢查等環(huán)節(jié)只注重形式，沒有起到應(yīng)有的作用，畢業(yè)設(shè)計(jì)成績(jī)給定標(biāo)準(zhǔn)需要細(xì)化。
一、實(shí)施方案和實(shí)施方法
1.提高教師自身的創(chuàng)新能力和責(zé)任感
高校教師自身的創(chuàng)新能力對(duì)創(chuàng)新教育起著重要作用。在這方面，學(xué)校應(yīng)積極支持并出臺(tái)鼓勵(lì)教師進(jìn)行創(chuàng)新的政策，鼓勵(lì)專業(yè)課教師深入現(xiàn)場(chǎng)，解決社會(huì)生產(chǎn)實(shí)際中的具體問題，在教學(xué)和科研中提高創(chuàng)新能力，養(yǎng)成創(chuàng)新的良好教風(fēng)，不斷積累開展創(chuàng)新教學(xué)工作的經(jīng)驗(yàn)。鼓勵(lì)教師積極申報(bào)國家級(jí)、省級(jí)教學(xué)改革及科學(xué)研究項(xiàng)目，充分發(fā)揮創(chuàng)新能力，并帶動(dòng)學(xué)生把畢業(yè)設(shè)計(jì)融入到科研項(xiàng)目中。畢業(yè)設(shè)計(jì)不像課堂教學(xué)，它可以巧妙加入個(gè)人對(duì)以前所學(xué)知識(shí)的充分理解。在這個(gè)過程中，教師思路靈活，思維開闊，不斷創(chuàng)新才能帶動(dòng)學(xué)生有更開闊的思路。另外，高校教師應(yīng)把創(chuàng)新教育當(dāng)作一種責(zé)任教育，充分認(rèn)識(shí)到創(chuàng)新給學(xué)生帶來的效益。學(xué)校在安排教學(xué)任務(wù)時(shí)，盡量減輕有指導(dǎo)畢業(yè)設(shè)計(jì)教師的課堂工作量；或者課堂教學(xué)任務(wù)重的教師指導(dǎo)畢業(yè)設(shè)計(jì)學(xué)生數(shù)盡量控制在可指導(dǎo)的范圍內(nèi)。保證教師有足夠的時(shí)間指導(dǎo)畢業(yè)設(shè)計(jì)并進(jìn)行創(chuàng)新能力發(fā)揮。
2.培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，抓好畢業(yè)設(shè)計(jì)選題工作，發(fā)揮教師和學(xué)生的創(chuàng)新能力
畢業(yè)設(shè)計(jì)作為大學(xué)教育最后一個(gè)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，必須更好地體現(xiàn)創(chuàng)新能力的培養(yǎng)與訓(xùn)練。在進(jìn)行專業(yè)課教學(xué)計(jì)劃過程中，結(jié)合認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)及課程設(shè)計(jì)，一方面由各專業(yè)教師結(jié)合自己參加的科研課題，組織學(xué)生參加本專業(yè)的科研活動(dòng)，進(jìn)行創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力的鍛煉；另一方面在進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)之前，利用4周的畢業(yè)實(shí)習(xí)時(shí)間，由學(xué)生結(jié)合畢業(yè)實(shí)習(xí)基地，在專業(yè)教師的指導(dǎo)下，結(jié)合專業(yè)方向?qū)ν聊竟こ唐髽I(yè)單位和設(shè)計(jì)院的新材料和新技術(shù)進(jìn)行調(diào)研，學(xué)生自己選題后，由指導(dǎo)教師根據(jù)選題和研究的內(nèi)容是否具有創(chuàng)新性而確定是否開題。這樣可以有效調(diào)動(dòng)學(xué)生發(fā)揮創(chuàng)新能力的積極性和主動(dòng)性。
有計(jì)劃的提前進(jìn)行設(shè)計(jì)也是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的一種途徑。為了使學(xué)生的專業(yè)課學(xué)習(xí)與畢業(yè)設(shè)計(jì)緊密結(jié)合，可以在專業(yè)課學(xué)習(xí)和畢業(yè)實(shí)習(xí)過程中就逐步引入畢業(yè)設(shè)計(jì)。例如，在第八學(xué)期讓學(xué)生熟悉和掌握畢業(yè)設(shè)計(jì)所涉及的相關(guān)專業(yè)知識(shí)，明確設(shè)計(jì)任務(wù)，查閱相應(yīng)文獻(xiàn)資料，提前進(jìn)入畢業(yè)設(shè)計(jì)工作狀態(tài)，學(xué)期末做出初步設(shè)計(jì)方案。提前進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)某種程度上變相延長(zhǎng)了畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)間，使學(xué)生有足夠的時(shí)間進(jìn)行創(chuàng)新思考，為正式的畢業(yè)設(shè)計(jì)打下良好基礎(chǔ)，也有助于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性，既有利于專業(yè)課學(xué)習(xí)質(zhì)量的提高，也促進(jìn)學(xué)生增加對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)工作的投入。提前進(jìn)入畢業(yè)設(shè)計(jì)也可以使學(xué)生與專業(yè)教師有較多的接觸機(jī)會(huì)，有更多的時(shí)間向教師請(qǐng)教設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)思路，有利于學(xué)生創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。
畢業(yè)設(shè)計(jì)選題是否合適，對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)的質(zhì)量、學(xué)生能力的發(fā)揮以及學(xué)生知識(shí)水平的提高有很大影響?？偨Y(jié)起來，選題應(yīng)符合以下要求：（1）選題要符合培養(yǎng)目標(biāo)要求，覆蓋專業(yè)主干課程內(nèi)容；（2）選題要聯(lián)系生產(chǎn)實(shí)際，或者結(jié)合教師的科研項(xiàng)目，提高就業(yè)后的科研能力；（3）選題應(yīng)新穎，不要局限于歷年的單一模式，可以擴(kuò)展到本專業(yè)相近的專業(yè)題目，例如施工組織設(shè)計(jì)、建筑概預(yù)算等，如果工作量不夠可以增加部分結(jié)構(gòu)構(gòu)件的計(jì)算作為補(bǔ)充。設(shè)計(jì)結(jié)束后學(xué)生創(chuàng)新能力有明顯的提高。
3.改革畢業(yè)設(shè)計(jì)模式，校企結(jié)合，設(shè)計(jì)與就業(yè)相結(jié)合，營造良好的創(chuàng)新條件
為了適應(yīng)社會(huì)的快速發(fā)展，必須改變傳統(tǒng)的畢業(yè)設(shè)計(jì)模式。在教學(xué)過程中，教師可以與建筑工程企業(yè)或者設(shè)計(jì)院相結(jié)合，采取統(tǒng)一安排、學(xué)生根據(jù)就業(yè)意向自主安排的模式，一方面可以使理論更好地聯(lián)系實(shí)際，另一方指導(dǎo)教師和學(xué)生可以學(xué)到一些課本上涉及不到的專業(yè)具體細(xì)節(jié)問題。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)做畢業(yè)設(shè)計(jì)的學(xué)生可以在建筑公司相關(guān)專業(yè)技術(shù)負(fù)責(zé)人的指導(dǎo)下進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)工作，不僅可以拓寬知識(shí)面，還可以解決具體的生產(chǎn)實(shí)際問題。但需要教師嚴(yán)格把關(guān)，要求學(xué)生定期匯報(bào)畢業(yè)設(shè)計(jì)的階段性成果，對(duì)這些學(xué)生的要求要比在校學(xué)生更高，對(duì)學(xué)生具有一定的挑戰(zhàn)性和創(chuàng)造性。這可以改善學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計(jì)中被動(dòng)接受自己不感興趣的課題的現(xiàn)狀，從而最大限度開發(fā)了學(xué)生潛在創(chuàng)新能力。
同時(shí)，學(xué)校和學(xué)院應(yīng)加快土木學(xué)院產(chǎn)、學(xué)、研結(jié)合步伐，鼓勵(lì)教師通過校友及有渠道的學(xué)生與大型建筑企業(yè)或者設(shè)計(jì)院聯(lián)系，建立合作關(guān)系，學(xué)院主動(dòng)與這些單位磋商，達(dá)成聯(lián)合辦學(xué)，簽訂學(xué)生在單位進(jìn)行畢業(yè)實(shí)習(xí)和畢業(yè)設(shè)計(jì)的有關(guān)協(xié)議。這樣的改革措施可以為專業(yè)課程設(shè)置，教學(xué)內(nèi)容改革方向提供依據(jù)，也可以縮短學(xué)校教學(xué)與企業(yè)需求之間的差距。
4.加強(qiáng)畢業(yè)設(shè)計(jì)過程檢查和成績(jī)考核體系的創(chuàng)新
畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)行過程中，指導(dǎo)教師是主導(dǎo)，學(xué)生是主體，組織管理是保障。畢業(yè)設(shè)計(jì)應(yīng)是嚴(yán)格的、規(guī)范化的過程。
（1）教師編寫畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)書和任務(wù)書。任務(wù)書應(yīng)明確設(shè)計(jì)題目范圍、設(shè)計(jì)內(nèi)容、設(shè)計(jì)進(jìn)度安排及對(duì)設(shè)計(jì)成果的要求等。指導(dǎo)教師應(yīng)注意培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立工作能力、查閱和使用工具書的能力，教師按設(shè)計(jì)進(jìn)度，有針對(duì)性地對(duì)學(xué)生進(jìn)行啟發(fā)式輔導(dǎo)。
（2）定期檢查。畢業(yè)設(shè)計(jì)開始一周后，要求每位學(xué)生寫好開題報(bào)告和設(shè)計(jì)計(jì)劃，并向指導(dǎo)教師匯報(bào)，教師要對(duì)設(shè)計(jì)方案、工作計(jì)劃、進(jìn)度安排等進(jìn)行全面指導(dǎo)，提出明確要求。校、院可以對(duì)開題的情況進(jìn)行抽查。在畢業(yè)設(shè)計(jì)全過程中，指導(dǎo)教師要保證有足夠的時(shí)間與學(xué)生直接見面，應(yīng)對(duì)本組學(xué)生每周進(jìn)行一次工作進(jìn)程和質(zhì)量的抽查。每月進(jìn)行一次階段檢查，提出指導(dǎo)意見。畢業(yè)設(shè)計(jì)的中期檢查對(duì)扎實(shí)開展畢業(yè)設(shè)計(jì)工作，減少“前松后緊”的現(xiàn)象，起到督促和推動(dòng)作用。
（3）嚴(yán)格答辯程序，客觀評(píng)定設(shè)計(jì)成績(jī)。學(xué)院要成立答辯工作領(lǐng)導(dǎo)小組和答辯委員會(huì)，下設(shè)答辯小組，分別由4～5名教師組成。答辯前，學(xué)生將獨(dú)立完成的畢業(yè)設(shè)計(jì)交給指導(dǎo)教師審閱，指導(dǎo)教師給出評(píng)語和成績(jī)后由評(píng)閱教師評(píng)閱，然后決定是否可以進(jìn)入答辯程序。這些順序決不能任意調(diào)整，流于形式，也不能減少任一程序。對(duì)不遵守紀(jì)律、抄襲他人或者下載網(wǎng)上設(shè)計(jì)的學(xué)生，取消畢業(yè)答辯資格，絕不姑息。學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計(jì)成績(jī)由開題報(bào)告成績(jī)、中期檢查成績(jī)、指導(dǎo)教師評(píng)定成績(jī)、評(píng)閱教師評(píng)定成績(jī)和答辯成績(jī)五部分組成，各部分所占比例建議分別為5 %、5 %、50 %、15 %、25 %。對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)成績(jī)?cè)u(píng)定要求科學(xué)、嚴(yán)格、客觀、公正，標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一。對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)行客觀、合理的考核，對(duì)促進(jìn)學(xué)生充分發(fā)揮積極性和主動(dòng)性，對(duì)做好畢業(yè)設(shè)計(jì)和提高畢業(yè)設(shè)計(jì)質(zhì)量起到重要激勵(lì)的作用。
關(guān)鍵詞：土木工程；施工；成本控制
Abstract: The civil engineering construction costs is occur during the construction phase, it need to invest a lot of manpower, material and financial at this stage, the resources likely wasted. Therefore, careful organization construction, saving the consumption of resources, can receive the obvious cost savings.Key words: Civil Engineering; construction; cost control
中圖分類號(hào)：E951文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：
一、土木工程的內(nèi)容及職能（一）土木工程的內(nèi)容
土木工程既指建設(shè)的對(duì)象，也指應(yīng)用的材料設(shè)備和進(jìn)行的勘測(cè)、設(shè)計(jì)施工、保養(yǎng)維修等專業(yè)技術(shù)。隨著人類社會(huì)的進(jìn)步和發(fā)展，已經(jīng)演變成為大型綜合性的學(xué)科，包括建筑工程、鐵路工程、道路工程、橋梁工程、特種工程結(jié)構(gòu)、給水排水工程、港口工程、水利工程、環(huán)境工程等。為了更好的解決，我國土木工程建設(shè)過程中的問題和抓住良好的發(fā)展機(jī)遇，我國的土木工程建設(shè)，在不斷，采用新技術(shù)，開發(fā)新材料并積極開拓新的開發(fā)空間。在這種情形下，我國的土木工程建設(shè)也呈現(xiàn)出現(xiàn)新的發(fā)展趨勢(shì)：空間上的開發(fā)；新材料的使用；計(jì)算機(jī)應(yīng)用；環(huán)境工程；新的計(jì)算理論和計(jì)算手段和新材料的結(jié)合；新管理技術(shù)和運(yùn)營方式的采用；新能源和能源多極化。（二）土木工程項(xiàng)目管理的職能1、策劃職能工程項(xiàng)目策劃是把建設(shè)意圖轉(zhuǎn)換成定義明確、系統(tǒng)清晰、目標(biāo)具體、活動(dòng)科學(xué)、過程有效的、富有戰(zhàn)略性和策略性思路的、高智能的系統(tǒng)活動(dòng)，是工程項(xiàng)目概念階段的主要工作。策劃的結(jié)果是其他各階段活動(dòng)的總綱。2、決策職能決策是工程項(xiàng)目管理者在工程項(xiàng)目策劃的基礎(chǔ)上，通過調(diào)查研究證評(píng)估等活動(dòng)，得出結(jié)論性意見并將其付諸實(shí)施的過程。3、計(jì)劃職能決策只解決啟動(dòng)的決心問題，根據(jù)決策做出實(shí)施安排、設(shè)計(jì)出控制目標(biāo)和實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的措施的活動(dòng)就是計(jì)劃。計(jì)劃職能決定項(xiàng)目的實(shí)施步驟、搭接關(guān)系、起止時(shí)間、持續(xù)時(shí)間、中間目標(biāo)、最終目標(biāo)及措施。它是目標(biāo)控制的依據(jù)和方向。4、組織職能組織職能是組織者和管理者個(gè)人把資源合理利用起來，把各種作業(yè)(管理)活動(dòng)協(xié)調(diào)起來，使作業(yè)(管理)需要和資源應(yīng)用結(jié)合起來的行為，是管理者按計(jì)劃進(jìn)行目標(biāo)控制的一種依托和手段。5、控制職能控制職能的作用在于按計(jì)劃運(yùn)行，隨時(shí)收集信息并與計(jì)劃進(jìn)行比較，找出偏差并及時(shí)糾正，從而保證計(jì)劃和確定的目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)?？刂坡毮苁枪芾砘顒?dòng)員活躍的職能，工程項(xiàng)目管理學(xué)中把目標(biāo)控制作為最主要的內(nèi)容。6、協(xié)調(diào)職能協(xié)調(diào)職能就是在控制的過程中疏通關(guān)系，解決矛盾，排除障礙，使控制職能充分發(fā)揮作用。所以它是控制的動(dòng)力和保證?？刂剖莿?dòng)態(tài)的，協(xié)調(diào)可以使動(dòng)態(tài)控制平衡、有力、有效。7、指揮職能指揮是管理的重要職能。計(jì)劃、組織、控制、協(xié)調(diào)等都需要強(qiáng)有力的指揮。工程項(xiàng)目管理依靠團(tuán)隊(duì)，團(tuán)隊(duì)要靠負(fù)責(zé)人，負(fù)責(zé)人就是指揮。指揮職能是管理的動(dòng)力和靈魂，是其他職能無法代替的。8、監(jiān)督職能監(jiān)督是督促、幫助，也是管理職能。土木工程項(xiàng)目與管理需要監(jiān)督職能，以保證法規(guī)制度、標(biāo)準(zhǔn)和宏觀調(diào)控措施的實(shí)施。監(jiān)督的方式有：自我監(jiān)督、相互監(jiān)督、領(lǐng)導(dǎo)監(jiān)督、權(quán)力部門監(jiān)督、業(yè)主監(jiān)督、自我監(jiān)督、公眾監(jiān)督等。
二、土木工程的發(fā)展趨勢(shì)
關(guān)鍵詞：土木工程；建筑節(jié)能；措施
中圖分類號(hào)：TE08文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A
引言
我國土木工程建設(shè)的一大宗旨就是合理節(jié)約利用土地、節(jié)約材料資源、降低使用費(fèi)用、減少環(huán)境污染、節(jié)約水電等能源。然而，要處理好土木工程建設(shè)行業(yè)各個(gè)方面的問題不能單單只靠國家宏觀的調(diào)控，所以，就更需要土木工程建設(shè)行業(yè)的各企事業(yè)單位和個(gè)人在正確的框架下相互合作相互競(jìng)爭(zhēng)，通過自主創(chuàng)新，以市場(chǎng)為向?qū)?，開發(fā)出各種節(jié)能環(huán)保的建筑房眉，以廣大消費(fèi)者的利益為出發(fā)點(diǎn)，積極探索新能源新材料，并以此來加快祖國社會(huì)主義現(xiàn)代化進(jìn)程。
一、土木工程中建筑物節(jié)能的重要性分析
1、能源危機(jī)的緩解
我國的建筑物的消耗能量在社會(huì)能源中占得比重很大，甚至愈演愈烈。因此，建筑節(jié)能技術(shù)的發(fā)展相當(dāng)?shù)闹匾?。?jù)相關(guān)資料顯示，節(jié)能措施在建筑方面的應(yīng)用，可以降低很大的能耗。新技術(shù)在長(zhǎng)期可持續(xù)發(fā)展中，可以很好地促進(jìn)能源的可持續(xù)發(fā)展和利用，因此，就可以緩解能源危機(jī)。其次，改造原有的高能耗、舊建筑建筑后，節(jié)能效果相當(dāng)好，從而配合上述措施，達(dá)到建筑全面節(jié)能的效果。最后，建筑物采用節(jié)能技術(shù)還可以對(duì)綠色建筑的發(fā)展有一定的促進(jìn)意義。綠色建筑是一個(gè)比較新的概念，不僅可以更好的應(yīng)用各種節(jié)能技術(shù)結(jié)合綠色植物來達(dá)到節(jié)能目的，同時(shí)還能很好的改善人們生活環(huán)境，總之，節(jié)能措施在建筑中的廣泛運(yùn)用，可以在很大程度上促進(jìn)社會(huì)能源危機(jī)的緩解。
2、促進(jìn)建筑行業(yè)健康發(fā)展
隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人們對(duì)生活質(zhì)量的要求逐漸提高，對(duì)建筑條件要求也有所提高。人們對(duì)高質(zhì)量生活環(huán)境追求的過程中，高耗能的建筑是無法滿足人們需求的，還會(huì)造成環(huán)境的負(fù)荷加大。從這一點(diǎn)來看，人們?cè)谶x擇住房時(shí)，建筑物節(jié)能與否以及建筑物節(jié)能具體程度成為人們選擇住房的具體因素之一。因此，建筑行業(yè)在其發(fā)展的過程中，要想取得可持續(xù)的發(fā)展，就要在其發(fā)展的過程中，不斷的更新建筑理念，改變?cè)械慕ㄖ脑O(shè)計(jì)思維，跟隨時(shí)代的潮流，將節(jié)能的設(shè)計(jì)理念不斷的在建筑的設(shè)計(jì)方案體現(xiàn)，這樣才能促進(jìn)建筑行業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展。
3、鼓勵(lì)各個(gè)行業(yè)對(duì)節(jié)能的應(yīng)用
建筑行業(yè)是我國三大能源消耗之一，因此，建筑行業(yè)對(duì)節(jié)能措施采用后，能夠做到很好的榜樣，從而為我國的各個(gè)行業(yè)作出一個(gè)節(jié)能理念踐行的表率。為了極大地改觀目前能源消耗居高不下的局面，這種節(jié)能理念在各行各業(yè)應(yīng)用，社會(huì)上快速擴(kuò)展之后，就能在很大程度上促進(jìn)我國社會(huì)產(chǎn)業(yè)體系的升級(jí)，為我國節(jié)約建設(shè)作出重要的貢獻(xiàn)。
二、土木建筑節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用
1、加強(qiáng)管理機(jī)制，確保建筑節(jié)能措施的落實(shí)
國家制定了一些列的建筑節(jié)能指標(biāo)，并且也有配套的法律法規(guī)進(jìn)行監(jiān)控和控制，但是由于建筑節(jié)能提出時(shí)間較短，國內(nèi)仍然存在著執(zhí)行不力，監(jiān)管不嚴(yán)的問題。國家也未能建立完善的節(jié)能技術(shù)創(chuàng)新鼓勵(lì)和扶持政策。目前，我國的土木工程建筑節(jié)能進(jìn)程比較緩慢，這很大程度上是由相應(yīng)的法制體系和鼓勵(lì)政策決定的。因此，制定推進(jìn)土木工程建筑節(jié)能政策成了當(dāng)務(wù)之急。當(dāng)然，還需要嚴(yán)格按照法律法規(guī)執(zhí)行相應(yīng)的節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)，政府對(duì)現(xiàn)有的建筑節(jié)能法律體系進(jìn)行完善，并建立強(qiáng)大的監(jiān)督約束體系。抓緊建設(shè)政策扶持和技術(shù)服務(wù)支持體系。結(jié)合我國國情，吸收利用國外的建筑節(jié)能成功經(jīng)驗(yàn)。對(duì)于那些提前實(shí)現(xiàn)我國建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)或是超額完成建筑節(jié)能要求的施工單位給予物質(zhì)上的獎(jiǎng)勵(lì)和政策上的扶持。國家可以設(shè)定相應(yīng)的節(jié)能建筑標(biāo)志制度。
2、合理地選擇施工技術(shù)、材料、器械等，提高機(jī)械使用效率
在土木工程建設(shè)過程中，要大力推廣使用節(jié)能的新工藝、新設(shè)備、新材料和新技術(shù)，極力推廣使用節(jié)能產(chǎn)品和材料，同時(shí)還要在土木工程建設(shè)過程中，設(shè)計(jì)、安裝節(jié)電節(jié)水型器具；禁止或限制使用能源消耗高的工藝、設(shè)備、技術(shù)和材料。在工程材料的選擇上，要盡可能多選用一些非透明的材料，其中，石材、金屬材料和合成板材又都是很好的選擇。此外，遮陽設(shè)備選擇上，巧妙利用遮陽板等材料，則可以進(jìn)一步減少陽光直射，從而發(fā)揮了隔熱的節(jié)能作用。在機(jī)械的選擇上，則應(yīng)該根據(jù)施工條件和具體的建設(shè)方案選擇最合理的施工機(jī)械，既能使得機(jī)械的潛力、性能優(yōu)勢(shì)得以充分地發(fā)揮，又能保證土木工程建設(shè)的質(zhì)量。在對(duì)機(jī)械的配置上，要根據(jù)具體的工程量、結(jié)構(gòu)類型等各方面的條件，做到對(duì)機(jī)械的合理使用。
同時(shí)，還有一點(diǎn)需要注意的是，必須要認(rèn)真的掌握主導(dǎo)機(jī)械設(shè)備在已定工程里的配置，并且次要機(jī)械設(shè)備的配置必須圍繞這臺(tái)主要機(jī)械。次要設(shè)機(jī)械備必須擁有與主要機(jī)械設(shè)備相匹配的工作能力，以方便對(duì)設(shè)備的維修管理和保證次要機(jī)械設(shè)備工作量的飽滿。
3、抓好在土木工程建設(shè)中的管理工作
土木工程建設(shè)中的管理環(huán)節(jié)是整個(gè)工程建設(shè)過程中很重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。首先，土木工程建設(shè)的施工企業(yè)必須要注意保護(hù)已建設(shè)節(jié)能建筑的節(jié)能設(shè)施和結(jié)構(gòu)。其次，對(duì)進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)的保溫材料、照明設(shè)備、門窗和墻體材料進(jìn)行嚴(yán)格的檢查。必須嚴(yán)格按規(guī)范進(jìn)行工程建設(shè)施工，以保證工程的節(jié)能減排效果。
在土木工程建設(shè)企業(yè)中也可以采用定人定機(jī)的工程建設(shè)管理制度，即一臺(tái)機(jī)械設(shè)備配備固定的操作人員。這樣可以讓固定的操作人員對(duì)該機(jī)械設(shè)備的特性有足夠充分的了解，從而使得該機(jī)械設(shè)備可以發(fā)揮自身最大的使用效率。
4、加強(qiáng)我國的室內(nèi)裝飾行業(yè)的節(jié)能減排工作
根據(jù)我國目前國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范和《建筑節(jié)能工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》，中國室內(nèi)裝飾協(xié)會(huì)室內(nèi)環(huán)境委員會(huì)和節(jié)能環(huán)保裝飾裝修認(rèn)證指導(dǎo)中心提出：把國家關(guān)于建筑節(jié)能的規(guī)范貫徹到家庭裝飾裝修全過程中，從家庭室內(nèi)裝飾裝修工程打好節(jié)能減排的基礎(chǔ)。所以，除了以上提出的節(jié)能問題的解決辦法以外，還應(yīng)該加強(qiáng)我國的室內(nèi)裝飾行業(yè)的節(jié)能減排工作，把節(jié)能減排落實(shí)到每個(gè)裝修家庭和裝飾裝修工程。
根據(jù)《規(guī)范》要求，建筑工程的工程監(jiān)理單位、施工單位、設(shè)計(jì)單位及其注冊(cè)執(zhí)業(yè)人員，應(yīng)當(dāng)按照民用建筑節(jié)能強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行監(jiān)理、施工、設(shè)計(jì)。建筑裝修工程的節(jié)能同樣要注意節(jié)能設(shè)計(jì)、施工管理和材料、產(chǎn)品選購等3個(gè)環(huán)節(jié)。這些環(huán)節(jié)必須全部落實(shí)，缺一不可。
5、合理利用建筑垃圾
在進(jìn)行建筑時(shí)，會(huì)產(chǎn)生大量的廢棄物，這些垃圾并不是真正的垃圾，而是有再生利用空間。所以，我們要鼓勵(lì)建筑垃圾綜合利用，對(duì)這種行為要進(jìn)行鼓勵(lì)，并投入大量資金進(jìn)行改造。國外，對(duì)于建筑垃圾的處理有先進(jìn)國家的經(jīng)驗(yàn)，從建筑的設(shè)計(jì)開始就要注重對(duì)能源的有效利用方案，對(duì)施工過程中要做到監(jiān)管有效，以減少建筑垃圾的產(chǎn)生，從根源處做好建筑材料消耗量的降低式作，做到提高廢棄物的資源利用率。
結(jié)束語
建筑節(jié)能是建筑行業(yè)得以實(shí)現(xiàn)可持續(xù)性發(fā)展的重要前提,只有做好了建筑節(jié)能,應(yīng)用建筑節(jié)能技術(shù)和建筑節(jié)能設(shè)計(jì)方式切實(shí)降低了建筑能耗,建筑工程的經(jīng)濟(jì)效益才會(huì)得到提高,反之,則加大建筑能耗,降低建筑工程的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。因此，只有在建筑時(shí)減少消耗，才能保證建筑的高效性，為全國的綜合消耗做出貢獻(xiàn)。
參考文獻(xiàn)
[1]楊娟,胡文強(qiáng).淺談房屋建筑節(jié)能施工技術(shù)[J].山西科技,2010，(O2)．
關(guān)鍵詞：智能材料；土木工程；應(yīng)用；發(fā)展趨勢(shì)
中圖分類號(hào)：O434 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A
一、土木工程建設(shè)項(xiàng)目智能材料的特征和概念
針對(duì)土木工程建設(shè)項(xiàng)目當(dāng)中所應(yīng)用到的智能材料的種類、特性和基本的概念進(jìn)行分析，是加強(qiáng)技術(shù)操作水準(zhǔn)的一個(gè)首要步驟。在上個(gè)世紀(jì)七十年代，美國率先的提出了關(guān)于在建筑項(xiàng)目之中使用智能材料的理念和想法，并且通過試驗(yàn)測(cè)試，得出材料的基本特性。而在今后的幾十年發(fā)展當(dāng)中，隨著技術(shù)的不斷改進(jìn)以及各大部門對(duì)建筑項(xiàng)目研究的重視程度增加，先后的出現(xiàn)了機(jī)敏材料、建筑結(jié)構(gòu)自適應(yīng)材料以及智能材料等項(xiàng)目。
首先，當(dāng)前針對(duì)建筑項(xiàng)目當(dāng)中的智能材料并沒有一個(gè)統(tǒng)一的、標(biāo)準(zhǔn)的定義?？傮w的來講，在土木工程施工當(dāng)中應(yīng)用的智能材料指的是可以對(duì)外界的環(huán)境和內(nèi)部環(huán)境進(jìn)行感知的、可以以此來對(duì)建筑進(jìn)行準(zhǔn)確的處理分析和判定的、具有適度相應(yīng)的智能材料。智能材料是高分子材料、人工合成材料、天然材料等之后出現(xiàn)的一種新型建筑施工材料，并且在今后的建筑行業(yè)當(dāng)中將發(fā)揮出巨大的效應(yīng)。另外還需要明確的是土木工程施工建設(shè)當(dāng)中所使用到的智能材料的基本特征，一般的來講，智能材料特性有以下幾點(diǎn)：反饋功能、傳感功能、自診斷功能、相應(yīng)功能、信息的積累以及識(shí)別功能、建筑結(jié)構(gòu)的自我修復(fù)功能、自適應(yīng)功能等。
而當(dāng)前所使用的智能材料還具有以下幾個(gè)方面的特性：第一，在土木工程建設(shè)施工項(xiàng)目當(dāng)中應(yīng)用的智能材料可以對(duì)外界的環(huán)境進(jìn)行準(zhǔn)確的感知，可以精準(zhǔn)的檢測(cè)出環(huán)境當(dāng)中的刺激和刺激所產(chǎn)生的強(qiáng)度，諸如應(yīng)變量、應(yīng)力、光、熱能以及核輻射和化學(xué)能等；第二，智能建筑材料還具有一定的驅(qū)動(dòng)能力，可以對(duì)外界的變化進(jìn)行適當(dāng)?shù)南鄳?yīng)；第三，智能材料可以按照事前設(shè)計(jì)好的方式，來對(duì)自身的相應(yīng)進(jìn)行控制，同時(shí)還可以選擇相應(yīng)的具體方式；第四，智能建筑材料對(duì)于外界刺激所產(chǎn)生的反應(yīng)非常的快捷，并且非常恰當(dāng)：最后，智能材料受到外界的刺激并且當(dāng)刺激消除之時(shí)，可以迅速的、在短時(shí)間之內(nèi)恢復(fù)至最初始的狀態(tài)。
二、土木工程中智能材料的應(yīng)用
1、形狀記憶合金的應(yīng)用
形狀記憶合金是具有形狀記憶效應(yīng)的一種智能合金材料，作為新型功能性材料，最主要的優(yōu)點(diǎn)就是在激發(fā)材料的形狀記憶效應(yīng)過程中，材料可以產(chǎn)生高于700兆帕的回復(fù)應(yīng)力及8%左右的回復(fù)應(yīng)變，同時(shí)具有較強(qiáng)的能量傳輸儲(chǔ)存能力。該特性的應(yīng)用能夠?qū)⒉牧现糜诟鞣N結(jié)構(gòu)中，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的自我診斷、增韌、增強(qiáng)與適應(yīng)控制的應(yīng)用研究，而且還可以將材料研制為智能型驅(qū)動(dòng)器，在結(jié)構(gòu)變形、損傷、裂縫及振動(dòng)等方面開展應(yīng)用研究工作。相變偽彈性與相變滯后性能是形狀記憶合金的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，在加卸載過程中其應(yīng)力-應(yīng)變曲線構(gòu)成環(huán)狀，表明材料在此過程中能夠吸收耗散較多的能量。形狀記憶合金具有高達(dá)400兆帕的相變回復(fù)力，結(jié)合該特性能夠研制開展形狀記憶合金被動(dòng)耗能控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)相變偽彈性性能，可在土木工程結(jié)構(gòu)中用于耗能抗震的被動(dòng)控制。通常在結(jié)構(gòu)層間或底部安置形狀記憶合金被動(dòng)耗能控制系統(tǒng)，用于實(shí)現(xiàn)耗能系統(tǒng)對(duì)結(jié)構(gòu)的層間變形的感知，進(jìn)而起到消耗地震能量的作用。有關(guān)研究結(jié)果顯示，耗能器安裝形狀記憶合金結(jié)構(gòu)后，耗能器可吸收約為三分之二的地震能量，并顯著抑制結(jié)構(gòu)的位移。
2、壓電材料的應(yīng)用
傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)中集成壓電體，采用壓電傳感元件對(duì)結(jié)構(gòu)的振動(dòng)模態(tài)進(jìn)行感知，利用其輸出結(jié)果，采取適宜控制算法對(duì)壓電體的輸入進(jìn)行確定，以主動(dòng)控制結(jié)構(gòu)振動(dòng)的實(shí)現(xiàn)，是開展壓電類智能結(jié)構(gòu)應(yīng)用研究的一個(gè)較為前沿的領(lǐng)域。很多研究人員在任意復(fù)雜激勵(lì)下，采用壓電陶瓷作為加速度傳感器與驅(qū)動(dòng)體開展基于壓電層合結(jié)構(gòu)的主被動(dòng)阻尼及主動(dòng)振動(dòng)控制等相關(guān)問題的研究工作，隨著近年來不斷發(fā)展的壓電材料與堆技術(shù)，使研究應(yīng)用壓電類智能結(jié)構(gòu)的領(lǐng)域更為廣泛。主要應(yīng)用在土木工程結(jié)構(gòu)的噪聲主動(dòng)控制、靜變形控制能、安全評(píng)定、健康監(jiān)測(cè)等眾多領(lǐng)域都獲得良好的控制效果。
3、光導(dǎo)纖維的應(yīng)用
光導(dǎo)纖維由外包層與內(nèi)芯構(gòu)成，是一種纖維狀光通信介質(zhì)材料，該材料采用先進(jìn)的信息傳輸技術(shù)起初用于通信傳輸系統(tǒng)，由于作為信息載體的光子在速度與容量上高于電子，因此得到較為迅速的發(fā)展。光子所具有的高并行處理能力與高信息率，潛力在信息容量與處理速度得到充分發(fā)揮。光纖材料在監(jiān)測(cè)、傳感及信息遠(yuǎn)距離傳輸?shù)确矫娴玫綉?yīng)用，將光纖作為傳感元件埋入傳統(tǒng)混凝土結(jié)構(gòu)中針對(duì)結(jié)構(gòu)方面各項(xiàng)指標(biāo)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)監(jiān)測(cè)、診斷、控制、預(yù)報(bào)及評(píng)價(jià)等功能，而且將形狀記憶合金等驅(qū)動(dòng)元件埋入，有機(jī)結(jié)合信息處理系統(tǒng)與控制元件，使混凝土結(jié)構(gòu)具有智能功能，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)混凝土結(jié)構(gòu)自我診斷與修復(fù)。在土木工程結(jié)構(gòu)診斷及主動(dòng)控制地震響應(yīng)中，光纖材料一直作為設(shè)計(jì)傳感器的一種比較理想的材料，我國目前也已將其用于檢測(cè)評(píng)定三峽大壩。
4、壓磁材料的應(yīng)用
在外加磁場(chǎng)作用下，磁流變液懸浮體系的各項(xiàng)流變性能會(huì)產(chǎn)生明顯的可逆變化。同時(shí)在外加場(chǎng)強(qiáng)高于臨界值后，磁流變液將迅速從液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)，在顯微鏡下能夠觀察到磁流變液的分散相顆粒在磁場(chǎng)作用下結(jié)成沿磁場(chǎng)方向的鏈狀結(jié)構(gòu)。在介于固液體之間可根據(jù)磁流變液特點(diǎn)具有的快速、可控及可逆性質(zhì)，控制流體特性實(shí)施時(shí)需要較低的能量，因此在智能結(jié)構(gòu)中通常將磁流變液作為動(dòng)器件的主要材料。在土木工程領(lǐng)域，電視塔、高層建筑、大跨度橋梁等結(jié)構(gòu)中都采用該材料用于實(shí)現(xiàn)對(duì)地震的半主動(dòng)控制。此外，磁致伸縮智能材料也在相關(guān)研究中日益的得到重要關(guān)注。磁致伸縮智能材料具有強(qiáng)烈的磁致伸縮效應(yīng)，電磁/機(jī)械能能夠進(jìn)行逆轉(zhuǎn)換。在智能材料領(lǐng)域中應(yīng)用前景較為廣闊，該材料可用于大功率超聲器件、聲納系統(tǒng)、精密定位控制等多個(gè)領(lǐng)域。
三、智能材料的前景
目前在土木工程領(lǐng)域內(nèi)，智能材料的研究主要在以下三方面的應(yīng)用研究最受重視：（1）結(jié)構(gòu)健康的實(shí)時(shí)檢測(cè)與監(jiān)控。這主要是指將先進(jìn)的傳感元件和驅(qū)動(dòng)元件集成在傳統(tǒng)的土木結(jié)構(gòu)中，利用它們構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)對(duì)結(jié)構(gòu)的裂縫、損傷、疲勞、沖擊、缺陷、腐蝕等狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制，以確保重大土木工程結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)設(shè)施的安全可靠，降低其維修費(fèi)用。（2）形狀自適應(yīng)材料與結(jié)構(gòu)。智能材料的研究與出現(xiàn)不僅可使土木工程設(shè)計(jì)人員所期盼的自適應(yīng)結(jié)構(gòu)的誕生成為可能，而且更重要的是它代表著先進(jìn)的新型材料與傳統(tǒng)的土木工程設(shè)計(jì)人員所期盼的自適應(yīng)結(jié)構(gòu)的誕生成為可能，而且更重要的是它代表著先進(jìn)的新型材料與傳統(tǒng)的土木工程結(jié)構(gòu)相結(jié)合這一重大的學(xué)科研究發(fā)展方向。自適應(yīng)結(jié)構(gòu)既具有承受荷載和傳遞運(yùn)動(dòng)的能力，同時(shí)還兼有檢測(cè)（應(yīng)力、應(yīng)變、裂縫、損傷、溫度等）、動(dòng)作（改變結(jié)構(gòu)內(nèi)部應(yīng)力應(yīng)變分布和結(jié)構(gòu)外形及位置等）和改變結(jié)構(gòu)特性（結(jié)構(gòu)阻尼、固有頻率、光學(xué)特性、周圍電磁場(chǎng)分布）諸多智能功能，因此其應(yīng)用前景非常廣闊。（3）結(jié)構(gòu)減振抗震抗風(fēng)降噪的自適應(yīng)控制。結(jié)構(gòu)的動(dòng)力響應(yīng)一直是土木工程設(shè)計(jì)中的一個(gè)非常重要的問題，特別是對(duì)于高層建筑和橋梁等大型土木工程結(jié)構(gòu)的抗震抗風(fēng)問題更是如此，而智能材料的開發(fā)與應(yīng)用就可為之提供一個(gè)更為有效的新途徑，從而使結(jié)構(gòu)的自適應(yīng)控制成為可能。目前，雖然智能材料還有這樣或那樣的不足，但是，隨著研究的深入，智能材料的性能將得到進(jìn)一步的改善。智能材料在許多領(lǐng)域都具有巨大的潛在應(yīng)用前景，其研究涉及材料科學(xué)、化學(xué)、力學(xué)、生物、微電子技術(shù)、分子電子學(xué)、計(jì)算機(jī)控制、人工智能等學(xué)科與技術(shù)。
結(jié)束語
綜上所述，隨著智能材料的廣泛應(yīng)用，同時(shí)元件逐漸向小型化、多功能化及高功率化方向發(fā)展，在建筑結(jié)構(gòu)中復(fù)合控制、傳感、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及耦合/連接元件，建筑結(jié)構(gòu)將發(fā)展成為主動(dòng)式智能建筑結(jié)構(gòu)，對(duì)于有效利用太陽能、抵御地震、風(fēng)振等嚴(yán)重自然災(zāi)害影響具有重要作用，為人們工作生活提供更為舒適安全的環(huán)境，對(duì)于提高土木工程結(jié)構(gòu)建設(shè)質(zhì)量具有十分重要的意義。
參考文獻(xiàn)
[1]閻平，智能材料在土木工程中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代物業(yè).2013.
[關(guān)鍵詞]土木工程；節(jié)能環(huán)保技術(shù)；發(fā)展趨勢(shì)
中圖分類號(hào)：TU74 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2017）08-0230-01
0.引言
在濟(jì)快速發(fā)展的推動(dòng)下，當(dāng)前土木工程建設(shè)中常常會(huì)忽略自然生態(tài)的保護(hù)，一味的強(qiáng)調(diào)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要性，這最終導(dǎo)致自然環(huán)境惡化加劇。因此，在當(dāng)前我國大力提倡環(huán)保節(jié)能的里面下，土木工程建筑中，一定要加強(qiáng)節(jié)能環(huán)保技術(shù)的使用，以緩解社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與自然環(huán)境保護(hù)的矛盾，實(shí)現(xiàn)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。
1.土木工程施工中節(jié)能環(huán)保的重要性
1.1 節(jié)能環(huán)保是土木工程創(chuàng)新的必然要求
節(jié)能環(huán)保技術(shù)中體現(xiàn)了創(chuàng)新這一理念，比如太陽能利用、能源循環(huán)再生等，在土木工程建設(shè)中，如果充分使用節(jié)能環(huán)保技術(shù)，能夠讓整個(gè)工程項(xiàng)目具有創(chuàng)新性的特點(diǎn)，給人們強(qiáng)大的視覺沖擊，為我國土木工程發(fā)展提供助力[1]。
1.2 節(jié)能環(huán)保能夠促進(jìn)土木建筑施工發(fā)展進(jìn)程
節(jié)能環(huán)保技術(shù)在土木工程中應(yīng)用，能夠達(dá)到縮短工程的建設(shè)周期，并且還能夠通過降低能耗來達(dá)到成本節(jié)約的目的，從而提升建筑施工單位的經(jīng)濟(jì)效益以及社會(huì)效益，進(jìn)而推動(dòng)土木建筑行業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展。
1.3 節(jié)能環(huán)保技術(shù)有助于改善人們的生活質(zhì)量
隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，現(xiàn)代人們更加追求干凈、舒適的生活環(huán)境[2]。而良好生活環(huán)境的營造需要借助節(jié)能環(huán)保實(shí)現(xiàn)，比如在裝修材料的選擇上，盡可能不使用甲醛含量高的裝修材料，這樣使得人們的身心健康免受傷害，改善生活環(huán)境，提高生活質(zhì)量。
2.節(jié)能環(huán)保技術(shù)在土木工程施工中的應(yīng)用
2.1 加強(qiáng)土木施工原材料的管理
為了達(dá)到有效的節(jié)能環(huán)保，在實(shí)際施工中，需要進(jìn)行原材料的節(jié)能管理，具體操作為：（1）加強(qiáng)原材料的限額管理，根據(jù)工程施工計(jì)劃及與預(yù)算采購原材料，嚴(yán)禁出現(xiàn)多購導(dǎo)致的原材料浪費(fèi)問題；（2）做好原材料的存儲(chǔ)工作，減少原材料積壓及存儲(chǔ)管理不當(dāng)導(dǎo)致的材料質(zhì)量下降問題，以降低重復(fù)購置成本；（3）建立科學(xué)合理的材料回收制度，對(duì)施工過程能夠重復(fù)使用的原材料，應(yīng)實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用；（4）建立合理的原材料節(jié)約考核以及獎(jiǎng)勵(lì)制度。
2.2 加強(qiáng)水電等的節(jié)能管理
土木工程施工中，常常涉及到大量的水資源以及電力資源的使用，而做好水資源及電力資源的節(jié)能管理，對(duì)降低建筑能耗意義重大。具體的節(jié)能管理上，首先對(duì)土木工程施工現(xiàn)場(chǎng)的空調(diào)、風(fēng)扇以及照明設(shè)備進(jìn)行合理的規(guī)劃；其次是要盡可能選擇節(jié)能環(huán)保的施工設(shè)備，并且在施工過程中，如果施工設(shè)備暫時(shí)不用，應(yīng)及時(shí)將設(shè)備關(guān)閉，從而減少限制設(shè)備對(duì)電力的消耗。最后是應(yīng)做好現(xiàn)場(chǎng)水資源的合理利用，可以采取節(jié)水裝置以及水資源循環(huán)處理設(shè)備，提高水資源的利用率。
2.3 提高施工人員的節(jié)能環(huán)保意識(shí)
節(jié)能意識(shí)強(qiáng)化是激發(fā)施工人員節(jié)能環(huán)保積極性的關(guān)鍵，在土木工程施工中，若要推行節(jié)能環(huán)保技術(shù)，首先要做的是提升施工人員的節(jié)能環(huán)保意識(shí)，強(qiáng)調(diào)施工過程中的資源合理使用及循環(huán)利用的重要性[3]。具體實(shí)施上，可以在工程項(xiàng)目施工前，組織進(jìn)行節(jié)能環(huán)保培訓(xùn)工作，并且要求所有施工人員參與其中，同時(shí)要求節(jié)能環(huán)保理論與實(shí)踐同行，讓節(jié)能環(huán)保意識(shí)能夠滲透每個(gè)施工人員的實(shí)際工作中。同時(shí)在上崗前還應(yīng)進(jìn)行相關(guān)的環(huán)保知識(shí)考核，以保證所有施工人員都能牢牢借助節(jié)能環(huán)保理念。
3.土木工程技術(shù)節(jié)能環(huán)保的發(fā)展趨勢(shì)
3.1 綠色生態(tài)化發(fā)展趨勢(shì)
土木工程實(shí)際上就是對(duì)自然環(huán)境的改造，在當(dāng)前的建筑現(xiàn)實(shí)下，土木工程存在的一個(gè)突出問題就是在建設(shè)過程中沒能做好環(huán)境保護(hù)工作，這導(dǎo)致土木建筑一直都是先建設(shè)后治理，沒有形成綠色生態(tài)化的發(fā)展模式[4]。因此在未來土木工程施工中，相信土木工程會(huì)充分聯(lián)系當(dāng)前節(jié)能環(huán)保理念，在建設(shè)過程中更加關(guān)心自然生態(tài)的保護(hù)，達(dá)到邊建設(shè)邊保護(hù)，使土木工程真正與自然生態(tài)環(huán)境象統(tǒng)一，最終實(shí)現(xiàn)綠色生態(tài)化的發(fā)展。
3.2 信息化發(fā)展趨勢(shì)
隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，在土木工程施工中，現(xiàn)代化信息技術(shù)的應(yīng)用是必不可少的。計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)以及智能化技術(shù)對(duì)提高土木工程節(jié)能環(huán)保施工水平有重要意義，通過信息化技術(shù)得出土木工程節(jié)能環(huán)保的具體情況，利用網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)土木施工的全過程進(jìn)行監(jiān)控，以及時(shí)發(fā)現(xiàn)施工工程中存在的不合理施工情況，實(shí)現(xiàn)土木施工的可持續(xù)發(fā)展以及施工質(zhì)量的提升。
3.3 工業(yè)化發(fā)展趨勢(shì)
土木施工的節(jié)能環(huán)保技術(shù)應(yīng)用依賴工程施工中引入流水線的作業(yè)模式，即要求在相同項(xiàng)目中，參照最佳的節(jié)能環(huán)保施工方案，使節(jié)能環(huán)保操作正常進(jìn)行，并且引入成套的節(jié)能環(huán)保技術(shù)，使土木工程施工的標(biāo)準(zhǔn)化程度不斷提升，從而加快推進(jìn)我國土木工程節(jié)能環(huán)保技術(shù)的統(tǒng)一化發(fā)展。
4.結(jié)語
總之，加快推進(jìn)環(huán)保節(jié)約型社會(huì)的建設(shè)是時(shí)展的必然需求。在土木工程施工中，使用節(jié)能環(huán)保技術(shù)，對(duì)改善人們生活環(huán)境意義重大。具體的節(jié)能環(huán)?？刂粕希枰ㄟ^施工原材料的控制、水電能耗控制以及節(jié)能環(huán)保意識(shí)的培訓(xùn)與宣傳，使節(jié)能環(huán)保技術(shù)能夠真正落實(shí)到實(shí)際的建筑施工中，以便建成節(jié)能型的綠色建筑，實(shí)現(xiàn)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。
參考文獻(xiàn)
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結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)競(jìng)賽已經(jīng)成為土木工程專業(yè)最具影響力的專業(yè)型科技賽事之一。通過競(jìng)賽可考核學(xué)生專業(yè)知識(shí)的應(yīng)用程度，從而發(fā)揮其重要的反饋功能。根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)競(jìng)賽與專業(yè)類課程的對(duì)接點(diǎn)，構(gòu)建了基于競(jìng)賽的專業(yè)類課程反饋指標(biāo)體系。在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)調(diào)查問卷，以校內(nèi)競(jìng)賽兩年的調(diào)查數(shù)據(jù)進(jìn)行分析統(tǒng)計(jì)，結(jié)合學(xué)生提交的實(shí)體模型成果，進(jìn)行學(xué)生知識(shí)能力應(yīng)用效果評(píng)價(jià)，并將結(jié)果反饋給相關(guān)課程組，為專業(yè)課程改革提供了量化依據(jù)，也為大學(xué)生學(xué)科競(jìng)賽的良性發(fā)展提供了創(chuàng)新思路。
關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)競(jìng)賽；土木工程；力學(xué)課程；應(yīng)用能力
中圖分類號(hào)：G6423；TU文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：
10052909（2017）01015205
結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)競(jìng)賽是中國各大高校實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的重要內(nèi)容之一，其目的在于通過方案設(shè)計(jì)、分析計(jì)算、模型制作、加載試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)答辯等一系列過程，培養(yǎng)大學(xué)生創(chuàng)新精神、團(tuán)隊(duì)意識(shí)和實(shí)踐能力[1]。從2005年開始，全國大學(xué)生結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)競(jìng)賽迄今已舉辦8屆。在全國競(jìng)賽的輻射下，地區(qū)級(jí)、校級(jí)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)競(jìng)賽也不斷開展起來，有很多學(xué)生從中受益。但主觀隨意的標(biāo)新立異并不是土木工程專業(yè)結(jié)構(gòu)模型競(jìng)賽的目標(biāo)，參賽者只有以客觀的物理準(zhǔn)則為基礎(chǔ)并對(duì)其正確應(yīng)用，才能實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)模型競(jìng)賽所需要的合理創(chuàng)新，從而呈現(xiàn)高質(zhì)量的參賽作品，而這必須以參賽者通過傳統(tǒng)教學(xué)模式所獲得的堅(jiān)實(shí)理論和專業(yè)基礎(chǔ)為條件。
在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)競(jìng)賽中，參賽學(xué)生從開始對(duì)題目進(jìn)行分析，提出一個(gè)模糊的受力模式，進(jìn)而尋求適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)形式和具體構(gòu)造措施來保證該模型所預(yù)期的力學(xué)性能，其間會(huì)經(jīng)歷結(jié)構(gòu)選型、荷載計(jì)算、內(nèi)力分析、計(jì)算簡(jiǎn)圖、承載能力估算、構(gòu)造設(shè)計(jì)、繪制出結(jié)構(gòu)圖以及結(jié)構(gòu)模型制作等環(huán)節(jié)。為順利完成以上競(jìng)賽任務(wù)，參賽者必須掌握畫法幾何與工程制圖、理論力學(xué)、材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、土木工程材料、房屋建筑學(xué)、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、材料力學(xué)試驗(yàn)、土木工程材料試驗(yàn)、結(jié)構(gòu)試驗(yàn)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)抗震等基礎(chǔ)課和專業(yè)基礎(chǔ)課方面的背景知識(shí)[2]。因此，結(jié)構(gòu)模型競(jìng)賽本身就是對(duì)上述知識(shí)點(diǎn)課堂教學(xué)成果的最直接檢驗(yàn)。通過競(jìng)賽，一方面可以使學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)融會(huì)貫通，更加熟練地掌握知識(shí)點(diǎn)；另一方面，可發(fā)現(xiàn)學(xué)生知識(shí)體系中的不足之處，從教學(xué)源頭尋找薄弱環(huán)節(jié)，及時(shí)改革教學(xué)內(nèi)容與方法。
目前絕大多數(shù)競(jìng)賽在決出勝負(fù)后結(jié)束，缺乏總結(jié)和反思，忽視了競(jìng)賽非常重要的功能――向理論課程的反饋功能。通過競(jìng)賽可反映出學(xué)生知識(shí)體系的薄弱環(huán)節(jié)，從而在隨后的傳統(tǒng)課堂教學(xué)中做到有的放矢、查漏補(bǔ)缺，進(jìn)一步強(qiáng)化傳統(tǒng)教學(xué)的質(zhì)量效果，充分發(fā)揮專業(yè)知識(shí)在參賽者創(chuàng)新、探索過程中的指導(dǎo)作用，推動(dòng)結(jié)構(gòu)模型競(jìng)賽向更深層次、更高水平的方向不斷發(fā)展。
鑒于此，文章構(gòu)建了土木工程專業(yè)類課程反饋指標(biāo)體系，在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)調(diào)查問卷，以長(zhǎng)安大學(xué)兩年校內(nèi)競(jìng)賽的調(diào)查數(shù)據(jù)為例進(jìn)行分析，將學(xué)生專業(yè)知識(shí)應(yīng)用能力反饋給相關(guān)課程組，為課程改革提供了量化依據(jù)，也為大學(xué)生學(xué)科競(jìng)賽的良性發(fā)展提供了創(chuàng)新思路。
一、專業(yè)類課程反饋指標(biāo)構(gòu)建及調(diào)查問卷設(shè)計(jì)
土木工程專業(yè)課程包括工程制圖、工程地質(zhì)、測(cè)量學(xué)、基礎(chǔ)工程設(shè)計(jì)原理、土木工程材料、混凝土結(jié)構(gòu)基本原理、鋼結(jié)構(gòu)基本原理、土木工程施工、結(jié)構(gòu)概念體系、工程質(zhì)量事故分析處理、土木工程抗震等課程[3]。這些課程要求學(xué)生掌握結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論，熟悉設(shè)施和系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法；掌握土木工程施工和組織的過程和項(xiàng)目管理、技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析的基本方法；掌握土木工程現(xiàn)代施工技術(shù)、工程檢測(cè)和測(cè)試的基本方法；了解土木工程的風(fēng)險(xiǎn)管理和防災(zāi)減災(zāi)基本原理及一般方法；了解結(jié)構(gòu)、設(shè)施和系統(tǒng)的破壞和加固維修理論[4-6]。由于每年競(jìng)賽考核的內(nèi)容不同，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)競(jìng)賽不一定能夠涵蓋專業(yè)培養(yǎng)的全部，但在模型設(shè)計(jì)中可以充分認(rèn)識(shí)各類荷載及災(zāi)害作用的特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)體系的選擇與概念O計(jì)以及各類結(jié)構(gòu)構(gòu)件的功能特點(diǎn)；在模型制作中可以深入理解構(gòu)件連接節(jié)點(diǎn)的形式與構(gòu)造；制作完成后對(duì)于結(jié)構(gòu)加固技術(shù)的原理、結(jié)構(gòu)加載試驗(yàn)等會(huì)有深刻的認(rèn)識(shí)。
二、 專業(yè)類課程知識(shí)應(yīng)用能力評(píng)價(jià)
長(zhǎng)安大學(xué)從2005年開始舉辦每年一屆的校級(jí)競(jìng)賽，競(jìng)賽已經(jīng)成為校內(nèi)最具影響力的科技活動(dòng)之一，反饋指標(biāo)的調(diào)查已經(jīng)持續(xù)進(jìn)行了多年。本文選擇了2013年和2014年長(zhǎng)安大學(xué)校級(jí)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)競(jìng)賽為分析樣本，其原因有三個(gè)方面。一是由于參賽學(xué)生人數(shù)多，樣本具有廣泛性；二是因?yàn)榻?jīng)過十幾年的發(fā)展，競(jìng)賽已經(jīng)植根于學(xué)生和教師的實(shí)踐教學(xué)中，具有可靠性；三是因?yàn)檫@兩年均以結(jié)構(gòu)抗震為主題，具有相似的考核內(nèi)容。2013年競(jìng)賽題目為“重檐歇山式仿古殿宇結(jié)構(gòu)模型制作與測(cè)試”，模型采用木質(zhì)材料制作。2014年賽題為“多層塔式結(jié)構(gòu)模型制作與測(cè)試”，采用竹質(zhì)材料制作。兩次競(jìng)賽分別以歇山式仿古殿宇結(jié)構(gòu)和多層建筑結(jié)構(gòu)抵抗地震災(zāi)害為主題，具有重要的科學(xué)價(jià)值和工程意義。
兩次競(jìng)賽共收到調(diào)查問卷223份，有效問卷177份，其中2013年有效數(shù)據(jù)64份，2014年113份。為區(qū)分不同年級(jí)的應(yīng)用水平，2014年分為土木工程專業(yè)大三和大二分別進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，大三學(xué)生有效數(shù)據(jù)44份，大二學(xué)生有效數(shù)據(jù)69份。數(shù)據(jù)收集后進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，按照各項(xiàng)目所占的百分比進(jìn)行能力分析評(píng)價(jià)。
（一）專業(yè)類課程與競(jìng)賽的關(guān)聯(lián)度指標(biāo)分析
（1）經(jīng)過篩選的土木工程專業(yè)類課程知識(shí)點(diǎn)與競(jìng)賽的關(guān)聯(lián)度很高。兩年的數(shù)據(jù)均表明，這些知識(shí)點(diǎn)中，在競(jìng)賽中“有一定應(yīng)用”所占比例最高，其次是“是技術(shù)關(guān)鍵”，“基本未涉及”所占比例最小。
（2）“基本未涉及”所占比例最大的是繪圖及結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件的應(yīng)用，2013年為35%，2014年分別是16%和21%，這說明軟件的應(yīng)用能力較低。調(diào)查表明，很多學(xué)生認(rèn)為當(dāng)荷載條件及結(jié)構(gòu)體系過于復(fù)雜時(shí)，計(jì)算非常困難，希望通過試驗(yàn)進(jìn)行結(jié)構(gòu)的優(yōu)化?！盎疚瓷婕啊苯咏?0%的指標(biāo)為各類荷載及災(zāi)害作用的特點(diǎn)，兩次競(jìng)賽都是水平地震作用，說明學(xué)生對(duì)地震波的作用模式及簡(jiǎn)化計(jì)算把握不準(zhǔn)?！盎疚瓷婕啊痹?0%～20%的指標(biāo)為基礎(chǔ)選型及計(jì)算方法，兩次競(jìng)賽提供了模型安裝底板，模型底部通過膠水或螺栓固定在底板上，涉及到基礎(chǔ)選型的內(nèi)容較少，是此項(xiàng)指標(biāo)超過10%的原因。其余指標(biāo)“基本未涉及”者基本小于10%。
（3）“是技術(shù)關(guān)鍵”所占比例最大的是節(jié)點(diǎn)形式與構(gòu)造，基本上達(dá)到50%，這說明強(qiáng)節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)思路已經(jīng)為學(xué)生所領(lǐng)會(huì)；40%～50%的同學(xué)認(rèn)為截面形式及計(jì)算方法是“技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)”，說明他們進(jìn)行了截面形式優(yōu)化。
（4）通過以上分析，可以初步得出：應(yīng)用較好的指標(biāo)是節(jié)點(diǎn)形式與構(gòu)造、截面形式及計(jì)算方法；應(yīng)用較差的指標(biāo)是繪圖及結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件的應(yīng)用、荷載及災(zāi)害作用的特點(diǎn)，其余指標(biāo)需要進(jìn)一步分析。
從統(tǒng)計(jì)結(jié)果可以得出以下結(jié)論。
（1）所有數(shù)據(jù)均表明，“了解原理但無法應(yīng)用”超過20%的指標(biāo)包括：2013年繪圖軟件及結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件應(yīng)用。說明土木工程專業(yè)學(xué)生的軟件應(yīng)用能力，特別是結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件的應(yīng)用能力非常薄弱。但也說明在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，如果結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜，學(xué)生主要通過加載試驗(yàn)來驗(yàn)證模型的承載力，計(jì)算被忽略了。
（2）“了解原理但無法應(yīng)用”超過10%，小于20%的指標(biāo)包括：荷載及災(zāi)害作用的特點(diǎn)。說明學(xué)生對(duì)于水平地震作用的認(rèn)識(shí)還不夠，因?yàn)榭拐鹪O(shè)計(jì)課程放在大四才學(xué)，而調(diào)查的主體為大二和大三學(xué)生。
（3）“能聯(lián)系實(shí)際直接應(yīng)用”的指標(biāo)基本都未超過50%，各項(xiàng)指標(biāo)由大到小的排序順序?yàn)椋孩俸奢d及災(zāi)害作用特點(diǎn)；②構(gòu)件截面形式選擇及計(jì)算方法；③構(gòu)件節(jié)點(diǎn)連接形式與構(gòu)造；④結(jié)構(gòu)體系的構(gòu)造特點(diǎn)；⑤提高構(gòu)件穩(wěn)定的構(gòu)造方式；⑥基礎(chǔ)形式及構(gòu)造；⑦結(jié)構(gòu)加固技術(shù)原理與構(gòu)造；⑧結(jié)構(gòu)構(gòu)件的功能特點(diǎn)；⑨結(jié)構(gòu)體系選擇與概念；⑩=10＼*GB3＼*MERGEFORMAT結(jié)構(gòu)分析軟件及繪圖軟件的應(yīng)用。
（4）“經(jīng)自主摸索后應(yīng)用”以及“能聯(lián)系實(shí)際應(yīng)用”二者相加由大到小的排序順序?yàn)椋孩贅?gòu)件截面形式選擇及計(jì)算方法；②荷載及災(zāi)害作用特點(diǎn)；③構(gòu)件節(jié)點(diǎn)連接形式與構(gòu)造；④提高構(gòu)件穩(wěn)定的構(gòu)造方式；⑤結(jié)構(gòu)構(gòu)件的功能特點(diǎn)；⑥結(jié)構(gòu)加固技術(shù)原理與構(gòu)造；⑦結(jié)構(gòu)體系的構(gòu)造特點(diǎn)；⑧基礎(chǔ)形式及構(gòu)造；⑨結(jié)構(gòu)體系選擇與概念；⑩=10＼*GB3＼*MERGEFORMAT結(jié)構(gòu)分析軟件及繪圖軟件的應(yīng)用。
（三）專業(yè)類課程反饋總體意見
在以上評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上，結(jié)合參賽者所做的實(shí)體模型和計(jì)算任務(wù)書，得到專業(yè)類課程知識(shí)應(yīng)用能力評(píng)價(jià)，見表2。
三、結(jié)語
本文構(gòu)建了專業(yè)類課程反饋指標(biāo)體系，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了調(diào)查問卷設(shè)計(jì)，選擇校內(nèi)兩次以抗震設(shè)計(jì)為主題的競(jìng)賽作為調(diào)查對(duì)象，在調(diào)查數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)上，得出了學(xué)生專業(yè)類課程的應(yīng)用掌握程度，為專業(yè)類課程教學(xué)改進(jìn)提供了依據(jù)。該項(xiàng)研究在長(zhǎng)安大學(xué)校內(nèi)已經(jīng)連續(xù)進(jìn)行3年，競(jìng)賽折射的問題隨著課程的改進(jìn)得到了改善，擴(kuò)大了競(jìng)賽受益面，同時(shí)也提高了競(jìng)賽的水平。參考文獻(xiàn)：
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Abstract：
Structural design competition has become one of the most influential professional science and technology events for civil engineering students.Civil engineering students’application ability of professional knowledge could be assessed by this competition， thereby the feedback function of the competition are performed. According to the corresponding points of the structural design competition and professional courses， the professional course feedback index system was built.The questionnaire survey was designed based on the feedback index system. Based on the analysis of survey data of two years’ school competition and the entity models submitted by students， the effect of students’ application ability of professional knowledge was assessed， and then the results were reflected to the related course group. The research provided a quantitative basis for curriculum reform， meanwhile provided innovative ideas for the healthy development of students’ subject competitions.
關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測(cè)光纖傳感器混凝土應(yīng)變壓電傳感器；
中圖分類號(hào)：TN818文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)：引言
通常情況下，土木工程作為基礎(chǔ)設(shè)施對(duì)任何國家來說是都是一筆不小的開支，屬于國家資產(chǎn)的一部分。并且，與其他商品相比，土木工程建筑壽命較長(zhǎng)，一旦竣工，維修和重建代價(jià)甚高。另外，土木工程包括不同的建筑，建筑結(jié)構(gòu)不同，建筑材料、設(shè)計(jì)方案和施工方式都會(huì)迥然不同。最重要的建筑結(jié)構(gòu)包括橋梁、高層建筑、電力、核能和大壩。所有民用建筑都會(huì)隨著時(shí)間老化和損壞，主要原因是材料的老化、持續(xù)使用、過載、過多暴露在有害環(huán)境、保護(hù)力度不夠以及沒有使用正確的檢測(cè)方式。一旦受到內(nèi)或外部侵害或二者同時(shí)作用，所有這些因素都會(huì)導(dǎo)致建筑材料和結(jié)構(gòu)的老損并加重受損程度。
為保證建筑物的完整性和安全性，必須對(duì)建筑進(jìn)行結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測(cè)（SHM），通過自動(dòng)化體系，對(duì)建筑物結(jié)構(gòu)進(jìn)行可持續(xù)的監(jiān)和受損部位的檢測(cè)。行之有效的結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可及時(shí)檢測(cè)到各種受損部位并監(jiān)測(cè)其壓力和溫度，從而優(yōu)化建筑物維護(hù)效果，確保建筑物的安全，延長(zhǎng)使用壽命。通常情況下典型的建筑安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括三個(gè)主要組成成分：傳感系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)（包括數(shù)據(jù)采集、傳輸和儲(chǔ)存）和安全評(píng)估系統(tǒng)（包括診斷演算和信息管理）。要建立該系統(tǒng)，首先應(yīng)使該系統(tǒng)具有一個(gè)穩(wěn)定且可靠的結(jié)構(gòu)傳感系統(tǒng)。因此，本文主要討論結(jié)構(gòu)安全監(jiān)視系統(tǒng)的第一個(gè)組成部分：由智能裝置/傳感器組成的傳感系統(tǒng)。智能裝置/傳感器：如光纖傳感器(FOS)、壓電傳感器、磁致伸縮傳感器和自診纖維增強(qiáng)結(jié)構(gòu)復(fù)合材料，都具有非常重要的功能，可感應(yīng)各種建筑結(jié)構(gòu)安全方面的物理和化學(xué)參數(shù)。
光纖傳感器（FOS），由于體積小，不會(huì)影響土木工程結(jié)構(gòu)物本身的特點(diǎn)。通過使用多路復(fù)用或分布式傳感技術(shù)，僅需一個(gè)光纖便可以對(duì)不同地區(qū)建筑的結(jié)構(gòu)性能進(jìn)行有效監(jiān)測(cè)。并可避開電磁干擾的影響。光波適合在信號(hào)較弱的情況下進(jìn)行長(zhǎng)距離傳輸。壓電和磁致傳感器既可以作傳感器，又可以作致動(dòng)器，使結(jié)構(gòu)安全監(jiān)視成為一個(gè)積極的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。此外，他們大小各異，便于存放，就算是放在較遠(yuǎn)的地方，也可對(duì)各種類型的結(jié)構(gòu)進(jìn)行積極監(jiān)督。
過去幾年人們對(duì)結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測(cè)日益關(guān)注和重視，文本將重點(diǎn)評(píng)析智能裝置/傳感器在土木工程上的不同運(yùn)用。本文涵蓋光纖傳感器，壓電傳感器、自我診斷纖維增強(qiáng)復(fù)合材料和磁致伸縮傳感器的主要方面。
2.光纖傳感器（FOS）
光纖傳感器有諸多分類方式。第一種是按照待測(cè)參數(shù)經(jīng)調(diào)制后得到的光特性（強(qiáng)度、波長(zhǎng)、相位或極化等）進(jìn)行的分類。第二種則是根據(jù)光發(fā)生調(diào)制的位置位于光纖內(nèi)部還是外部（內(nèi)部或外部）進(jìn)行分類。光纖傳感器還可根據(jù)傳感范圍分為點(diǎn)式（法布里-珀羅光纖傳感器或長(zhǎng)標(biāo)距光纖傳感器等），積分式（光纖布喇格光柵傳感器）和分布式傳感器（布里淵分布式光纖傳感器）。本文主要討論這種分類方法。光纖傳感器一般都安裝在現(xiàn)成結(jié)構(gòu)表面，或嵌入新建土木結(jié)構(gòu)中，包括橋梁、建筑物和大壩，顯示應(yīng)力（靜態(tài)和動(dòng)態(tài)）、溫度、損害（分層、裂紋和腐蝕）和氯離子濃度等信息。獲得的數(shù)據(jù)可被用來評(píng)估新建和修復(fù)結(jié)構(gòu)，診斷損害部位和損害程度。本節(jié)主要探討光纖傳感器在監(jiān)測(cè)土木工程結(jié)構(gòu)的應(yīng)力、位移和損害方面的應(yīng)用。
2.1.監(jiān)測(cè)應(yīng)變和位移
實(shí)驗(yàn)研究已闡明光纖傳感器被應(yīng)用于土木工程結(jié)構(gòu)后所表現(xiàn)的基本傳感特性。在對(duì)混凝土橫梁樣本進(jìn)行測(cè)試的實(shí)驗(yàn)中，與應(yīng)力計(jì)輸出信號(hào)相比，法布里-珀羅光纖傳感器輸出信號(hào)更加良好。與應(yīng)力計(jì)相比，光纖傳感器有更好的信噪比。對(duì)嵌入混凝土中的法布里-珀羅光纖傳感器的性能進(jìn)行評(píng)估。
圖1：混凝土應(yīng)變與各種傳感器的對(duì)比
圖1是壓力高于混凝土抗壓強(qiáng)度40%時(shí)，光纖傳感器與絲式應(yīng)變儀、電測(cè)應(yīng)變儀和線性差動(dòng)變壓器測(cè)量結(jié)果對(duì)比圖。由圖可見，光纖傳感器的測(cè)量壓力、電測(cè)應(yīng)變儀、線性差動(dòng)變壓器的測(cè)量壓力具有高度一致性。在嵌入光纖傳感器的混凝土平板上進(jìn)行重復(fù)加載試驗(yàn)。頻率為2 Hz-3 Hz，加載周期達(dá)四百萬次。傳感器在振幅為兩千、加載周期為四百萬的情況下仍可使用，且對(duì)動(dòng)態(tài)加載反應(yīng)良好。復(fù)合型波形傳感器可以使光纖和混凝土的強(qiáng)度相互融合。如此一來，不僅應(yīng)力大為減少，而且不用考慮理論校準(zhǔn)因素。這個(gè)傳感器還實(shí)現(xiàn)了對(duì)混凝土的持久粘連，并可在任何接觸環(huán)境對(duì)伸縮裝載給予相應(yīng)的響應(yīng)。
使用一種單模式光纖，又叫布里淵分布式光纖，對(duì)1.65m強(qiáng)化混凝橫梁的壓力進(jìn)行測(cè)試。布里淵分布式光纖可同時(shí)測(cè)量溫度和壓力。結(jié)果顯示，在5cm的可分解距離內(nèi)，壓力精確度達(dá)到± 5 με 。基于電纜中電磁波的電動(dòng)時(shí)域反射計(jì)對(duì)兩種分布傳感器進(jìn)行比較。將他們置于80%的橫梁鋼筋混凝土表面。試驗(yàn)結(jié)果表明，電纜傳感器可以測(cè)量壓力的局部巨大變化，而分布式光纖傳感器可測(cè)量出長(zhǎng)距離情況下壓力的緩慢變化。電纜傳感器在幾秒甚至更短時(shí)間內(nèi)就可測(cè)得應(yīng)變分布，因而適用于動(dòng)態(tài)信號(hào)監(jiān)測(cè)。相比之下，光纖傳感器完成測(cè)量任務(wù)需要數(shù)分鐘的時(shí)間。安裝了布里淵分布式光纖傳感器以評(píng)估完全預(yù)應(yīng)力下混凝土橫梁的性能。同應(yīng)變計(jì)的測(cè)量結(jié)果相比，光纖傳感器更能很好地顯示拉伸應(yīng)變的測(cè)量結(jié)果。然而，光纖傳感器對(duì)壓縮應(yīng)變的測(cè)量誤差很大，這點(diǎn)在壓縮應(yīng)力很小的時(shí)候尤為明顯。加拿大的卡爾加里貝丁頓的索道橋是世界上第一個(gè)引用光纖光柵傳感系統(tǒng)，也是第一個(gè)在部分橋梁處使用碳纖維增強(qiáng)聚合物復(fù)合材料的構(gòu)筑物。這座橋的部分鋼筋在1993年經(jīng)過預(yù)應(yīng)力后，配上了光纖布拉格光柵傳感器，總計(jì)18個(gè)。經(jīng)過對(duì)預(yù)應(yīng)力處理后的鋼筋在混凝土收縮徐變、橋面恒載和橋梁后張等各種破壞力共同作用下的松弛狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，鋼筋預(yù)應(yīng)力后的混凝土梁松弛度高于碳纖維復(fù)合材料的松弛度，并且在開放通行8個(gè)月后，這座橋的所有梁都存在著持續(xù)松弛的現(xiàn)象。另一動(dòng)態(tài)測(cè)試表明，雖然這些傳感器在6年后仍在工作，卻沒有監(jiān)測(cè)到任何結(jié)構(gòu)問題。首先，研究的重要價(jià)值在于該項(xiàng)目表明結(jié)合光傳感技術(shù)、創(chuàng)新性電纜強(qiáng)化材料和結(jié)構(gòu)工程所能帶來的優(yōu)勢(shì)和益處。對(duì)纖維增強(qiáng)材料組成成分進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)能夠增強(qiáng)將這些材料用于混凝結(jié)構(gòu)中的信心，因?yàn)槟壳熬屠w維增強(qiáng)材料來說，還沒有設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)出臺(tái)。另一方面，光傳感器可以嵌入纖維鋼筋的表面，既保護(hù)了傳感器及其線纜，又便于對(duì)這一類的土木工程結(jié)構(gòu)進(jìn)行控制和監(jiān)測(cè)。
當(dāng)前，世界上的很多橋梁都裝有光纖傳感器。法布里-珀羅光纖傳感器用于加拿大魁北克若夫爾橋梁的修復(fù)工程。將這些傳感器綁在由碳纖維復(fù)合材料制成的欄桿和鋼梁上，以監(jiān)測(cè)纖維復(fù)合塑料結(jié)構(gòu)的性能、橋板和橋梁的應(yīng)變。結(jié)果表明，大橋通行情況下，溫度是影響應(yīng)變的最重要因素。橋通行一年后，又進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)。使用3輛25噸校準(zhǔn)卡車對(duì)纖維增強(qiáng)塑料加固處進(jìn)行應(yīng)力評(píng)估，結(jié)果發(fā)現(xiàn)纖維增強(qiáng)塑料加固處的應(yīng)力小于20με,，鋼梁應(yīng)力小于120με。這就解釋了加拿大聯(lián)邦大橋嵌入光纖光柵傳感器，但是并沒有收到來自傳感器的任何數(shù)據(jù)的原因。在泰勒大橋上，將63個(gè)光纖增強(qiáng)傳感器、26個(gè)電測(cè)計(jì)加載在預(yù)應(yīng)力處理后的碳纖維復(fù)合欄桿上，監(jiān)測(cè)加固處在承受負(fù)荷時(shí)的最大應(yīng)力。但是即使應(yīng)變計(jì)密封良好，60%的電測(cè)計(jì)仍不能正常工作，原因是蒸汽養(yǎng)護(hù)后的混凝土梁橋濕度過大。當(dāng)36噸重的卡車通過橋面時(shí)，纖維增強(qiáng)傳感器記錄的應(yīng)力小于15με。
光纖光柵傳感器被應(yīng)用在瑞士?jī)蓚€(gè)橋梁上的實(shí)驗(yàn)情況：在溫特圖爾，將光纖光柵傳感器捆置于碳纖維增強(qiáng)聚合物復(fù)合材料電線上來測(cè)量吊索的應(yīng)變情況。截止1999年3月，光纖光柵傳感器已經(jīng)在2000με的應(yīng)力下穩(wěn)定工作了三年。另一個(gè)實(shí)驗(yàn)則是對(duì)一座行人天橋展開的。天橋的鋼索是由碳纖維復(fù)合材料構(gòu)成的預(yù)應(yīng)力鋼索，具體過程就是在碳纖維復(fù)合材料擠壓過程中將光纖維嵌入到碳纖維混合材料中。大多數(shù)的光纖光柵傳感器都可以承受170–190◦C的高溫樹脂固化處理和8000 με,的預(yù)應(yīng)力處理，只有兩個(gè)由于脫落失敗。錨圈和索具在預(yù)應(yīng)力處理過程中和其后的一年時(shí)間，都有令人滿意的應(yīng)力監(jiān)測(cè)結(jié)果。
使用長(zhǎng)標(biāo)距電纜傳感器得到橋梁整體變形和曲率的方法：將96根4m的長(zhǎng)標(biāo)距傳感電纜嵌入維何斯瓦大橋的兩端。根據(jù)提出的物理模式，當(dāng)在橋面進(jìn)行靜態(tài)載重實(shí)驗(yàn)時(shí)，可測(cè)量總長(zhǎng)度為一百米以上的橋的整體橫向和縱向變形情況。并且測(cè)量結(jié)果非常吻合。
跨越佛蒙特州的沃特伯里的威努斯基河67米長(zhǎng)的鋼桁梁安裝光纖光柵傳感器，46個(gè)光纖光柵傳感器被嵌入橋板，只有一個(gè)傳感器損壞。并研制出了一種基于頻域的多路復(fù)用傳感器同時(shí)進(jìn)行應(yīng)力和振動(dòng)的測(cè)量的工作。美國佛蒙特州威努斯基河的水力發(fā)電廠就是應(yīng)用的這種光纖光柵傳感器。對(duì)發(fā)電設(shè)備進(jìn)行首次低功耗測(cè)試監(jiān)測(cè)時(shí)，監(jiān)測(cè)到了一個(gè)異常頻率，這表明，傳動(dòng)系中的某個(gè)主要齒輪失圓了。
光纖光柵應(yīng)用于中國，哈爾濱理工大學(xué)的橋梁監(jiān)測(cè)工作的情況報(bào)告表明，光纖光柵傳感器被裝在10座以上的橋梁上以監(jiān)測(cè)應(yīng)變、應(yīng)力和溫度。例如，中國天津的永和大橋上就安裝了40個(gè)光纖光柵應(yīng)變傳感器、10個(gè)光纖光柵溫度傳感器，以及96個(gè)光纖光柵電纜傳感器用于對(duì)主梁的應(yīng)變、預(yù)應(yīng)力鋼筋和鋼索的應(yīng)力的監(jiān)測(cè)。同時(shí)一種結(jié)構(gòu)安全檢測(cè)系統(tǒng)用于監(jiān)測(cè)第一座橫跨中國長(zhǎng)江的斜拉橋，并成功運(yùn)行光柵光纖超載車輛識(shí)別系統(tǒng)和遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)鋼索應(yīng)力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
準(zhǔn)分布式光柵光纖傳感器嵌入巖石錨栓以監(jiān)控固定錨固長(zhǎng)度內(nèi)巖石的應(yīng)變。為了提高德國埃德爾大壩的穩(wěn)定性，對(duì)大壩進(jìn)行了垂直錨固。這種準(zhǔn)分布光柵光纖傳感器的制作過程是沿著光纖每隔一段距離就插入纖維拼接，使每一段都可充當(dāng)應(yīng)變計(jì)。配有光纖光柵傳感器的桿被放置在錨的中心。光纖光柵傳感器的數(shù)據(jù)表明，10m固定錨索長(zhǎng)度中只有2-2.5m可以起作用并且這個(gè)值隨水位變化而變化。傳感系統(tǒng)在錨力為4500 kN的環(huán)境中仍然有效。
光纖監(jiān)測(cè)系統(tǒng)也可用于極端暴露條件下的土木結(jié)構(gòu)。例如，碼頭大廳的光纖光柵安全監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)位于浪花區(qū)和潮汐區(qū)，并受從冬天-35◦C到夏天+ 35◦C溫度的影響。令人遺憾的是，光纖光柵傳感器的實(shí)用性并不高。傳感器嵌入后的一年，17個(gè)傳感器中的10個(gè)已經(jīng)無法運(yùn)作。傳感器失效的主要原因是連接器失效。制造缺陷、鹽晶體或其他污物導(dǎo)致了粘接劑連接器無法繼續(xù)粘合連接器外皮和光纖電纜。
一般土木建筑的應(yīng)用：將光纖光柵傳感器安裝在一個(gè)五層65000平方英尺的混凝土結(jié)構(gòu)上，主要用于施工階段應(yīng)力監(jiān)測(cè)、混凝土養(yǎng)護(hù)以及內(nèi)部裂縫傳感。使用布里淵分布式光纖光柵傳感器對(duì)一幢建筑進(jìn)行溫度分布監(jiān)測(cè)。將1400米的光導(dǎo)纖維安裝在建筑物的表面。其表面的溫度變化一天之內(nèi)通常維持在4◦C。
圖2：試件底部光纖的“交錯(cuò)”布置
2.2 缺陷檢測(cè)
光纖傳感器用于土木工程的結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測(cè)涉及對(duì)諸如裂縫、腐蝕和剝離等缺陷的檢測(cè)。裂縫檢測(cè)的依據(jù)是光傳輸?shù)膿p失和以光纖傳感器為基礎(chǔ)的超聲波。腐蝕、酸堿值和氯化物含量的檢測(cè)則主要借助調(diào)色法實(shí)現(xiàn)。
使用光纖監(jiān)控混凝土的裂紋尖端的形狀。其操作方法依據(jù)的原理是當(dāng)纖維發(fā)生斷裂，混凝土中會(huì)出現(xiàn)裂縫并且裂縫程度會(huì)擴(kuò)大，最終會(huì)影響光學(xué)纖維。然而,這個(gè)方法的適用范圍是有限的,因?yàn)榱芽p區(qū)域纖維的聚合物涂層必須在混入混凝土中之前被移去，如果不能提前獲悉裂紋的位置則很難做到。
監(jiān)測(cè)混凝土梁彎曲裂縫的方法：將光學(xué)纖維“交錯(cuò)”置于混凝土梁底部(參見圖2)。當(dāng)建筑結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)裂縫，除了90度以外，其他角度的交叉光學(xué)纖維都出現(xiàn)了彎曲。對(duì)混凝土標(biāo)本的初步實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，該方法能檢測(cè)到裂縫寬度小于0.1mm的裂縫。最近,此方法被用來監(jiān)視靜態(tài)加載下的多重彎曲裂縫、循環(huán)荷載下的裂縫和混凝土梁中應(yīng)力作用下的收縮裂縫。然而,這種方法并不適用于檢測(cè)平行于建筑物表面的裂縫。還有一種基于光纖傳感器的技術(shù)，可以用來監(jiān)測(cè)平行于建筑物表面的剝離情況。這個(gè)方法將單頻激光干涉儀置于物體表面，對(duì)被測(cè)試梁進(jìn)行移動(dòng)負(fù)載實(shí)驗(yàn)。干涉儀的輸出代表了光學(xué)相移，且沿嵌入纖維和綜合應(yīng)力成正比，當(dāng)加載位置移動(dòng)時(shí)，便可測(cè)得位移的曲線與負(fù)載的位置。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，位移與剝離位置和剝離程度密切相關(guān)。
光纖傳感器也可以被當(dāng)作超聲波/聲學(xué)傳感器來檢測(cè)裂縫。利用分布式光纖傳感定位系統(tǒng)監(jiān)測(cè)混凝土梁中的缺陷的方法，通過壓電陶瓷傳感器生成壓力波。光纖傳感器被置于梁的表面以監(jiān)測(cè)超聲信號(hào)回聲。初步實(shí)驗(yàn)研究表明，基于共振法，發(fā)現(xiàn)梁中有兩處模擬缺陷。
光纖傳感聲學(xué)傳感器可以監(jiān)聽到混凝土結(jié)構(gòu)裂縫中發(fā)射出的聲音信號(hào)。實(shí)驗(yàn)表明，光纖光柵傳感器已經(jīng)能夠接收到超聲波。
總的來說，這一領(lǐng)域的主要研究成果都是源于初步實(shí)驗(yàn)。提出的方法要求預(yù)先了解裂紋的位置。超聲波方法不受裂紋方向的影響。以往的研究表明了超聲波能夠檢測(cè)混凝土結(jié)構(gòu)中的剝離、空隙及裂紋現(xiàn)象。
關(guān)于腐蝕檢測(cè)，報(bào)告表明使用光纖傳感器的鋼筋腐蝕檢測(cè)技術(shù)是以顏色調(diào)制為基礎(chǔ)。當(dāng)纖維極度接近（
光纖氯化物感應(yīng)器用鉻酸銀粉末固定在光纖末端。在氯化物把紅褐色的鉻酸銀轉(zhuǎn)變成白色的氯化物的情況下適合使用這種感應(yīng)器。顏色的變化增強(qiáng)了擴(kuò)散在纖維中的光的強(qiáng)度。試驗(yàn)結(jié)果顯示了氯化物濃度與光輸出斜率及時(shí)間曲線圖成比例。然而這種傳感器的缺點(diǎn)在于其并不是一種雙向傳感器，因此很難檢測(cè)不斷增加或減少的氯化物濃度。
分布式濕度和酸堿度檢測(cè)方法使用了表面貼裝了凝膠聚合物涂層和光纖的電纜。由于凝膠吸附水在水介質(zhì)中膨脹，所以需要調(diào)制光纖維的損失。系統(tǒng)是在模擬實(shí)驗(yàn)中測(cè)試的，目的是為了檢驗(yàn)灌入后張混凝土結(jié)構(gòu)鋼管道中的水泥漿的范圍。試驗(yàn)可以確定出無水的空心區(qū)域。這種類型的傳感器通過選擇恰當(dāng)?shù)哪z系統(tǒng)作為響應(yīng)酸堿度變化的指示劑，能檢測(cè)出水泥漿酸堿度降低的區(qū)域。酸堿度的降低可能會(huì)造成鋼的腐蝕。光線傳感器系統(tǒng)用于測(cè)量混凝土中的酸堿度，這里的混凝土是指含有固定在高親水聚合物基質(zhì)上的酸堿指示劑染料。酸堿度的變化由染料/聚合物系統(tǒng)的顏色變化來表示。即使在酸堿度12-13的腐蝕介質(zhì)中，這種傳感器系統(tǒng)也表現(xiàn)出了穩(wěn)定性。
2.3 光纖傳感器總結(jié)
與局部的準(zhǔn)分布式（或多路復(fù)接）及分布式傳感器一樣，光纖傳感器在實(shí)驗(yàn)室及實(shí)地測(cè)試中都有傳感能力。光纖傳感器在土木工程結(jié)構(gòu)中的各種應(yīng)用，如檢測(cè)應(yīng)力、位移、震動(dòng)、裂縫、腐蝕和氯離子濃度等都已得到開發(fā)。尤其是對(duì)橋梁、水電站項(xiàng)目及一些民用建筑的實(shí)地測(cè)試都證明了它的有效性。光纖傳感器可以在惡劣的自然環(huán)境中使用，有著較大的傳感范圍及較低的傳感損耗，并且具備抗電磁干擾功能，所以在土木工程結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測(cè)方面很有優(yōu)勢(shì)。但是，因?yàn)橥聊竟こ探Y(jié)構(gòu)中所用的光纖傳感器的研究都是比較近期的，最早的報(bào)告始于1989年，所以在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)條件下是否會(huì)因老化影響長(zhǎng)期感應(yīng)能力有待進(jìn)一步研究。光纖傳感器在一些結(jié)構(gòu)中比較脆弱，而且一旦嵌入到混凝土中，若有損壞就會(huì)難以修復(fù)。使用光纖傳感器檢測(cè)缺陷及損壞的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)還未經(jīng)過充分的研究和記錄。
3. 壓電傳感器
根據(jù)電氣到機(jī)械的改革，壓電材料展示了其同步傳動(dòng)裝置/傳感器的性能。壓電材料有很多不同種類，包括壓電陶瓷、壓電聚合物和壓電復(fù)合材料。最近，作為一個(gè)基于測(cè)量電抗阻和彈性波的主動(dòng)傳感技術(shù)，壓電傳感器被引入到土木工程結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測(cè)中。
3.1電抗阻的結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測(cè)方法
當(dāng)工程結(jié)構(gòu)上的壓電陶瓷片由一個(gè)固定不變的交變電場(chǎng)驅(qū)動(dòng)時(shí)，壓電陶瓷片與其連接的結(jié)構(gòu)中會(huì)產(chǎn)生微小的變形。由于激振頻率很高，所以只在非常接近傳感器的局部區(qū)域出現(xiàn)結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。局部區(qū)域?qū)C(jī)械振動(dòng)的響應(yīng)以電氣響應(yīng)的形式轉(zhuǎn)回壓電陶瓷片。因此，可以通過測(cè)量壓電陶瓷感應(yīng)器的電抗阻來直接檢測(cè)結(jié)構(gòu)損傷。
通過使用壓電陶瓷片在鋼筋混凝土（RC）橋樣品上進(jìn)行以抗阻為基礎(chǔ)的安全監(jiān)測(cè)及損傷檢測(cè)。在橋的關(guān)鍵位置上裝有11個(gè)壓電陶瓷片。在裝入過程中掃描陶瓷片，以獲得不同階段的阻抗數(shù)據(jù)。結(jié)果顯示表面貼裝的壓電陶瓷片對(duì)其附近混凝土中裂紋的形成很敏感，但對(duì)那些離遠(yuǎn)一點(diǎn)的混凝土中裂紋的形成則不敏感。對(duì)裝有壓電陶瓷片傳感器的混凝土梁（1000mm×100mm×500mm）執(zhí)行兩套實(shí)驗(yàn)測(cè)試。電導(dǎo)納抗實(shí)數(shù)部分的均方根差（RMSD）隨著樣件表面或內(nèi)部損傷面積的增加而增加。一項(xiàng)新方法用于識(shí)別測(cè)定的導(dǎo)納特征中的等效結(jié)構(gòu)參數(shù)（硬度、質(zhì)量和阻尼器），經(jīng)識(shí)別的參數(shù)用于描述損傷特性。這個(gè)方法被用于檢測(cè)桁架、橫梁和混凝土塊中的損傷。傳統(tǒng)的均方根差相只暗示了很少一部分損傷基質(zhì)的性質(zhì)情況，這個(gè)方法可更深入地了解損傷機(jī)制。測(cè)量壓電陶瓷片的等效電路參數(shù)，如靜態(tài)柔量、靜態(tài)電阻、動(dòng)態(tài)電感、動(dòng)態(tài)電阻與動(dòng)態(tài)柔量等，以監(jiān)測(cè)混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)力和溫度。
3.2彈性波的結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測(cè)方法
初步研究，在鋼筋上粘有壓電陶瓷片的情況下，監(jiān)測(cè)加強(qiáng)筋與混凝土之間的脫粘現(xiàn)象。在執(zhí)行器上使用了峰值為200V的5峰脈沖超聲波，并記錄分析了振幅和第一峰值的到達(dá)時(shí)間。發(fā)現(xiàn)接收信號(hào)的振幅以線性比例的方式增長(zhǎng)至使鋼筋從混凝土上脫粘為止。當(dāng)鋼筋是彈性的時(shí)，到達(dá)時(shí)間保持不變，而當(dāng)鋼筋斷裂時(shí)，到達(dá)時(shí)間增長(zhǎng)。同時(shí)使用了壓電及超聲波分析（PZFlex）軟件模擬傳感器的反應(yīng)，以此作為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的參數(shù)，如裂紋寬度、脫粘尺寸及不同鋼筋的位置。數(shù)值模擬表現(xiàn)出鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的裂紋不會(huì)影響傳感器的輸出。當(dāng)結(jié)構(gòu)中同時(shí)存在脫粘損傷和裂紋時(shí)，脫粘損傷控制著輸出信號(hào)。
通過將壓電傳感器粘到混凝土砌塊表面的方法，可以研究無損檢測(cè)的可行性。通過在檢測(cè)樣品表面放置不同質(zhì)量的物品來模擬結(jié)構(gòu)損傷。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明模擬損傷的尺寸和位置與其轉(zhuǎn)移函數(shù)的振幅變化及自然頻率的變化密切相關(guān)。這些信號(hào)中的異?，F(xiàn)象是可重復(fù)的，而且損傷導(dǎo)致的異象會(huì)有明顯的性質(zhì)差異。
損傷主動(dòng)質(zhì)詢（ADI）技術(shù)：以監(jiān)測(cè)修復(fù)混凝土與碳纖維復(fù)合材料（CFRP）之間的分層現(xiàn)象。如圖3所示，將壓電陶瓷傳感器連在碳纖維復(fù)合材料薄片上。橫梁尺寸為100×150×900mm,上面設(shè)10×25×100mm的凹口用于開始及加快分層過程。這個(gè)損傷主動(dòng)質(zhì)詢系統(tǒng)通過傳感器的寬帶激發(fā)主動(dòng)質(zhì)詢結(jié)構(gòu)。傳感器信號(hào)可轉(zhuǎn)化成數(shù)字資料，則轉(zhuǎn)移函數(shù)、累加平均δ和執(zhí)行器/傳感器的損傷指數(shù)就可以計(jì)算出來了。圖4顯示了損傷指數(shù)與負(fù)載的關(guān)系。當(dāng)負(fù)載增加時(shí)，區(qū)域1中的損傷指數(shù)明顯增加了，而區(qū)域2和區(qū)域3中的損傷指數(shù)開始分別增至160kN和200kN。從而檢測(cè)了分層過程。且損傷的定位誤差只有0.67%。
圖3：粘在混凝土梁上的碳纖維材料上壓電陶瓷片的位置
圖4：隨外加負(fù)載的增加，區(qū)域1、2、3損傷指數(shù)的變化
可根據(jù)連續(xù)波分析基礎(chǔ)上不同的中心頻率彈性波能量來計(jì)算損傷指數(shù)，損傷指數(shù)可以準(zhǔn)確表示出鋼筋混凝土梁中裂紋的產(chǎn)生和擴(kuò)展。相比基于阻抗的方法，基于彈性波的方法可以檢測(cè)更大面積的區(qū)域。此外，基于彈性波的方法還可利用波傳播的更多信息來確定損傷，如轉(zhuǎn)移函數(shù)的振幅和相位、頻率的變化、振幅和到達(dá)時(shí)間。這種方法和基于電阻抗的方法都是主動(dòng)傳感方法，但大部分結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測(cè)技術(shù)都是以依賴被動(dòng)傳感器測(cè)量值的被動(dòng)傳感診斷法為基礎(chǔ)，從而確定結(jié)構(gòu)條件或環(huán)境中的變化。然而，還需要進(jìn)一步研究以驗(yàn)證其可行性，從而通過結(jié)合其他技術(shù)，如無線通信、檢測(cè)損傷位置與嚴(yán)重性算法等來檢測(cè)混凝土構(gòu)件和結(jié)構(gòu)中的不同缺陷。
4. 自診纖維增強(qiáng)復(fù)合物
水泥或復(fù)合物基質(zhì)中的自診（或自監(jiān)測(cè)）纖維增強(qiáng)復(fù)合材料包含導(dǎo)電相，如碳纖維和導(dǎo)電粉等。這些復(fù)合材料能夠監(jiān)測(cè)其自身的張力、損傷及溫度。研究表示碳纖維增強(qiáng)水泥可通過其電阻的變化來傳感張力和損傷。電阻在從高應(yīng)力幅直至失效的過程中大大增加了。碳纖維復(fù)合材料與碳纖維增強(qiáng)水泥有類似的特性。將具有張力的碳纖維增強(qiáng)水泥的電阻變化分成三個(gè)階段：可逆?zhèn)鞲须A段、平衡階段（電阻在這個(gè)階段幾乎不發(fā)生變化）及快速增長(zhǎng)階段，這三個(gè)階段與加載過程中碳纖維增強(qiáng)水泥中裂紋擴(kuò)展的不同階段相對(duì)應(yīng)。
迄今為止，只有一些小規(guī)模的實(shí)驗(yàn)室研究了碳纖維增強(qiáng)水泥和碳纖維復(fù)合材料。將碳纖維增強(qiáng)水泥涂層應(yīng)用到受彎水泥漿梁的受拉和受壓側(cè)面上。在循環(huán)加載和卸載條件下，每個(gè)循環(huán)的受壓面上的涂層電阻出現(xiàn)可逆性降低，而在除第一循環(huán)的其他循環(huán)的受拉面上的電阻出現(xiàn)可逆性增長(zhǎng)。由此可以看出，碳纖維增強(qiáng)水泥張力傳感涂層可用于水泥結(jié)構(gòu)的安全監(jiān)測(cè)中。碳纖維增強(qiáng)水泥-加強(qiáng)鋼筋混凝土梁的極限載荷與硬度略大于原始狀態(tài)鋼筋水混凝土梁的極限載荷與硬度。通過對(duì)電阻變化的測(cè)量，有較厚碳纖維增強(qiáng)水泥層的鋼筋混凝土梁對(duì)應(yīng)力損傷和疲勞損傷的敏感度更高。還將含有短碳纖維的碳纖維復(fù)合材料涂層應(yīng)用到砂漿試塊上，以此測(cè)量出張力。研究發(fā)現(xiàn)，超過了這些極限值，就會(huì)導(dǎo)致涂層內(nèi)損傷。因此，可以很明顯看出，碳纖維復(fù)合材料涂層不能滿足實(shí)際應(yīng)用的需要，不能夠在現(xiàn)實(shí)生活中監(jiān)測(cè)水泥結(jié)構(gòu)的性能。
碳纖維玻璃纖維增強(qiáng)型復(fù)合材料（CFGFRP）被設(shè)計(jì)用作一種極限伸長(zhǎng)值較小的導(dǎo)電碳纖維與極限伸長(zhǎng)值較大的中空玻璃纖維的混合物。在拉伸加載過程中，電阻會(huì)出現(xiàn)顯著的變化，這表明碳絲束失效。于是，因載荷受剩余的高伸長(zhǎng)率玻璃纖維的維持， CFGFRP不會(huì)突然斷裂。因此CFGFRP有可能具有自診功能，而不會(huì)出現(xiàn)突發(fā)的失效。可預(yù)先報(bào)警構(gòu)件的災(zāi)難性故障，并通過使用具有不同極限伸長(zhǎng)值的碳纖維來監(jiān)測(cè)高張力值。CFGFRP已被用于安全系統(tǒng)，放置在具有發(fā)現(xiàn)和阻止盜竊功能的安全墻上。
使用自診纖維增強(qiáng)復(fù)合物為傳感器的結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測(cè)技術(shù)是一項(xiàng)簡(jiǎn)單的技術(shù)。這類智能材料的最明顯的優(yōu)勢(shì)之一是它們既可以作為結(jié)構(gòu)材料又可作為傳感材料。碳纖維復(fù)合材料與玻璃纖維增強(qiáng)塑料可被用作水泥的加固元素。與素混凝土相比，含有少量短纖維的碳纖維增強(qiáng)水泥具有較高的硬度和抗張強(qiáng)度以及較少的干燥收縮。實(shí)驗(yàn)研究表明了這些纖維能夠監(jiān)測(cè)自身的張力、損傷及溫度。與碳纖維玻璃纖維增強(qiáng)型復(fù)合材料（CFGFRP）相比，散布在玻璃纖維增強(qiáng)型塑料中的碳粉（CPGFRP）和混合碳纖維復(fù)合材料（HCFRP）有更好的敏感度。但是，迄今為止還未開發(fā)出這種材料在土木工程結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測(cè)方面的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用。此外，還需要提高自診纖維增強(qiáng)復(fù)合物的傳感重復(fù)性。有很多因素影響著自診纖維增強(qiáng)復(fù)合物的重復(fù)性，包括：（1）導(dǎo)電材料在矩陣中的分布狀態(tài)；（2）因溫度、濕度和橫向效應(yīng)造成的電阻變化；（3）因循環(huán)加載過程中傳感材料與界面損傷造成的電阻不可逆增長(zhǎng)；（4）電阻測(cè)量方法與材料的準(zhǔn)備。
5. 磁致伸縮傳感器
鐵磁材料的特性為，當(dāng)將其放在磁場(chǎng)中時(shí)，它們就會(huì)出現(xiàn)機(jī)械變形，這個(gè)現(xiàn)象稱為磁致伸縮效應(yīng)。當(dāng)材料出現(xiàn)機(jī)械變形時(shí)，材料的磁感應(yīng)強(qiáng)度發(fā)生變化，這種倒轉(zhuǎn)現(xiàn)象稱為倒轉(zhuǎn)的磁致伸縮效應(yīng)。根據(jù)這些現(xiàn)象，發(fā)明了一種磁致伸縮傳感器（MsS）,這種傳感器可不直接接觸材料表面就能產(chǎn)生及檢測(cè)受驗(yàn)鐵磁材料的導(dǎo)波。
用磁致伸縮傳感器（MsS）可檢測(cè)鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的內(nèi)部空隙與夾雜物。這表明極致伸縮傳感器可以產(chǎn)生傳播于鋼管內(nèi)的不同導(dǎo)波模式，并且這些導(dǎo)波對(duì)管內(nèi)的缺陷很敏感。接收波振幅隨著缺陷與夾雜物的增多而降低。為克服磁致伸縮傳感器（MsS）的主要缺點(diǎn)，即只傳送相對(duì)較低的超聲波能量，研發(fā)了一個(gè)結(jié)合了壓電陶瓷和磁致伸縮傳感器的混合方法。這種方法對(duì)鋼筋水泥界面的檢測(cè)很有效。根據(jù)逆向磁致伸縮效應(yīng)測(cè)量了鋼絲繩的應(yīng)力。磁致伸縮傳感器（MsS）的精度小于3%，但溫度的干擾會(huì)影響精確度。溫度的兩個(gè)極端值即10℃和50℃之間的差為6%。使用離散小波變換從磁致伸縮傳感器檢測(cè)出的信號(hào)中提取了對(duì)損傷敏感的特征，從而構(gòu)成一個(gè)多維的損傷指數(shù)向量。然后將損傷指數(shù)向量提供給人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，以便對(duì)多股線的缺口尺寸及缺口位置進(jìn)行自動(dòng)分類。
6. 結(jié)束語
智能材料/傳感器在土木工程結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測(cè)方面蘊(yùn)藏著巨大潛力。其中一些當(dāng)前已經(jīng)實(shí)際應(yīng)用，而其他的還在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行評(píng)估。光纖傳感器是土木工程的結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測(cè)應(yīng)用的多功能傳感器。光纖傳感器在土木工程結(jié)構(gòu)中的不同應(yīng)用，如應(yīng)力、位移、震動(dòng)、裂紋、腐蝕和氯離子濃度的檢測(cè)作用都已被開發(fā)出來。光纖傳感器可以在惡劣的自然條件下正常工作，具有較大的傳感范圍，較低的傳輸損耗，抗電磁干擾和分布式傳感的功能。但是，在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)條件下的光纖傳感器是否會(huì)因老化影響長(zhǎng)期傳感能力還未完全確定，需進(jìn)一步研究。而且光纖傳感器在一些結(jié)構(gòu)中比較脆弱，一旦嵌入到混凝土中，若有損壞就會(huì)難以修復(fù)。
基于電阻抗和彈性波方法，壓電傳感器可被用作土木工程結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測(cè)中一項(xiàng)主動(dòng)傳感技術(shù)。抗阻方法取決于自感知執(zhí)行器概念，也是一種定性方法。以彈性波為基礎(chǔ)的方法可以檢測(cè)出更大面積的損傷，而且這種方法還可以利用波傳播引起的附加信息來確定損傷。
自診纖維加強(qiáng)復(fù)合物也可作為傳感器，并且為土木工程結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測(cè)提供了一種非常簡(jiǎn)單的技術(shù)。這類智能材料的最明顯的優(yōu)勢(shì)之一是它們既可以作為結(jié)構(gòu)材料又可以作為傳感材料。
磁致伸縮傳感器（MsS）僅僅通過改變線圈或磁鐵形狀就可以產(chǎn)生不同的導(dǎo)波模式。這種傳感器可以不使用任何的耦合劑就能工作。導(dǎo)波因其能夠進(jìn)行遠(yuǎn)距離檢測(cè)，所以有著很大的監(jiān)測(cè)潛力。但是，磁致伸縮傳感器只適用于鐵磁材料，只能傳送低信噪比的較低超聲波能量。
結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)必須具有監(jiān)測(cè)損傷的位置及嚴(yán)重程度的綜合能力。但是，迄今為止許多在土木工程的結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測(cè)中使用的智能傳感器/智能材料的應(yīng)用研究都涉及智能傳感器的傳感能力。換言之，用傳感器的數(shù)據(jù)就可以直接監(jiān)測(cè)出結(jié)構(gòu)中的一些損傷。而另一些損傷只能通過特殊的診斷方法間接檢測(cè)出來。重要的土木工程結(jié)構(gòu)通常是比較大型的建筑。所以，要裝備很多傳感器來檢測(cè)結(jié)構(gòu)的安全狀況。實(shí)際土木工程的結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測(cè)很大程度上取決于診斷算法。因此，土木工程的真正的結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是集智能傳感器/智能材料、數(shù)據(jù)傳輸和高級(jí)診斷方法為一體的。
參考文獻(xiàn)
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