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篇1
21世紀是地下空間作為重要資源開發的世紀，人防工程不僅在戰爭時期是國家防御體系的重要組成部分，在和平時期的經濟建設中同樣有著十分重要的地位，但是長久以來地下建筑工程的滲漏已是建設者們傷透腦筋的大事，由于地下室不同程度的滲漏水限制了已建人防工程的開發利用，每年不得不投入大量人力、物力、財力進行維修，所以提高防水效果是當前人防工程建設中需解決的重點問題之一。2001年新修訂的《地下工程防水技術規范》（GB50108－2001）把結構自防水明確規定為“應選”，而不是舊規范的“宜選”，體現了以結構自防水為主的思想，結構自防水是人防工程防水的治本措施，提高結構自防水質量是提高人防工程最終防水效果的關鍵。根據自己親自參與人防工程設計、質監及施工的實踐，談談提高人防工程結構自防水中應注重的幾個問題。想對當前人防建設起到拋磚引玉的作用。
2影響人防工程結構自防水質量的主要因素
2.1工程地質方面。工程地質對基礎的均勻沉降有重要影響，是影響人防工程防水效果的關鍵因素之一。湖南有些城區地質狀況較復雜，巖溶和土洞均有不同程度的分布，屬地質災害發育的場地，如果工程地質狀況未掌握清楚，地質鉆探深度不到位或抄襲相鄰的地質報告，工程地質報告未正確反映土層性質、地下水和土工試驗情況，則會造成結構設計方案欠佳，施工措施不到位，可能導致基礎不均勻沉降，出現人防地下室滲水現象。
2.2設計方面。在認識上，未真正樹立以混凝土結構自防水為防水之本的設計理念，在實際工作中往往重防水材料，輕防水混凝土。在設計時，強調防水混凝土的強度等級，而對混凝土抗裂性能未引起足夠重視。細部結構和配筋不合理，防水設計與工程結構設計未很好結合，結構形式設計過于復雜。同時，人防專業設計單位缺乏，非專業設計單位的設計人員掌握的人防工程設計知識參差不齊，造成人防工程設計問題較多，使工程質量受到影響。
2.3施工方面。原材料質量控制不良，坍落度控制不好，施工縫等細部結構處理不當，混凝土澆注后未按照施工規范要求進行養護。混凝土結構自防水施工是個精細過程，必須合理地選用配合比、水灰比、坍落度等參數，把好混凝土澆筑、振搗關，注意養護時間和條件，否則將導致混凝土內部出現空隙，結構表面出現裂縫。
2.4監督管理方面。對防水工程質量監督檢查不嚴，未嚴格按有關規定進行工程全過程監督檢查。圖紙設計不夠規范，設計審查不嚴。施工前未認真進行圖紙技術交底，承包人未掌握防水施工要點，不少人防工程在建設的關鍵環節和關鍵部位上，現場監督沒有完全到位。對監理公司的監督管理不嚴，素質和技術管理水平不高，甚至存在無專項資格的監理。
3提高人防工程結構自防水質量的措施
3.1選用合理的結構形式。結構自防水是利用結構本身的密實性、憎水性以及剛度，提高結構本身的抗滲性能，它要求結構本身必須具備一定的剛度，而合理的結構形式是提高結構整體剛度的關鍵。因此，在結構選型方面，應根據防護要求、平時和戰時使用功能、工程地質和水文地質條件等因素綜合確定，避免結構平面突變或斷面剛度突變，盡量使結構平面選型規整，借以提升結構的整體剛度。
3.2科學設計防止混凝土開裂方案。提高混凝土結構自防水性能關鍵是控制鋼筋混凝土裂縫的產生，在地下工程防水設計中，應特別注重防止混凝土開裂的設計方案，從混凝土強度設計及材料選用、鋼筋及拉結筋布置、防止不均勻沉降等方面減少和控制混凝土開裂。
3.2.1選擇適宜的主體結構材料強度。提到防水混凝土質量，人們自然想到如何提高強度和抗滲等級，混凝土設計強度、抗滲等級越高，單位水泥用量也就越多，水泥水化產生的熱量也高，收縮變形加大，結果導致混凝土結構開裂。因此，要根據使用功能、防水等級、工程埋深等，考慮適宜的人防地下室工程主體結構材料強度，混凝土強度等級不宜低于C30，但也不應過高，抗滲等級應根據工程埋置深度在S6～S12范圍內選用。
3.2.2合理選擇混凝土原材料及配合比。一是正確選擇水泥品種和用量。一般選用水化熱較低的水泥，在保證混凝土強度和其他性能的前提下，通過優選砼配合比，盡量減少水泥用量。二是嚴格骨料質量，特別應重視粗骨料的選擇，宜選用表面粗糙、質地堅硬、級配良好、空隙率和含砂率小的石料。三是摻用符合國家標準要求的粉煤灰替代混凝土中的部分水泥制成粉煤灰混凝土，降低水化熱，增加密實性，增強砼后期強度，提高砼的抗摻性和抗裂性。四是摻入適量的膨脹劑，配制成補償收縮混凝土。補償收縮防水混凝土不但可以減少混凝土在各齡期的收縮值，而且使混凝土在硬化過程中推遲了收縮的產生時間，提高了混凝土抵抗收縮應力的能力，從而減少了收縮裂縫的數量。
3.2.3鋼筋布置的設計。一是適當增加墻體水平構造筋。墻體受力鋼筋過多，水平構造筋過少是墻體容易開裂原因之一。為了防止這些裂縫的產生，可以采用螺紋鋼筋，并適當減少水平構造筋的間距，增加墻體水平構造筋，以提高混凝土極限拉伸強度。二是合理設計拉結筋結構。在設置拉結筋時，采用“梅花型”布置，盡量少而精。雙面配筋采用統一的模數確定鋼筋間距，保證雙面鋼筋交叉點連線垂直于鋼筋網。在拉結筋中間焊接止水環，或將拉結筋與模板拉桿二者結合起來，合設一個止水環。
3.2.4防止基礎不均勻沉降。在開始設計前，要取得全面、準確的工程地質情況資料。在設計時應注意上部結構的均衡布置，以減少上部荷載不均導致沉降差，地基基礎設計以控制變形值為主，設計單位必須進行基礎最終沉降量和偏心距離的驗算。巖溶和土洞有不同程度分布的人防工程，應對持力層范圍內的巖溶、土洞進行相應處理，在地基土的壓縮性有顯著不同處或在地基處理方法不同處設置沉降縫。
3.3提高防水混凝土的施工質量
3.3.1控制好原材料的質量。混凝土的原材料必須符合現行國家標準、施工及驗收規范和設計的有關規定。在施工前進場材料必須現場抽樣檢驗，達不到要求不得使用，重點控制好水泥的用量、強度，砂石含泥量及級配，要通過增加優質粉煤灰等來減少水泥用量，避免混凝土實際強度超過設計強度，提高抗裂性能。
3.3.2把好混凝土澆筑、振搗關。混凝土應分層澆筑、分層振搗，相鄰兩層澆筑時間應根據氣溫情況合理確定，以確保上、下層混凝土在初凝之前的牢固結合。混凝土泵送入模時，應使其水平均勻入模，并控制其自由傾落的高度。混凝土振搗前應先根據具體的結構物設計振搗點，振搗時間一般為10～30s，以混凝土開始出漿和不冒氣泡為準,避免漏振、欠振和超振。
3.3.3選擇合理的混凝土坍落度。實踐證明，在同等條件下，混凝土坍落度越小，混凝土早期收縮越小，施工后主體結構出現的裂縫越少。用于防水的商品混凝土入模坍落度應控制在120±20mm，目前，人防地下室普遍采用混凝土泵送施工方法，為控制坍落度同時又保證可泵性，應選擇質量好的混凝土輸送泵，最好選用進口混凝土輸送泵。
3.3.4設置、處理好細部構造。混凝土應盡量做到連續澆筑，不留或少留施工縫。施工縫的設置，主要考慮一次混凝土澆筑強度和有效控制混凝土的收縮裂紋，在施工縫處繼續澆筑混凝土前，對接縫表面應進行鑿毛處理,粘貼遇水膨脹止水條或中埋式止水帶。因工程設計需要設置后澆帶的地方應提高施工質量，采用補償收縮混凝土，其配合比應經試驗確定，施工前，應將接縫面用鋼絲刷認真清理，鑿去表面砂漿層，完全露出新鮮混凝土后再澆筑。
3.3.5重視混凝土拆模及養護工作。抗裂防水混凝土由于摻加了大量礦物摻合料，早期強度增長一般較為緩慢，后期強度有較高的持續增長，因此拆模時間和養護制度與普通混凝土不同，混凝土側模的拆除時間一般比普通混凝土晚2d，嚴禁過早拆模。混凝土終凝后應進行養護，養護時間不少于14d，以防止在硬化期間產生干裂。
3.4加強質量監督管理，把好設計審查、施工監督、竣工驗收關
3.4.1堅持標準，嚴把設計審查關。要選擇有資質的設計單位，提高設計質量。抓好施工圖設計審查，對不符合人防工程建設設計規范、強制性條文及行業標準的施工圖，提出審查修改意見，由設計單位進行修改，經審核批準后方可施工。進行設計交底和圖紙會審，使施工單位熟悉設計圖紙，了解工程特點和設計意圖以及人防工程施工的質量要求等。
3.4.2跟蹤到位，嚴把施工監督關。人防工程質監部門要對建設、勘查設計、施工、監理單位在工程建設中作出的具體質量行為合法性進行監督檢查，對每一項報監工程制定質量監督計劃，對關鍵工序、關鍵部位、關鍵環節實行跟蹤監督檢查，采取法律、經濟、行政手段及時糾正問題，嚴防不合格的工序質量形成或進入下一道工序。建設、施工單位要建立健全質量管理制度，設置工序控制點，把好工程材料進場關，加強施工過程質量控制，杜絕隨意變更設計和不按審查批準的設計圖紙施工現象的發生，確保設計、施工方案和質量保證措施在實際工作的落實。
3.4.3規范管理，嚴把竣工驗收關。利用人防工程竣工驗收備案這一強制手段，強化監督管理，檢查設計、施工等環節的工作成效，對存在的問題要求及時整改，使得不合格的工程不能備案，更不能投入使用。
4工程實踐
某綜合樓地上十二層，地下二層，建筑高度約56m，總建筑面積約10.41萬m2，該工程地下一、二層為汽車庫及配套設備用房，其中，主樓地下二層設有部分人防地下室，防水等級為一級。近年來，由于結構裂縫影響人防工程地下室正常使用的問題越來越突出，該工程一開始就對結構自防水問題認真對待，確定“綜合治理，以混凝土結構自防水為主”的防水原則，重點對結構自防水采取了以下措施：
4.1強化地質狀況調查，采用合理的主體結構形式。根據該工程所在地的地質情況，對持力層范圍內的巖溶、土洞進行了相應處理，設人防地下室的主樓基礎形式通過采用復合地基和調整樁基的樁長、樁數、樁徑等來調整各部分的沉降量。地下室布置規整，為現澆鋼筋混凝土結構，從結構選型方面提高了結構整體剛度。
4.2優化配合比設計。混凝土配合比經與混凝土廠家反復試配后慎重決定。如C45、S8剪力墻1m3混凝土各種材料用量分別為：水泥340kg、河砂649kg、碎石1058kg、粉煤灰73kg、礦碴73kg、緩凝高效減水劑7.29kg、水180kg，即配合比為1：1.909:3.112:0.215:0.215:0.021:0.529。本配合比最大特點是通過摻入優質粉煤灰和礦碴(每m3混凝土摻入量達146kg)，減少了水泥用量，降低了混凝土最高絕對溫升，同時節約了成本。
4.3嚴格施工工藝和方法。嚴格控制混凝土坍落度，當坍落損失后不能滿足施工要求時，加入原水灰比的水泥漿或二次摻加減水劑進行攪拌，嚴禁直接加水。嚴格控制混凝土入模溫度，避免在高溫時段灌注混凝土。主體結構施工時，采用合理振搗方法，拆模時間不宜過早，混凝土養護及時到位，采用混凝土養護自動噴淋系統。
4.4加強工程質量的監督。對設計中存在的問題提出了審查修改意見，經再次審核批準后施工。制定了該項目質量監督方案，對關鍵工序進行重點監督抽查驗收。
該人防工程地下室建成近一年來，工程質量完好，未出現滲漏水現象，取得了良好的效果。
5結語
以上是多年來自己從理論到實踐從事人防工程設計、施工、質監工作中的點滴體會，是對人防工程結構自防水問題的研究和探討，總的來說可以歸納總結出提高人防工程結構自防水質量的“一個理念、一個重點、四項手段”的解決方案。即樹立“混凝土結構自防水為主，防排結合”的理念；以防止混凝土開裂為重點，提高人防工程防水耐久性；采取“四項手段”：一是選擇規整的結構平面形式，二是從混凝土強度選擇、優化配合比、鋼筋及拉結筋布置、防止不均勻沉降等方面科學設計防止混凝土開裂的方案，特別是針對龍巖優質粉煤灰較多情況，在保證混凝土強度的前提下，減少混凝土中水泥用量，增加粉煤灰用量，三是提高防水混凝土施工質量，特別是在許可的范圍內盡可能降低混凝土坍落度，把好混凝土澆筑、振搗、養護關，四是加強質量監督管理，做好防水混凝土施工前、施工中和竣工的全過程質量監督管理。希望能對提高人防工程結構自防水有所幫助，不當之外，請批語指正。
參考文獻：
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篇2
1.1整體結構監測
整體結構監測的主要內容包括沉降觀測，位移觀測、撓度觀測、裂縫觀測和振動觀測等。每一種建筑物的觀測內容，應根據建筑物的具體情況和實際要求綜合確定測量項目。健康監測方法與測量儀器的發展密切相關。目前，GPS定位技術已經在區域性變形觀測和大型工程變形監測中應用，并具有實時、連續、自動監測的優點，甚至與遠程數據傳輸相結合，實現監測與決策智能化。監測的準確性取決于監測方案的科學性、監測點布置的合理性及測量儀器的精確度。
結構監測的方法可分為四類：(1)空間域方法，(2)模態域方法，(3)時域方法，(4)頻域方法。其中空間域方法是根據質量、阻尼和剛度矩陣的改變來檢測和確定損傷位置I模態域方法根據自振頻率、模態阻尼比和模態振型的改變來檢測損傷；在時域方法中。系統參數通過在一定時間內采樣的數據來直接確定，精度較高，但很費時，在頻域方法中，模態參數如自振頻率、阻尼比和振型等是確定的，譜分析和頻率響應函數被廣泛應用。上述方法各有其優缺點。如頻域方法和模態域方法使用轉換的數據，數據轉換存在誤差和噪聲。在空間域方法中，質量和剛度矩陣的建模與修正還存在問題，并且難以精確。將兩三種方法結合起來檢測和評估結構的損傷具有很強的發展趨勢，比如將靜載測試和模態測試的數據結合起來診斷損傷，這樣可以克服各自方法的缺點并相互檢查。與損傷檢測的復雜性相適應。
1.2結構性能的檢測
結構性能的檢測是可靠性鑒定工作中的重要環節，內容一般有結構材料的力學性能檢測、結構的構造措施檢測、結構構件尺寸和鋼筋位置及直徑的檢測、結構及構件的開裂和變形情況檢測等。
1.2.1混凝土結構
混凝土強度及缺陷的檢測技術目前得到了廣泛的應用和發展，分為非破損檢測技術和局部破損檢測技術。由于非破損檢測技術具有適用性強、可連續大面積測試、不破壞結構且能獲得破壞試驗不能獲得的信息(如內部孔洞、疏松、不均勻性等)等特點，因此，一般情況下，均采用非破損檢測技術(但檢測結果的精確度較差)。到目前為止，關于混凝土強度的非破損檢測技術有回彈法、超聲法等，局部破損檢測技術有鉆芯法、拔出法和灌入法等，以及由上述基本方法組合而成的超聲回彈綜合法、鉆芯回彈綜合法等。混凝土強度的檢測技術已基本成熟，成熟的標志在于測試理論的完善和測試儀器性能。如；“回彈值——碳化深度——強度”關系，反映了回彈值與混凝土強度之間的基本規律。回彈、超聲、鉆芯和拔出等較為成熟的混凝土強度和缺陷檢測方法已經有了全國性的檢測本論文由整理提供技術規程。
混凝土構件鋼筋配置情況的檢測有破損和非破損兩類方法。破損方法是鑿去檢測部位的混凝土，直接量測鋼筋的數量、直徑及保護層厚度，然后與設計圖紙比較。這種方法對構件有損傷，應盡可能少用。非破損方法主要有電磁法、雷達法和超聲法，雷達法測試速度較快，電磁法相對較慢；對保護層厚度的測定用超聲法精度相對較高。上述幾種方法均不能準確測定出鋼筋直徑，也不能測定節點區的鋼筋和構件中剛進的連接情況。而這些檢測項目的結果客觀上又是結構鑒定與加固的依據。因此迫切需要開發研制測試精度高的檢測儀器。
1.2.2砌筑結構
砌筑結構檢驗測試技術起步比混凝土結構略晚一些，技術成熟程度比混凝土強度檢測技術略差，但該項技術的發展勢頭猛，在國內形成了百家爭鳴的可喜局面，目前，砌體結構材料強度的檢測技術正日益成熟。
砌筑強度檢測方法有現場檢測法和間接測試法，現場測試法有推剪法、單剪法、軸壓法、扁千斤頂和拔出法等五種檢測方法，需要從墻體上截取試件，比較困難，且試件稍經搬動，強度就會受到影響，故應用較少。間接測試法是通過檢測磚和砂漿的強度，然后依據現行規范直接確定砌體強度。磚的強度檢測通常可以從砌體上取樣按常規方法進行檢測，方法比較簡單。砂漿強度檢測方法有沖擊法、點荷法、回彈法、筒壓法、射釘法和剪切法等。
1.2.3鋼姑構
與混凝土結構和砌體結構相比，工程建設中鋼結構的數量相對較少，加之冶金、機械、交通、航空、石油、化工等工業部門對鋼材物理力學性能、內部缺陷，焊縫探傷等檢驗方法比較完普。因而其檢驗測試技術發展之路基本是借鑒學習國內其他行業的先進方法，如焊縫和鋼材的超聲波探傷方法、射線探傷方法、磁粉探傷方法和滲透探傷方法等。
結構鑒定與評估技術的發展與建筑市場和社會的需求有直接的關系，與國家的經濟狀況有密切的關系，同時又受到檢測技術發展的影響。結構的可靠性評級是根據檢測的結果進行評定，它是結構維修，加固的重要依據。根據《危險房屋鑒定標準》(JGJ125—99)(2004年版)，房屋的綜合評定按三個層次進行；第一層次應為構件危險性鑒定，其等級評定分為危險構件(Td)和非危險構件(Fd)兩類；第二層次應為房屋組成部分(地基基礎、上部承重結構、圍護結構)危險性鑒定。其等級評定應分為a、b、c、d四等級；第三層次應為房屋危險性鑒定，其等級評定應分為A、B、C、D四等級。超級秘書網
建設工程質量的檢測與鑒定技術已超出了單純的結構安全的范疇，包括了結構的安金性、耐久性、適用性和抗災害能力以及工程質量問題產生原因的鑒定與分析等綜合問題。建設工程質量的檢測與鑒定為治理工程質量通病。如設計造成的多層磚房溫度裂縫問題，混凝土工程施工階段的開裂問題等起到了積極的作用。為設計規范和施工驗收規范的修編提供了依據。
篇3
1.工程概況湖南住宅建筑工程東面為小區道路，距路邊約20m；南面為單層臨建某酒店，間距約5.5m，該臨建基礎采用600噴粉樁，樁長約15m，但現場觀察有部分墻體有不同程度的開裂，是基礎不均勻沉降引起的，如果地下室深基坑支護結構有較大變化，就會對該酒店造成較大不利影響；西面為圍墻，距離約10m，北面是八層宿舍樓，間距約13m。該建筑物占地成矩形，長55.52m，寬18.5m。總建筑面積約15500m2，樓高15層，設一層地下室，地下室層高分別為4.4m和3.4m，但外露0.9m在地面上。場地自然標高約為-0.90m，地下室基礎承臺墊層底標高分別為-6.4m和-7.35m，即地下室挖土深度分別為5.5m及6.45m，具體布置詳見圖1。圖1地下室圍堰平面圖
2.地質條件
按地質鉆探資料提示，地質情況按孔深分層如下：0～3.7m為雜填土，松散；3.7～16.7m為淤泥質粘土，飽和流塑；16.7～24.1m為中細砂角礫層，飽和，中細砂松散，角礫稍密；24.1～26.6m為粉質粘土，飽和硬塑；26.6～29.3m為粉質土層，濕堅硬；29.3～55.5m為強風化花崗片麻巖。地下水位較高，地表下約0.84m。
3.基坑支護結構設計方案的選擇
根據該建筑物地形及鉆探資料，綜合分析該地下基坑有如下幾個特點：
(1)基坑開挖深度大。
(2)基坑開挖深度范圍內是雜填土、淤泥，土性差；地下水位較高。
(3)地下室南面距某酒店只有5.5m，且酒店有約3.0寬洗車槽場地及海鮮水池設在此5.5m范圍內。鉆孔樁，噴粉樁等機械無法靠近施工。并且一定要保證酒店正常營業，地下室施工時要保證該酒店建筑物的安全。
通過對多種方案綜合分析，最后確定地下室基坑南面采用拉森Ⅲ型鋼板樁圍護，其余三面采用鉆孔樁800間距1100圍護，鉆孔樁外側采用500、400噴粉樁聯成止水帷幕。鉆孔樁除基坑底為-7.35m部分采用兩層水平支撐外，其余鉆孔樁均采用一層水平支撐設計，鋼板樁采用兩層水平支撐設計。第一層支撐體系采用鋼筋混凝土梁（其中鋼板樁仍使用HK300C工字鋼作腰梁，節點利用焊接鋼筋錨入支撐混凝土中），中間設φ800鉆孔支承樁。第二層支撐體系采用HK300C工字鋼。由于部分基礎承臺阻擋節在二層支撐的支撐樁上，考慮到不能拖延加設支撐的時間，因而先加設支撐，然后支撐與承臺混凝土一起澆筑
此設計方案本著“安全、經濟、施工方便”的原則，一方面采用鉆孔樁及鋼筋混凝土支撐，經濟合理，節省工程開支，又能保證基坑支護結構有足夠的剛度和整體性；另一方面，鋼板樁可接駁加長，使樁錘能懸空施打板樁，以解決場地限制問題；另外，鋼板樁的抗滲性能較好，鋼支撐安拆方便，施工速度快，且鋼板及鋼支撐可重復使用。
4.支護結構設計的驗算取值
4.1鉆孔樁的計算（按等值梁法計算）
4.1.1r、Ck、ψk按20m范圍內的加權平均值計算，求得：r＝15.9KN/m，ψK=120；主動土壓力系數Ka=tg2(45-12/2)=0.66；被動土壓力系數Kp=tg2(45+12/2)=1.52；查表得K=1.28；eAh=rhKa=15.9×5.5×0.66=57.7KN/m2；eAq=qKa=2.64KN/m2；
4.1.2基坑面以下支護結構的反彎點取在土壓力零的d點，視為一個等值梁的一個鉸支點，計算樁上土壓力強度等于零的點離基坑底面下的距離為：y=Pb/r(K·Kp-Ka)=2.94m。
4.1.3按簡支梁計算等值梁的兩支點反力，求得：Po=127.3KN/m，Ra=134.6KN/m。
4.1.4計算鉆孔樁最小入土深度to=X+Y，X=10m，求得：to=12.94m；t=1.13×to=14.62m；Lh+t=5.5+14.62=20.12m。綜合考慮樁長取L＝20m。
4.1.5按剪力為零處彎矩最大，求得最大彎距：Mmax=246.8KN/m。
4.1.6采用800徑鉆孔樁，每隔1100mm布置，最大彎矩設計值：Mmax＝246.8×1.1×1.2＝325.8KN/m樁混凝土等級為C25，通過常規方法計算，鉆孔樁選配1620（對稱配筋，承受最大彎矩每側配密）。
4.2水平支撐GL1的截面設計。水平支撐GL1的截面尺寸定為500×900mm，作用于GL1的豎向荷載包括GL1的結構自重g=1.25KN/m和支撐頂面的施工荷載q=9.7KN/m2，作用在支撐結構上的水平力包括由土壓力和坑外地面荷載引起的圍護墻對腰梁QL1的側向力。可按圍護墻沿腰梁長度方向分布的水平乘以支撐中心距確定，即支撐的軸向力為NO＝7.5Ra=7.5×134.6=1009.5KN。
水平支撐GL1按偏心受壓構件計算。取內力標準值綜合系數為1.2，則GL1上的彎矩M＝1.2×（g+q）lo2/8=219.1KN/m；軸力為N＝1.2No=1211.4Kn，為了構造簡便，GL1采用對稱截面配筋，經按常規方法計算，GL1上下各選配625，（四肢）。
4.3腰梁QL1的截面設計。
QL1梁的截面尺寸定為500×800mm，圍護墻沿QL1梁長度方向分布的水力為q=Ra=134.6KN/m，考慮八字撐的影響，QL1梁的計算跨度按規范取lo=(l+l1)/2=5.0m，QL1梁按連續梁考慮。查表知Mmax=0.107qlo2×1.2=504.75KN/m，最大剪力Qmax=0.607，qlo=408.5KN。通過正截面承載力計算及斜截面抗能力計算，選配625（每側），(四肢)。
4.4工字鋼I30的強度驗算。查表Wx=472.3×103mm2；（f）=215MPa，得f=Mmax/Wx=106.9MPa＜（f）），所以，采用I30工字鋼偏于安全。
4.5鋼板樁的計算。基坑深6.5m，經驗算是一層內支撐不滿足要求，為此要用第二層內支支撐。采用現在拉森Ⅲ型鋼板樁，其截面特性：Wx=1600×103；f=200N/mm2；最大彎矩設計值：Mmax=1.2189.2=227.04KNm/m；f=Mmax/Wx=142﹤200N/mm2；考慮到現有鋼板樁規格等因素，經驗算樁長設計為20m，保證深基坑支護結構安全。
4.6第二道腰梁QL2的截面設計。設計采用H鋼HK300C，其截面特征值：A=225.1×102mm2；Ix=40948×104mm4；Iy=13734×104mm4；Wx=2559×103mm3；Wy=900×103mm3；ix=135mm；iy=78mm；沿QL2梁上分布水平力q=1.2×243.2=291.8KN/m；M=0.107qLo2=780.7KNm；f=M/Wx=305＜315N/mm2。4.7第二層水平支撐QL2截面設計。GL2梁采用HK300C鋼梁，其自重q=1.77KN/m；自重產生彎矩M=22.2KN/m；軸向力No=7.5RB=2188.8KN；ε=M·A/N；W=0.089＜30；λ=lo/iy=117；ψb=0.374；f=260N/mm2﹤315N/mm2。以上結構設計理論值經驗算，符合設計規范要求。
5.基坑支護結構的施工處理措施要點
5.1鋼板樁的施工。
為避免施工打工程樁時震動及土壤擠壓對酒店的基礎影響，所以靠近酒店（平行于A軸）的鋼板在工程樁施工前先打，打完鋼板樁后在板樁背后做排水溝。
5.2鉆孔樁及噴粉樁施工。全部鉆孔樁均在工程樁完成后才進行鉆孔施工，鉆孔樁采用“跳打”的方式施工。噴粉樁按鉆孔樁的施工進度分段插入施工。
5.3挖土施工及支撐的設置和拆除
5.3.1鉆孔樁完成后，降土約1.3m深(即支撐梁面標高-2.2m)，制作第一層支撐，該層支撐完成后大面積回填300mm厚土，支撐面為不少于300mm厚的準石粉石渣，這樣一方面保護支撐不被機械壓壞，另一方面有利于運泥車在場上行走。
5.3.2地下室大面積降土時，根據加設第一層支撐后，未加設第二層支撐之前，保證鋼板樁安全的驗算挖土深度來開挖土方，并且通過研究核算決定，除坑底設計標高為-7.35m的部分和靠A軸至鋼板樁的范圍內挖土至-5.9m深,并按I-I剖面圖所示在靠近鋼板樁留設土臺外,其余部位均大面積降土至標高-6.4m。這樣，通過預留土臺，增加被動土壓力的土坑力，保證鋼板樁的安全，充分利用機械挖土，加快施工速度。實踐證明該方法是可行的，但不同的土質其留設的土臺的寬度不同。
5.3.3第二層支撐應在挖土后兩天內加設完成，不能拖延時間，保證整個支護結構安全。
5.3.4全部樁承臺施工完畢后，用石粉、石渣將基坑回填至于-5.9m處，這樣，使整個基坑底回復于一層支撐的深度，然后拆除第二層支撐，繼續填土至能施工地下室底板為止。
5.3.5第一層支撐（-2.2m）待±0.00樓面施工完畢，圍堰樁與地下室外壁回填土方至-3.00標高外才拆除。
5.4降排水處理措施。基坑上部采用集水井和排水溝聯合排水，雖然鋼板樁及粉噴樁止水帷幕抗滲性能較好，但為防止基坑開挖時的雨水、少量滲水及土層含水量的影響，基坑底四周共設8個集水井，井壁用磚砌筑，但磚縫必須疏水，井內徑為1.0m，井底標高比施工面低0.8m，井內設潛水泵，集水井用排水溝縱橫聯接。這樣，由排水溝、集水井和抽水設備組成一個簡易的降排水系統將地下水位降低至6.0m以下。
5.5鋼板樁的回收。完成±0.00樓面，全部支撐拆除后，采用吊車在A～B軸的樓面行車回收鋼板樁。
6.施工監測為及時掌握基坑支護工程的變化動態，對該項工程采取專門監測，對所定的監測內容定時進行觀測，印制標準表格，進行數據整理，繪制位移（沉降）-時間坐標圖，以觀察各參數隨時間的變化趨勢，及時反饋信息，指導土方開挖和后續工程施工。
觀察項目包括：
(1)觀察南面酒店及北面八層宿舍樓的軸線標高變化，在靠近基坑支護工程的墻轉角及中間各設四個三角標志；
(2)觀察東面小區道路及西面圍墻的標高位移變化，各設兩個標志；
(3)鋼板樁墻及鉆孔樁墻每隔15m設一點，觀察水平位移和垂直度。
監測結果表明：從挖土到地下室工程完工，共進行18次監測，在整個監測過程中，圍堰的位移、傾斜、支撐變化均正常，周圍建筑物、道路、管線安全。主要監測結果如下：
(1)南面酒店的軸線無變化，最大沉降量為3mm。
(2)東面小區道路及西面圍墻無明顯變化。
(3)鋼板樁最大傾斜13mm，最大移位為18mm；鉆孔樁的最大位移為4mm，無明顯傾斜面。監測結果也說明此基坑支護結構設計方案是十分成功的，并且說明采用鋼板樁和鉆孔樁，鋼支撐和鋼筋砼支撐所組成的基坑支護結構，剛度及整體性良好。
7.基坑支護結構技術經濟分析
該基坑支護結構的總造價約為252萬元，總設計基坑支護長度為156.95m，平均每延長米的費用為1.6萬。基坑支護結構施工工期為52d。這對于主要土層內磨擦角僅為9°且挖土深度超過6m的地下室基坑支護工程來說是比較經濟和省時的。
8.設計體會與監理結論
8.1地下室基坑支護結構的設計必須滿足強度和變形兩個方面的要求，特別是變形問題。
8.2針對不同的情況，采用因地制宜的圍護措施，不僅能達到圍護目的，而且安全經濟省時。本工程基坑圍護針對不同現場情況，不同開挖深度，綜合采用了鉆孔樁、鋼板樁、卸土、挖土預留土臺、鋼筋混凝土內支撐和鋼內支撐等方法，即達到設計的目的，而且圍護費也合理。
篇4
材料結構分析技術是研究晶體結構及其變化規律的重要手段，是材料科學工作者必須掌握的基本知識。隨著科學技術的不斷發展，眾多新型材料不斷涌現，材料微觀組織與結構分析在材料科學研究中所扮演的角色也越來越重要。因此，高校理工科專業開設有關材料結構分析相關課程，其必要性與重要程度不言而喻。
中南大學材料學院開設的“材料結構分析”一課是全院乃至全校示范性課程，其擁有一流的教師隊伍，課程教學內容充實、教學方法先進，教學管理制度完善，教學團隊還根據課程內容出版了一系列高水平教材和實驗指導書籍。課程的主要內容是有關材料結構表征，以及相關分析儀器和測試技術的介紹，一直是金屬材料工程、材料加工工程、粉末冶金工程、材料科學與工程等本科專業必修的專業基礎課，并于2008年被評為湖南省精品課程、國家精品課程。在多年的教學實踐中，各位任課教師和學者積累了豐富的經驗，形成了一支科研業務強、教學水平高的一流團隊，為學生創造出了一套完整、科學的理論和實踐能力培養體系，在教學改革方面也取得了顯著的效果。
一、以創新教育為核心，建立人才創新體系，培養高水平人才
本課程按照國家精品課程的標準和要求進行建設，在教師隊伍、教學內容、教學模式、教學方法、教材建設和教學管理等方面爭創一流，旨在培養學生的創新思維和創新能力。
學生通過本課程的學習，了解材料科學研究工作者通常關注的主要顯微結構分析內容；掌握各種常見分析儀器的功能和基本原理，掌握材料結構分析的基本實驗技術、樣品制備方法；能與專門從事X射線、電子顯微分析等材料結構分析工作的實驗人員共同設計試驗方案，正確分析檢測結果，熟練選用材料結構分析手段開展相關科學研究。
通過扎實的基礎理論學習和過硬的實驗技能訓練，培養學生從事材料科學研究必備的結構分析實驗技能，提升從事材料科學研究的基本能力和綜合素質，為后繼專業課學習、開展畢業論文及科學研究奠定堅實的基礎。
二、加強師資培養，形成了一支結構合理、水平較高的主講教師隊伍
本課程已有近五十年歷史，近半個世紀的傳承，經過經驗豐富的老教師的傳、幫、帶，形成了一支由黃伯云院士擔任教學顧問，教授/博導、副教授、講師和高級實驗師組成的高水平教學團隊，具有博士學歷者60%以上；知識結構和年齡結構合理，既有經驗豐富的老教師，也有年富力強的中青年教師骨干；師資配置合理，主講教師9人，講授/輔導教師4人，實驗教師5人。其中教授/博導6人，研究員1人，副教授4人，講師/實驗師6人，助教1人。其中具有博士學位的11人，留學回國人員10人。教學隊伍師德優良，學術造詣高，教學能力強，責任心強，團隊和諧，長期承擔本課程和相關課程教學工作，經驗豐富，特色鮮明，青年教師培養計劃科學合理，卓有成效。
五年來，材料結構分析精品課程教學團隊中45歲以下主講教師3人晉升為教授，1人晉升為研究員，4人評聘為博導。獲國家級、省級、校級教學成果獎10人次，1人獲政府特殊津貼，2人被評為教育部優秀人才，1人被評為芙蓉學者，2人選為湖南省青年骨干教師培養對象。由45歲以下主講教師參與、主持國家級教學改革項目2項，主持國家863項目4項，國家自然科學基金項目3項，軍工配套項目2項，其它省、部級重大科研項目12項。期間，他們發表高水平學術300多篇論文，申請專利6項。
本課程教學隊伍一直工作在教學科研第一線，具有多年從事教學工作的豐富經驗和強烈的敬業奉獻精神。經過多年的教學改革與實踐，建立了長期的合作伙伴關系和友好的團隊協作精神，是一支“強業務，高水平，愛崗敬業的年富力強”的教學團隊。
三、精煉教學內容，形成特色體系
“材料結構分析”原理與技術是晶體學、結構化學、金屬學、原子物理、微電子學等多學科的交叉與融合。本課程針對全校材料學、材料加工工程、材料化學、粉體材料、冶金工程、機械工程等不同專業的共性和個性，整合、優化教學內容，凝煉核心技術，科學設計課程體系，形成了自己的體系特色。
針對我校材料科學與工程專業本科人才培養目標和“材料結構分析”課程定位，在“以學生為本，融知識傳授、能力培養、素質教育于一體”的現代教學理念指引下，本課程結合“材料結構分析”的基本原理和學科的前沿發展，立足于“重基礎、寬口徑”、“服務有色金屬行業、拓展新材料領域”的大材料學科人才培養思想，精選“X射線衍射分析”和“電子顯微分析技術”為主要教學內容，遵循現代教育教學規律，科學地設計了課程體系，實現了理論教學與實踐教學的有機統一。
理論教學以材料結構表征、分析儀器及測試技術為主線，突出晶體X射線衍射、電子衍射等重點教學內容，恪守“表征為核心、儀器重操作、技術抓應用”的原則，注重先修基礎課及后續專業課的銜接。且善于采用案例教學法，將主講教師承擔科研項目獲得的典型實驗結果（照片）引入課堂，既正確處理好了經典與現代的關系，又確保了教學內容的基礎性、研究性和前沿性。
實踐教學以其優越的條件為學生提供了一個應用理論來解決實際問題的平臺。目前，我院擁有4臺不同型號的X射線衍射儀，2臺透射電鏡，4臺掃描電鏡，儀器強件較多，而且全部實現了開放運行，有條件安排本科生上機練習。實踐教學的主要方式是由實驗老師配合課程授課內容，對照儀器講解，介紹儀器結構、工作原理和操作步驟，學生在教師的指導下自己動手制備樣品，操作儀器進行樣品測試，實驗獲得圖譜或照片也要求由學生進行自行分析，教師最后組織討論和講解。
實踐教學針對“基本操作”、“測試手段”和“研究方法”三大訓練模塊開設了多層次、多方位的多種類型實驗。其中“基礎型”實驗4項，主要針對X射線衍射儀、透射電鏡、掃描電鏡和能譜儀的結構、原理及操作方法進行訓練，加深學生對“材料結構分析”理論的理解，讓學生熟悉儀器構造和基本操作方法；“綜合型”實驗6項，主要包括為X射線衍射物相分析、點陣常數的精確測量、金屬薄膜樣品的制備及典型組織的觀察、掃描電鏡成分襯度像及高倍組織觀察，讓學生學會樣品制備和實驗結果分析，熟悉材料結構分析的基本應用，學會針對不同研究對象選擇正確的分析方法，了解“材料結構分析”的應用；“設計創新型實驗”3項，主要是結合學生課外創新研究課題及導師課題設計大型實驗，運用已掌握的知識真刀實槍地解決材料科學研究中的實際問題，從而提升從事材料科學研究的基本能力和綜合素質，為后繼專業課學習、開展畢業論文及科學研究奠定堅實的基礎。另外，我們制訂并實施了引導學生參加課外科技創新實驗和科學研究的方法與政策，并進行考核，形成了“課程實驗+課外創新實驗+畢業論文”四年不斷線的實踐教學格局。
四、啟發式教學，以靈活的教學手段保證教學質量
在先進的教學理念指引下，創新了教學方法和教學設計，既重視發揮教師的主導作用，又尊重學生在學習活動中的主體地位，實行啟發式教學，鼓勵學生積極參與學校組織的本科生創新實驗和科研活動。并將多種教學方法有機結合，改革考試考核辦法，建立了完善的教學評價與考核體系，有效地調動了學生學習的主觀能動性和積極性，極大地激發了學生的學習潛能。我們在教學手段和教學方法等方面進行了全面改革，完全淘汰了傳統的黑板加粉筆式教學模式，將多媒體教學、網絡教學、雙語教學相結合，且取得了很好的成效。
在理論基礎部分的教學過程中，通過多媒體課件和動畫將理論公式的推導思路分步、形象、啟發式地進行講述，有效地促進了學生的積極思考，培養了學生思考問題、解決問題的能力；在有關儀器設備內容的教學過程中，通過模擬動畫進行解剖和分析，使原來在黑板上難以講深講透的內容形象、生動地展示在學生面前，提高了學生的學習興趣和學習熱情，加深了學生對所學知識的理解和掌握，同時啟發學生對現有設備提出結構改進意見，培養了學生的創新性思維能力。此外，利用留學回國教師和青年教師具有良好英語基礎的優勢，開展了雙語教學。本課程“晶體基礎”、“電子顯微分析”部分采用英語課件，向學生推薦優秀的國外原版教學參考書，在傳授專業知識的同時，提高了學生的外語學習興趣和外語應用水平，同時為本課程與國際接軌奠定了基礎。
網絡教學環境學校的校園局域網及寬帶網均與校內各教學樓、辦公室、學生宿舍及教職工住宅區相通，并與國內外Internet網相聯，網絡教學軟件資源齊備，硬件運行環境良好。 我們自行制作能滿足本課程教學需要的一整套授課教案、電子課件以及一系列儀器設備模擬動畫和錄像等教學軟件，并從日本引進了Jade 6射線衍射數據處理軟件，可通過學校的局域網及寬帶網經常保持更新，在教學過程中發揮積極的作用。在課程網站上建立了電子教案、教學指導、自測練習等，學生可以在網上自主學習，促進了教學效果的發揮。
重點、難點理論部分的教學采用“課前預習-學生發問-難點講解-老師質疑-小組報告-學生匯報講演”的“六步教學法”。通過學生自主學習，老師難點講解的辦法，逐步加深學生對教學重點、難點的理解，最后通過“匯報講演”的形式牢固緊握。除此，本課程主講教師都承擔了大量的科研項目，在介紹材料結構分析方法基礎知識后，結合科研案例講解材料結構分析方法在材料研究中的具體應用，激發了學生的學習熱情，加深了學生對所學知識的理解和掌握。
五、編纂特色教材，夯實教學基礎
在教學條件保障上，所在學科為一級國學重點學科，該課程開設歷史悠久，積淀深厚。自1980年以來，中南大學編寫了《金屬X射線衍射與電子顯微分析技術》、《晶體X射線衍射學基礎》（李樹棠主編，冶金工業出版社出版）等教材，姜鋒、尹志民主編的《材料結構分析》被納入新世紀材料科學叢書選題；出版了《X射線衍射學實驗方法》（李樹棠主編，冶金工業出版社出版）及《金屬材料科學與工程實驗教程》（潘清林主編，中南大學出版社出版）等實驗指導書籍，另外，尹志民主編了實驗講義《材料電子顯微分析實驗技術》，黃繼武主編了網絡講義《Jade 5使用手冊》。這些教材、實驗教材及網絡講義等被全國多所高校選為本科教材和考研參考書，在國內產生極大的影響和反響。
精品課程建設旨在利用現代信息技術，發揮高校人才優勢和知識文化傳承創新作用，廣泛傳播國內外文化科技發展趨勢和最新成果，展示我國高校教師先進的教學理念、獨特的教學方法、豐碩的教學成果。經過課程建設，使本課程形成系統、完善的全方位、立體化的教學體系，取得高質量的教學研究成果的同時，將中南大學“材料結構分析”課程建設成教學資源網絡共享、在全國具有示范作用的國家級精品課程。
參考文獻：
篇5
1、較好地掌握基本理論，樹立愛國主義和集體主義思想，遵紀守法，具有較強的事業心和責任感，具有良好的道德品質和學術修養，身心健康；
2、系統掌握本學科堅實的基礎理論和專門知識，具有從事安全技術工程領域的科學研究或獨立擔任專門技術工作的能力；
3、比較熟練地運用一門外國語。
二、學科專業及研究方向簡介
1、本專業隸屬的一級學科為礦業工程。安全技術與工程是針對大型基礎設施的公共安全而發展起來的一門新型交叉學科，該學科以保證大型基礎設施的安全性和可靠性為目標，主要進行監測技術、檢測技術、信息處理技術、控制技術、健康診斷與評價技術等基礎理論及應用技術研究。該專業可招收土木工程、交通工程、機械工程、力學、安全工程、信息技術及材料科學與工程等相關專業的本科生。
2、主要研究方向及其內容：
1)結構健康監測與信息處理技術：主要包括結構健康監測技術、監測與診斷系統、監測信息處理技術、數據挖掘技術、遠程監測技術等研究。
2)結構健康診斷與安全評估：主要包括結構健康診斷理論和技術、結構健康狀態及安全評估技術等研究。
3)既有結構性能評估與控制技術：主要包括既有結構檢測技術、仿真分析技術、承載能力及耐久性評定、壽命評估、結構控制及加固技術等研究。
4)大型施工機械安全技術與工程：主要包括大型施工設備的設計、狀態監測與故障診斷、施工控制與安全管理等研究。
三、培養方式及學習年限
1、碩士生的培養方式為導師負責制，課程學習和科學研究可以相互交叉。課程學習實行學分制，一般要求在前一年修滿所要求的學分。
2、碩士生培養實行學年制，學制2.5年。碩士生的在校學習年限為2～3.5年（含休學）。
四、課程設置與學分要求
課程設置分學位課和非學位課兩大類，學位課分為公共學位課、基礎理論課、專業學位課，非學位課分為選修課和必修環節。碩士生在校期間，應修最低學分為26學分，其中公共學位課8學分，基礎理論課不少于4學分，專業學位課不少于5學分，選修課不少于5學分，必修環節4學分，最高學分不超過34學分。學分積要求是學位課學分積不少于51，選修課學分積不少于15，總學分積不少于66。
課程的考核采取以下幾種方式：
方式A：平時成績（20%）+閉卷考試（80%）的考核方式；
方式B：閉卷考試（50%）+課程論文（50%）的考核方式；
方式C：平時成績（30%）+課程論文或課程設計（70%）的考核方式；
方式D：考查。
課程
類別課程編號課程名稱學時學分開課學期開課單位考核方式
ⅠⅡⅢ
公共課學位課
100401自然辯證法322√人文分院B
100402科學社會主義理論與實踐161√人文分院B
101201公共外語64+324√√外語系A
100001專業外語161√B
基 礎 理 論 課111105數值分析483√數理系A
111108應用數理統計322√數理系A
111103隨機過程483√數理系A
111003有限元法基礎483√工程力學系A
專 業 學 位 課121701安全系統工程322√大型結構所B
121702現代結構測試原理322√大型結構所B
121703智能材料與結構322√大型結構所B
120101橋梁結構理論483√土木分院A
120102高等結構動力學42+63√土木分院B
120103高等巖土力學40+83√土木分院B
120105高等混凝土結構學483√土木分院B
120106高等鋼結構理論483√土木分院B
120803數字信號處理322√電氣分院A
130907模式識別與圖像處理322√計信分院C
選 修 課131701結構工程仿真技術322√大型結構所C
131702風險分析322√大型結構所C
131703結構健康監測實驗技術322√大型結構所C
131704現代傳感器技術322√大型結構所C
131705風工程概論322√大型結構所C
131706結構振動與控制322√大型結構所C
130118工程抗震24+82 √ 土木分院C
130109彈性薄壁桿件理論322√土木分院C
130116環境巖土工程與災害防治322√土木分院C
131002結構分析及反分析方法322√工程力學系C
130903嵌入式系統及應用322√計信分院C
131201日語161√外語系C
130401人文社科系列講座161√人文分院C
必 修
環 節140001科研（教學）實踐1√D
140002學科前沿報告與學術活動8次1√√D
141501信息檢索161√圖書館C
補修課程
五、學位論文要求
學位論文工作是研究生培養的重要組成部分，是對研究生進行科學研究或承擔專門技術工作的全面訓練，是培養研究生創新能力、綜合運用所學知識發現問題、分析問題和解決問題能力的主要環節，也是培養研究生文獻閱讀能力、工程設計能力、實驗能力、數據分析能力和數據處理能力、邏輯推理能力和寫作能力的主要環節。要求做到：
1、學位論文的選題必須著重選擇對國民經濟具有一定實用價值或理論意義的課題，要充分考慮實驗的各種條件、課題的份量與難易程度；學位論文的選題必須在第三學期期中（10月底前）完成，開題報告統一交培養單位辦公室。
2、學位論文必須在指導教師的指導下由研究生獨立完成，研究工作必須堅持實踐性、實驗性的原則，論文內容應以研究生本人從事的實驗、觀測和調查的材料為主。對所研究的課題要有自己獨立的見解。
3、碩士生論文科研時間一般不少于1年。
4、學位論文實行中期檢查制度，一般應在第四學期（5月底）進行，匯報學位論文工作的進展情況，遇到問題和困難及時向導師尋求幫助和指導，保證論文順利完成。
5、學位論文送審分兩批進行，第一批安排在第五學期期中，論文送審截止日為11月10日；第二批安排在第六學期期中，論文送審截止日為4月10日。
6、論文答辯、學位申請和學位授予參照《石家莊鐵道學院學位授予工作實施細則》執行。
碩士點負責人：
培養單位學位評定分委員會主席：
（分委員會公章）
篇6
機械結構虛擬優化設計是以計算機建模和仿真技術為基礎，集計算機圖形學、虛擬現實技術、機械動力學、有限元分析、優化設計等技術為一體，由多學科知識組成的綜合系統技術，是機械結構動力學設計技術在計算機環境中數字化、圖像化的映射。本文分析了機械產品虛擬動態優化設計的一般過程，以數控車床關鍵部件一尾架為例，建立了三維可視化的有限元CAE模型，通過對模型進行結構分析，實現該部件結構的動態優化。
1機械結構虛擬動態優化設計過程
機械產品虛擬動態設計的一般過程是:先建立滿足工作性能要求的產品初始CAD模型(初步設計圖樣)，然后對產品結構進行動力學建模和動態特性分析，再根據工程實際情況，給出結構動態特性的要求或預定的動態設計目標，按結構動力學“逆問題”方法直接求解設計參數，或按結構“正問題”分析法，進行結構改進設計，直到滿足預期性能設計要求，從而獲得一個具有良好靜、動態特性的產品設計方案，如圖1所示。結構動態設計的主要內容包括:
(1)建立一個切合實際的結構動力學模型;
(2)選擇有效的動態優化設計方法。
2機械結構建模分析及優化實例
以數控車床關鍵部件尾架為例進行研究。數控車床動態設計是在“正問題”處理方法的基礎上進行的，數控車床共有零、部件800多個，其中對整機結構性能影響大的零、部件主要有以下幾個:床身、主軸箱、尾架等。為使整機具有良好的動態性能，必須對關鍵部件進行優化。為此，應先建立數控車床主要部件的幾何模型和滿足其動力學特征的有限元模型，進行動態分析，根據動態分析的結果對原部件結構設計的薄弱環節進行動力學修改和結構分析優化，最終得到一個具有良好靜、動態特性的產品設計方案。
數控車床的尾架安置在床身的尾架導軌上，并可沿此導軌調整其縱向位置。尾架套筒的錐孔裝有后頂尖，用以支撐工件。由于尾架頂尖與主軸箱卡盤的同軸度直接影響著車床加工零件的精度，因此，尾架的結構是否合理對保證車床加工高精度很重要。
如圖2為尾架系統的有限元模型，考慮到實際情況，將尾架導軌與兩導軌座作為一體處理，尾架體與導軌之間以互為接觸單元為主，每個導軌座均布4個全約束點，系統共有單元7 049個。得到尾架系統前三階振型如圖3(a)，3(b)，3(c)所示。表1列出了尾架系統計算頻率及振型特性。
由分析可知，該尾架系統剛度很弱，相當于簡支梁，是整機結構中非常薄弱的部分。綜合新車床的布局，考慮鑄造工藝性，尾架的導軌直接與床身一體，優化后的尾架由上下2部分組成，如圖4所示，其有限元模型如圖5所示。
建立改進尾架的有限元模型，系統共有2 210個體單元，對尾架上下2部分禍合12個節點，前三階固有振型如表2所示。
篇7
一、前言
為了確保我們每天所生活的建筑物的穩定和安全，就需要確保建筑物的主要承重結構構件具有可靠的堅固性以及耐久性，實現安全正常的支撐作用。承重結構構件主要包括垂直構件和水平構件兩類，其中垂直構件包括樁、柱、墻等等，水平構件包括如梁、桁架、網架等等。建筑結構設計專業技術人員在進行結構設計時，需要明確具體建筑物的基本功能需求，比選多種結構方案，從中優選最經濟合理的方案，然后針對各個結構構件與結構體系，采用結構設計規范規定的安全系數，進行結構分析以及內力計算，準確分析計算各構件之間的連接方式和構造措施。
二、建筑結構設計安全度的定義
衡量建筑物結構是否安全是否可靠，我們需要看其三條性能，安全性、適用性以及耐久性，而這也是建筑結構設計的最終目標。而在建筑結構設計中，用來度量結構這三條性能的指標就叫做安全度。三條性能的具體闡述如下：
第一條，是建筑結構的安全性。最終建成的建筑物，在正常的使用條件下應當完全能夠承受可能出現的各種外荷載作用，具體包括其自重、各種機械設施設備、各類家具、各種人流以及自然風雪和氣溫變化等等，同時，在某些特殊情況下，比如地震、火災、颶風等等，也仍然能在一定程度的作用下，保持建筑物的整體穩定性，不至于輕易倒塌。
第二條，是建筑結構的適用性。最終建成的建筑物，在正常的使用情況下，應當擁有比較良好的工作性能，可以正常地發揮建筑物內部各組織的使用功能。
第三條，是建筑結構的耐久性。最終建成的建筑物，在正常的使用和維護條件下，應當實現足夠長的安全使用壽命，也就是設計使用年限。
三、安全度表示法
建筑結構設計方法不同，相應地，其安全度表示法就有所差異。自上世紀5O年代，我國的建筑結構設計方法歷經四個階段，分別是容許應力設計方法、破壞階段設計方法、極限狀態設計方法以及概率極限狀態設計方法。
在結構設計規范中，安全系數表示容許應力法的安全度，分項系數表示破壞階段法的安全度，可靠指標表示概率極限狀態法的安全度。建筑結構安全度即可靠度，與眾多因素有關，都需要進行準確分析和計算，包括建筑結構的構造規定，構件荷載標準和材料強度的標準值、結構內力分析的精確度以及構件承載力的計算公式等等，這些數據根據結構設計方法的不同而有所不同。不同的安全度表示方法，有其不同的數據標準。設計時應當根據具體的建筑物選擇恰當的設計方法和相對應的合適的安全度表示方法。
建筑結構可靠度理論也叫安全度理論，可有效地對建筑結構安全性進行分析計算。對此，我國已經實施了相關的建筑結構設計統一標準，進行建筑結構設計時，應當嚴格按照可靠度理論進行相關設計工作。可靠度理論中，是使用失效概率，以進行對結構可靠性的度量，可以將建筑結構自身的抗力和外荷載的各種作用效應互相獨立。在此理論中，把隨機過程轉化成了隨機變量，并且將經驗數據當作校準點。我國現行的建筑結構設計規范中，這一理論被成功應用其中。不過技術在不斷發展，這一理論仍然有待完善之處。在進行具體的建筑結構設計時，設計人員應當切實結合工程項目的實際情況，靈活地應用理論。
四、恰當地確定結構設計安全度
在進行建筑結構設計時，結構設計安全度的確定，也是一項很重要的任務。建筑結構設計安全度的高低，應根據建筑所在地的經濟和地理環境所決定。一般來說，安全度的高低，可視為此區域經濟、技術等各方面的綜合反映，具體包括地區經濟和資源狀況，以及建筑施工各項技術的水平高低和建筑材料的質量優劣。進行實際確定時，應當根據概率論和統計學理論作為理論基礎，參照本區域建筑的成功的經驗數據，經過多因素分析和綜合的考慮。但現實情況是，結構設計中太多依賴于結構工程師的實踐經驗，往往從結構選型、施工技術水平和建材的質量優劣等方面著手分析，一般都很少考慮工程項目所在地的經濟發展水平以及資源狀況，這樣很容易造成安全系數確定得偏高或是建筑物造價設計得偏高，最終導致一些經濟欠發達地區在財力上很難承受該工程的建設。
我國現階段，整體上施工技術水平不高，建料質量參差不齊，各地區經濟發展不平衡，現行的混凝土結構設計規范中，結構安全度剛剛能適應實際工程的需要，但與國際上通行的工程結構質量標準相比，仍有增長的空間。畢竟，國家經濟實力在不斷增強，施工技術也在不斷提高，新材料新工藝得到了極大的推廣應用，而且大跨度大空間結構是越來越多，因此，現行的結構設計安全度應當適當提高。我國混凝土結構設計規范中，與國外相關規范比，結構計算時所采用的荷載標準值和構件之間的構造要求，都低一些。
五、結構構件的耐久性問題
建筑物在其工作年限內必須實現足夠的強度，足以經受各種外來荷載的作用，充分發揮其使用功能，即使再惡劣環境因素的強力作用下，也仍然能夠繼續保持建筑物的強度和整體性。在進行建筑物結構設計時，除了需要合理準確地確定建筑結構設計安全度，還應當重視結構的耐久性，主要是混凝土結構構件的耐久性。我國，現行的相關規范中，對混凝土結構設計和施工規范有明確規定，注重于結構構件在各種荷載作用下的強度要求，但是對于建筑物在惡劣環境因素作用下的結構耐久性，卻沒有給予足夠的關注和重視。
調研報告和數據表明，諸多因素將影響混凝土結構構件的耐久性，可以將這些因素分為內部因素和外部因素兩類。
一是，內部因素，主要包括氯離子含量、混凝土的水膠比即水灰比、混凝土的強度等級、水泥用量、骨料中的堿含量和外加劑用量以及混凝土保護層厚度等；外部因素就是混凝土結構構件所處的外部環境，包括地上環境和地下環境、水上環境和水下環境，包括溫差、凍融和濕度、某些化學成分的含量、各種腐蝕性化學介質以及含酸堿地下水等等。而這其中，對混凝土結構耐久性的影響最為嚴重的，則是混凝土碳化、堿骨料反應以及鋼筋銹蝕。外部惡劣環境可謂是對混凝土碳化和鋼筋銹蝕起直接影響作用的主要因素，需要我們給予足夠的關注和重視。
對于建筑工程和港口、橋梁等基礎設施工程，其使用壽命和結構耐久性都十分重要。在對港口、橋梁、水利和建筑工程等混凝土結構工程，進行耐久性設計時，應當嚴格按照國家相關的規范規定，切實滿足各項系數要求，確保此類工程在工作年限內的安全使用。
六、結語
建筑結構設計專業技術人員，在進行結構設計的時候，必須根據建筑物的基本功能要求，結合具體實際情況，在多種方案中，進行比選分析，擇優選擇出最經濟、最合理的結構設計方案，然后要針對每個結構構件以及結構體系，進行合理的結構分析和準確的內力計算，最后還需要各構件之間的連接方式和構造措施進行正確分析和精準計算。在設計時，切記采用結構設計規范中所規定的各項安全系數，以切實保證建筑物結構構件和整體建筑能夠安全使用。
參考文獻：
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篇8
一、理論分析
（一）工程簡介
某斜拉橋主橋為184米+460米+184米塔雙索面PC梁斜拉橋，全長828m。全幅橋采用采用分離式箱型斷面，半漂浮體系，索塔選用H塔形，各設兩道橫梁系，將索塔分為上塔柱、中塔柱和下塔柱三部分。索塔采用箱型截面，索塔內采用角鋼組拼成勁性骨架。
橋墩僅設置一個交界墩，兩岸均設輔助墩，輔助墩由雙柱式樁基礎組成，每隔輔助墩對應一個箱梁。樁基礎為支持樁，由21根樁徑為2.5米群樁組成，樁基嵌入弱風化層，為嵌巖樁。
斜拉索：采用￠15.24環氧噴涂鋼絞線，主橋斜拉索共有六種規格，共計304根。
（二）索塔橫向靜力彈塑性分析模型
斜拉橋為柔性結構，基本周期較長，在地震作用下的受力一般不會很大，但在罕遇地震作用下，塔柱有可能屈服進入塑性工作階段。索塔由于斜拉索的約束，剛性大大增強，以主塔振動為主的振型出現的較晚，斜拉索對主塔縱向的約束遠遠大于橫向，以主塔縱向振動為主的振型遠遠落后于橫向。對索塔而言，結構橫橋向響主要由其第二振型控制。本文選取剛度相對較弱的索塔橫向進行push-over分析，由于南塔和北塔基本對稱性，本文選取南塔進行靜力彈塑性分析，如圖1所示：
（三）push-over分析能力曲線
考慮到主梁橫向振動使斜拉索產生對索塔的水平推力而采用均布荷載模式，參照一般梁橋橋墩所采用的水平荷載模式，最終采用均布、倒三角和塔頂集中力三種水平荷載模式對主塔進行橫橋向靜力彈塑性推倒分析，考慮斜拉索對索塔的橫向約束及主梁振動對主塔影響的等效結構。通過自振頻率與原結構相等的原則，對索塔錨固點及索塔與主梁之間的橫向限位支座點處附加剛度和附加質量。經過試算南塔錨固點和索塔橫向限位支座點處把剛度增大10%，質量增加5%。
計算獲得總水平力V和塔頂橫向位移的關系曲線，如圖2所示：
均布荷載模式下，整個結構塑性得到充分發揮，倒塌時需要的總水平力最大，而塔頂集中力荷載模式下，主塔倒塌時的總水平力最小。塔頂集中力水平荷載模式是偏于保守的一種極限狀態。
由斜拉橋動力特性分析可以獲得斜拉橋南塔橫向振動的振型函數，將已經獲得的push-over分析曲線轉換成A-D（Acceleration-Displacement）格式能力曲線，如圖3所示：
二、抗震性能評價
能力譜與不同的需求反應譜相交。最終要在這些交點中，確定出一個作為相點。在一個交點處，由能力譜計算得到的延性系數應當與需求反應譜的延性值匹配。將A-D格式的能力譜與需求譜繪于同一個圖表中，如圖4所示，可以看出，斜拉橋在7度罕遇地震（水平地震影響系數α=0.5）和8度遇地震（水平地震影響系數α=0.9）作用下，不管采用哪種水平荷載模式，主依然處在彈性工作階段；在9度罕遇地震（水平地震影響系數α=1.4）作用時，集中荷載模式下，能力曲線與彈性需求譜曲線（μ=1）的交點坐標為（0.2231，2.0390），達到極限應力。
三、結論
1．本文對大跨度斜拉橋的主塔進行橫橋向的push-over分析，得到塔頂橫向位移和總水平力之間的關系曲線，并轉化成能力譜。將能力譜曲線與需求譜曲線繪制在同一張圖中，對斜拉橋的抗震性能進行評價。在Ⅱ類場地7度罕遇地震作用下，左、右主塔均在彈性工作階段。在9度罕遇地震作用下，結構已接近破壞。
2．靜力彈塑性（Pushover）分析比一般的非線性時程分析簡單，方便，快捷，同時也能得到較合理的數值結果。易于工程師在設計中掌握和應用，在今后的橋梁的設計中，不失為一種簡單的抗震設計驗算方法。
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篇9
1引言
預應力混凝土連續剛構橋具有變形小、結構剛度好、行車平順舒適、伸縮縫少、養護簡單以及抗震能力強等優點。其與連續梁的主要區別在于柔性橋墩的作用，使結構在豎向荷載作用下基本上屬于一種墩臺無推力的結構，而上部結構具有連續梁橋一般特點。
預應力混凝土連續剛構橋在施工過程中，由于橋梁結構的空間位置及形狀隨施工的進展將不斷發生變化，要經過多次的體系轉換過程，若同時考慮到施工過程中的結構自重、施工荷載以及混凝土材料的收縮、徐變、施工荷載等因素的影響，將可能導致橋梁合攏困難、成橋線形與設計要求不相符、設計狀態難以保證等問題。因此，必須對大跨度橋梁的施工預拱度、主梁梁體內的應力等進行嚴格的施工控制。施工控制是連續剛構橋修建和發展必不可少的保證措施，主要包括幾何（變形控制）、應力控制、穩定控制和安全控制，其中安全控制是橋梁施工控制的重要內容，變形控制、應力控制、穩定控制的綜合體現。由于結構形式不同，直接影響施工安全的因素也不一樣，在施工控制中需根據實際情況，確定其安全控制重點。
本文以溫福鐵路客運專線田螺大橋作為工程背景，對該橋懸臂澆筑施工過程進行了應力控制研究，對施工控制理論在工程實踐中的具體運用進行了詳細的分析，采用大型計算軟件MIDAS/CIVIL對全橋進行了仿真模擬分析，并對實測值和計算值進行比較分析。
2. 工程背景及測試方法
溫福鐵路客運專線田螺大橋位于云淡門海純潮區，通航凈空為120 m×24 m，主跨為(88+160+88)m預應力混凝土連續剛構。全橋立面布置見圖1。
圖1 田螺大橋總體布置立面圖（單位：cm）
梁體采用C60混凝土，墩柱采用C45混凝土，承臺和樁基采用C30混凝土。預應力鋼絞線均采用《預應力混凝土鋼絞線》（GB/T5224-1995），標準強度1860MPa，直徑15.2mm,彈性模量Ey=1.95x105MPa的低松弛鋼絞線。
3 有限元計算模型的建立
田螺大橋為三跨高墩的大跨徑連續剛構梁橋梁，分析計算采用有限元綜合分析程序MIDAS/CIVIL， 且橋的單元類型采用MIDAS/CIVIL中的“變截面梁單元”，由2個節點構成的，是屬于“等截面或變截面平面梁單元”，具有壓、剪、彎的變形剛度。為了更真實的模擬實際工程現場，在MIDAS/Civil中材料的選取時混凝土選用自定義材料，從現場及實驗室的資料定義材料參數。全橋計算模型共劃分155個單元，164個節點，其中上部結構123個單元，橋墩32個單元，全橋采用“自適應控制法”進行施工監控。全橋計算模型如下圖2所示。田螺大橋
圖2田螺大橋有限元模型
4 成橋階段內力及應力計算結果
施工控制仿真分析，就是通過合理的模型，采取有效的結構分析方法，對橋梁的成橋線形、受力狀態和施工中的線形、受力狀態進行一定精確度的模擬分析的過程。現以田螺大橋的成橋狀態為例，在恒載+活載組合下結構的內力及應力見圖3和圖4.
（1）主梁彎矩圖（kN.m）
圖3全橋彎矩圖
（2）主梁剪力圖（kN）
圖4全橋剪力圖
（3）主梁應力圖（MPa）：
圖5全橋上緣應力圖
圖6全橋下緣應力圖
通過圖3-圖9可以看出，成橋狀態下的彎矩、剪力和應力完全符合設計要求以及滿足鐵路橋涵施工規范中對C60混凝土的抗壓極限強度為20MPa，抗拉極限強度為1.17MPa的安全要求。
5 應力監控
在施工過程中，對每一節段的施工循環，在立模、混凝土澆筑之前、混凝土澆筑之后、張拉預應力之前、張拉預應力之后均應進行應力應變測試并與變形測試同時進行。
圖7 計算應力與實測應力的比較
圖8 計算應力與實測應力的比較
圖11 計算應力與實測應力的比較
圖4-34計算應力與實測應力的比較
通過以上的比較可以明顯的看出，計算應力與實測應力的曲線形狀大致相同，這說明本橋的有限元計算模型符合實際，施工也是基本符合規范要求的。對于梁段的上緣應力，實測值明顯大于理論計算值，這是由于施工過程中預應力的超張拉及施工過程橋面上的施工荷載等引起的。對于梁段的下緣應力，則基本上表現為在20#塊施工前實測應力小于計算值；而在20#塊施工之后以及后續的合攏段施工中則表現為實測值大于計算值。這是由于前期受橋梁自重以及施工荷載影響導致箱梁下緣受壓，抵消了一部分張拉的預應力，使得實測值偏小；而自20#塊的施工開始橋梁即將合攏并完成體系轉換，使下緣壓力減小，實測值重新高于計算值。
由上述實測值與理論值的比較可以看出主梁應力實測值與理論計算值的誤差較小，箱梁混凝土采用C60，在允許應力法施工中其抗壓極限強度為20MPa，抗拉極限強度為1.17MPa，計算值及施工過程實測值均在規范限值之內，整個過程混凝土的應力是安全的。這說明混凝土澆注、預應力張拉以及合攏等施工過程是規范的，同時也說明了本文所采用的計算模型是正確的、計算結果是可靠的、測點的埋設是成功的，進而可以判斷連續剛構橋在懸臂施工過程中是安全可行的。
6.結論
本論文從工程實際出發，以田螺大橋為工程依托，對大跨度預應力混凝土連續剛構橋施工監控、穩定性分析。監控過程表明，“自適應控制”理論能很好的適用于連續剛構橋的施工監控，只要系統逐漸過渡到自適應狀態，橋梁狀態即在控制之中。因此，對系統參數以及計算模型的修正是施工控制的核心內容。
結構自重誤差在大跨度橋梁中普遍存在，并且對結構的變形和應力影響都很大，施工中應嚴格控制自重誤差。本工程在施工過程中應力與位移均在控制范圍內，并且實現了誤差極其微小的主跨精準合攏，合龍后線形與預計線形有很好的吻合，可見田螺大橋的控制系統是有效的。
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篇10
《工程結構可靠度》教學體系，應包括可靠度分析的基本方法，可靠度方法在不同地區、不同行業的實施情況，即規范，可靠度研究的進展情況，讓學生對可靠度在土木行業的應用和研究有較深入的理解，為學生的研究開闊視野。具體分析有以下幾點。
1.教學目的。《結構可靠度分析》是為土木研究生開設的課程。本課程主要介紹結構分析中的可靠度理論、方法和應用。目前我國工程結構設計，已從傳統的安全系數的方法轉變為基于可靠度理論的狀態設計方法。傳統的設計方法沒有充分考慮設計參數的不確定性，而可靠度理論則較充分地考慮了參數的隨機變異性，廣義可靠度則還能進一步考慮模糊不確定性和未確知性，是結構設計理論與實踐發展的必然方向。課程目的是通過教學讓學生學會從隨機概率分析的角度來處理力學和結構問題。
2.教學內容選擇。工程結構可靠度教學采用的教材是《工程結構可靠性設計原理》，參考教材是《結構可靠度理論》，內容包括：工程結構可靠度研究歷史簡介，傳統設計方法和半概率設計方法，中心點法———次二階矩理論之一，驗算點法———次二階矩理論之二，荷載及抗力的統計分析，近似概率法的應用，材料性能的質量要求和控制，以及工程結構可靠度理論發展中的幾個問題。本課程學習的重點是一次二階矩理論、概率極限設計實用表達式和結構體系可靠度。由于是研究生課程，在講授時增加了結構的穩健性與抗倒塌設計，既有結構可靠性評估，又有巖土工程可靠度等內容，為學生科研提供參考。
3.教學方法。當今教育注重知識講授與能力培養的統一。知識是能力的基礎，能力是已獲知識應用的手段和體現。
（1）在課堂教學方法上，采用小班教學，課堂教學方式相對比較靈活。根據教學內容的不同可采用講解、回答問題、討論、自學等多種教學方式。
（2）將多種教學手段引入教學體系。除常規教學手段外，還可采用多媒體技術，比如ppt、視頻、動畫，以形象直觀地展示教學內容，使學生理解更加容易，另外，由于土木工程的普遍性，還可以采用帶學生現場參觀的形式，拉近課堂與現實的距離。這些教學表現形式的多樣化，大大提高了教學效率和質量。
（3）提升學生的科研意識。課堂上重視科研現狀和科研前沿的介紹，讓學生了解相關方面的研究情況。
4.重視應用網絡。在互連網發達的今天，學生上網幾乎成了習慣。充分利用這個條件，讓學生從網上搜集資料，自己了解和解決一些對他們相對有難度的問題。培養學生搜集、查閱資料、綜合資料的基本科研能力。
5.提高教師素質。教師的素質直接關系著教學的質量和效果。深厚的基礎理論和廣博的專業知識，一定的生產實踐經驗，相當的科學研究能力，是對現代大學教師的時代要求。教師須注重調整知識結構體系，努力學習新技術，才能保證在教學中有效地提高講授的質量，較好地提升學生的工程意識和科研意識。當然，作為教師的一般素質要求的提升也不可懈怠，比如表達能力、與學生互動的能力、敏感捕捉學生疑惑點的能力等。教師自身素質的提升，是保證土木《工程結構可靠度》良好教學效果的動力和源泉。
三、《工程結構可靠度》教學實踐總結
結合教學實踐，下面是對《工程結構可靠度》的教學實踐總結。
1.精心組織教學，全力保證教學質量。在學生掌握結構可靠度教學目的的基礎上，讓學生學會如何把結構可靠度用于自己的研究領域；利用多樣化的教學手段，培養學生理解、解決實際問題的能力。
2.拓展課堂教學，開展多層次多種形式的教學活動。對于可靠度相關的概率、數理統計、隨機振動等數學知識，采用重點講解與學生自主學習相結合，對于規范現狀及發展趨勢，科研現狀及發展趨勢，在課堂講解時穿行，開設與教學內容相關的專題講座，開拓學生的視野，對可靠度有較深入的了解。結果表明：通過學習拓展、前沿講解和專題講座，學生鞏固了所學知識，開闊了視野，豐富了結構可靠度的教學內容。
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篇12
寶蘭線客專為一次雙線，武威路中橋位于R=2000的圓曲線上，線路高度受站場布置控制。跨越甘肅省蘭州市武威路，跨越角度為87°42′14″，武威路為城市道路，瀝青路面，現狀寬度為12.0m，較為繁忙。
2.主跨結構及設計資料
2.1橋梁跨度LP=80.0m，矢跨比1/5，拱軸線方程。吊桿間距6 m，采用雙吊桿。系梁混凝土采用C55， 橋面寬，拱腳處16.60m，跨中15.00m。
拱腳處梁高3.1m，跨中梁高2.5m，截面形式采用單箱三室。拱肋采用外徑為1.0m 、壁厚為20mm鋼管形成拱肋，綴板厚度20mm，綴板外間距70cm，鋼管外間距2.8m，拱肋矢高16.0m，鋼管的鋼材采用Q345D，拱肋內灌注微膨脹C55混凝土。
2.2二期恒載 包括線路設備重，人行道欄桿及扶手，電纜槽、擋碴墻、豎墻、防水層及保護層。取200kN/m計算。
2.3溫度力 按整體升溫25℃，降溫25℃計算。
2.4限界計算： 表1
3.系桿拱計算分析
3.1拱肋計算
3.1.1拱肋截面換算
拱肋采用鋼管混凝土啞鈴形截面，兩側各設置1道“K”撐和“一”撐。
圖2 拱肋截面圖
考慮綴板，拱肋及拱肋內混凝土的換算容重：
=23.8kN/m3
考慮鋼管內其余桿件：23.8×1.3=30.94 kN/m3
3.1.2拱肋的穩定檢算
平面內穩定參照《鐵路橋涵設計基本規范》（TB10002.1-2005）第5.2.13條計算。
計算得平面內穩定系數為33.8
平面外穩定采用MIDAD Civil2012軟件計算，計算得平面外穩定系數為7.5
3.2系梁計算
3.2.1系梁縱向計算
采用橋梁結構分析系統BSAS軟件對系梁部分進行計算分析，主要控制條件及計算結果：
表2
3.2.2系梁橫向環框計算
1、單元劃分及加載圖示，縱向采用1m長
4.結語
本橋受制于城市道路及鐵路線路高程控制，結構高度嚴重受限。采用一跨跨越的系桿拱結構，造型美觀，結構簡單，施工環節較少，施工方便，工期短、成橋快。文中詳細設計過程，計算分析了結構、截面、穩定性等，對站場附近同類橋梁起到很好的借鑒參考作用。
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篇13
一、連梁的受力機理與破壞形式
在水平荷載的作用下,墻肢產生彎曲變形,使連梁端產生轉角,從而使連梁產生內力,同時連梁作用在墻肢上的約束力又限制了墻肢的進一步變形,改善了墻肢的受力性能并與墻肢共同承擔水平荷載。免費論文。連梁的跨度一般不大,豎向荷載也較小,相對于墻肢變形產生的內力,豎向荷載產生的內力一般可以忽略不計。
在地震作用下,連梁可能因承載力超限而破壞,連梁破壞有兩種情況:一種是脆性破壞即剪切破壞;另一種是延性破壞,即彎曲破壞。在地震作用下,如果連梁產生剪切破壞,連梁對墻肢的約束作用將很快地喪失。聯肢墻或筒體將很快的劈成若干個單片的獨立墻肢,結構的抗側剛度迅速下降,結構變形顯著提高,造成結構整體抗震性能下降。連梁發生彎曲破壞時,梁端出現垂直裂縫,受拉區出現細微裂縫,在水平地震作用下出現交叉裂縫形成塑性鉸,結構剛度降低,變形加大,從而吸收大量地震能量,同時結構的地震效應減小.在地震的反復作用下,連梁裂縫不斷加長、加寬, 直至混凝土受壓破壞, 在這一過程中連梁起到一種耗能作用。另一方面,連梁出現塑性鉸后并未完全喪失承載力,它仍能通過塑性鉸傳遞一定的彎矩和剪力,對墻肢起到一定的約束作用,這對于減少墻肢力、延緩墻肢屈服有著重要作用。
綜上可見,墻肢和連梁的設計必須符合強剪弱彎的原則,要求連梁的屈服早于墻肢的屈服,并要求墻肢和連梁具有良好的延性。
二、連梁在結構設計中的存在的幾個問題
（一）連梁剛度的折減
《高層建筑混凝土結構技術規程》(JGJ3-2002) (以下簡稱《高規》)第5.2.1 條規定“: 在內力與位移計算中, 抗震設計的框架- 剪力墻或剪力墻結構中的連梁剛度可予以折減,折減系數不宜小于0.5”。免費論文。之所以考慮對連梁的剛度進行折減,是由于在側向荷載作用下,混凝土的開裂引起了剛度降低。在地震作用下,連梁的裂縫開展和塑性變形比在風荷載作用下的更大,因此,剛度降低的更多。但是,剛度折減得越多,意味著設計荷載作用下裂縫開展得越大。在超載時,如發生強大的陣風或地震烈度超過多遇地震烈度時,塑性鉸也會出現得更早,這就要求更加注意加強連梁的延性和使連梁符合“強剪弱彎”的要求。
（二）連梁剛度折減后承載力仍不符合滿足時的探討
《高規》第7.2.25 條第二款規定“: 抗震設計的剪力墻中連梁彎矩及剪力可進行塑性的調幅,以降低其剪力設計值。但在內力計算時已經按本規程第5.2.1 條的規定降低了剛度的連梁,其調幅范圍應當限制或不再繼續調幅。當部分連梁降低彎矩設計值后,其余部位連梁和墻肢的彎矩設計值應相應提高”。連梁的彎矩設計值包括豎向荷載和水平荷載兩部分所產生的內力。豎向荷載產生的彎矩已通過彎矩調幅進行調整, 而且豎向荷載的彎矩不能通過其他構件的彎矩來進行調整。因此,這里所說的彎矩調整是指水平荷載產生的彎矩。
個別連梁仍有超筋情況時《, 高規》第7.2.25 條第3 款規定“: 當連梁破壞對承受豎向荷載無明顯影響時, 可考慮在大震作用下該連梁不參與工作, 按獨立墻肢進行第二次多遇地震作用下結構內力分析,墻肢應按兩次計算所得的較大內力進行配筋設計”。免費論文。即假定連梁大震下破壞,不能約束墻肢。因此可考慮連梁不參與工作,而按獨立墻肢進行二次結構內力分析,這時就是剪力墻的第二道防線,這種情況往往使墻肢的內力及配筋加大,以保證墻肢的安全。
三、設計建議
（一）連梁剛度折減取值
在內力和位移計算時, 要區別豎向荷載作用下和水平荷載作用下兩種不同情況。
1、在豎向荷載作用下,連梁剛度不宜折減,連梁支座彎矩的降低可通過支座彎矩調幅來解決。
2、在水平荷載作用下,連梁剛度可以折減,當風荷載作用時,折減系數不宜小于0.8。當地震力為控制性水平荷載時不應小于0.5。
（二）連梁剛度折減后承載力仍不滿足時的設計在風荷載起控制作用的高層建筑中應采取下列幾點措施:
1、增加剪力墻的厚度即增加連梁截面寬度, 提高剪力墻剛度的同時亦提高連梁的抗剪能力;
2、增加剪力墻數,以減少每片剪力墻的水平力;
3、加大洞口寬度以加大連梁跨度;
4、減少連梁截面高度或在連梁中部開水平縫等,以降低連梁剛度。
對于地震作用控制的連梁,如果結構的剛度較大,位移比規定的限值小得較多,而超筋或超限的連梁數量又較多時,則可采取加大連梁洞口,減小連梁截面高度等方法,使連梁的內力減小。如果結構的剛度較小,則不應再對連梁的內力進行調整,而應采取增加剪力墻的厚度或數量的方法,以減小連梁的內力,使之符合要求。
經上述調整后,仍不符合承載力要求時,可取連梁截面的最大剪壓比限值確定剪力,然后按“強剪弱彎”的要求,配置相應的縱向鋼筋。此時,如果不能保證連梁在大震時的延性要求,應將這些連梁按鉸接于剪力墻上考慮,重新計算整個結構。在實際設計中,可在超筋部位的連梁按鉸接處理進行整體分析計算, 若采用中國建筑科學研究院PKPMCAD 工程部開發研制的結構計算系列軟件計算時,可按下述方法處理:在用PM 建模時應在洞口兩側各增設一個節點,然后在兩節點間按普通梁布置,而后用SATWE“特殊構件定義”中將此梁設為兩端鉸接。但此時應注意按此法處理后結構層間位移比尚需滿足規范的要求,配筋按兩次計算所得的較大內力配筋。連梁鉸接處理后,主要承受豎向荷載,施工時仍為整澆,連梁上筋按構造設置處理。
四、結論
（一）連梁作為框剪或剪力墻結構體系中主要的抗震構件, 其合理的剛度對結構的安全、經濟性影響重大,通過結構分析比較,在保證連梁延性的要求下,連梁剛度不宜過弱。
（二）在結構分析中,連梁易出現超筋問題,根據情況可采取適當的方法,加以調整。
參考文獻：
[1]建筑抗震設計規范(2008 年版)(GB50011—2001).北京:中國建筑工業出版社.2008
