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人才质量――求高
专业发展走势
自上世纪90年代后,国内高校交通土建专业的发展有两个走势:一种是保持专业特色和专业优势;一种是走“大交通、大土建”的路子,与国际接轨。作为铁路运输工科高等职业院校,何去何从?通过几年的理论探索和实践,学校得出这样一些结论:
一是专业定位应审视高等教育大众化与国际化的发展形势。专科学校交通土建专业在地位上处于本科与中专学校相关专业之间,发展服务空间亦受到两者的夹挤。随着高校扩招及中国加入WTO后高等教育的国际化,交通土建专业人才市场的供求形势及竞争格局发生了根本性的变化,原来金字塔人才结构(塔顶为重点院校本科尖子,塔底为中等专业人才)逐步被腰鼓形人才结构(两头分别为重点院校和中等学校人才)所代替;与此同时,西方发达国家凭借其品牌、师资、设备、资金等优势,通过“商业存在”和“境外消费”等形式,将相对过剩的交通土建工程教育力量向刚入世的我国转移,与我国高等学校争夺招生和就业市场。在这种形势下,一般专科职业院校交通土建工程专业所面临的教育竞争与日俱增。
二是基层单位交通土建工程应用型、技能型人才短缺,交通、能源等基础设施建设及各地方的工业化、城镇化建设急需大量的交通土建工程专业应用型和技能型人才。随着高等教育的大众化,原有的以培养尖子和骨干为主的交通土建工程精英教育,向以提高队伍整体素质为目的的大众化教育转变,原来的中等专业技术人才岗位将由接受了高等交通土建工程教育并具备相应素质和能力的高等交通土建工程技术人才和管理人才来承担。
三是专业建设适应行业和地方经济发展的需要。国家交通体系方面,根据交通部制定的交通三阶段发展战略目标,今后30年我国的交通建设目标是公路总里程超过300万公里,高速公路8万公里;国家铁路体系方面,铁道部提出至2020年路网总规模达到10万公里,在现有7万多公里的基础上,新增客运专线1.2万公里,其他新线1.6万公里。这些目标的实现,都需要大量的交通土建专业人才。
四是专业建设离不开学校自身的实际,应重视发挥自身的优势和特色。在专业定位过程中,石家庄铁路职业技术学院紧紧抓住“交通、地方、基层、应用技能型”等要点,进一步确立了“立足河北、依托行业,服务河北、服务铁路,为基层培养德、智、体全面发展的应用技能型高等交通土建技术人才和管理人才”的培养目标。
人才质量标准
人才定位
根据经济社会发展要求,交通土建专业群将人才定位在基层一线。科学的质量观应该根据基层单位对应用型人才的知识、能力和素质的要求来定义和确定其质量。对于培养面向基层的交通土建应用技能型人才来说,应该在具有较宽知识面(包括自然科学知识、人文和社会科学知识、基础知识)的基础上,有较扎实的专业知识,有突出的工程实践能力及与基层单位和社会经济发展相适应的英语及计算机应用能力,有一技或几技之长,有强烈的敬业精神、创业精神和吃苦耐劳精神,综合素质高。
培养计划
对交通土建专业人才培养计划应进行动态优化。
一是专业口径扁平化。按交通土建大类制定专业教学计划,统一基础课程的教学,在专业教学上设置教学模块,实行主辅修制度,鼓励学生选修两个及两个以上的专业或专业模块课程。
二是课程体系优质化。通过“整合、精简、增加”,使课程体系更好地符合知识结构的要求及能力与素质的培养要求。如已将“理论力学”与“材料力学”课整合为“工程力学”;将“公路勘测设计”、“城市道路设计”、“高速公路”合并为“道路勘测设计”;将“土力学”、“基础工程”和“桥梁”聚合为“桥梁工程”;将“弹性力学”和“路面力学”课由原来的必修课“精简”为任选课;增加了工程经济、管理、法律等课程的教学内容。
三是实践能力技能化。从1998年开始,在实习内容中增加了认识实习、生产实习和毕业实训;在实训课内容中增加了综合型实训、设计型实训和创新型实训。目前,基础课和专业课都安排了实训课或计算机应用实践课,集中性实践教学时间占教学总时间的40%。实践教学考核方式也进行了改革与理论教学平等对待,单独考核,成绩单独进档登记,作为学生毕业评级的依据和指标。
技能训练
2000年12月,由河北省劳动厅批准,石家庄铁路职业技术学院成立国家职业技能鉴定所。建所五年来,在河北省劳动厅及职业技能鉴定指导中心的指导下,先后开展了工程测量工、建材实验工、电气设备安装工、电脑操作工及电工、仪器仪表装配工等工种的鉴定工作。其中,铁道工程技术、智能建筑和现代测绘技术三个专业被河北省劳动和社会保障厅、教育厅批准为职业技能鉴定“直通车”专业,学生在校学习期满成绩合格,在获得毕业证书的同时,可直接颁发相应的职业资格证书。
近几年,有5000多名学生获得了中级或高级技能证书,毕业中高级工占60%,为学生就业创造了有利条件。
培养模式――求新
创新人才培养模式是高职高专教育的首要任务,只有模式新,才能不断适应企业对人才的需求。几年来,在校企合作的基础上,学院进行了四种人才培养模式和两种管理方式的创新。
人才培养模式
“3+2”培养模式
近年来,学院与中国铁道建筑总公司联合办学,试行“3+2”的“专科+技师”高技能人才培养模式,即学生在校三年完成预备技师培养要求,在企业二年综合考评达到技师要求。五年培养计划,方案整体设计,分段实施,统一管理。
订单培养模式
订单式人才培养是学院近几年重点探索的培养模式。企业根据自身需要,提前到学院预选人员,提出培养目标;学院按照企业的要求变更课程体系,改变教学方式,对所选学生有目的、有针对性地培养。有些课程学生直接到企业去,边工作边学习。学生的毕业设计,可以在用人单位学习期间,根据实际从事的工作,在教师和现场工程技术人员的指导下,选定题目,“真刀真枪”地做。在考核方式上,学院也改变以前一卷定终身的做法,从多方面、多层次上对学生进行考核,其中用人单位的绩效考核占30的比重。目前与学院签订订单式培养毕业生的单位已有15个之多。
联合培养模式
校企合作举办高职教育,培养目标具有很强的针对性。石家庄铁路职业技术学院与企业在开设联合新专业上做了积极的尝试。如智能建筑技术,是现代计算机技术、通信技术、自动控制技术在建筑领域的综合应用新技术。学院与沈阳西东控制技术有限公司在国内高职院校中较早开设智能建筑专业。该专业于2002年被确定为全国高职高专教学改革试点专业和精品专业建设项目。由此而开展的《校企联合开设新专业模式的探讨》教改项目已被列为河北省新世纪高等教育教学改革工程省级立项项目。
“2+1”和“2.5+0.5”培养模式
上世纪90年代,学院就实行了“2.5+0.5”方案,即学生在基层实习半年,结合生产任务,完成毕业实习、毕业设计、毕业答辩的教学过程,取得较好效果。2006年,学院还选择了地下工程与隧道专业实行“2+1”模式:前2年在校完成必需专业课的学习,提前预分到工程局结合现场和重点工程实习一年,以熟悉工程,培养能力,最后一年返回学校再予提高,进行针对性毕业设计。
管理模式
“三级教学质量监控模式”
在“政府监督、社会监控、自我监控”的管理体系中,政府监督是导向,社会监控是保障,自我监控是基础。自我监督的作用表现为自律、自省、激励,能够更大限度地弥补不足,更正失误、鼓励创新,最终保证教学质量。多年来,学院和各系都专门制定有教学督导条例,每年组织专家对专业建设、课程建设、教材建设、教师备课、教研室业务活动,学生学习风气、课程设计、毕业设计以及教学管理等进行检查、指导和评估,对教师的教学态度及教学质量等进行监督;与此同时,学院还成立了专门的“就业指导委员会”,对学院的教学质量和专业发展方向进行检查和指导;在校外聘请了有名望的资深专家对办学条件、教学投入、教师教学质量、学生学习情况及人才培养质量等独立地开展监督和管理工作;每年至少一次向用人单位调查了解毕业生工作情况以及对该专业人才培养质量的意见和建议。
实施全面质量管理
全面质量管理是指以教学目标管理制为基本,将全面质量管理活动寓于教学目标管理工作中,坚持教学目标管理制度不动摇。通过教学目标管理,进行动态教学管理,实现教学目标管理的PDCA循环。在开展教学目标管理活动中,坚持“质量出自计划”的教学管理理念,将教学计划工作放在教学质量管理的首位,通过教学计划明确教学管理目标。在实施中及时加强教学检查(特别是期中检查和期末检查)、监控和评价。
打造品牌――求优
任何一项教学改革,其最终目标都是提高教学质量;而影响教学质量诸要素中最重要的是师资。专业建设中最应强调的重点是师资建设、以及课程建设实训基地建设。
以“双师”为师资建设理念
从“双师”和“名师出高徒”的教育管理理念出发,学院提出将师资队伍建设作为专业建设的重点,按照“充实数量、优化结构、提高质量、造就名师”的思路,采取培养、引进、稳定、整合相结合的方式,师资队伍水平大幅度提高。表现在四个方面:
一是采用自培、引进等多种方式增加高层次师资规模。截至2006年底,教授达到26名、学科带头人16名,专业带头人30余名。
二是学历结构大大改善。到目前为止,博士后2名,博士8名,博士和在读博士后占教师总数5%,硕士占教师总数的75.6%。
三是双师队伍形成规模。学院鼓励教师参加各种职业技能培训,到2006年底,80%的教师达到“双师”要求,60%教师持有工程师、监理师、经济师、会计师、建筑师、物流师等多种证书。
四是教师的科技成果明显增多。近两年,获得各种奖励56项;教师公开发表教学、科研学术论文525篇,其中,核心刊物上发表的论文180篇(其中被SCI、EI、ISTR收录论文20篇)。
课程建设力争形成“重点群”
在深化教学内容、教学方法的改革与创新中,基本形成“重点群”。具体措施:
一是“测量工程”、“隧道工程”“桥梁工程”等专业课,把课堂搬到施工现场,在理论教学中通过案例法教学和形象教学融思维能力与工程实验能力的培养于一体,在实践教学中结合工程项目加强实验锻炼等来培养和提高学生的工程实践能力。目前,“测量工程”、“隧道工程”已成为国家级精品课。
二是对“理论力学”、“材料力学”、“结构力学”、“土力学”等力学系列课,建立“以知识板块为主线,加强工程应用”的教学内容新体系,通过“保、删、增、合”等措施,使教学内容“精、新、强、宽”,改“整齐划一的教学”为“按大类分层次教学”。在教学中探索开设创新性讨论课,探索使用英文原版教材,开展双语课教学试点等。另外,通过启发式教学和运用多媒体进行案例教学,培养学生的思维能力和工程实践能力。目前,“理论力学”和“土力学”课程被评为部级优秀课程。
三是对“工程制图”、“工程测量”、“钢筋混凝土结构”等专业基础课除通过开发(或利用)CAI课件(或制作电教片)加强形象教学外,在教学内容与教学方面上还采取了以下改革措施:“工程制图”课教学中融计算机绘图、构形设计与传统的工程制图于一体,按知识模块组织教学;“工程测量”课教学中开展经过劳动部认定的测量工职业技能训练,提高学生的实验动手能力;“钢筋混凝土结构”课程以新结构、新规范为依据拓展教学内容,增加了“钢―混凝土组合构件、双预应力混凝土、桥梁”等新结构的教学。
四是对工程经济、管理及法律知识系列课,以“四新”即新理念、新理论、新方法、新法规(规范)为主线,并结合交通土建工程技术经济特点,对传统经济模式下的教材和教学内容进行更新。
五是毕业设计教学中结合学校承担的公路、桥梁勘察设计工程测量选题,采取派出去(即派学生到实力雄厚的设计单位,结合对方的设计任务,由对方派经验丰富的专家担任兼职指导教师开展毕业设计)和请进来(即聘请经验丰富的教授、专家来学校指导毕业设计)的方式加强毕业设计指导。在指导过程中,采取答辩检查、毕业答辩、校督导组答辩抽查的室(系)、校三结合的毕业设计检查考核新模式,保证了毕业设计质量。
以“一流”为实训基地建设目标
建成国内一流、具有先进水平的产、学、研相结合的实践教学基地,是学院实训基地的建设目标。交通土建专业群的实训基地可以说是独树一帜:有亚洲第二、国内第一的智能建筑实训中心,同类院校中水平最高的无线远程道桥健康检测中心,进口了一大批具有当代最新国际水平的实验仪器与设备(设备总值1000万元),实训中心和建材实训中心也具有先进水平。
校园文化――求实
通过政策导向,合理配置人才
各工程局都承担着繁重的铁路交通建设任务――钻山沟、住帐篷、工作流动性大、工作条件非常艰苦……因此,人才下不去、留不住的现象十分突出。石家庄铁路职业技术学院作为培养铁路基建工程技术人才的基地,毕业生基本上面向铁路工程局铁路施工第一线。因此,解决需求与培养输送的矛盾,是学院工作重点之一。
针对这一情况,学院积极推进招生与就业制度改革,通过政策导向,合理地配置铁路基建所需人才。具体措施:
一是建立学院与用人单位联系制度,让工程局直接参与招生就业计划的制订。学院成立了由20个工程局和工厂组成的校企招生就业指导委员会,协调招生计划和毕业生就业事宜,从而提高了培养针对性和毕业生就业到位率。
二是根据铁路发展与改革需要,根据工程部门担负的任务情况,不断调整各专业的招生数量。长线专业有的暂时停招,有的减少招生数量;短线专业则尽力增加招生数量。
三是为工程局单独建立“人才市场”,每年都专门召开只有铁道工程单位参加的“双向选择”会议,让用人单位与毕业生早见面,效果非常显著,“成交率”每年稳定在95%。
加强思想教育,引导毕业生到基层建功立业
1.构建考核评价体系的思路
探索多元化考核方式的改革,根据课程性质和类型确定不同的考核方式,采用闭卷考试与开卷考试相结合、理论考试与实践操作相结合、阶段形成性评价和终结性评价相结合的考试评价体系,根据不同课程的特点采取笔试、口试、论文答辩、以证代考、以真实的作品考核、现场操作考核、过程考核和结果考核相结合等合适的考核方式。继续加强"双证书"培养制度,在人才培养规格制定和课程方案设计中充分考虑国家职业资格标准、行业企业职业资格标准和学生个性发展的需要,对接行业企业岗位职业能力要求,开展职业资格证书认证制度。如我院龙头专业铁道工程技术专业的岗位核心课程《铁路轨道施工与维护》、《铁路桥梁施工与维护》的考核对接线路工、桥隧工岗位资格取证,道路桥梁工程技术专业的岗位核心课程《桥涵施工》、《施工组织与概预算》的考核对接施工员、预算员职业资格取证,构建统一的职业资格认证制度是今后改革的重点。根据高职高素质技术技能人才的培养目标,系统规划考核内容、考核标准、考核形式、管理评价体系,设计出一套相对完整、切实可行的能充分发挥考核的检测功能、引领功能和激励功能的考核评价制度体系。
2. 构建考核评价体系的具体措施
2.1形成性考核评价的实施
所谓形成性考核,是指对学习者学习过程的全面测评,是对学习者课程学习成果的阶段性考核,是对学习者学习目标的阶段性测试,是课程考核的重要组成部分。形成性考核有其明确的目的即有效监控教学过程管理、改善教学时空相对分离的状况、实现素质教育的要求。
形成性考核成绩的评定是对学习过程的质量控制,建立健全有效的控制系统就必须首先设立科学合理的评定原则,这些原则不仅是形成性考核成绩控制的依据,还是教学管理部门评价控制系统效能的尺度,同时也是判定形成性考核成绩真实性和权威性的标准。
(1)完整性,形成性考核是对学习者学习过程的全面测评,现阶段,高职理实一体化课程的课程设计采用模块化设置,其核心是学习情境过程考核,内容应由作业(大作业,平时作业)、课堂考勤、考核情境标志性成果、能力目标等构成一个较完整的体系,以全面反映其学习过程,它们在形成性考核成绩中的权重分别为20%,10%,20%,50%。每一项考核项目对应具体的考核登记表,做到有据可查。
注重学生创新能力等考核,增设附加分环节,如以小组为单位时团队表现、情境模拟时当场最佳角色扮演、个人创新能力等以附加分的形式计入平时总分,不超过20分。如表1所示。
(2)达标性,形成性考核是对学习者学习目标的阶段性测试,其各项内容须有一个完成达标的标准,如作业完成率为100%,自主学习计划落实率80%以上,讨论参与率90%以上,小组活动参加率90%以上等。对上述几项大指标可根据其内容进行再次细分,并定出达标率,综合而成总达标率。只有逐项分解,才能明确,具体,便于操作。
(3)时间性,形成性考核是对学习者学习成果的阶段性考核,必须强调形成性考核内容完成的时间性。班主任和课任教师对所布置的形成性考核工作依据教学进程须有一个完成时间表,学生应在限定时间内完成相应的学习过程和学习内容,对超限者应有一定的处罚。如对平时作业而言,正常时间完成者按100%计;超过1周者,只计相应成绩的70%;超限两周者,只计相应成绩的50%;超限四周者,则是次作业成绩计零分。平时作业未完成者或不及格者(及格线70分),将取消该门课的考试资格。其他形成性考核的时间性限制以此类推。
(4)创新性,形成性考核内容的设计还应体现素质教育的要求和特点,在确定考核成绩时对那些创造性解答问题,分析问题,研究解决问题的学生应有一个奖励,以鼓励学生的主动性,创造性,激发学生的学习潜能,提高学习积极性。
2.2终结性考核的实施
终结性考核主要是指知识性考核即期末考试占40%,具体内容结合职业资格取证的理论考核部分实施,实行教考分离制度。无论计算机题库还是成卷题库,都应根据教学内容和目标的变化使其处在不断更新、逐步完善的动态之中。在建库过程中,要严把质量关,对数量也要有一定的要求。考试完成后填写学生考核分析报告,对考试结果提供的材料、数据进行全面的定性、定量分析,及时反馈给学生,并提出改进措施。
3.实施效果分析
近几年岗位核心课程中加强考核评价体系的改革,通过在我院铁道工程技术专业、道路桥梁工程技术专业2010级至2012级学生中实施,取得一定的效果。
达到了以考促学、以考促教为目的考核评价体系的建立,提高学生学习的积极性,变被动学习为主动学习。重视过程考核,突出了专业核心技能的培养考核评价贯穿于教学全过程,重视具体过程环节,依据铁道工程技术专业核心能力构建了相应的能力考核目标,突出了专业核心技能的培养。促进了教师实践教学能力和教学质量的提高,考核指标的建立给教师提出了较高的要求,教师必须认真梳理实训项目中的专业核心技能及其考核目标。促进了教师业务水平和实践教学能力的提升,提高了教学质量。
4.结束语
高职理实一体化课程考核评价体系的建立是保证实践教学质量的基础,如何真实反映学生的职业素养和职业技能,是考核重点。考核评价体系改革注重过程考核即形成性评价占据的比重,现阶段考核实施过程比较繁琐,评价指标不够细化,这也是今后考核评价体系改革的方向。
参考文献:
[1]荣瑞芬,李祖明,闫文杰. 技术应用型实践课程学生考核评价体系的建立与实施[J]. 职业技术教育,2011,14:73-75.
那时知道台糖火车的车厢比台铁的小,铁轨也较窄。听人说台糖火车叫做“五分车”,不明白是什么意思。1970年到台北读大学,那时以坐平快车为主,知道台湾的纵贯铁路是日据时期修造的,听人家说这叫做“七分车”,也不明白是什么意思。后来看电影《东方快车谋杀案》,看到洋人的火车竟然有包厢,厢外有通道,觉得洋火车比台湾的火车宽敞。1979年到巴黎第一次坐有包厢的火车,感觉台湾的火车还真窄。1992~1993年在美国,更确定台湾的轨宽有点奇怪。
很惭愧,我一直没去弄清楚五分车、七分车、欧洲车、美国铁轨的宽度有什么差别,为什么会采用这么不同的规格。这件事拖到2001年初,我读到Douglas Puffert(2000)的论文后,才把整个事情弄清楚。
复杂的轨宽
1995年夏,我在慕尼黑大学三个月,在经济史研讨会上认识Puffert,是个温文儒雅的年轻学者,他在斯坦福大学的博士论文(1991),就是以北美铁轨的宽度为主题,在主要的经济史期刊上发表好几篇论文。我从维基百科(Wikipedia)查“轨距”,得到许多具体的数字。
国际上通用的标准轨是143.5厘米,现在欧洲大部分国家都使用标准轨,例外的国家有:爱尔兰与北爱尔兰(160厘米)、西班牙(167.4厘米,正在改为标准轨)、葡萄牙(166.5厘米),阿根廷与智利的轨距是167.6厘米,俄罗斯及邻近国家,以及蒙古、芬兰都是152厘米。
日本的轨距是106.7厘米,日据时期修筑的台湾轨宽也是106.7厘米,这是国际标准轨(143.5厘米)的74%,称为“七分车”。台湾的糖业铁路和阿里山的森林铁路,是76.2厘米的窄轨,是143.5厘米的53%,简称“五分车”。日本在1960年代修建新干线(高速铁路)时,采用143.5厘米的国际宽轨,提高行驶的稳定性。台湾高铁、台北和高雄的捷运,都采用143.5厘米的标准轨。清朝末年中国的铁道,由英国和比利时承建,采用143.5厘米标准轨。
有人说,1937年制定的国际标准轨143.5厘米是英国提出的,这个说法不够准确,待会儿会详细解释。最让人感兴趣的是,为什么143.5厘米的轨宽,会在诸多规格的激烈竞争下脱颖而出?
1835~1890年间,北美(美国与加拿大)至少有9种轨道:91.4厘米、106.7厘米、143.5厘米、144.8厘米、147.3厘米、152.4厘米、162.6厘米、167.6厘米、182.9厘米。
为什么会这么复杂?
原因很多,大致有三种。其一是各地区修筑铁路时,铁路工程师的技术来源与传承不一,有些采用英国体系,有些则不是。其二是故意不兼容,阻挡其它地区的农工业产品进入。其三是各地区的地形地势不一,对轨道的需求自然不同。
为什么后来会统一使用145.3厘米,1937年之后这个尺度成为国际标准轨宽呢?这就是本文的要点:说不出合乎逻辑的道理,这是政治与经济交互角力后,一步步发展的结果,这正是典型的path dependence问题(依发展途径而异、受到随机性的因素干扰)。市场机能、竞争、效率、最适合这类的观念,在这个议题上无法发挥功能,因而称为“市场失灵”。
143.5厘米的起源与变迁
美国最早的铁道,是承袭英国的142.2厘米规格,这是18世纪末,在英国矿区发展的原初型铁路,在纽卡斯尔地区最通行。
有位叫史蒂文生的工程师,在斯托克顿和达灵顿之间建造了一条运煤铁道。1826~1830年间,他被任命在利物浦(Liverpool)和曼彻斯特(Manchester)之间建造铁路(L&M),特点是用蒸汽机来推动火车头。这是第一条靠蒸汽机推动的铁路,也是第一条完全依靠运载乘客与货运的铁路,更是第一条与矿冶完全无关的铁路,在铁道史上有显著的开创地位。不知什么原因,史蒂文生把铁轨加宽了1.3厘米,成为143.5厘米,这就是日后国际标准轨的规格。
1826年,史蒂文生在竞争L&M铁路时,他的对手刻意提出167.6厘米的宽轨(加大24.1厘米),但没被采用。史蒂文生的儿子罗伯特,后来在国会的委员会上说:143.5厘米轨宽也不是他父亲订的,而是从家乡地区的系统“承袭”来的。斯迈尔斯是史蒂文生的朋友与早期传记的作者,他说143.5厘米的轨宽,“没有任何科学理论上的依据,纯粹是因为已经有人在用了。”
美国早期的铁路建造者,参观L&M与其他地区的铁道,认为L&M的规格较适合,就把整套工程技术搬回美国。另有一批工程师,1829年参观英国铁路,回国后在巴尔的摩(Baltimore)与俄亥俄(Ohio)之间筑了另一条铁路(B&O),将轨宽改为143.5厘米,目的是要和L&M铁路的火车“接轨”。
但有几批工程师却另有盘算,有些认为152.4厘米较易使用,有些人用144.8厘米,有人坚持147.3厘米也不错。简言之,在最复杂的时候,美国铁路有过9种轨宽并存。
现在回过头来看铁道的发源国英国,他们在建筑Great Western Railways(GWR)时,把轨宽扩大为213.4厘米,几条较短的路线,用其它规格。有些美国工程师,看到铁路老大改为宽轨,为了迎头超越,就把纽约与爱力(Erie)之间的铁路,建为182.9厘米,希望能达到三个目的:最高速、最舒适、最低成本。
但事与愿违,有些人认为167.6厘米就够了。几经实验,19世纪中叶的美国铁道工程师,在考虑火车头的拉牵力之后,觉得还是以152.4~167.6厘米之间较合适。加拿大的铁路学者也有同感,而这正是英国当时采用的轨宽。
1860年之后,又有人感觉宽轨太耗动能,对蒸汽机的负担过重,认为还是老规格较合适。在地势变化较大的地区,其实106.7厘米更合用,因为较容易转弯。在多山的地区,若用91.4厘米宽的铁轨,就不必挖太宽的隧道,可以省下不少成本:91.4厘米的铁路成本,比143.5厘米的建造费用便宜三分之一(枕木、石块、人工、管理都较省)。
建造铁路时,美国政府只负责土地与公共事务,对具体的投资、兴建、技术规范都不插手。如果你是第一位在某个区域的铁道投资者,只要考虑自己喜欢哪种轨宽;第二位投资者,或许也可以自由选择轨宽;但第三位投资者,就必须考虑接轨问题,没有多大选择空间。在这种机制下,美国的铁道系统就出现一项特质:地区性的轨宽整合度很高,但全国性的相似度很低。
简言之,美国的轨宽是由民间工程师决定,而这又受到他们之前的经验影响:或是向英国某个地区学来的,或是依所购买的火车头带动力,来决定轨宽。为什么143.5厘米最后会成为主流?因为采用者最多,滚雪球效应最大。
偶然与必然
换个角度来问:政府为何不出面协调呢?
其实很简单,南北战争之前,有谁能预期日后会建造出全国性的铁路网呢?那时投资铁路的人,只想运载货物和非乘客的人员,从河运抢些生意做,占据某个地区的地盘。他们甚至不想和其它区域的铁路接轨,基本的心态是互不侵扰地盘。加拿大也不希望美国的火车驶入,铁道的规格因而形成割据。现在美加两国的铁路、电话号码、电压、影印纸规格都已统一化,那是很后来的事了。
其实加拿大的国会,很早就知道轨宽标准化的重要性。美国国会把横跨大陆的轨宽选择权,授给林肯总统,他决定采用152.4厘米。但是中西部的铁道业者不愿接受,就和东部的同行结盟,游说国会采用最老式的英国轨宽143.5厘米。
某些较贫困的地区,资本不够,希望采用窄轨,就在1872年另组一个“国家窄轨联盟”:之后全国各地的窄轨,95%采用91.4厘米的规格。在这种“地区性整合度高、全国性相似度低”的结构下,美国的铁道系统,怎么可能在20年内(1866~1886年),就完成规格统一呢?143.5厘米的规格获胜,是因为它有特殊的优越性吗?
其实在1860年代时,谁也不知道143.5厘米会成为日后的国际标准,当时存在9种规格,工程师并无明显的偏好。为何会有统一化的认知呢?主要是各地区的经济发展后,运输量大幅增加,东西两岸的产品与人员相互运送,无法透过较受地域性限制的水运。当时东西横向的铁路,大都采用143.5厘米,产生大者恒大的雪球效应,市场占有率愈来愈高。各地区的铁路公司,在利益的考虑下愈来愈合作:发展跨区的铁道系统,共同管理相互协助,这是推动铁道标准化的重要因素。
大家会问:把原来不是143.5厘米的轨宽,不论是拉宽或缩窄,转换的成本不是很高昂吗?是的,费用看起来是不小,但相对于铁道的总价值,百分比并不高。主要的花费是整修路基,尤其是在扩宽轨道时,如果只是把轨道稍微拉宽或缩小,这属于“移轨”的问题,成本并不高。较贵的部份,是更换为143.5厘米的车厢和火车头(机头)。
1871年时,把俄亥俄和密西西比铁路,从182.9厘米缩为143.5厘米的平均成本,是每英里1066美金,再加上价值5060美金的新车头。到了1885~1886年间,这些成本更低了:更改南方轨道与设备的成本,每英里约只需150美金。把窄轨拉宽的成本,每英里约7500美金。对那些和143.5厘米较接近的轨道,就建造可以调整轮子宽度的车体,来相互通车。一旦整合的意愿明确化,确知每英里的更改成本,占铁道总价值的百分比不高后,20年内很快地就整合完成了。143.5厘米成为美加的标准规格,1937年成为国际标准,沿用到今日。
美国轨宽的故事告诉我们:市场的需求,是规格统一化的重要推手。1880年代统一的143.5厘米,以今日的车头牵动能力而言,并不是最具能源效率的规格;但这已是国际标准,改动不了了。143.5厘米能一统天下,并不在于规格上的优越性,而是历史的偶然造成,并不是最有效率、最具优势的东西,就能存活得最好。这种path dependence的现象,在度量衡上最常见。听说1英尺的定义,就是某位国王鼻尖和手指之间的距离。
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马屁股距离决定轨宽
经济学中有个名词称为“路径依赖”,它类似于物理学中的“惯性”,一旦选择进入某一路径(无论是好的、还是坏的),就可能对这种路径产生依赖。这个美国铁轨的故事,也许有助于我们理解这一概念,并且加深对其后果的印象。
美国铁路两条铁轨之间的标准距离,是4.85英尺。这是一个很奇怪的标准,究竟从何而来的?原来这是英国的铁路标准,因为美国的铁路,最早是由英国人设计建造的。
那么,为什么英国人用这个标准呢?原来英国的铁路,是由建电车轨道的人设计的,而这个4.85英尺,正是电车所用的标准。
电车轨标准又是从哪里来的呢?原来最先造电车的人,以前是造马车的。而他们是用马车的轮宽做标准。
好了,那么,马车为什么要用这个轮距标准呢?因为那时候的马车,如果用任何其它轮距的话,马车的轮子很快就会在英国的老路上撞坏。为什么?因为这些路上的辙迹宽度,为4.85英尺。这些辙迹又是从何而来呢?答案是古罗马人定的,4.85英尺正是罗马战车的宽度。如果任何人用不同的轮宽,在这些路上行车的话,轮子的寿命都不会长。
我们再问:罗马人为什么用4.85英尺,作为战车的轮距宽度呢?原因很简单,这是两匹拉战车的马的屁股宽度。故事到此应该完结了,但事实上还没有完。
中图分类号:F407.1文献标识码:A
引言
岩溶是指水对可溶性岩石作用时,以化学溶蚀为主,水的机械作用冲蚀、潜蚀等为辅的地质作用所产生的一些现象的总称,也可叫做喀斯特。因为喀斯特作用形成的地貌,叫做喀斯特地貌。目前许多的研究者已经对其展开了多方面的研究,并且在一些领域取得了比较好的成就。但是,随着我国在岩溶地区建设的工程越来越多,在进行工程勘察时遇到的问题也就越来越多。虽然工程技术人员在勘察的过程中,也不断的总结了许多经验,但是岩溶地区的地质地貌繁杂多样,地质勘察技术还有待进一步的研究。
1岩溶地基的类型
岩溶在发育的过程中,可溶岩的表面常常会出现石芽、溶沟,并且表现的参差不齐,在底下的溶洞又常破坏岩体的完整性,岩溶的覆盖土层又受到溶水动力的变化而产生开裂、沉陷的现象。这些现象的存在不同的方面对建筑物地基的稳定性造成了威胁。因此,对岩溶地基的类型加以区分,也就显得非常重要。按照碳酸盐岩出露条件和其对地基稳定性的影响,可将岩溶地基分为以下三种:
1.1埋藏型的地基
在碳酸盐岩之上覆盖着的厚度大小不一的非可溶性岩,当其厚度和强度能够支撑起建筑物并保证建筑物的稳定性时,对于下部所发生的岩溶情况可不加以考虑。
1.2型的地基
型主要指的是由于地表只有较少的植被和土层覆盖,碳酸盐岩大部分在地表的情况。按照具体的情况细分,它又可以分为石芽地基和溶洞地基。
石芽地基:它所形成的的原因是由于大气降水和地表水沿,碳酸盐岩,在节理、裂隙溶蚀的扩展作用下形成的。这种石芽主要分布在山岭的斜坡上、岩溶洼地的边坡上和河流谷坡,石芽的表面表现的非常陡,而且溶沟和溶槽的深度有超过10米的,且与下部的溶洞裂隙相互连在一起。这就大大的导致了地基的不稳定,加重了施工的困难。
溶洞地基:它主要是由溶洞顶板的稳定性来决定的,而溶洞顶板的稳定性又主要是由岩石的性质、顶板厚度洞内充填情况以及溶洞形态和大小等决定的。
1.3覆盖型的地基
根据碳酸盐岩所覆盖的泥土,如风成黄土、残坡积红粘土等的厚度大小,可分为深、浅两种覆盖型。这种类型的存在对地基造成的影响主要是塌陷、不均匀沉降等,要稳定地基需从建筑荷载和土洞的共同作用两个方面来进行考虑。
2岩溶工程地质研究的现状
在进行岩溶地质的研究过程中,由于本身岩溶发育就存在着不确定性和隐蔽性,又常常使用随着桩基础,给工程的建设带来了极大的麻烦。在面对这些麻烦时,不少的方法和经验在一些学者和专家的总结下得以形成。比如,对于弹性体内存在的孔洞,受双向均匀应力场作用所形成的应力集中现象,有的学者采取用平面问题的有限单元法进行对溶洞的分析。有的学者和专家通过对覆盖型岩溶区的桩基础进行分析,找出适合建筑工程稳定性的最佳方式。这些研究和研究成果的出现,在对于我国进行岩溶地区工程建设地质勘察的问题上有着很大的帮助,在进行对这些资料的统计、分析上,可以总结出相应的合理的勘察方法。
3岩溶地区工程建设地质勘察的方法
岩溶地区的地质地貌情况非常的复杂,在进行勘查工作时,已经不能单凭槽探、坑探等传统的方法进行,只有在详细的了解岩溶地区的不同情况下进行才具有现实意义。因此在进行工程建设的的过程中,必须先进行地质的勘察。那么采取合理而有效的方法进行勘察就显得尤为重要。
3.1采用遥感技术
遥感技术用来探测识别目标物的整个发展过程的一种技术,主要运用电磁辐射的理论,将远距离的目标物辐射成电磁波信息,经过探测器的接受,传到地面的接收站,最后由接收站加工成具体的图像或数据资料。这个过程综合应用了现代物理学、电子计算机技术、数学和地学规律的相关原理。遥感技术的应用,能够大范围的将岩溶地貌形态显现出来,而且遥感图像能够从宏观上具体真实的将地表特征和地表的现象的关系显示出来,特别是在对岩溶层组划分和地质构造等方面特别的适用。
3.2采用地球物理勘探技术
将地球物理勘探技术应用到工程地质的勘察中,能够有效地提高工作质量,节省成本费用以及加快勘察工作的进度。它主要是对岩溶场地的各种参数进行详细的地质解释,因为人工的或天然的物具具有一定的“透视性”。这种方法也可以简称为“物探”技术,适用于地面、地下的测量和地下与地面之间的洞穴的测量。
3.3采用静力触探技术
静力触探技术的应用,可以精确的确定软土、粘性土以及砂类土的承载力,特别适用于对覆盖型岩溶工程的勘察。在进行勘察的过程中,这种技术主要是用来查明第四系的覆盖层中的隐蔽土洞的有无、规模、位置和疏松裂隙带的分布、范围。静力触探技术技术在一定的程度上可以代替物探技术,在探明隐蔽土洞和扰动土层方面具有明显的成效。
4结论
综上所述,对岩溶地区工程建设地质进行有效的勘察是非常有必要的。岩溶地区的喀斯特发育状况是一个非常麻烦的问题,它的不确定性及隐蔽性加重了技术勘察上的难度。因此,在进行岩溶地区工程建设时,我们必须针对具体的工作情况,在现实的地质地貌条件下,结合相应的地质勘察技术,详细的了解和地岩溶的相关变化情况,从而做出合理的工程建设方案。但是,在具体的勘察过程中,还有很多问题会出现,这些问题有可能是以前我们从来都没有遇见的,用现有的技术也无法加以解决的。面对这种情况时,只有不断地加强技术方面的更新以及寻找出新的技术方法,我们才能够更好的完成岩溶地质条件下的工程建设。
参考文献:
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中图分类号:U21 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2015)10(b)-0064-03
1 引言
1.1 自然地理
玉蒙铁路属泛亚铁路东线的一段,位于云南省滇东南地区,北起昆玉线玉溪南站,经通海、建水、个旧等县(市)到达红河州蒙自县,线路全长141.5 km。
玉蒙线其中一段线路需从通海盆地(高程约1800 m)紧坡下至曲江盆地(高程约1300 m),需以秀山特长隧道横穿平顶山至里山一带山体,为全线重点控制工程。
该区域地质构造复杂,新构造运动强烈,是我国大陆现今地壳构造运动最为强烈的地区,以活动断裂规模大,分布密集,地震活动频繁,震级大,地震破裂带长,位错量大为主要特征,1970年通海曾发生7.7级地震。由此造成该区域工程地质条件极其复杂,存在众多不良地质体。因此,在设计阶段做好线路方案比选,确定技术可行、经济合理的重点控制工程,对下阶段的施工、运营都具有重要意义。
1.2 线路主要技术标准
国铁I级,单线;设计行车速度Vmax=120 km/h;限制坡度12‰,双机24‰;最小曲线半径:一般1200 m,特殊困难800 m;牵引种类:电力牵引,货机SS3b型、客机SS7C型;牵引质量:2000 t;到发线有效长度:650 m,预留850 m;闭塞类型:站间自动闭塞。
1.3 方案研究目的
该段线路为越岭地段,受地形地貌和两端盆地高程控制,线路从通海盆地需以紧坡下至曲江盆地,造成该段线路工程较大,桥隧相连。
可研线路方案存在的主要问题:通海隧道进口段漫坡进洞,有一段浅埋土质隧道,有近400 m路基拉槽,其坡面水将排往隧道,洞口条件较差,施工困难;同时,通海隧道进口之前穿过第四系湖积层较长,该段软土及砂土层厚度超过40 m,对路基工程不利。
针对上述问题,有必要对该段线路方案进行优化比选,遵循“线路方案服从重点工程选址”的原则,合理选定作为全线重点控制工程的特长隧道―― 通海隧道的位置,兼顾其他工程,稳定该段线路方案。
2 线路方案研究比选
2.1 方案研究的基础工作
从以往隧道施工情况看,隧道选址的好坏,工程地质和水文地质条件起决定作用,直接影响隧道安全、质量、工期和投资。因此,特长隧道选线,归根到底是地质选线,应在尽可能搞清楚地质条件的前提下,尽量绕避不良地质,合理选定隧址。
为了尽可能准确地为方案研究提供地质资料,在研究1:20万区域地质图、区域水文地质图、区域水文地质普查报告基础上,进行不同比例的工程地质遥感卫片、航片解译判释,工程地质调绘,物探结合控制性钻探等手段,并委托中国地震局地壳应力研究所完成《活动断裂鉴定报告》、《场地地震安全性评价报告》等工作,为隧址选定和线路方案比选研究提供了翔实、可靠的基础地质资料。
2.2 线路方案研究布置
2.2.1 设计原则
(1)线路服从重点特长隧道工程地质选址的原则。根据工程地质情况,选定地质条件相对较好的隧道位置,洞身轴线尽量以较大交角穿过地质构造线,避免顺断层破碎带布置。
(2)兼顾两端工程技术条件可行、安全的原则。适当控制高烈度地震区桥(墩)高度,确保安全。
(3)经济合理,有利施工、运营的原则。确保工程安全的前提下,尽量节省工程投资,改善运营条件。
2.2.2线路方案布置及综合技术经济比选
根据地形、水文及工程地质条件,结合工程特点,在进行大面积、多方案隧道选址比较后,重点选定了有比较价值的地质条件相对较好的通海隧道位置与可研设计方案进行比较,同时为了控制处于高烈度地震区的曲江大桥高度,在新选定的线路平面位置下进行不同桥高的纵断面设计比较。见图1。
各方案主要工程数量及投资比较见表1,主要优缺点比较见表2。
比较范围:DK23+600~DK53+400。
2.2.3 方案比选结论
高桥位方案虽然曲江大桥最大墩高为80 m,但该方案彻底改善了通海隧道进口条件和通海站设站条件,为下步施工和运营创造了有利条件,工程投资较工程可行性研究方案少2671.48万元。经综合比较,推荐采用高桥位方案,得到专家认可。
3 结语
随着铁路修建技术日趋成熟和施工水平不断提高,特长隧道和高墩、大跨桥梁被普遍采用作为铁路选线克服高程、改善运营条件的有利手段。铁路为带状建筑物,在特定的地形地貌和工程地质条件下,尤其在地质条件极为复杂的西南山区选线,应遵循“线路服从重大工程地质选址”的原则,对于控制线路方案的桥、隧等重大控制工程选址,采用综合地质勘察手段,在查明工程地质条件的基础上合理选定,然后再兼顾其它工程进行线路方案的综合技术经济比选,做到工程安全、技术可行、经济合理,切实稳定线路方案,缩短设计周期,为后续阶段施工、运营打下坚实基础。
参考文献
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随着经济全球化的发展及知识经济时代的到来,创新成为推动社会科技进步与经济不断发展的决定性力量[1]。城市经济的发展、建筑工程的规模逐渐扩大及其形式功能的日新月异则要求土木工程技术也不断地发展与创新,同时也要求高校土木工程专业[2]培养大量应用型创新高等工程技术人才。毕业设计论文作为土木工程本科专业中最后的一个理论性与实践性综合的教学环节,其目的是培养学生独立分析与解决工程技术问题,最终使学生符合应用型创新工程人才的基本要求。因此,毕业设计[3,4]论文必须具有综合知识、能力与创新相结合的特点。企业、高校与科研院所[5]之间通过生产、教学和科研紧密结合,在课程教学与实践过程中有机结合企业生产实践与科研创新,可以较好地培养学生综合素质、能力以及创新能力。同时,使学生在实际毕业设计论文过程中,提升科学研究能力与团队合作精神,增强设计与参与生产实践的事业心和责任感[6],在更好地运用综合专业知识提升毕业设计质量的同时,达到应用型创新人才的培养目标。
1创新土木工程毕业设计模式
产学研有机结合土木工程毕业设计论文的创新,就是在毕业设计与研究论文中,实现毕业设计[7]、教学与土木工程实践相结合的创新模式,提升土木工程专业学生的实践能力。土木工程产学研项目中,结合科研创新与生产实践来优化课程教学,培养土木工程学生的实习实践能力,有助于全面培养有能力的土木工程专业学生。在具体的土木工程毕业设计创新模式之中,可以优化开展实施产学研合作,有效建立健全当前土木工程教育中产学研结合教育课程评价[8]及调控机制,改变传统的土木工程教育模式。同时,也有助于实现企业、高校以及研究机构间的优势资源互补,优化培养应用型土木工程专业创新人才。
2基于产学研土木工程毕业设计的意义
利用产学研机制与应用型创新人才培养目标进行创新性土木本科毕业设计论文的选题,从工程实际与学术问题的联合创新出发,丰富与扩展课题的研究目标,将产学研科研或工程项目转化为创新型的实验项目、依据工程实际与实验模型培养学生的动手能力、扩展创新能力。同时,创新性土木本科毕业设计过程中,也可以提升学生的论文写作能力,优化学生力学模型计算能力,培养技术学术交流,扩展学生思维,具有重要创新意义。基于产学研的课程实践与毕业设计工作,能够优化提高土木工程产学研合作水平和效率,实现共赢,共同发展。创新模式,搭建土木工程产学研平台,优化服务,能够优化推进企业与高校、科研院合作,提高合作层次,有效实践产学研合作,提升土木工程毕业设计质量,发挥积极影响。而且,在土木工程专业中,其毕业设计与实际工程密切相关,使其与产学研相结合,有助于培养学生的实践能力与创新能力,也可以提升毕业设计质量,具有重要意义。
3基于产学研土木工程毕业设计创新的实现措施
3.1完善产学研结合体系
密切协调土木工程教学与后期毕业设计间的联系,基于产学研创新模式,设置课程教学与生产实践,最终为毕业设计的选题、实习与设施打下基础,增强课程试验与毕业设计等与外部生产与科研创创新等因素之间的关系,提升毕业设计质量。考察学生的知识综合应用能力,解决工程中与企业科技生产中的实际问题,从而使学生能够更好的理解工程毕业设计题目,使其能够聚精会神地投入到毕业设计中,提升学生参加土木工程毕业设计的热情。
3.2提升土木工程专业产学研基地实力
高校院系加强与地方科研生产合作,建立完善土木工程专业的产学研基地,鼓励教师参与生产实践,提升其实践指导实力,为毕业设计与论文提升工程实际的支撑,激发土木工程学生在毕业设计中的潜在能力。通过土木工程专业产学研联合的课程教学实践与毕业设计,更深层次地让学生通过融入到土木工程设计实践中。
3.3提升选题水平
创新性毕业设计论文选题工作,必须要确保选题符合土木工程专业的实际特点,切合应用型创新人才的培养目标要求,保障土木工程毕业设计的选题深度可为学生所接受,一方面避免选题简单重复的陈旧题目,适应经济与社会发展的需要;另一方面避免在毕业设计中选题过深、题目过大而脱离生产实际的情况,确保学生切实完成毕业设计工作。
3.4提高毕业设计指导质量
院系在毕业设计指导中,应细化到具体教学指导单位,根据各专业学生毕业设计的专业特点,制定适合创新模式的毕业设计论文指导细则。指导教师在学生毕业设计中,能够积极引导学生去创新思维,建立学生对毕业设计的多元文化意识,培养土木学生的工作、人际交流能力。
3.5协调毕业设计考核环节
建立基于产学研的毕业设计分阶段考核方法,首先对指导教师要求其书面陈述毕业设计课题来源、选题依据、设计论文内容、难以程度及工作量等情况,由院系讨论与考核设计选题。在此基础上,增加创新学分与创新能力的评价标准,使学生更加有积极性地投入创新能力的培养,同时,激励教师培育基于产学研等的创新课程与毕业设计的实践,给予相应的政策支持。基于产学研的毕业设计论文实施过程,可以根据实际情况,适当的调节增加实践环节的考核,以保证毕业设计的质量提升。
4产学研创新毕业设计论文案例探索
盐城工学院土木工程学院依据江苏省特色专业和国家特色专业建设点,逐步推行创新教学与科技管理体制改革,努力提高科技水平,走产学研相结合的道路,积极为地方社会经济服务,承担了大量的企业科技开发项目。土木工程学院在基于产学研的教学与毕业设计改革上,利用校企协同育人平台,引入企业深度参与教学实践,开发了“企业文化、建筑工业化技术、施工安全管理、现代施工关键技术、建筑信息化技术、绿色建筑技术、建筑设备工程”等校企网络课程。进一步,加强教学方法改革,利用校企网络共享络课程,鼓励开展学生主动学习、研究性学习与合作性学习;对“土木工程测量、土木工程材料与工程结构测试技术训练”等课程实施以能力考核为主的考核方式改革,为切实完成实践课程培养目标与创新性毕业设计论文工作提供有力保障。学院教师团队目前承担的产学研项目,紧密结合土木工程教学与企业生产实践科技问题,为培养应用型创新人才进行卓有成效的探索。笔者所在的课题组,目前承担“深大基坑开挖施工对工程桩的影响及其检测关键技术研究”产学研项目,旨在结合教学与工程实践科技创新的同时,进行土木工程创新毕业设计与应用型创新人才的培养等探索工作。在教学中,针对盐城多河地区特点,分析深大基坑开挖的设计、施工与环境影响特点,将工程难点问题引入课堂与试验及实习实践。对深大基坑开挖回弹引起的桩基承载形状变化等问题,在“桩基工程”课程的设计与施工检测等课程中,进行针对性的分析,充分调动学生的学习兴趣,利用课程试验与产学研课题研究试验有机的结合,引导学生参与科研试验研究,为创新性毕业设计提供知识能力的积累。在此基础上,进行基于产学研的毕业设计论文工作,根据学生情况并结合项目特点,毕业设计选题有“先锋岛三期多面临河深大基坑的设计与施工”“盐城多河地区的基坑支护形式与插入深度研究”“深大基坑开挖条件下的工程桩承载力计算”“深大基坑开挖坑底回弹与桩基承载计算与检测”“临河高层建筑深大地下室基础设计与施工方案”等,创新了土木工程毕业设计论文的形式,并推动了工程生产实践与企业的技术创新等工作。
5结语
在土木工程教学、试验实践及毕业设计的各阶段,基于产学研联合研究项目改革教学方法与毕业设计选题及实施,促进土木工程本科毕业设计论文的创新与实践,使学生在毕业设计阶段直接接触到工程实例与企业技术创新实践,可有效保证学生完成土木工程专业的教育培养计划,培养学生的专业创新能力,为完成土木工程应用型创新人才的培养目标发挥重大作用。
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轨道是地铁确保良好运行的先决条件,满足列车自动驾驶要求的同时,还必须承担列车自身的重量,运行过程中的动荷载对于轨道的强度、稳定平顺性和弹性也是具有相当大地考验的。而且,钢轨的铺设也要做到与道岔和道床保持一定的绝缘性,确保通车以后的安全性和适用性。但是,具体的地铁轨道施工过程中还会遇到哪些常见的问题需要我们面对和解决呢?下面,我们就具体分析和探讨一下。
一、地铁轨道施工中的常见问题及解决方案
地铁轨道的施工是至关重要的,轨道铺设的精确性对于工程质量的指标具有十分重要的影响,整个工程的“轨通”时间也主要受制约于轨道的施工。通常,轨道的构造主要由钢轨、轨枕、道床、联接零件、防爬设备、排水沟以及边坡组成。那么,地铁轨道施工过程中存在的问题无非就是在于这些构件质量、施工环境以及一些人为等因素。
1.1 钢轨的性能和焊接:
钢轨是地铁配件的主要标志,对于其型号和性能的合理运用和掌握,是对地铁轨道施工质量的一个保证。而且,钢轨的焊接也是一项重要的施工工艺,在实际施工过程中务必将钢轨段之间合理的焊接以达到各项力学指标,并达到使钢轨连接部位具有与标准钢轨段一样的连续的滚动平面的目的。钢轨以每米的标准重量可分为重轨与轻轨两种,它在地铁中的功用是满足列车自动驾驶,并承受传递列车自身重量和行驶带来的动荷载,所以无论是设计还是施工,对于使用钢轨的性能指标的判定必须严谨。然而,焊接钢轨的工作在实际中总是会各种各样的缺陷,诸如接触焊不良引起钢轨断裂、铝热焊不良引起钢轨折断、气压焊不起引起钢轨断裂等等,这就要求施工方雇用经过专业技术培训合格的焊工,做到施焊前熟悉焊工岗位职责、熟悉焊接技术措施、严格作业施焊,以确保钢轨焊接工作的合格完成。
1.2 轨枕的铺设:
轨枕的功用主要在于支承上部的钢轨,保持钢轨的几何位置和方向,将钢轨所承受的巨大荷载传递给下部的道床,而且还提供了一种比较平顺连续的滚动面。这就要求轨枕要具有一定的刚度、弹性和柔韧性,四两拨千斤,以自身的变形缓冲上部荷载对它的冲击和破坏。虽然,枕木的优点很多,但是现行国内轨道施工最常用的还是钢筋混凝土轨枕。混凝土枕轨以结构形式可分为整体式和双块式两种,其中双块式最常用且被视为是一种普通的钢筋混凝土结构。 相比较木枕而言,它的稳定性好,工作寿命长,养护需求较少,材料损失率低。缺点在于造价高昂且施工条件具有局限性,如在不稳固的特殊路基处、冬季冻胀地段和铺设道床条件复杂的地段都不宜采用。由于制作构件的材料、加工以及施工环境等因素的存在,枕轨铺设过程中常见的问题有:使用中出现裂缝、弹性不好、质量过大等等。似乎这些问题我们只能尽量减少发生的可能性,但是从根本上讲,在制作工艺上还是可以做进一步的改进的。严格控制施工工艺的精确性,配备合格的施工技术工作人员。轨枕铺设的施工是一项复杂的工艺流程,主要是进行研究论证、设计优化、再设计、审核批准几个阶段,然后最终确定现场的技术交底。这一过程要注重科学合理性,然后由项目总工程师审核交由技术负责人员向施工队伍技术交底,确保施工队伍掌握施工要点,保质保量进行施工操作。
1.3 道床的铺设:
道床铺设于轨枕和路基之间,主要功用是支撑轨枕,将来自列车和轨枕自身重量以及列车运行中的动荷载均匀传递给下部的路基上,以避免过大的荷载对于路基的破坏,使得列车能够安全稳定的运行。通常情况下,我们可以把道床分为有砟道床、沥青道床和混凝土道床三类。道砟的存在可以有效的利用块石之间的空隙和相互作用力,使得轨道具有一定的弹性,很大程度上缓冲了列车自身重量的荷载和运行过程中的动荷载,轨道的使用寿命也会得到延长。而且,道床与轨枕之间保持一定的摩擦力可以稳固的保持轨枕的既定位置,防止轨道的偏移和胀轨,避免导致事故的发生。目前,我国地铁轨道大部分采用整体式、支撑式的道床,此种形式的道床又可分为换铺法和直接铺轨法。整体道床是沿着隧道方向逐段施工的,问题随之而来。第一,整体道床在浇筑混凝土时预留缝的位置不对,就有可能致使由于整体结构的不均匀沉降而引起道床开裂。施工工程中可以考虑将预留缝留置在与隧道结构缝同一平面上。第二,在实施道床混凝土浇筑时,脚手架的搭设和拆除可能由于与钢轨的碰触原因,导致整体结构变形,施工质量大大受损。因此,脚手架的搭设和拆除必须与钢轨置离,独立搭设、拆除。第三,由于浇筑混凝土要进行水化作用和凝固成型过程,浇筑混凝土过厚、水化作用时间不足,导致道床施工质量不良,降低设计承载能力。故而,浇筑混凝土要进行适当的分层,通过特疏的施工工法进行分台阶浇筑,并合理振捣振实,以便发挥成型后最大的承载能力。整体道床的现场工作面很小,而且工序复杂繁多、相互之间的干扰大,所以必须按照《地下铁道工程施工及验收规范 GB50299-1999》,加强调度指挥,合理有序地流水施工。
1.4 基坑的围护结构:
地铁基坑的维护结构主要分为工字钢桩围护结构、钢板桩围护结构、钻孔灌注桩围护结构、深层搅拌桩挡土结构、SMW桩五类。工字钢桩围护结构主要适用于地质比较疏松的地下环境,施工产生的噪声污染较大,不宜在居民区附近施工。钢板桩围护结构的强度好,桩与桩之间连接起来构成连续桩墙,可以有效隔水并能多次反复使用。钻孔灌注桩围护结构多采用机械泥浆护壁钻孔,适用于在居民区附近施工,原因在于它这种施工工艺恰恰可以降低噪声的强度。深层搅拌桩挡土结构是利用搅拌机械将混凝土和地基土拌合,浇筑成桩,作为阻挡基坑边坡的挡土结构,连续的深层搅拌桩也可以起到隔水作用。SMW桩构造比较简单,利用型钢布置围护结构,隔水性好,且施工进度快,节省材料。地铁基坑的围护结构在施工过程中主要存在的问题就是桩体变形。桩体的水平位移变形对于轨道的施工可能是致命的,对于桩体水平位移变形的检测事关重要。首先要做好监测点的布点预案。继而再做检测点的的埋设工作并提出合理的技术要求。
1.5 辅助铺轨基地的布置:
辅助铺轨基地的主要作用是扩大轨道施工的工作面,施工现场中我们可以寻求合适的地点加设辅助铺轨基地。辅助铺轨基地的设置非常关键,涉及的因素很多,如地铁线长、施工工程环境和施工工艺水平等等。一般将辅助铺轨基地设在场地交通比较便利的地段,如停车场。为了更进一步便于施工,我们尽量将辅助铺轨基地设置为沿轨道线路方向的规则矩形。在辅助铺轨基地中,我们常常可以看到它包括以下几个区域:材料堆放场、材料加工区、办公生活区和轨排组装区。可以根据自身的场地大小合理分配和布置各个区域。完成以上工作,后续工作才可以有条不紊地进行下去。
结语
承包地铁的施工单位在轨道施工过程中严格控制质量并及时发现问题和解决问题。由于地铁轨道工程自身具有特殊性,不同工程就有着不同程度的施工难度。但是,工程技术日新月异的今天和未来,不论施工过程中遇到何种困难,我们有理由相信,一切困难都会被新工艺、新技术所攻破。
参考文献
[1] 蒋全;《武广客运专线无砟轨道施工关键技术》;中南大学,2007.12
大学生个人介绍借鉴一
我叫__,是xx大学民族学与社会学学院20__届毕业生。我怀着一颗赤诚的心和对事业的执著追求,真诚地推荐自己。
在大学六年里,时刻按照“宽专业、厚基础、强能力、高素质”标准去锻炼及发展自我,在不断的学习和实践中提高了自己的综合素质,已把自己塑造成为一个专业功底扎实、知识结构完善、适应能力强、富于协作精神的时代青年。
_阶段,我师从雷学华教授,专攻区域经济,从事南方经济研究,在研究南方经济发展方面着力尤多,继承了先生严谨的治学学风,我一直努力学习专业知识,严格要求自己,经过三年的学习,使我掌握了扎实的专业理论知识,与导师一起研究台湾土著民的经济状况并写出作品,从而也有了一定的科研能力,在读研期间发表学术论文三篇,还有稿件尚在投稿中。
我性格开朗,诚实自信,做事用心。我多次获得各项奖学金,而且发表过多篇论文。我还担任过班长、团支书,具有很强的组织和协调能力。很强的事业心和责任感使我能够面队任何困难和挑战。
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在即将走上社会岗位的时候,我毛遂自荐,企盼着以满腔的真诚和热情加入贵公司,领略贵公司文化魅力。同时再次感谢您在百忙之中给予我的关注,愿贵公司事业蒸蒸日上,屡创佳绩,祝您的事业百尺竿头,更进一步!
大学生个人介绍借鉴二
我叫__,男,今年21岁,是__高速铁路职业技术学院铁道工程系20__级的学生。现在我怀着一颗对铁路事业的热爱之心真诚向您推荐自己,真诚希望能够加盟贵公司。大学期间,我认真学习专业知识、掌握专业技能。顺利通过各种考试,取得院系奖学金,并且顺利考取各种证书,例如:英语a级证书、计算机一级证书、工程测量工中级证书、线路工证。
在几年的大学生活我刻苦学习,力求上进,一直凭着"没有最好,只有更好"准则为之奋斗,取得优异的成绩。在业余时间里,我除学好铁道工程技术专业知识外,还学习了计算机专业有关的各方面知识,我不仅注重专业课的学习,更注重动手能力的培养。现已具备了测量、实验、识图的能力,还能用cad、电子图板画一些简单的图,对一般铁路、桥隧以及预应力混凝土的施工、养护、施工技巧,管理也有了一定的了解。
此外,我还参加了长沙理工大学的自学考试,通过不断地学习,提高自己的学历,丰富自身的专业理论知识。在大学期间,我不仅掌握了大量的专业知识与实践技能,还积极参加院系组织的多种活动,团结协作,积极配合。并且我还利用寒假时间参加了春运跑车社会实践,这次实践让我懂得作为一个铁路人应该具备的精神:不怕吃苦、积极配合、服从命令、团结协作以及服务于社会、奉献于社会的精神等。
我来自安徽界首的一个农村,父母都是淳朴憨厚的农民。良好的生活环境从小就培养了我,不怕吃苦、艰苦节俭的品质,身上散发着农民固有的质朴与做事认真负责的精神。我相信这也正是一个铁路人所需要的,认真谨慎,兢兢业业。
真诚希望贵公司的辉煌能有我的参与,希望领导能够给我一个与贵公司同呼吸、共命运的机会,期待能置身于才遇良将的工作与发展的无限空间中去,给我一片天空,我会让它更加绚丽,这是我永远的承诺。剑鸣厘中,期之以声。
大学生个人介绍借鉴三
我是一名应届的__医学院20__届普外专业毕业生。回首近三年的_生活,不言什么轰轰烈烈,倒也学得得扎扎实实。本着人生至少要从长、宽、高三方面来建构与发展的思想:因此,在专业方面,我刻苦地钻研,对普外科中常见病、多发病有了较为熟练的诊疗方法,并对一些临床少见病、疑难病的诊疗有着深刻的体会;同时经常参阅本专业的国外文献,熟悉本专业的发展前沿,了解本专业的国内外治疗进展。所有这些理论与实践的融合,培养了我踏实、精干、务实、协作、创新的临床实践和科研作风。
多一份耕耘,多一份收获。在三年的研究生学习生活中,我不仅很好的掌握了本专业的相关知识,同时注重理论与实践相结合,一心一意在临床工作、全心全意为病人服务,深受科室代教老师的好评。英语与计算机方面,顺利通过了国家英语六级,具有较好的听、说、读、写能力和熟练的专业英语应用能力,熟练运用计算机办公软件,统计分析软件和信息检索技术。
诚实做人,踏实做事是我的人生准则。在莘莘学子中,我并非最好,但我拥有不懈奋斗的意志,愈战愈强的精神和踏实肯干的作风,这才是最重要的。
因此,我自信地向您呈荐,坦然地接受您的考验,如果有幸能成为贵医院的一员,我将充分发挥自己扎实的专业知识和熟练的临床技能,兢兢业业,刻苦转研,并在您们的支持与帮助下,进一步提升自身的综合素质,为贵院发展略尽绵薄之力。
大学生个人介绍借鉴四
我是一名应届毕业生,名叫___。20__年,我从家乡长春考入北京理工大学电子工程系。并在20__年毕业之际以优异的成绩考入_。_时我多次获得人民奖学金,在就读_之后由于在学习和学生工作以及社会活动中的优秀表现,我被评为中国科学院三好学生。
学习的路在我的脚下一直十分平坦,这一方面使我有机会到我们伟大祖国的首都深造并结识来自全国各地秀的老师和同龄人,并使我的眼界大大扩展;另一方面也限制了我的思考,让我总是在学校温暖的怀抱里自认为是天之骄子。以为自己学习好,并一直从事学生工作就可以满足社会的需求,是个有能力的人。直到我的朋友开始走向社会。看着他们的变化,听着他们的见闻,我才意识到自己还只是一个学生,距离社会的需求还有一定的距离。所以我一直找各种机会希望在毕业前完成自身的职业化转变。20__年3月~12月,我由老师推荐在我国重大专项课题“嫦娥”探月工程项目组从事项目管理工作。
中图分类号:TU457文献标识码:A
1概述
重力式支挡结构被广泛应用于铁路及公路支挡结构设计中[1]。既有铁路运营过程中,在线路提速或轴重加大后,作用在路基面上的动应力将大幅增加[2]。既有线路经过一定运营期后,重力式支挡结构工作环境也随之发生变化。既有重力式支挡结构如何保证运营的安全,这是工程技术人员最为关心的问题。目前,我国在重力式支挡结构安全评估方面的研究较少,特别需要加强此领域的研究工作。重力式支挡结构安全评估,是在一定的评估体系下,对其安全影响因素进行全面分析,确定评估单元,再应用各种安全评估方法对其安全状况进行评判,并据此提出维护和加强的措施。
2重力式支挡结构安全评估体系
2.1重力式支挡结构安全评估体系的目标
建立重力式支挡结构安全评估体系,是重力式支挡结构安全评估时的理论依据。其目标
是对铁路、公路等交通工程系统安全性、可靠性、可用性、可维护性的各种指标进行评估,以达到最低事故率、最少损失、最少维护率及最优投资效益。
2.2重力式支挡结构安全评估体系的构成
重力式支挡结构安全评估体系主要由安全预评估、设计审核安全评估、施工安全评估、验收安全评估、安全现状定期安全评估(直至超出正常使用年限)五项内容构成[3]。安全预评估主要在系统可行性研究时进行,可指导后续系统设计及施工。设计审核安全评估及施工安全评估是结构是否能够达到正常使用年限的关键。在设计时应综合考虑设计的经济性及合理性,在施工时应严格要求施工质量及施工安全。验收安全评估是通过试运行阶段分析结构使用时潜在的风险,并确定其危险程度及可能出现的后果,提出预防措施。安全现状定期安全评估,即采用各种安全评估技术相结合,综合评估重力式支挡结构的安全状况,是其生命周期内所有评估工作的重点。
2.3重力式支挡结构安全评估单元
根据分析重力式支挡结构安全影响因素及其破坏时可能出现的症状,可从以下几方面着手确定其评估单元:(1)从受力角度,包括动应力的变化对稳定性的影响;不同计算方法对稳定性的影响;不同荷载方式对稳定性的影响。(2)从变形角度,包括墙身是否有裂缝;墙后土体是否开裂;墙后土体是否有不均匀下沉。(3)从墙型结构及材料角度,包括材料是否风化;砂浆、混凝土是否老化;墙型尺寸是否满足设计要求。(4)从水文地质角度,包括泄水孔是否堵塞;墙体地基是否发生变化。
2.4重力式支挡结构安全评估步骤
重力式支挡结构进行安全评估时,可遵循以下七个步骤:准备工作、安全影响因素分析、确定评估单元、安全评估实施、安全对策制定、评估结论及建议、编写安全评估报告[3]。
3重力式支挡结构的安全影响因素
在设计计算过程中,特别是土压力的计算理论、计算参数的取值、材料、施工、动应力、地震力等方面,对重力式支挡结构安全性均有较大影响。同时,既有支挡结构安全性还受其工作环境变化的影响,如水文及工程地质条件的变化等,在进行安全评估时要进行全面分析。
3.1不同土压力计算理论的影响
目前设计中大多采用库伦公式计算土压力,也有时采用弹性理论。库仑理论及弹性理论的计算假设条件不同,计算所得墙后土压力大小、分布规律及作用点位置均有较大差别。由库伦理论计算所得的墙后土压力分布形式为一折线,而由弹性理论计算所得的墙后土压力分布形式为一凸曲线,中上部偏大,底部偏小。在评估时应对由于不同的计算方法对计算结果的影响进行分析。
3.2提速或轴重增加引起动应力增大的影响
传统普通铁路路基设计均采用换算土柱法,将静荷载和动荷载一并简化为静荷载。但随着既有线提速或轴重增加后,列车动荷载作用明显加强,导致基床范围内重力式支挡结构土压力与传统库仑理论计算所得结果相比有明显差异,特别是当支挡结构较矮(2m~4m)时[4]。因此需要对由于动应力发生变化对支挡结构稳定性的影响进行评估。
3.3使用环境变化的影响
重力式支挡结构经历一定的运营期后,排水设施失效或者排水不利时,可能引起土体重度明显增加,粘聚力c、内摩擦角φ、墙背摩擦角δ均不同程度减小。雨水的入渗还可能发生基底软化现象,导致基底承载能力急剧下降。在经历一定时间的运营期后,墙体材料耐久性也会发生明显变化,特别是墙背。这些因素对重力式支挡结构的安全影响至关重要,需特别加以重视。
3.4不同墙型的影响
重力式支挡结构传统使用墙型一般为墙胸墙背坡度相同。但现在使用较多的改进后墙型是将上墙背坡度放陡,增设倾斜基底。使用传统墙型的重力式支挡结构随着既有线提速,可能造成路基受力不均。不同墙型的计算截面面积也有所不同。同时,改进后的墙型由于增设倾斜基底,故抗滑能力有较大提高[5]。但是采用增强措施的墙型虽然安全系数得以提高,但其安全可靠度不一定相应提高。
4重力式支挡结构安全评估方法
重力式支挡结构安全评估方法有很多种,包括非确定性分析方法、定性分析方法、定量分析方法、模型试验分析方法及现场检测分析方法。各种分析方法特点及使用范围不尽相同。
4.1非确定性分析方法
4.1.1可靠度分析方法
可靠度分析方法,通过考虑重力式支挡结构设计中随机变量(重度γ、综合内摩擦角φ0、墙背摩擦角δ、基底承载力σ)的变异性,计算结构功能函数的不同功能函数值,进而确定结构的失效概率及可靠指标,给出相应安全评估结论。
其中,重力式支挡结构抗滑稳定极限状态方程的功能函数:
(1)
重力式支挡结构抗倾覆稳定极限状态方程的功能函数:
(2)
可靠度指标:(3)
式(3)中,mR:结构抗力的均值;mS:荷载效应的均值;σR:结构抗力的标准差;σs:荷载效应的标准差。
4.1.2模糊综合评估方法
模糊集论首先由美国控制论专家查德(L.A.Zadeh)于1965年提出。模糊综合评估方法借助模糊集论为基础,应用模糊关系合成原理,先将重力式支挡结构本身及填土等一些不易确定或无法具体量化的参数模糊化,然后再进行综合评估。
1.确定重力式支挡结构安全影响因素集[A]及影响因素得分{RA}
提速或轴重增加引起动应力增大的影响A1;使用环境变化的影响A2;墙型不同的影响A3;地震作用的影响A4;设计标准及施工质量A5;现场检查情况(裂缝、地下水、墙体风化情况等)A6。
(4)
其中,Aij为第i影响因素与第j项影响因素的相对重要性得分,可采用“九度法”。
各项的权重分别为,其中。
各影响因素最后得分。
确定重力式支挡结构不同安全等级对正常营运的影响集[B]及得分{RB}
将重力式支挡结构安全等级分为优、良、中、差,分别用B1、B2、B3、B4表示。
(5)
同理,Bij为第i影响因素与第j项影响因素的相对重要性得分,也可采用“九度法”。
各项的权重分别为,其中。
各安全等级最后得分。
重力式支挡结构安全评估所得安全等级
(6)
根据最终R值的大小,参考相应的换算标准,即可得出重力式支挡结构的安全评估等级。
4.1.3专家评估方法
专家评估方法[6],采用匿名函询的方式,通过一系列简明的调查征询表邀请专家对待评估结构进行打分,并通过有控制的反馈,取得尽可能一致的意见,对结构现状作出相应评估,对未来做出相应的预测。
4.2定性分析方法
工程类比方法是定性分析技术的典型应用[7]。首先,尽量找一与待评估的重力式支挡结构使用环境类似,并已安全使用超过其使用年限的同类型重力式支挡结构。再分析两者可能的破坏机制的相似性及差异性,并结合两者的安全等级,综合确定其安全状态。
4.3定量分析方法
主要包括极限平衡法及有限元法[7]。广泛应用于岩土工程界的GEO-SLOPE(边坡稳定分析软件)便是基于极限平衡原理,将重力式支挡结构及后方岩(土)体均视为刚体,不考虑本身的应力应变关系,将结构后方潜在滑动面内的岩(土)体划分为多个小块体,通过各块体的平衡条件建立整个体系的平衡方程,导出重力式支挡结构的安全系数。
有限元法先将重力式支挡结构用有限个容易分析的单元代替,单元之间通过有限个节点相互连接,然后根据变形协调来综合求解其位移、应力、应变、内力等,综合分析其所处安全状态。有限元法可以用来求解弹性、弹塑性、粘弹塑性、粘塑性等问题,常用的计算分析软件有ANSYS、FLAC、ABAQUS、SAP等。
4.4模型试验方法
由于重力式支挡结构尺寸较大,故实尺模型试验既耗时又不经济,一般对其进行离心模型试验。把按1/n比例缩放后的模型放在以ng离心加速度运转的离心机中进行试验,模拟现场实际受力,通过测试其应力及变形破坏情况,对其作出安全评估结论。
4.5现场试验方法
现场试验方法主要包括裂缝观测、排水设施检查、荷载试验、位移时间曲线监测、地基土软化情况检测等。其中现场裂缝观测、排水设施检查比较直观,容易实现,且效果比较精准。在雨季时对重力式支挡结构做位移时间监测试验,可以有效减少突然破坏情况的发生。
5可靠度分析方法在重力式支挡结构安全评估中的应用
利用可靠度分析方法,结合蒙特卡洛原理对某单线I级铁路既有重力式支挡结构进行安全评估。
5.1计算条件
以单线I级次重型铁路为例。支挡结构型式取重力式路肩墙,墙胸墙背均取1:0.25的仰斜。列车荷载分布宽度:l0=3.5m;换算土柱高度:h0=3.2m。换算土柱距路基边缘距离:k0=1.95m。填土按砂性土考虑,取内摩擦角φ=350,基底摩擦系数f=0.3;土体重度γ=19KN/m3;土与墙背的摩擦角δ=φ/2,即17.50;基底容许承载力取σ=300kPa。
5.2可靠指标计算结果分析
在该计算条件下,该结构抗滑可靠指标在2.26~2.86之间变化,其相应失效概率为9.1‰~2.5‰。该结构抗倾覆可靠指标在2.85~3.29之间变化,其相应失效概率为2.5‰~2.0‰。各项指标均符合相关要求,故可将该结构安全状况评估为良好。
在传统的安全系数法计算过程中,尽管重力式支挡结构的墙高在4m~10m间变化时,其抗滑稳定系数均在1.30~1.35之间变化,其抗倾覆稳定系数均在1.66~1.80之间变化。但其抗滑动和抗倾覆可靠指标均随着墙高的增加而变大,其基底承载力可靠指标则随着墙高的增加而减小。
通过引进可靠度原理对重力式支挡结构进行设计及安全评估,相比传统的安全系数法,能更直观并准确地反应结构的安全储备情况。
6结语
本文初步建立了重力式支挡结构安全评估的体系,对影响重力式支挡结构安全的主要影响因素进行了详细分析,研究探讨了多种重力式支挡结构安全评估方法。重点介绍了由多安全影响因素控制的可靠度分析方法及模糊综合评估方法在重力式支挡结构安全评估中的应用,其避免了由单个控制因素而得结论的片面性及误差性。
参考文献
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[5]郝瀛. 铁道工程[M]. 北京:中国铁道出版社,2005:227
建筑工程是建筑施工企业以建筑原材料为劳动对象, 以完成建筑工程设计文件内容为 目的,以国家强制性施工规范 , 验收标准为依据, 在科学的施工组织设计指导下 , 综合调动企业管理、 技术、劳动力、 机械设备等资源, 于特定的施工环境, 通过科学的施
工管理、 严密的工序活动把建筑材料转化为建筑产品的物质生产
化过程和终结。建筑工程是一项多专业、 多工种的 复杂的系统工程, 要使工程施工全过程顺利进行 , 以达到预期的质量目标, 就必须运用科学的方法进行管理。施工过程中质量控制是施工管理的重要组成部分, 它对统筹建设施工全过程、 促进施工企业技术进步及优化建筑施工管理起到极其重要的作用。随着我国国民经济持续高速增长, 基建投资项 目的不断增加 ,建筑施工队伍和建材生产企业也随之大量发展。论文参考网。但由于对施工质量未能进行有效地控制,重大工程质量事故时有发生 ,给国家和人民的生命财产造成重大的损失和危害, 也给社会带来消极影响。建筑工程质量对国民经济发展,维护用户利益,提高企业信誉和经济效益,避免对国家和人民财产带来损失都具有重大的意义 。
建筑施工项目有其自身的质量体系,在多数项目上建筑施工项目质量体系仍未能得到真正有效运行,程序文件得不到有效贯彻执行。具体表现是: 施工组织设计及施工方案编制缺乏针对性, 施工作业指导书不能紧贴作业面。材料进场检验及试验不到位, 致使有不符合要求的材料被使用; 工程技术交底笼统、 形式化; 过程检验不规范, 作业人员以完工为 目的, 不注重质量, 而项 目质检员又未能尽责 ; 质量控制点的设置与管理不合理、 不规范,关键 、 重点部位有失控现象; 工程质量检验评定不客观、不及时。工程质量问题带来了一系列的社会问题,造成了不可估量的损失,作为为施工者必须高度重视,确立解决工程质量问题。
一、注重提高人员素质 。高素质的建设管理人才 , 不仅要具备一定的专业基础知识和实际管理经验 ,而且还要具备良好的应变能力, 掌握高科技知识和现代化管理手段。因此,要高度重视抓好人员的培训教育工作,不断提高队伍的整体素质。必须注重加强对人员素质的培养,提高政治素质和政策观念,加强职业道德建设,认真执行党和国家的方针、 政策 , 遵守国家法律和地方法规 , 坚持原则 ,公正廉洁。 要加强人员的理论学习和业务培训, 使其不断在建筑工程建设实践中得到锻炼 , 以提高人员的决策能力 、组织能力、 指挥能力、 判断能力和应变能力。有了高素质的工程管理人员, 加上实施工程全程管理和加大工程质量监督与执法力度 , 就可以保证工程的质量。
二、建立健全法律体系。我国的《建筑法》用法律的形式构筑了我国建设法律体系的基本框架。从建筑的总体上讲师十分可用的,但还没有对建筑工程做详细的规定,由于建筑工程质量管理的特殊性,制定与建筑工程相配套的法规细则, 从根本上为建筑工程质量的监督管理奠定一个更加坚实的法律基础。而建筑业走向市场经济必然要求将建筑工程管理纳入法制的轨道,对建筑工程管理要经济、法律、行政手段并举 , 从而形成新型的建筑工程监管机制。因此, 各级执法部门要加大对建筑部门的监管力度, 这样才能促进建筑工程质量管理。
三、加强技术管理。要针对易出现的质量通病拿出预防方案。对在小区建设初期, 框架结构易出现梁柱部位与砌体之间的抹灰开裂问题 ,采用砌体二次砌筑并加钢丝网的技术措施。根据工程特点, 经专家研究, 统一制订并编制小区住宅工程做法。在屋面的节点做法上,施工单位因地域上的差异, 做法不统一,而产生了问题, 通过小区统一做法这 一有针对性的技术措施 ,有效地控制质量通病 。坚持以施工组织设计为指导 , 对施工组织设计应进行两个方面的管理和控制: 一是在选定施工方案后 ,认真考虑施工工序、 施工方法和技术措施, 再制定进度计划 , 使施工单位上报计划与实际施工计划相符合。二是既要考虑单项施工, 又要结合分部、 单体工程, 合理安排施工工序, 真正让流水作业达到流水的目的。支持加强技术攻关 , 在工程建设过程中, 监理单位、 建设单位及施工单位根据住宅楼的特点 , 对疑难、 易出现的问题多次组织专题进行研究, 分析影响质量的主、 次原因,总结出一整套办法, 有效地防止问题再一次出现。楼地面空鼓 ,由原来的砂浆找平改为细石混凝土拉毛, 后期就能杜绝空鼓问题。
四、注重施工过程的质量管理 。加强施工过程的质量管理工程项 目的质量是在施工过程中形成的, 加强对施工过程的质量管理, 是达到质量 目标的重要保证。因此, 在每道工序开工前, 应对各工序的具体准备工作、 施工方案和施工措施进行检查落实; 严格工序交接检查和隐蔽工程检查验收, 坚持上道工序不经检查验收不准进行下道工序的原则 ;督促施工人员严格按计划要求或施工规范操作, 对不符合要求的行为, 坚决行使质量否决权。
五、强化配合与协调。 在推进工程建设速度, 确保实现工程 目标 的同时,全面加强质量管理, 严格按照施工工种工艺控制标准, 组织好建筑工程的施工 , 形成全员参与质量管理, 各部门同时要形成严格把关、 密切配合与协调的工作格局。要确保前面施工为后续施工提供条件 ,土建施工为安装工程施工提供前提, 后续工种施工做到不损坏主体结构, 保护已经施工完成的成品和半成品, 做到既省工, 省料又 能确保各专业工种的施工质量 , 达到提高施工工程的经济效益的目的。论文参考网。同时从提高行业标准、施工和管理水平上讲, 做好各专业的协调工作也是十分必要的。
六、优化施工环境。环境因素对工程质量的影响, 具有复杂多变的特点 , 前一工序就是后一工序的环境。论文参考网。所以我们应根据工程特点和具体条件,对影响质量的环境因素, 采取有效的措施严加控制。对环境因素的控制 ,又与施工方案和技术措施紧密相关, 必须综合分析,全面考虑,才能达到有效控制的目的,以保证工程质量第一。
结束语
建筑工程的质量管理是一个系统工程 , 同工程建设的各方面紧密相关, 建设方必须清楚地认识到质量管理的重要性, 把质量管理放在首位,运用合理的工程管理手段 ,建立工程控制程序, 各专业密切配合, 为工程质量打下良好的基础。
参考文献:
[1]潘建雄,山西建筑,2007,33(5)
[2]黄志伟.长沙铁道学院学报2004(1)
中图分类号:U455文献标识码: A
Abstract:Through summarizing the research status of the tunnel construction at home and abroad, this paper expounds the elastoplasticity analysis of the supporting structure, emphatically discusses the stability analysis of the supporting structure research based on the theory of finite element in the tunnel construction.By the use of finite element software to simulate the tunnel construction, monitor the displacement of soil and supporting structure, combine with the monitoring results of the construction, to provide a reference for tunnel construction, so as to improve the efficiency and safety of the construction, in this respect, there are many worthy research directions in the future.
Key words: tunnel excavation; Supporting structure; The finite element analysis;
一、 引言
近年来越来越多的大城市通过建造地下隧道来缓解地面上的交通压力,特别是在以软土地基为主的上海。上海人口密集度高,为了缓解交通压力,方便出行,上海的地铁建设速度非常快,此外黄浦江将上海划分为浦东和浦西两块,为了方便两片地区的交通运输,江底隧道也逐渐增多,隧道施工的要求与复杂性也在不断提升。
城市地下隧道施工,和一系列城市中的建筑工程一样,大部分会出现一些施工问题。例如噪声,环境污染,由于降水而出现地下水位下降和地表下沉,隧道冒顶等等一系列问题。而隧道施工最常发生的事故是塌方,每次塌方,轻则造成财产缺失,重则导致数人甚至数十人死亡,并伴随巨大财产损失,尤其是复杂地质条件下的隧道施工,是隧道施工的重大危险源。例如2010年08月02日,深圳地铁宝安中心站,工地风井基坑土方开挖至12米深时,支撑脱落,维护结构发生变形,导致坑外土体涌入基坑,发生塌方事故。所幸塌方在夜间,所以并没有造成人员伤亡,但是造成了巨大的经济损失,延长了工期也为周围的居民带来了不便。这些问题全部是关系到城市人群居住的环境以及安全问题。
在城市建设中如果想要避免这些问题可能带来的灾害,可以结合其它相关案例的报告,通过施工前模拟,分析施工方案中的应力,应变,用所得到模拟数据,来指导施工方案的设计与进行,从而避免在施工过程中可能遇到的问题。
隧道施工中的问题已受到了许多人的关注,随着中国交通建设不断加强,在不同的地质条件中开挖隧道也积累了一定的经验与成果,本文将总结一些国内外基于不同方法对隧道施工所进行的研究,特别是在隧道施工中利用弹塑性原理所进行的相关研究,在此基础上着重探讨了分布施工,及基于有限元理论分析支护结构的研究现状,展望未来隧道施工中支护结构的弹塑性分析所值得研究的方向。
二、 国内外研究现状
2.1 隧道施工研究现状
世界上最早的人工交通隧道一直存有争议,不过大多数都偏向于是中国的汉中石门[1],由此可见,中国的隧道建设起源已久。我国对于隧道的研究从未停止过,在过去的20多年中更是突飞猛进,在2002年的国际隧道研讨会暨公路建设技术交流大会上,中国工程院院士王梦恕认为中国是世界上隧道和地下工程最多、最复杂、今后发展最快的国家[2]。近十年的发展与研究证明了这一观点,随着中国的城市化建设不断深入,隧道的发展越来越快,与其相关的研究也在不断的扩大和深入,研究方法也在不断的更新与提高,例如王红峡等人[3]研究了不良地质条件下隧洞施工技术。申玉生等人对大跨度铁路隧道(洞口段跨度20m左右)施工过程的塑性区发展规律进行了深入的有限元数值分析。分析在隧道不同施工工序中塑性区的分布形态,通过大跨度隧道塑性区的分析,指出在施工过程中的围岩应力危险区域,指明围岩支护及监控量测的重点和难点,为大跨度隧道的施工提出警示信息[4]。
国外的隧道研究更多的是比较偏向于工程管理,当然由于许多发达国家的城市化水平非常的高,作为城市建设中交通建设的重要一环,其在隧道施工方面的研究也处于很高的水平。Molinero[5]等人利用数值模拟,研究了隧道施工中水文地质条件对隧道推进的影响,类似的Meschke, G[6]等人基于有限元方法来仿真隧道开挖过程中的相关因素,研究了在饱和软土中隧道的推进问题。而Wu, Jian-Hong[7]等人实验所得的不对称垂直压力和地表沉陷,表明不连续变形分析方法可以应用于模拟复杂的不连续岩体隧道应力和地表沉陷。
此外,一些学者对隧道稳定性问题[8],隧道衬砌结构[9-10],隧道支护体[11],隧道开挖的地质灾害[12],隧道开挖时损失土体产生负载对沉降,土体应力分布的影响[13]等与隧道安全性紧密相连的问题都做了一定的探索。根据大量工程实践和工程试验,发生在支护完成前的隧道工程破坏约占总破坏事件的80 %;而衬砌完成后的隧道工程破坏事件则极少。因而,隧道工程施工过程中寻求防止支护过程中完成前的破坏防治措施是首要任务,而对已完成了支护施作的隧道工程破坏,采取诊断、加固、防止也尤为重要[14]。
2.2 分布施工的研究现状
隧道工程的施工环境是在岩土体内部,所以施工过程中不可避免地会对周围的岩土体产生一定扰动,引起隧道周边岩土体发生移动和变形。国内外很多研究表明,在隧道施工中,如果注意开挖方式的选择,都会一定程度上降低成本,加快施工进度,随着我国隧道建设的不断开展,分步施工的研究也在不断深入[15-20],而在软土地基的隧道开挖过程中这一方法也是得到了利用,例如针对某工程典型的软土地基深基坑土方开挖的施工难点,提出了解决该问题的“分步、分区、分层”措施方法[21],同时也对施工技术进行了一些探讨[22],而李玉岐等人研究了基坑分步开挖诱发的渗流对作用在地下墙上的水压力、土压力及侧压力的影响.研究表明,随着基坑每步开挖后坑内外水头的减小,使得主动区作用在地下墙上的侧压力越来越大,而被动区作用在地下墙上的侧压力越来越小,因而对地下墙的稳定是不利的;快速施工则可以提高基坑工程的安全性[23]。因此,在基坑开挖过程中,实行“分层、分块、平衡、对称、限时”的土方开挖方法,严禁超挖,充分利用基坑开挖具有时空效应的规律,严格控制基坑变形,确保基坑工程的安全[24]。
2.3 基于有限元理论分析支护结构的研究现状
有限元分析的基本概念是用较简单的问题代替复杂问题后再求解,将函数定义在简单几何形状的单元域上,将复杂边界条件分割成单边界,这是有限元法优于其他近似方法的原因之一[25],Shahin, H.M等人利用有限元分析方法,在一个新开发的圆形隧道设备中用有限元分析弹塑性的本构模型,得出在相同体积的情况下,由于隧道开挖,表面土体的沉降和隧道周围土压力明显影响隧道中的下部土体各点相对于表土的位移[26]。随着计算机技术的发展,有限元方法渐渐越来越多的被用于各种结构,工程施工的实验模拟,例如韦立德[27-29]等人利用有限元方法对三维锚杆进行了一定的研究,得出了较为精确的锚杆变形应力规律。
与此同时支护结构的基坑监测监控技术在许多工程得到了应用[30-35],通过有限元模拟的方法,对要进行开挖的隧道基坑进行模拟[36-41],预测土体的变形,预报出危险点,以便在施工过程中采取相应的措施,Nagel, Felix 等人基于有限元方法用数值模拟模型,分析盾构开挖隧道过程,实验证明,由不同隧道推进过程中的参数可以预测隧道的地面变形和应力,地下水条件等[42]。在复杂地质条件中开挖隧道,即使是有良好的地质调查,但因为当地的岩体结构,其不确定性还是存在的,对于这样的工程,一个可靠的预测,对选择适当的开挖方式和支护方法显得非常重要[43]。用有限元的方法,模拟施工,其优点是在施工前就可以模拟各种开挖、支护方式的可行性及其优劣,因而可以节省大量的成本。但是在实际应用中,一定要建立合适的模型,划分适当的网格,输入正确的参数。只有这样,计算模拟得出的结果才具有可靠性[44-46]。
近年来,Mohr-Coulomb模型不断被完善改进[47],大量的试验和工程实践已证实,Mohr-Coulomb 强度理论能较好地描述岩土材料的强度特性和破坏行为,在岩土工程领域得到了广泛的应用[48]。在众多利用Mohr-Coulomb模型的软件中,ABAQUS最有代表性,利用非线性有限元软件ABAQUS提供的二次开发功能,可以实现统一强度理论本构模型的嵌入,以及采用该模型进行隧道开挖三维数值分析。结果表明:在ABAQUS中增加统一强度理论本构模型[49-51],丰富了材料单元库,提高了计算精度和效率,而且,通过算例验证和隧道开挖模拟,说明在岩土工程中,考虑材料的主应力效应,可以充分利用材料强度,指导工程实践,节省造价[52]。
Pedro Alves Costa等人还利用p-q-θ临界状态模型用有限元法对软土地基开挖过程中,对支撑前后的应力进行了分析,对比模拟结果与实验结果一致[53]。而利用有限元软件ABAQUS建立模型,结合Mohr-Coulomb强度理论模拟在软土地基的隧道施工中,基坑的分步开挖,监测所布置支撑的应力,位移变化,为施工提供理论依据,为类似的工程提供参考,在现阶段这一方法有待进一步的探讨与研究。
三、 总结
基于上述研究现状,可以发现隧道开挖的研究一直是围绕着施工方法,岩土与结构的相互作用展开的,根据施工场地的水文地质条件确定施工方法,然后由施工过程中土体与结构的相互影响关系来确定所要采取的支护结构。众多的研究表明,选取合理的施工方法,通过对施工过程的模拟,监测施工过程中土体应力的变化,监测支护结构的位移应力,进行有效的支护结构布置,不仅可以保证安全性,而且可以大大的提高施工速度,节省成本,提高经济效应。
施工方法的选取,与隧道开挖所处的场地的地质条件密不可分,可以说,什么样的场地都有其最适合的施工方法。软土地基是上海特殊的地质条件,它是由天然含水量大、压缩性高、承载能力低的淤泥沉积物及少量腐殖质所组成的土,指的是滨海、湖沼、谷地、河滩沉积的天然含水量高、孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低的细粒土。它具有天然含水量高、天 然孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低、固结系数小、固结时间长、 灵敏度高、扰动性大、透水性差、土层层状分布复杂、各层之间物理力学性质相差较大等特点。因此在软土地基中开挖隧道相比较其他一般性的地质条件来讲,增加了不小的难度。
随着有限元方法的不断推广,人们将这种方法应用到隧道施工的模拟中,结合不同的强度理论,可以近似的得到一些相关的参数,为隧道施工提供了参考依据,而随着计算机的发展,有限元模拟软件的开发,强度理论的进一步完善,使得这一方法应用起来更加的方便,如今有限元分析方法已经成为了隧道工程模拟的利器。
四、 展望
虽然国内外在对于软土地基中的隧道施工进行了一些研究,但是隧道基坑分步开挖过程中支护结构由于施工阶段土体应力变化而产生的位移应力的问题,目前只有很少的一些案例可供参考,而具体到软土地基中基坑开挖工程中,开挖新的基坑对已经开挖结束支撑结构布置完成的基坑支护结构的影响还没有相关的研究成果。
综上所诉,不良地质条件下隧道工程的建设还有进一步提高的空间。利用有限元软件,模拟隧道施工,监测土体、支护结构的位移变化,研究新开挖基坑对于临近开挖完毕基坑的影响,用得到的相关数据和参数与实际结果进行比较,可以为支护结构的布置提出依据,使支护结构的布置更加安全,更加合理经济。
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