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所谓 CAD 技术就是计算机辅助设计,这种技术是利用计算机系统对设计进行分析、优化的过程。通常情况下,CAD 系统主要是由硬件、软件组成,其中硬件主要涉及处理运算设备、图形显示设备、外部存储设备等硬件平台设备,对于软件来说,主要包括系统软件、支撑软件和专业应用软件等。目前,在我国使用比较广泛的 CAD 软件是由美国 AUTODESK 公司开发的 AUTOCAD 软件[1],该软件的优势主要表现为:功能强大、易学易用、具有开放型结构的软件口,一方面便于用户使用,另一方面可以对系统本身进行扩充和完善,因此,广泛地应用于微机及工作站方面。在此基础上,国内外软件开发商对其进行二次开发,比较有代表性的,如建筑行业的 House 软件、建研院的 ABD集成化软件等。
2 CAD 技术在工程设计中的优点
2.1 降低劳动强度,图面清洁
与传统的手绘绘图方式相比,通过使用 CAD 技术进行绘图,可以使用一只鼠标做任何想做的事情。在传统绘图模式下,工作人员手里拿着不同粗细的墨笔,丁字尺等工具不停的在手里更换,一旦出现错误,修改非常麻烦,甚至从头来过,并且对图面进行修补,使得图面显的脏乱。
2.2 设计工作的高效性,重复利用设计成果
在 CAD技术中,有一项“COPY”功能,使其非常高效。在制图过程中,对于一些相近、相似的设计,只需要对图纸进行简单的修改,或者直接套用,在这种情况下,只需通过键盘、鼠标就可以完成制图工作。对于 CAD 软件来说,通常情况下,可以将建筑施工图直接转换为设备底图,在描绘设备底图上,不会浪费水暖、电气 设计师的时间。
2.3 提高绘图精度
对于建筑设计来说,通常情况下都要精确到毫米,但是结构计算的精度较低,施工过程中的精度更低,对于规模较大,并且较为复杂的建筑来说,通过 CAD 技术可以成倍增长其精度。
2.4 CAD 在建筑表现图上的优势
通过 CAD 制作的建筑效果图,其透视、光影、建筑材料的质感等具有较高的真实性。
3 CAD 技术在工程设计中的弊端
3.1 束缚设计思想
通过 CAD 进行绘图,为了提高精确性,需要对每一笔数据进行准确的计算,进而在一定程度上扼杀了方案设计中需要的模糊性、随机性等,并且缺乏设计灵感。另外,CAD 软件功能的局限性,以及 CAD 软件的使用者,对其掌握的熟练程度等,使得建筑师难以通过 CAD 表达好的灵感和创意,在这种情况下,进一步束缚了建筑师的思想、思路和灵感。
3.2 扼杀建筑艺术
建筑作为一门学科,它融合了科技、艺术、文化、哲学等。但是通过 CAD 对建筑进行设计,在设计过程中,缺少了手绘图的个性,以及设计师的特有感觉等。
3.3 CAD 浪费资源
首先,CAD 作为一项技术,具有较高的科技含量,对于设计师来说,通常情况下,需要用半年到一年的时间才能掌握相应的 CAD 软件。其次,CAD浪费物质财力。在实现微机制图的过程中,电脑、工作站、绘图仪等硬件设备的投资也非常大,并且这些硬件具有较高的折旧率、升级费用等。
3.4 CAD 技术存在不可靠性
1.1完井工程技术
完井工程技术是目前最成熟的采油技术之一,整个采油工程主要通过钻井来实现,但钻井的施工由于石油工程是想独立的状态。当钻井作业完成之后,即可实现向井下输送套管进行固井作业,包括射孔、排液、管柱安装等一系列过程,都是完井工程的必要构成部分。完井工程技术的密封性很好,普遍适用于直井、斜井、水平井类型,在二次和三次采油技术应用中发挥了很好的基础作用。
1.2人工举升技术
人工举升技术是采油过程中最常见的手段,又被称之为“机械采油”技术,主要针对与一些由于压力减弱,需要利用人工力量向油井下补充能量,促使原有不断被开采出来的方式。我国在人工举升技术的应用的实践持续了半个世纪之久,在技术研发方面取得了显著的成果,目前基于这一技术存在的的有电动潜油泵采油技术、水利活塞技术等。
1.3分层注水技术
分层注水技术主要利用在二次采油过程中,油井下方是多层油藏,其关键在于提高注水行为在地下形成的波及效率。这一技术在我国上世纪九十年代开始普遍采用,目前也达到了国际先进水平。
1.4热超导技术
热超导技术的原理是利用了物质的热阻差别,主要根据化学技术原理,在密封的管体内填充化学介质,促使它的热阻趋近于零;由于化学机制在受热情况下产生不均有的变化(相变),导致汽化潜热中产生巨大的声速传递能量。热超导技术的的特点是作用明显、成本低、效率高,同时对地下油井的影响业很小,具有环保亲和性,是一种安全性较高的技术。
2采油技术中存在的问题和解决方案
随着建设项目规模的增大,面对的工程地质问题越来越复杂且极具挑战性。经过不断探索、实践和提高,我们在诸多领域具备了很强的技术实力,如:工程岩质高边坡的工程地质勘察研究、高坝大库场地的工程地质勘察研究、大型地下洞室群的工程地质勘察研究、喀斯特地区水文地质勘察研究、高地震烈度地区高坝大库水库诱发地震监测预警系统研究等领域。地质分析的手段和方法也得到不断发展。
1.1.我国工程地质研究部门引进和开发实用软件。引进边坡稳定计算程序用于滑坡、塌岸稳定分析,提高勘察成果的定量化判识水平;引进开发了勘探图件、地质剖面制作程序及三维成像技术,开发并进一步完善“工程地质软件包程序”,较好地解决了钻孔成图中的很多难题,也为地质平面及剖面图的绘制起到了较好的辅助设计作用,取得了较好的效果。
1.2.结合工程实践研究和开发新技术。我国工程地质研究部门开发边坡斜面摄影成像技术用于工程实践,提高了地质编录工作效率,获得了大量的工程地质数字信息;开发水电站枢纽区工程地质三维可视化建模与分析研究系统,已应用于生产之中。
1.3.积极引进并应用新的地质勘察和分析手段。在水电站勘察过程中,根据地质分析的需要,在右岸构造软弱岩带勘察中,使用了地震波CT测试技术;采用模型洞原位变形观测分析地下洞室稳定性;在右岸构造软弱岩带稳定性分析、左岸地下洞室围岩稳定性分析及溢洪道边坡稳定性分析均采用了目前比较先进的三维弹塑性有限法分析和三维流形元分析方法,为稳定性评价和工程施工设计提供了可靠的基础资料和参考依据。
1.4.其他新方法新技术的引进和应用。地下洞室围岩分类、坝基岩体质量分类、边坡岩体质量分类、边坡稳定分析、岩体弹塑性理论、地质力学模型、岩(土)体物理力学性试验方法的发展应用;电脑与工程地质软件包的开发应用;勘测手段及钻进取芯技术的提高、物探各种测试手段的广泛应用强有力地促进了工程地质勘察中获取工程地质资料周期的缩短和工程地质条件快速分析评价;充分利用网络技术,进一步提高了地质专业劳动生产率。
近几年,我国从生产需要出发,新技术新工艺得到很好地推广应用:选取适合各类地层(的金刚石钻头,提高钻进效率,降低生产成本;继续完善大坝灌浆变形观测和抬动观测技术,确保坝体安全和工程质量满足要求;在河床冲积层勘探中,采用了SM胶取芯技术,保证了试验样品的原始状态,为冲积层特性研究提供了真实可靠的材料。.5水文勘测开发的电波流速仪,在电站简易测流中投入使用,达到了预期的效果。近年,又开发出水情自动测报系统,现已逐步应用于大型水电站的测报中;为改善以往在水情测报中一直采用的点测量及测流时间过长等问题,水文勘测技术人员正着手对声学“多普勒剖面流速仪(简称ADCD)”技术进行论证和调研,并逐步将此技术运用在对西部山区性河流的水情预报中,计划通过不断实践和探索,最终实现水情的“瞬时”测量预报。
1.6工程物探在水电站开展了大范围的河床冲积层地震波探测;应用声波垂直反射波法、声波CT法及红外线热成像三种相结合的方法,准确地探测到了坝体面板脱空等工程质量问题;在多项水利工程和多个水电站勘察中,应用高密度电法勘探方法,解决了水库漏水问题和断层构造发育范围及深厚覆盖层地质问题,且成效显著。研究并应用“隧洞施工监控量测一体化”,“坝基岩体质量测试的空间分析”,“数字式全景钻孔摄像系统”,“堆积体的综合物理探测技术”,“大坝面板脱空综合物理探测技术”,“小波变换在水电工程地球物理中的应用”等新方法新技术,拓展了物探的应用领域,提高了物探的探测精度。
2.勘察专题研究成果应用
2.1大型水库库岸稳定工程地质勘察成果应用20世纪80年代以来,采用了航空遥感技术与实地验证相结合的方法,相继对一批大型水电站进行了库岸稳定性研究,为快速、高质量地评价库岸稳定性及其他水库工程地质问题发挥了良好的作用。形成了一套较完整的勘察、研究、评价、预测水库区天然状况和蓄水运行条件下库岸稳定性问题的思路和工作方法,包括岸坡类型划分及其变形破坏机制、库岸再造及滑坡稳定性分析评价及预测、岸坡失稳及水库诱发地震灾害调查与分析预测、移民安置选点与处理措施建议等。该项目成果在后来开工建设的大、中型水电工程水库库岸稳定性地质调查中得到广泛应用,提高了水库库岸稳定与移(居)民点调查地质工作效率及成果质量。
2.2大坝面板脱空无损探测研究与应用“大坝面板脱空无损探测研究与应用”是通过试验比较论证提出了采用3种物探方法(声波垂直反射法、远红外热成像法、地质雷达法)进行综合评价的方法。为消除大坝病害,采取相应的处理措施,提高大坝的安全性提供了重要的依据。与传统的单一物探方法相比,本项研究成果具有多种方法互为验证、利用了不同的物性差异特征﹑探测成果准确可靠的优点。大坝面板脱空的处理质量,节约了处理成本,而且具有广阔的推广应用前景,具有较高的经济效益和社会效益。
2.3采用EH4进行深厚堆积体厚度探测应用该方法测量深度大,野外劳动强度小,生产效率高,现场测量直接成像,能十分清楚地辨别地下二度体的异常。该项新技术即EH4电导率成像探测非常实用。而该方法不受这些因素影响,较准确地探测出了堆积体厚度。研究成果及时运用于工程中,减少了工程量,节约了工程投资,节省了时间,经济效益显著。
2.4软弱岩带的工程地质特性研究成果应用:对坝址右岸构造软弱岩带的分布范围和工程地质特性进行了大量有针对性的勘探以及室内和现场试验工作,并完成了现场高压固结灌浆试验和现场渗透变形试验,针对软弱岩带的工程特性、成因进行了系统的分析论证,对工程适宜性进行了分析评价,并提出了切实可行的基础处理措施。该专题成果为可行性研究的经济技术分析论证提供了坚实的基础,对国内外同类工程的地质勘察和设计工作具有很好的参考价值。.5“深挖高边坡快速地质编录成图技术”在高陡边坡地质资料收集应用中取得了较好的效果。引进该项技术用于水电站具有针对性强、收效高、安全快速等良好作用。该技术运用摄影测量的原理,通过计算机软件技术,完成高陡边坡影像的正射、线画图的生成,从而完成了地质编录工作。其技术特点:①在地质编录生产中高效、实时;②减少现场工作量,提高工作效率;③利用无站标测量技术和手段可完成传统方法无法完成的任务;④高边坡计算机快速编录成图还可以不断地积累边坡数字化的编录数据,为以后建立工程地质数据库提供良好的数据源。该技术在小湾主体工程边坡及坝基开挖中均有应用,可实现安全、高效、准确地进行地质编录,通过软件功能还可在图像上对地质现象进行较精确的定位,这是传统的地质编录所难以做到的。
3.今后工程勘察技术在实践中应用的总体思路
近几年来,我国在高边坡系统排水、锚索加固、复合支护、变形监测、标准化与动态设计方面有所创新和突破,网络技术、数据库技术、数字可视化技术、地理信息技术等不断地被应用到勘察各专业,取得了一定的效果。在计算机建设上已实现局域网共享资源;基本实现计算机辅助工程勘察,达到信息化初始阶段目标;由于工程勘察专业具有多样性、复杂性、随机性和数据海量性等特点,信息化水平还有待进一步提高。要密切关注、跟踪、研究国内一流的工程勘察企业的技术水平和发展动态,通过加强行业协作及与国内高校、科研院所的密切合作,在引进、消化、吸收国内外先进技术的基础上,进行技术创新。今后技术发展总体思路如下:(1)注重研究复杂坝基、高边坡及大型地下洞室群岩体(围岩)稳定性量化分析及三维地质数字模型软件与三维成像技术,并对复杂岩体(包括软弱蚀变岩体、大型松散堆积体、卸荷松动岩体、高地应力区岩体)成因机制、工程地质性状、工程适应性进行科学试验研究;同时开展区域构造地质科学研究及对水电工程开发、建设的影响。(2)重点研究水电水利工程地质综合勘察技术,开展岩土工程和环境工程地质方面的研究并向深度拓展;开展地质灾害勘察、防治与治理,地质灾害险性评估方面的实践与研究。(3)完善和提高目前使用的常规物探方法,使其应用技术水平达到或超过本行业平均水平,积极开展新技术、新方法的引进应用工作,结合目前物探应用技术的发展情况,对新技术、新方法进行重点研究。(4)广泛应用全站型自动速测仪、全球卫星定位系统(GPS)、遥感技术(RS)、地理信息系统(GIS)于水利水电工程建设;在野外数据采集、处理、存储、提供等方面逐步完善计算机技术在测绘领域的应用,以提高全数字摄影测量及全野外数字成图的精度和速度,增加测绘产品的多样化,满足市场需求。(5)积极配合新的钻探规程、抽水试验规程、压水试验规程的贯彻实施。对勘探设备和试验工器具进行重新整合,尽快开展“自由震荡法”抽水试验的研究工作,研制小口径双管钻具轴承储油密封系统,并研究特殊岩体取芯技术。(6)开发先进的水情自动测报软硬件技术,自主开发改装一些较先进适用的水文测验仪器,特别是泥沙采样器。加快水文数据库的建设。
摘要:工程勘察在工程建设中具有重要的作用,如何积极采用新技术、新方法和新工艺,创新发展模式,提高勘察技术水平,缩短勘测周期,是工程勘察行业面临的共同问题。为此,本文对近年来工程勘察新技术在实践应用中的情况进行了介绍。
关键词:工程勘察新技术工程建设
(1)铁路运输繁忙,维修天窗短。我国重载铁路运输条件相对于国外先进国家总体上受限制条件多,主要体现在营运里程短,铁路运输繁忙,重载铁路的发展,必须走一条具有中国特色的快速度、高密度、大重量,即“速密重”并举的道路。(2)既有线路等级较低。国外重载运输线桥等级较高,允许货车轴重一般在29.8t及以上,每延米重一般在8.9t/m以上。我国既有线路等级较低,通用线路允许货车轴重不大于23t,每延米重不超过8tm。(3)桥隧多,小半径曲线多,长大下坡坡度大。朔黄铁路41%的线路位于地形复杂的山区,桥隧弯道多。其中,隧道77座,最长隧道12.8km,桥梁400余座,最小弯道半径仅为400m。大秦铁路最长的隧道达8.4km,还有两段长度分别为47km和50km的长大下行坡道。
2国内重载铁路工务工程研究进展
在既有重载线路基础设施检测、评估和强化技术、刚轨道磨耗和伤损、轨道结构优化、轨道参数优化、轮轨、钢轨打磨技术、新型重载铁路钢轨研发等方面开展了系统的研究。同时依托新建重载铁路建设工程,开展了提高新建铁路技术标准方面的研究,初步形成了较为系统的重载铁路工务工程养护体系。(1)集中修养护模式,运输与设备维修施工均衡考虑。形成了“综合利用施工天窗,确保施工任务和运输生产最大化”的供电、电务、车辆、既有线基本改造等专业施工集中修理模式,为设备修理提供了天窗,而且单个天窗时间比较长。方便线路的大机维修,有利于施工、维护效率的提高。(2)既有线路桥隧改造强化技术。朔黄铁路牵头研发了3种重载铁路桥梁强化技术:提高轴重条件下辅助钢梁、体外预应力自平衡和拼装钢桁梁;重载铁路路旁斜向水泥土桩加固新技术,提出了相应的强化设计方法[6]。大秦铁路提高了桥涵结构的耐久性,研究形成了桥梁横向、竖向、纵向加固和摇轴支座病害整治、结构物耐久性改造技术。(3)预防性维修技术。朔黄铁路研究了小半径曲线内、外侧钢轨最佳型面设计方法,提出了轨道结构配置和曲线设置参数优化方案,研制了车载式智能钢轨装置,实现了曲线钢轨的自动化管理,提出了钢轨打磨策略和技术参数,延长钢轨使用寿命50%以上[7]。大秦铁路优化了轮轨接触状态,研究了采用钢轨打磨与技术对策,优化了钢轨廓形,及时消除钢轨表面初期裂纹,钢轨使用寿命由9亿t提高到15亿t以上。(4)机械化维护设备。加大了多元化、专业化的大型养路机械的研发力度,包括钢轨打磨车、道碴清筛车、捣固车、线路稳定车、边坡整形车、线路大修列车等。其中,神华铁路成立了轨道机械化维护分公司,负责既有铁路的线路大型养路机械的专业化管理,并在在作业量、单机效率、设备管理,以及铁路安全和运能释放等方面,得到了大幅度提高,取得了显著的综合效益[8]。(5)安全检测、监测技术。朔黄铁路研发了综合检测车系统,对线路轨道、路基道床、牵引供电、通信、信号、周边环境中影响列车运行安全的技术指标和相关信息,进行实时检测,具有时空同步定位、大容量数据传输和综合分析处理功能[9]。大秦铁路建立和发展轨道监测养护体系,对钢轨动态受力、轨道状态等进行实时监测,掌握轨道状态的变化规律,并研究形成了路基基床、隧道基底进行车载探地雷达检测技术和评估方法。(6)高强度轨道结构。朔黄铁路设计和研制出2种类型的重载轨枕和配套扣件,提高了小半经曲线轨排横向阻力、轨枕抗弯储备和扣件抗钢轨倾翻能力;采用新技术和新工艺研制了新型75#~12#重载道岔,研发了3种类型的辙叉[10]。大秦铁路研究了弹条扣件轨撑、加强型弹条、横向阻力器等轨道横向加强措施。减小了脱轨系数与钢轨横向变形,提高了列车运行稳定性,改善了轨道动态不平顺状态。同时提高了轨道结构强度,减缓了小半径曲线钢轨侧磨,延长了钢轨使用寿命[11]。(7)提高新建铁路技术标准。以山西中南部铁路通道建设为依托,开展了30t轴重重载铁路钢轨、道岔、有砟轨道、隧道内无砟轨道、路基、桥梁、隧道关键技术攻关,以及设计参数、设计标准基础性研究。提出了30t轴重重载铁路有砟轨道、无砟轨道、钢轨的设计及关键参数,研制了适用于30t轴重的60kg/m钢轨12#、18#,75kg/m钢轨12#、18#一系列道岔。开展适用于新建30吨轴重重载铁路桥梁活载标准及参数研究等[12]。
3神华重载铁路工务工程技术展望
1.1工程设计专有技术概念所谓工程设计专有技术,主要指的是设计单位在对工程建设项目进行设计的过程中,所形成的相关方法、技术知识、情报以及技术经验等,其中包括新设备、新技术、新工艺以及新材料,将其运用在实际的工程建设项目中,可以提高生产力,节约原材料,减少工程造价,简化施工工艺,减少能源消耗,将生产周期缩短,降低环境污染以及提高施工安全性等,相比较原有技术而言,优势明显。一般来说,工程设计专有技术主要表现在操作指南、图纸设计、数据资料、方案设计以及软件设计等方面。
1.2工程设计专有技术交易概念所谓技术交易,主要指的是在技术市场中,买卖双方通过订立契约来实现使用权、所有权以及技术收益权转让的一种行为。而工程设计专有技术交易,主要指的是在专有技术市场上,交易双方通过订立相应地契约来实现专有技术使用权、所有权以及技术收益权转让的一种行为。简单的说,工程设计专有技术交易就是将买卖双方协商的条件作为基本依据,通过买卖的主要方式,卖方将某种工程设计专有技术转让给买方的一种行为,即买卖双方通过有偿方式转让工程设计中的专有技术。
2工程设计专有技术交易的特点
2.1信息的不对称性所谓信息的不对称性,主要指的是在对工程设计专有技术进行交易的过程中,买卖双方所掌握的信息具有一定的差别,存在买方知道卖方不知道信息、卖方知道买方不知道信息的情况。由于工程设计专有技术具有秘密性的特点,所以这就决定了在进行专有技术交易之前,卖方知道的信息高于买方的情况,从而导致信息不对称现象的出现。对于买方而言,正是由于知道工程设计专有技术的信息量少,才会和卖方进行有偿交易,可以说,信息的不对称性是交易得以发生的基本前提。如果在进行专有技术交易之前,买方已经掌握专有技术的所有信息,那买方就不会具备购买意愿,交易也就无法进行。当然,正是由于存在信息不对称现象,所以相比较一般交易而言,工程设计专有技术交易成本往往较高。
2.2交易的双向选择性在工程设计专有技术的交易过程中,不仅买方需要对掌握技术的卖方进行选择,持有专有技术的卖方也需要对买方进行选择,这就决定整个交易具备双向选择性的特点。对于买方而言,在进行工程设计专有技术交易之前,需要将工程项目和自身的实际需求作为基本依据,选择合适的专有技术,并且在对卖方进行选择时,往往比较重视卖方的信誉和专有技术在业内的领先水平,同时,还需要对卖方进行全面考核,了解相关部门是否已经对该专业技术进行审核认定以及该专有技术在当前工程设计行业内的领先性。而对于持有专有技术的卖方而言,在进行技术交易之前,也需要对买方进行选择,考察买方是否具备实施该专有技术的实力,同时,还需要对买方的诚信度进行了解和评定,避免在结束工程设计专有技术交易之后,出现随意扩散专有技术的风险。
3工程设计专有技术交易的一般过程
3.1分析需求阶段需求作为发生交易的基本前提,只有具备充分的需求,才能确保交易顺利进行。对于工程设计单位而言,如果出现专有技术需求,一定不能盲目购买专有技术,而是要将项目需求、自身技术情况以及设计水平作为基本依据,有针对性的选择符合自身需求的工程设计专有技术。由于工程设计专有技术交易具有双向选择的特点,所以在需求分析阶段,持有专有技术的设计单位也应该将该技术的特点和适用性作为基本依据,制定相应地交易策略,为日后选择合适的交易对象奠定坚实的基础。
3.2识别阶段在工程设计专有技术交易中,对于买方来说,找到符合自身实际需求的专有技术是交易得以顺利进行的基本前提。工程设计专有技术的买方可以将技术交易平台作为主要媒介,查找在网上的工程设计专有技术转让公告,寻找符合自身实际需求的专有技术,或者还可以将每年行业协会评审出来的工程设计专有技术作为参照,发掘自身实际需要的专有技术。对于工程设计专有技术买方而言,在确定交易目标后,通常需要从各个渠道收集关于该项技术的有效信息,然后对这些信息进行全面分析,将分析结果作为主要依据,判断自身实际需求与这一技术的匹配程度,从而决定是否进行专有技术交易。
3.3谈判与签订合同阶段在工程设计专有技术交易中,谈判和签订合同作为其中最为关键和核心的阶段,在一定程度上影响着交易能否顺利进行。专有技术交易双方谈判的过程其实质是双方博弈的过程,在进行谈判的过程中,买方和卖方都想要最大化自身的实际利益,交易价格往往产生在谈判的过程中,通常在完成谈判之后,交易双方会根据自己的实际情况,做出交易能否继续进行的决策。由于工程设计专有技术具有秘密性的特点,为了避免双方交易之后该专有技术出现扩散情况,通常在拟定交易合同时,会添加相应地禁止二次交易和保密条款。在工程设计专有技术交易的过程中,对于买卖双方而言,签订交易合同通常意味着交易已经成功,但是这并不能说明整个工程设计专有技术交易过程的结束。
3.4专有技术转移与维护阶段由于工程设计专有技术具有秘密性的特点,并且该技术存在的方式也具有一定的特殊性(设计软件、设计方案以及设计图纸等),所以交易成功后在进行技术转移的过程中,一定要充分考虑到专有技术的重要性,避免出现泄露专有技术现象。同时,对于工程设计专有技术的买方而言,在获得专有技术之后,还需要经历一个学习新技术阶段,在这个过程中,卖方会派出研发专有技术的相关人员去对买方的专业人员进行一些列技术培训,帮助买方尽快掌握该专有技术,除此之外,卖方还需要为买方提供相应地维服务。
4结语
1.1虚拟工程技术的特点
虚拟工程技术实际上是建立在虚拟模式下,通过使用计算机进行相应的分析。依据相关模型,工作人员可以适当的建立一定的虚拟装配。在进行装配的时候,能够及时发现其中的错误,及时进行纠正,从而保证具有一定的精确性,此外,还可以利用计算机来改正零件存在的错误,具有操作简单,方便等特点,而且在利用计算机改正以后,可以自动出现新的模型[1]。虚拟工程技术可以在一定程度上改变零件由于出现错误导致的质量问题,全面实现装配、设计、检验的协调方式,可以有效的增加产品质量,保证企业具有一定的竞争优势。
1.2虚拟工程技术应用过程
利用虚拟工程技术进行设计的时候,基本上都是依据产品的生命周期进行分析的。所以,在设计的时候,需要依据客户提出的相关建议和需求进行分析,明确产品的主要性能和实际使用功能,然后在利用虚拟工程技术进行相关的设计,利用虚拟加工进行产品的生产,如果能够符合客户实际需要,就可以进行实际生产,一旦出现问题或者不符合客户的要求,需要进行及时修改模型,然后进行相关理论计算、实践推理以及循环修改等,保证能够符合实际规范和要求,然后利用计算机进行优化设计。在设计相关零件的时候,应该具有一定的专家系统,依据不同的设计规范和特点得到不同的数据特征,从而建立符合实际情况的模型,形成相应的零件元模型[2]。然后在模型的设计前提下,进行分级和分类,利用一定的理论和推理得到相应的产品。在进行虚拟工程设计的时候最主要的就是设计产品模型,在设计的时候出现不同的领域,所以,应该依据不同的类型建立不同产品模型,保证产品虚拟模型具有一定的意义和作用。
2虚拟工程技术的机械虚拟样机技术在机工程设计中的应用
在上世纪八十年代出现了一种新的机械工程设计技术,虚拟样机技术,是利用计算机技术逐渐发展和更新的一种辅助计算机机械工程技术,虚拟样机技术也可以被叫做机械系统动态仿真技术。相关设计人员在计算机上设计一定的模型,然后合理的进行一定的动态分析,不断改进技术和设计方案,利用数字化模式来合理代替物理样机。使用这种虚拟样机技术可以很好的降低成本,有效增加产品的性能以及产品质量,得到最符合实际的设计方案,所以,在技术刚刚发展起来的时候,就已经得到各界的关注和重视,很多大型企业也开始逐渐使用这种技术,对于企业提高社会效益和经济效益具有一定的意义。在设计机械工程的时候,适当的使用计算机仿真技术,可以有效的建立各种模型,包括加工零件的方式、加工零件的顺序、选用的工装以及参数、连接件具有的连接性以及运动性。数字化虚拟样机实际上是一种全新的管理和设计方式[3]。机械虚拟样机是一种在三维CAD基础上发展起来的技术,三维CAD是一种可以进行自底向上、自顶向下的造型模拟设计方式,能够进行仿真装配,结构分析以及仿真运动等很多比较困难的过程,保证设计更加合理。这种方式可以更加方便的联系CAE系统,适当进行合理的仿真,为设计提供一定的数据信息。依据UG、SolidEdge等作为基本设计平台,从而建立一定全参数三维模型。适当的分析零件的有限元和模拟整体的运动性,利用虚拟化机械技术完善和实施,建立一套符合企业自身发展的三维CAD机制,从而可以有效的转变设计模式,提高产品的质量和效率[4]。
3虚拟样机技术在机械工程设计中的优势
在机械工程设计的时候,虚拟样机技术具有一定的通用性,可以有效的解决设计中出现的困难问题。虚拟样机技术实际上是在动力学和力学前提下发展和创新的,是简化处理困难问题的有效方式。大部分的虚拟样机基本上都是利用代数混合方式建立的,可以简化复杂问题。虚拟样机可以由很多六个自由度来建立结构域,并且互相约束,具有一定的通用性,为建立不同种类的模型提供依据和条件。此外,虚拟样机还可以在一定程度上方便进行系统维护和建设,保证软件具有更高的后期处理作用。依据运动情况进行传统的机械分析,需要建立一定的模型,虽然没有多少步骤,但是由于会涉及很多方面的数据和运算,导致过程比较复杂,经常会出现错误,从而浪费大量的物力、人力以及财力,才可以保证具有一定的精确度[5]。使用虚拟样机技术,可以有效的降低人力、财力等的使用,有效的增加工作效率。在建立一定模型之前,可以利用计算机来完成数据的计算和求解,具有操作方便、精确度高的特点,提高了相关设计人员的创新能力,保证机械设计能够得到一定发展。传统技术会出现很多数据信息,需要具有一定的经验。而虚拟样机技术具有更加方便的计算优势,可以直观的展现计算结果和机械性能,保障具有很高的技术和水平。
4结语
利用数控机床的数控加工,除了对数控机床要求多轴联动以外,程序的编制是加工中的关键问题之一,在很大程度上决定了零件的加工精度和生产效率。据国内外数控加工统计表明,造成数控加工设备闲置的原因大约有20%~30%是由编程不及时造成的,数控程序编制的费用甚至可以与数控机床的成本相提评论。因此,质量高、速度快的编程方法,一直是和数控机床本身并行发展的。自动控制机床问世至今经历将近半个世纪,数控加工编程方法经历了手工编程、数控语言自动编程、图形交互编程、CAD/CAM集成系统编程几个发展时期。当前,应用CAD/CAM系统进行数控编程已经成为数控机床加工编程的主流。编程过程中,选择合适的编程方法,制订合适的编程策略,不仅能有效减少程序长度,提升加工效率,更能提高加工精度,提高零件表面加工质量。
2数控编程概述
在普通机床上加工零件时,一般是由工艺人员按照设计图样事先制订好零件的加工工艺规程。在工艺规程中确定零件的加工工序、切削用量、机床的规格及工具、夹具等内容。操作人员按工艺规程的各个步骤操作机床,加工出图样给定的零件。这样,整个零件的加工过程都是由人来完成。在由凸轮控制的自动机床或仿形机床上加工零件时,虽然不需要人对它进行操作,但必须根据零件的特点及工艺要求,设计出凸轮的运动曲线或靠模,由凸轮、靠模控制机床运动,最后加工出零件。在这个加工过程中,虽然避免了操作者直接操作机床,但每一个凸轮机构或靠模,只能加工一种零件。当改变被加工零件时,就要更换凸轮、靠模。因此,它只能用于大批量、专业化生产中。数控机床和以上两种机床不同。它是按照事先编制好的加工程序,自动地对零件进行加工。编程人员把零件的加工工艺路线、工艺参数、刀具的运动轨迹、位移量、切削参数以及辅助功能等,按照数控机床规定的指令代码及程序格式编写成加工程序单,再把这一程序单中的内容记录在控制介质上,然后输入到数控机床的数控装置中,从而控制机床加工。从零件图纸到制成控制介质的过程,称为数控机床的程序编制,即数控编程。数控编程是数控加工的基础,数控机床之所以能加工出各种形状、尺寸和精度的零件,就是因为有编程人员为它编制不同的加工程序。数控编程主要有手工编程和自动编程两类。对于简单的零件,通常使用手工G代码编程的方法;而对于复杂的零件,就常常借助于CAD/CAM软件自动编程。从零件图样的分析及工艺处理,数学处理和数值计算,编写程序清单,直到程序的检查和校核,均是由人工完成的,称为手工编程。异型轧辊作为非圆截面零件,由前一章分析可知,加工点计算复杂且繁琐,而且需要逐点计算各加工点的加工坐标,工作量大,显然不适用于手工G代码逐个加工点编程。
3自动编程
手工编程工作量很大,通常只适用于一些简单的零件。对于几何形状复杂或者编程量很大的零件,手工编程便难以胜任。正是因为这种客观上的需要,自动编程技术出现并发展起来。如今,自动编程技术已是数控加工中的关键技术。一般认为,凡是大部分或者全部采用计算机软件处理图形并由计算机自动产生数控加工程序的过程就可以称为自动编程。目前,图像交互式自动编程技术发展迅速,应用已经非常广泛。交互式图形自动编程系统采用图形输入方式,通过激活屏幕上的相应选单,利用系统提供的图形生成和编辑功能,将零件的几何图形输入到计算机,完成零件造型。同时以人机交互的方式指定要加工的零件部分、加工方式和加工方向,输入相应的加工工艺参数,通过软件系统的处理自动生成刀具路径文件,并动态显示刀具运动的加工轨迹,生成适合指定数控系统的数控加工程序,最后通过通信接口,把数控加工程序送给机床数控系统。这种编程系统具有交互性好,直观性强,运行速度快,便于修改和检查,使用方便,容易掌握等特点。因此,交互式图形自动编程已成为国内外流行的CAD/CAM软件所普遍采用的数控编程方法。交互式图形自动编程系统实现了造型—刀具轨迹生成—加工程序自动生成的一体化,它的3个主要处理过程是:零件几何造型、生成刀具路径文件、生成零件加工程序。
(1)零件几何造型
一般交互式图形自动编程系统都提供CAD设计模块,可以很方便地建立零件几何模型。除此之外,交互式图形自动编程系统还提供标准图形转换接口,可以通过导入、导出、转换等得到编程系统的图形格式。
(2)生成刀具路径文件
在完成了零件的几何造型以后,交互式图形自动编程系统便可以生成刀具路径,这一过程也常称为前置处理。其基本过程为:首先确定加工类型,选择加工部位,选择走到路线或切削方式;选取或输入刀具参数等加工所需的全部工艺切削参数;编程系统根据这些零件几何模型数据和切削加工工艺数据,自动计算、处理,生成刀具运动轨迹数据,即刀位文件,并动态显示刀具运动的加工轨迹。
(3)生成零件加工程序
这一过程也称为后置处理,其目的是生成针对特定数控系统的数控加工程序。每一种数控系统所规定的代码及格式不尽相同。因此,自动编程系统通常提供多种专用或者通用的后置处理文件。后置处理文件的作用即是将已成生的刀位文件转变成合适于被选择数控系统的数控加工程序。这些文件多数是开放的,编程人员可以根据需要对其进行修改。
4R参数编程
R参数编程方法本质上也属于手工编程,是西门子数控系统提供的一种先进的编程方法,它是使用参数变量来代替程序中的功能代码或地址值而编写的加工程序。R参数编程的实质,就是用变量R编写逻辑计算公式,并根据R数值的条件,多次调用子程序,以简化编程,并使得程序简明精练,计算精确无误。在加工程序中,灵活地运用R参数能够使程序简洁而实用。在SINUMERIK810D数控系统中,系统提供的R参数共有100个,即R0~R99,在编程中可对这些R参数进行赋值,例如:R0=2,R1=-7。R参数还可进行加、减、乘、除、开方、乘方、三角函数等运算,例如:R1=R1+1,R2=SIN(R0)。编制R参数程序时,首先确定参数变量,然后根据加工要求编制逻辑计算程序,最后确定参数值和初始状态,将编好的程序输入数控机床即可运行。在加工过程中可根据不同零件的特点和加工需求来设定加工参数,从而控制零件的加工精度。对于形状相似的零件,应用高级编程及R参数编制数控程序,只需编制一个零件的加工程序,仅需改变R参数的值就可实现对不同尺寸零件的加工,从而减少编程工作量,同时还可避免因输入程序时可能产生的错误,还可省去程序校验时间,提高工作效率,降低生产成本。
一、传统灌溉工程类型在现今的传承
中国国土广袤,地形地貌多样,气候变化万千。既有逶迤起伏的丘陵山地,又有一望无际的平原;既有壮阔的高原,又有缓坦的盆地;既有西部内陆干旱半干旱区,又有东部季风湿润区。为适应各地水文、地理等自然条件的复杂性,古代人民创制了多种多样的灌溉工程类型,如引水渠道、陂塘堰坝、陂渠串联、圩垸、井泉、坎儿井、御咸蓄淡等工程类型,这些工程类型在现今皆得到了继承。可以说,我国当今的灌溉工程类型基本是古代创造而传承下来的。
引水渠道主要修建于北方平原地区。北方平原面积广大,因干旱少雨,河流密度不大,古代往往修建长距离的引用河水的灌渠工程。渠首处如河中水位过低不能满足自流入渠流量要求,则建拦河坝抬高水位引水;如河中水位和流量能满足灌区要求,则采用无坝引水型式。有坝引水最早的有战国初在今山西太原晋水上筑坝建的智伯渠,及在今河北临漳建的漳水十二渠。无坝引水有公元前256—251年间在今四川灌县建的都江堰等。又因北方含沙量大的河流多,我国很早就引多沙河流进行淤灌和放淤,做到同时利用水、沙资源,既灌溉作物,又改良盐碱地。漳水十二渠和公元前246年兴建的关中郑国渠皆引浑水灌溉,把大片盐碱地改良成了沃田。建国以后,有坝引水和无坝引水灌渠发展很快,如陕西省,截至2000年底,全省有效灌溉面积达144.93万公顷(主要为渠灌),新疆省干、支、斗、农四级渠道长30多万公里[1]。在利用多泥沙河流的水沙资源方面,建国以后成就很大,还打破了自明清以后不敢引用黄河下游水的“”,进行引黄淤灌和放淤。目前,黄河下游已建成各类引黄灌区100多处,灌溉面积达到3000万亩,每年引用黄河水量100多亿立方米,利用黄河水沙放淤改土300多万亩,发展水稻田120多万亩,使盐碱沙荒地变成了良田[2]。
陂塘堰坝主要建于南方山丘区。南方丘陵山区,雨量充沛,但水流容易流失,干旱是农业生产要解决的主要问题。为此,古代劳动人民因地制宜,创造了多种类型的陂塘堰坝蓄水工程,起到滞洪蓄水的目的。有在溪流上筑坝拦蓄水流的灌溉工程,称之为“堰”、“坝”、“陂”、“堨”等;有在平地凿池,或在谷口及高地水所汇归处筑堤,就地潴蓄雨水的,称之为“塘”或“荡”。又平原地带筑坝拦蓄水的工程现称为平原水库,利用天然山丘间的沟谷洼地蓄水的工程现称为山谷水库。大型陂塘工程以公元前600年左右楚国在淮南修建的芍陂为最早,两汉时汉中、南阳、汝南地区陂塘工程很是发达,著名的山谷水库有马仁陂,平原水库有六门陂、鸿隙陂等。东汉时进一步向南方发展,浙江绍兴的鉴湖、余杭的南湖工程规模都很大。之后三国孙吴在江苏句容兴修赤山湖,西晋建丹阳练湖和新丰塘等。当时能因地制宜规划布置陂塘,巧妙地利用地形兴建平原水库或山谷水库,布设堤坝、水门和溢流设施,形成完整的蓄水工程体系。还创造了陂渠串联工程类型,以对水资源更充分地加以调节利用,增加灌溉面积,提高灌溉保证率。建国后南方山丘地区大量兴建陂塘堰坝工程。如1952年仅四川内江地区就累计新修和整修堰塘5万多口。因平塘占地多,工程量大,总蓄水量不多,为此当地积极想法改进技术。1953年9月西南水利局组织基点工作组前往长寿县,经查勘,在葛兰场不远名叫“锁口丘”的地方,修建了当地第一口“山湾塘”。该地形肚子大,出口小,上面有较大集雨面积,下面耕地可自流灌溉。于是利用三面高一面低的地形,在低的一面修筑土坝,长40米,高3米,形成堰塘。此土方与蓄水的比例为1:10,比平塘1:1提高10倍效益。此后四川省水利厅将长寿县修筑山湾塘的经验向全省介绍。到1954年底,全省共建成各级“示范塘”1293口。1955年,“示范塘”迅速发展到17796口。到1985年,全省已有山湾塘61.11万口,可蓄水261769万立方米,有效灌溉面积715.48万亩[3]。
陂渠串联工程古代多建于淮河、汉水流域,工程布置多样[4]。这种工程类型建国后称之为长藤结瓜式灌溉系统。工程主要在南方丘陵山区修建,规模从小型发展到大型,从小网联成大网,从开发小河流到利用大河流,从一个河系发展到与几个河系相连。如安徽淠史杭灌区,自1958年至1982年,在淮河水系的淠河、史河及长江水系的杭埠河的上游建成佛子岭、响洪甸、磨子潭、梅山、龙河口5座大型水库,这些水库成为多首制渠首,又沿岗峦起伏的分水岭修建总干渠2条,干渠13条,以及分干渠和支渠358条,沟通了数条大河,灌区内修建中型水库23座,小型水库1100多座,连同塘坝21万多口,以控制灌区内的地面径流,灌区内流域之间水资源通过库塘和渠道可得到调配,使安徽的六安、霍丘、寿县、舒城、合肥等11县市和河南的固始、商城等县的广阔丘陵和平原900多万亩农田受益[5]。
圩垸水利工程主要分布在南方沿江平原、湖区、下游三角洲及滨海地区。这些地区地势平衍,河湖密布,土地肥沃,水土资源丰裕,但易被水淹,沮洳下湿,极大地影响农业生产的进行。唐宋后,大力开河筑圩,排水御洪,兴建独具一格的水网圩田工程,把卑湿的“涂泥”之地,建成富饶的鱼米之乡。如太湖平原唐后期至五代时已建成规整的塘浦圩田水利系统。鄱阳湖区唐代已兴修较大规模的防洪堤防工程,至清光绪六年(1880),鄱阳湖滨南昌、新建、星子、九江、都昌、波阳、余干、进贤八县共有圩堤591所。建国以来,太湖平原继续加强浚河筑圩工作,完善水网圩田系统。鄱阳湖区新建和整修了圩堤501座,堤线长2500公里,保障农田500万亩,能抗御21.71米(1983年最高湖水位)的湖泊洪水位;湖区原有易涝面积330万亩,经治理,使200多万亩农田达到五年一遇以上的抗涝标准;还初步形成了一个大中小,蓄引提相结合的水利灌溉系统,使湖区农田的有效灌溉率达到80%以上[6]。
凿井提取地下水灌溉,在地表水缺乏的北方地区很是重要。我国新石器时期已开始浚泉凿井,春秋战国时在园圃中凿井灌溉已较普遍,之后不断发展,到明清时期华北平原已形成大范围的井灌区,水井型式多样。20世纪50年代,广大农村用于灌溉的水井大部分仍为土井,如华北平原建国初期有各种土井200多万眼。20世纪60年代以后,灌溉土井渐被机井所代替。进入80年代以来,个体户承包和联户经营责任制的发展,使得各种土井又发展起来。据1982年调查,仅天津、河北沧州、衡水等地区就有各种土井几十万眼。如沧州青县,1982年有真空井6100眼,人工手压井2000眼,各种大口土砖井5000眼;南皮县有手压真空井4500眼,机带真空井4054眼,砖井358眼[7]。土井主要开发浅层潜水,潜水埋藏浅,雨水易渗入补给。而机井开采的是深层地下水,靠自然补给时间长。目前华北地区的京、津、河北省、河南省北部、山西省中东部已形成联成一片的大范围的地下水漏斗区,这是过量开采深层地下水,补给不易产生的重大问题。而开采浅层潜水一般不会引起地下水漏斗区。又浅井开采潜水后,降低了地下水位,有利于防止土壤返盐,改良盐碱地的效果显著。开采潜水井浅,技术较为简易,所费资金不多,农户可自行管理应用,经济上支出节省,适于小农经营。
此外,古代新疆吐鲁番、哈密等地开凿独特的引取地下潜水的坎儿井,东南沿海防御海潮袭击的海塘工程,及其他御咸蓄淡工程类型在现今也都得到了继承和发展。二、传统灌渠工程技术的继承和发展
我国古代灌溉工程技术是我国人民在实践中自行创造的,适应了各地的自然地理条件,因地制宜,类型多样,内容非常丰富,不少工程技术在现今得到了继承和发展。
传统灌渠工程技术的继承和发展主要体现在以下一些方面:如建国后都江堰灌区认真总结了兴建无坝引水灌渠的传统技术和传统施工技术经验,使这些技术更加发扬光大。水利部和水利水电科学研究院曾组织人员对溢流过水土坝的传统技术进行研究和推广,取得实质性的突破。又渠道防渗技术各地多利用当地材料发展传统技术。传统淤灌和放淤技术在继承的基础上也得到很大提高。成都平原的都江堰,建于战国后期,是闻名于世的渠首为无坝引水的工程,在长期的岁修管理中,积累了丰富的引水、防洪和排沙技术经验[8]。而防御洪水和清除泥沙是世界水利学界公认的两大技术难题,都江堰却破解了这些难题,创造了世界水利史上的奇迹。其技术经验在多方面得到了继承。一是灌区各分水口广泛利用鱼嘴分水分沙,布置旁侧溢流堰(飞沙堰)泄洪排沙。如1962年修建的锦水河分水工程,在蒲阳河石坝子引水处,先在河中心修筑鱼嘴,将蒲阳河分成左支清白江,右支锦水河,汛期蒲阳河洪水流量为800—1200米3/秒,锦水河可分洪300—400米3/秒,而锦水河分干渠只能进50米3/秒,多余的水量则由设在鱼嘴以下600米的溢流堰泄回清白江,其工程布局与都江堰渠首工程的格局很相似。二是利用弯道环流原理,把进水口设在河道的凹岸,引取清水。都江堰渠首这种布置方式在灌区得到广泛的应用。如1962年所建蟇水河引水工程,引水比很小,采用无坝引水方式,修筑了弧形导水堤,形成较稳定的凹岸,在凹岸顶点稍下游处建进水闸,推移质沿主河槽左侧凸岸排往下游,进水口一直没有被淤。四川省当今修建的无坝引水灌渠是很多的,其工程技术深受都江堰无坝引水工程技术的影响。如果河道的水位和水量不能满足灌区引水要求,则需要建闸坝抬高水位或形成水库取水。传统技术所筑的坝一般为土石坝、堆石坝和砌石坝。1949年建国后,在水利水电事业建设中,坝工建设有很大发展,到1990年已经修建82900多座水坝,在这些大坝中,土石坝占绝大多数。已建的2680多座30米以上的高、中坝(坝的用途包括引水、蓄水、发电等),土石坝约占80%,砌石坝约占14%,混凝土坝约占5%[9]。采用土石坝可以利用当地材料,节省工程量,这是我国最早修建,并得到广泛应用的坝型,目前在中低坝中仍大量采用土石坝,说明传统坝工得到较多的继承和发展,特别是对过水土坝的研究和应用,成绩较大,体现出传统坝工技术持久的生命力。
在今湖北省荆门市北部的仙居河上,有一座建于同治十三年(1874)的赵家闸灰土护面过水土坝[10]。该坝由当地乡民修建,建成100多年来,经历无数次洪水过流,1935年坝顶过流水深达3.9米,竟未被冲毁,大坝至今依然完好,能使两岸3000亩农田受益。赵家闸坝高8米,坝顶长47米,基础为板状砂岩,坝身由粘土夯筑,外包1米厚灰土夯筑层。这种由夯实粘土外包灰土保护层作为河道滚水坝的独特建筑方式,国外从未见有报导。除赵家闸外,百余年前兴修的过水土坝还有湖北荆门黄鲍闸,此闸建于1859年,坝高5米,1935年大水堰顶水深达3.9米,未冲毁,至今仍安全运行。此外,山西平遥梅槐头、黎基坝等也是过水土坝,这些坝都较低,只有5—10米高。
受古老过水土坝的启示,1958年,清华大学应届毕业生组成过水土坝设计组,对过水土坝进行不透水面板的试验,肯定了这种坝型的优点,还提出修建时要注意的技术要求。1975年8月,河南发生暴雨,使50年代治淮工程建成的两座水库——板桥和石漫滩土坝漫顶。于是土坝过水问题被再度提起。水利水电科学研究院对许多省市进行土坝过水的调查,发现1958年后不少地方按清华大学的办法修建的过水土坝,经多年洪水考验,运用良好。从1975年起,吉林、安徽还修建了沥青材料护面的过水土坝。1980年10月,水利部委托吉林省召开土坝过水经验交流会,将各地经验进行交流。1983年水利水电科学院在室内试验的基础上,先后在山西省岚县上明水库和内蒙古东胜市武家沟建成两处灰土水泥土过水土坝,经历数年风化冻融和几次较大洪水的考验,工程完好无损,节省工程造价1/3以上。可见,我们祖先创造的灰土溢流坝具有很大的现实意义。据了解,国内已建成的各类坝中,90%以上是土坝,而其中66%没有泄洪建筑物。因此,让土坝的一部分过水,或在已建成土坝上加修溢洪道,也是很现实的课题。故而传统的过水土坝工程技术仍有发扬之必要。
传统施工技术以宁夏引黄灌区的草土工程(俗称“埽坝”、“卷埽”)和都江堰的杩槎、竹笼、干砌卵石等工程最具特色。宁夏引黄灌区,在1960年青铜峡枢纽建成以前,均为无坝引水,灌区普遍使用草土筑坝。如春季岁修,用草土封堵渠口,再进行修浚;用草土修筑渠河护岸,及桥、涵、闸、斗和护坡;修筑临时性的拦水坝等工程。元代宁夏水工修筑埽工已很出名[11]。灌区千百年来,草土工程一直应用于各种渠道工程。它具有就地取材,造价低,技术简便,施工快,稳定和防渗漏性好,抗震性强,对基础清理要求不高,及拆除容易等优点。建国以来,宁夏引黄灌区的草土工程,在各地大型水利水电围堰工程上相继使用。如1956年修筑甘肃省兰州市供水厂,其进水口黄河围堰工程首次使用草土工。之后,刘家峡、盐锅峡、青铜峡、三盛公、陕西省石泉石门电厂汉江进水口围堰、浙江省黄坛口电站护坦围堰,1979年援非洲建马里电站护坦围堰等,都取得了成功,且费用省,进度快。之后,人们对这一传统技术经验系统地进行了总结[12]。
都江堰灌区历年维修管理都采用传统的杩槎[13]、竹笼[14]、干砌卵石、桩工[15]、羊圈[16]等施工技术。它们的优点主要能就地取材,技术简易,施工方便,投资节省。一般应用于截流分水、筑堰护岸、抢险堵口、整治河道、维修渠道、保护桥闸堤堰等工程[17]。目前都江堰灌区岁修截流工程仍用传统的截流方法,用的是杩槎、竹笼、卵石和黄泥。岁修时内江架设杩槎后,截流合龙只需40多分钟。这种截流方法人们认为是一种生态型的截流技术,无机械的噪杂声,体现了人与自然的和谐相处,而且经济、合理、安全。
渠道加以防渗措施可减少渠水的渗漏损失,提高渠道有效利用系数,这在水资源缺乏的北方尤其重要。传统渠道防渗技术措施主要有夯土、砌石、砌砖、铺灰土、铺草皮等,这些防渗措施就地取材,施工简便,经济实用(比混凝土、塑料薄膜、沥青材料衬砌省费用),防渗效果也显著[18],各地多有应用,并不断改进技术。
灌渠还采用地下输水管道,这种设施具有节水和省地的优点。早在3000多年前的殷商时代,城市中已铺设地下陶水管道,这在安阳殷墟、郑州洛达庙商代遗址中皆有发现。元代《王祯农书·农器图谱集之十三》所载阴沟,即行水暗渠也,是一种用砖砌的暗渠。山西省一些城镇几百年前的陶管下水道一直使用至今。20世纪60年代,山西翼城县利民灌区试验用陶管修建灌溉输水工程,但未能成功运行。1974年山西临汾市屯里井灌区试验陶管灌溉输水,获得成功,多年运行状况良好,使用年限可达40年。在进行经济效益分析后,认为这种工程还是比较经济的[19]。又河南省偃师县东寺庄1957年就修建了地下瓦管渠道灌溉网[20]。之后,传统地下输水管道技术不断发展。现在将低压管道输水灌溉,简称为“管灌”,这一技术已成为目前我国北方地区一种很好的节水灌溉措施。80年代末,水利部将“管灌”作为北方农田全面节水的基础设施来抓。据统计,目前我国“管灌”面积有4500万亩,其中河北、山东、河南、北京、天津等省市的“管灌”技术发展很好,仅山东、河北、河南三省的“管灌”面积就达266.67多万亩[21]。这项技术具有省水、省地、省工、节能、省投资等优点,值得进一步发展推广。此外,江苏无锡县人多地少,为了节省土地,20世纪60年代以后发展“三暗”工程11。“三暗”工程是灌水暗渠、排水暗沟、渗水暗管三者的简称,这些暗渠沟皆用灰土筑成,采用的是传统施工技术。1965年冬无锡埝乔公社刘巷大队建成第一条灰土暗渠,至1978年春全县已建成暗渠2588公里,灌溉面积50余万亩,占农田总数的62%。从1973年开始又进行暗沟、暗管的建设,与暗渠配套使用,形成灌、降、排、调、控综合运用的立体水利系统,为建设吨粮田创造了条件。“三暗”工程与明渠、明沟、明墒相比,具有提高土地利用率,灌水快,排水畅,降水效果好,减少渗漏,农机操作方便安全,减少岁修,取材易,造价低,节省水旱田开明沟用工多等许多优点。“三暗”工程在农田水利建设中的运用,实是在传统技术基础上的创新,这为高速发展农业,实现农业现代化迈出了新的一步。
又石质倒虹管道可视为特殊的地下输水管道。清代嘉庆十四年(1809),四川合江县锁口乡刘士朝主持修建了一条引水过河灌溉的渠堰,渠道过河处设置了石质倒虹管,全长266米,水头26米,进出口高差仅0.407米。管道用坚石预先凿成63.5×40×40厘米的承插式管节,内径13.5厘米,用糯米粥拌石灰作为管与管间胶结材料,并用这种材料抹平管内壁,以减少摩擦阻力。石质倒虹管能承受较大强度的水压力,这一倒虹管至今保存完好。解放后此种石质倒虹管在合江县得到了推广应用[22]。
我国北方含沙量高的河流多,我国人民早在2000多年前已进行引洪灌溉和淤地活动,发明了淤灌和放淤技术,以利用河流中的水沙资源。在长期的历史实践中,积累了丰富的技术经验,尤其在宋代熙宁年间,政府曾组织空前规模的大放淤活动,取得选择适时放淤水情,做好淤田工程,预筹退水出路,正确处理放淤与防洪,放淤与航运等许多技术经验。这些技术在现代进一步得到继承和发展。如陕西省传统引洛灌区,现已突破了引水含沙量不得超过15%(重量比,相当于166公斤/立米)的规定,引进含沙量高达60%(965公斤/立米)的浑水进行淤灌,基本解决了灌区汛期水量供需之间的矛盾,并改良了大片盐碱地。当今引洪漫地(放淤)已作为水土保持和农田基建的一项内容被得到重视。如关中赵老峪流域是古老的放淤区,下游富平县境内有引洪漫地34000多亩,是将上游铜川市境内来的洪水泥沙,全部引入地中淤漫。漫过的地,每亩亩产400斤,有的甚至超过千斤,多年来,发生大暴雨,下游都不发洪水,原来的河床,现在变成了农耕地。河北省张家口地区通桥河引洪灌区,面积11万亩,上游河道流域面积3060平方公里,引洪能力每秒450立米,多年来河道上游洪水基本上全部不出灌区,保护了下游的农田和村镇。万全县在五道沙河沿岸共建大小引洪渠道800多道,总引洪能力达863米3/秒,一般年引洪水总量为2000万立方米以上,初步达到大水不出县的水平。由于一般洪水已不流入洋河,从而减轻了下游河道和水库的泥沙淤积[23]。可见引洪漫地能起到良好的水土保持作用,这也可认为是传统技术在今天的发扬。三、传统塘堰和开发地下水工程技术的继承和发展
历史上山丘区的拦蓄水工程统称为塘堰、塘坝,有“堰”和“塘”之分,又有山塘(山湾塘)和平塘之分。建国后大力修筑山湾塘,一些南方省区山湾塘已达数十万座。有些地区对老式塘坝加以改造,以增加其蓄水量。如安徽省肥西县对丘陵区冲洼里的拦冲塘,将原有塘底挖平,挖出的土垫高塘埂,增加了塘的蓄水深度;或把拦河坝加长增高,成四面筑埂式;在较大冲洼里,根据地形,或在“水深”处建塘,加高塘埂,“水浅”处不建塘,仍为田,或上下冲两面筑埂成塘;或建成层递式,高处蓄水灌高地,低处蓄水灌低地,头层塘的放水渠兼作第二层塘的引洪沟,第二层塘的放水渠,兼作第三层塘的引洪沟,做到有层递的引蓄,有层递的灌溉。通过改造,蓄水深增加,老式塘坝蓄水面积与其灌区耕地面积比为1:4.6,改造后为1:9,满足了浅丘区农田灌溉的需要[24]。
我国北方地区,在地面挖掘或在洼地筑埂形成的拦蓄径流的工程叫涝池、坑塘等。建国后,北方地区群众继承以往的传统做法,继续修筑涝池,涝池数量发展很快。如陕西省黄河流域内在1956年有涝池1240座,1985年达8940座,30年增加6.21倍,总容量2588万立方米。北方陕、甘、晋、内蒙、青、宁、豫七省(区)1985年黄河流域共有涝池19.8万座,总容量8343万立方米[25]。华北平原沧州地区通过开挖坑塘,拦蓄降雨径流,滞沥、除涝、灌溉,取得了治理旱、涝、碱的经验[26]。原来在20世纪50年代末,华北平原大搞地上蓄水灌溉,不重视排水,造成了土地的次生盐碱化。进入60年代,只排不蓄,大量水资源白白流失。70年代,大力发展井灌开发利用地下水,但由于深机井布局不合理,使得地下水位普遍大幅度下降,出现了大面积的漏斗区。浅井区多年只采不补,地下水位也普遍下降,使许多浅井报废,而转向打深机井。地表水由于连年的干旱和上游节节拦截,河道全年断流。通过多年的实践,人们逐渐认识到,要利用传统的坑塘设施,拦蓄降雨径流,散蓄散排,解决抗旱灌溉水,雨时将涝水排入其中,只要注意把坑塘蓄水位控制在返盐临界水深以下,并与沟渠连通,就不会引起盐碱化。坑塘深度不宜少于3—4米,一般应深5—7米,面积15—30亩,最大不超过40亩。这样就解决了长期存在的“旱、涝对立”,“排灌矛盾”,使沥水转化为灌溉水源,还能利用坑塘采补地下水。历史上黄淮平原因为年际、年内的降雨量分布极不均衡,出现水少时强调修筑陂塘蓄水灌溉,水多时强调开挖河沟以排除洪涝和防止土壤返盐。旱涝碱问题,排灌矛盾得不到妥善解决。而沧州地区在近30年来,通过改进传统的坑塘技术,积极开挖和改进坑塘,将坑塘与井、渠联合调控,较好地解决了旱、涝、碱问题,这一方法亦成为治水改土的一条重要途径。
我国古代在开发利用地表水的同时,也很重视开发利用地下水,主要通过挖泉凿井加以利用。建国以后,传统的打井方法和提水机具继续使用,并加以改良,尤其是开凿筒管井的技术进展较大。筒管井的雏形在清代已经出现,清代郭云升《救荒简易书》卷三已载有增加新、旧井出水量的方法:旱年将两根已打通各节的长竹竿插入井底数丈,则“井水泉”。此方法简便,又能增加出水量。现代称由上部直径较大的筒井和下部的管井联合而成的井为筒管井。在筒井的井底加凿管井,可增加出水量;又筒井开挖过深施工不易或不经济,筒管井则比同样深的筒井更经济些。1956年河南省创制了一种凿井方法,称为“56”打井法。其井结构上部为8块扇形砖砌筑,形成直径为0.5米的小砖筒井,下部为木管管井。这种井取用几层含水层,出水量大增。之后,筒管井又发展为水柜,即将筒井部分用大的集水坑代替,坑底再加凿几个管井。单个井又发展为井群,各井互相通联,统一集中管理。
开凿传统土井的好处是很多的。土井主要开发浅层潜水,埋藏浅,雨水当年即能补给,一般不会产生地下水漏斗区。开采潜水后降低了地下水位,能防止土壤返盐,达到改良盐碱土的目的。目前采取井、渠结合,或井与渠、坑塘结合,河道节制闸、深渠与浅井结合等方式。如在枯水季节利用浅井,提取地下水灌溉农田,降低地下水位,腾空“地下水库”库容;汛期丰水季节,通过渠道引水灌溉和蓄水侧渗,补给“地下水库”水量。人们已认识到解决华北平原土壤盐碱化的主要途径是井渠结合的方法,该地区的灌溉抗旱,也形成以井灌为主,井渠结合的方式。
关于提取井水的工具,群众也运用传统汲水工具的工作原理,演化和革新出一些简易的汲具。如拉水井,其原理与古代渴乌利用筒内形成真空,产生压强差汲水相同。其制作简易灵巧:用一根长约八、九米的八号铁丝,一端接一小小的活塞,塞入一直径约30毫米的塑料管内,管的下端塞一木制进水活门,上端将露在管外的铁丝弯成钩形,然后将塑料管装入打入地下的外井管里,一个拉水井就做成了。制成一眼拉水井全部费用仅50元(1993年价)左右[27]。由于打井简便,取水方便,不花水钱,所以拉水井在一些地区推广开来,几乎达到每户一井,甚至一户数井的程序,有些菜园、瓜地也建造了这种井。
四、传统圩田水利和海塘工程技术的继承和发展唐后期至五代吴越时期,太湖平原已形成纵横塘浦交加圩圩相接的水网圩田系统,皖南沿江平原亦建成一些大圩。宋代以后,圩田建设更加兴盛,并发展至长江中游两湖平原、鄱阳湖平原和珠江三角洲等地区,更加讲究圩田修筑方法,提出“筑堤、浚河、置闸”是筑圩的三项基本技术要素,“缺一不可”[28]。又出现了分区分级控制和联圩并圩等圩区治理技术。这些卓越的技术经验在当今得到进一步的继承和发扬。
太湖下游苏州地区地势低洼,历史上修筑了大量的圩田。建国后,苏州地区在继承前人技术经验的基础上,总结出圩区治理的“四分开,两控制”原则,即内外分开、高低分开、排灌分开、水旱分开,控制沟港水位、控制地下水位,以全面解决洪、涝、旱、渍各方面的问题。许多圩子和圩区治理时皆遵循这一技术原则。如苏州地区昆山县同心圩由低洼低产圩田改变成高产稳产农田,重要的就是正确实行了“四分开,两控制”的水利技术原则。同心圩圩形长方,南北长3.5公里,东西平均宽1.8公里,总面积6.3平方公里(9380亩),其中耕地面积6300亩。该圩是1958年由许多零散小圩联并而成,联并前的各个小圩圩岸单薄,河网零乱,田块碎小,土壤板结,抗洪涝能力低。联圩时,加高培厚圩堤,同时开挖了一条长3.5公里的中心河。之后又整治圩内水系,发展机电排灌,田间深埋排水暗管,按“四分开,两控制”原则进行整治[29],提高了抗洪排涝能力,特别是地下排水技术,突破了传统圩田水利技术,具有很大的创造性。这项技术70年代被江苏省水利厅加以推广。到90年代,低洼圩区治理从联圩并圩,利用老河网,已发展到以治理涝渍为主,实行高筑圩,双配套(闸站),四分开(内外分开、高低分开、灌排分开、水旱分开),三控制(控制内河水位、控制地下水位、控制土壤适宜含水量)。一些条件好的圩区,发展田间“三暗”工程,进行暗灌、暗排、暗降,为农业的高产创造了基本条件。于是“四分开,三控制”也成为其他圩区治理的基本技术原则。我国东南沿海很早就修筑海塘工程,以防御海潮的侵袭,保护农田和城镇的安全,江浙海塘是修筑的重点地段。东汉时已在钱唐县建防海大塘,三国时孙吴在金山筑咸潮塘,唐代时已在江浙沿海建成系统海塘工程,五代至明清频繁地兴修海塘,不断改进海塘结构。五代以前所筑海塘都是土塘,之后海塘结构从土塘逐步发展到竹笼木桩塘、柴塘、斜坡式石塘、直立式石塘、鱼鳞石塘等,每一类海塘结构又有多种型式,以适应不同的潮势和土质,同时还修筑了护塘、护滩和挑溜工程。
目前江浙海塘,仍有土塘、各种柴塘和石塘,有些是清代一直沿用到现在,清代修建的条块石塘和鱼鳞石塘,“到目前浙西海塘尚有约80公里,仍屹立海滨”[30]。建国后继承了“鱼鳞石塘”这种型式,在材料等方面加以改进,建成“新鱼鳞石塘”。如1955年在海宁县建筑的“新鱼鳞石塘”,塘身上部采用水泥沙浆砌条石,下部采用水泥沙浆混凝土块,塘顶盖面石和塘底盖桩石均为混凝土块,基桩采用钢筋混凝土桩,这样的海塘工程更能抵御汹涌的海潮冲激。在海盐、海宁、平湖、绍兴等地也修筑了一些不同型式的“新鱼鳞石塘”[31]。可见结构坚固、耐久的“鱼鳞石塘”,今后仍是一种可继续采用的较好的海塘结构型式。此外,还可借鉴传统的海塘工程设计技术思想,如根据不同的海岸地质和动力条件,因地制宜采用各种不同的海塘工程结构,使海塘工程更加牢固耐久。
总之,我国在数千年修建灌溉工程的实践中,创造了众多的水利工程类型和卓越的灌溉工程技术经验,体现了我国劳动人民杰出的智慧。这些传统的工程和技术是适合我国各地的自然、地理条件的,体现了因地制宜的原则,所以具有很强的继承性。从工程类型来看,大致北方多兴修引渠灌溉工程;南方的山丘区以蓄水塘坝为主,低洼平原以水网圩田为主,沿海则修筑海塘、堰闸等拒咸蓄淡工程;江淮地区位于南北过渡地带,多修建陂渠串联工程。北方还发展井灌,新疆修筑坎儿井等。这些多样的灌溉工程类型经历了数千年的实践检验,具有强盛持久的生命力。又传统灌溉工程多利用当地具有的土、石、木等建筑材料,这些材料经济适用,施工技术群众易于掌握,现今各地在修建灌溉工程时仍较多采用。不少传统灌溉工程技术内涵丰富,具有合理性和科学性,在现今仍能吸收利用,有的甚至能解决技术难题。自古以来工程技术随着社会的发展不断进步,同一个技术在以往的基础上逐步提高,应用范围扩大,还常出现创新技术。我们要总结工程技术发展的规迹,尤其要重视探讨传统工程技术思想,如灌溉工程规划思想、设计思想、水利家的治水思想,水利著作中的水利理论认识,及人们对技术发展内部规律的认识等,这些思想往往能给我们以重要的启迪和借鉴作用。例如都江堰的系统工程规划设计思想,北方多沙河水土资源利用的设计思想,区域治水规划思想等都是前人给我们留下的珍贵遗产,需要继续发扬光大。此外,传统工程技术具有简便、经济、实用等诸多优点,我们应吸取其精华,用现代技术改造其不足的方面。如新疆坎儿井,具有能自流灌溉,不用提水工具;水质优良,水流稳定;冬季不封冻,可供全年灌溉和饮用;施工设备简单,农户易于操作;水行地下,能减少蒸发和避免风沙的侵袭等优点。但其开挖和维修工程量大,工作环境艰苦,费时费人力,目前掌握此技术的人员已经很少了。所以要改进坎儿井的挖掘技术,采用机械挖进提升设备,改善劳动条件,加强对坎儿井的管理和维护,使之发挥更大的作用。建国初期,吐鲁番地区的吐、鄯、托三县几乎全靠坎儿井及泉水灌溉,后来修建了防渗渠道、小型水库和机井等水利工程。目前吐鲁番地区利用地表水3.88亿立米,利用地下水9.94亿立米,总的用水量增了几亿立米,但坎儿井水和泉水的水量都显著减少了,代替它们的是每年用机井提取利用地下水四至五亿立米,原来不花钱的泉水和坎儿井水,现在变成了要支付电费和油费的机井水。故有人主张要大搞坎儿井的维修和改建工程,并把它作为今后该地区水利建设的主攻方向[32]。所以我们要认真地总结传统灌溉工程技术,使之与现代技术相结合,从而在水利建设中发挥更大的作用。
1.1案例分析某商业大厦位于市中心,共36层,建筑面积158800m2,设有4层地下室,地下总面积为42000m2,建筑平面按照方形的形式进行布置,建筑轴线距离东西99.5m,距离南北103m。地下基坑底部最深的相对标高为﹣24.5m,采用钢筋混凝土梁板筏基作为基坑基础。现场场地比较狭小,而且周围环境颇为复杂,受资金限制,工期较短。该工程在2011年9月开工,初步计划基坑土方开挖在3个月内完成。经综合考虑,多次商讨,最终决定采用灌注桩和锚杆综合支护结构体系。
1.2支护体系设计阶段在施工前,需要做好支护体系的设计工作,为安全施工提供相应的保障。在我国,深基坑支护技术的发展时间相对较短,但是同样取得了一定的成效。在该工程中,由于现场环境相对复杂,应该提前做好测量和勘查工作,结合多方面的因素进行综合考虑,从多个设计方案中,选择最具经济性、可行性、安全性的施工方案。不仅如此,应该做好相应的技术交底工作,对设计方案进行详细讲解,确保施工人员都能够明确施工流程和施工工艺。
1.3支护体系施工阶段(1)工程施工。深基坑工程综合性较强,施工颇为复杂,涉及土力学、岩土工程、计算机等诸多领域,挖土、围护、防水等每一个环节都很重要。一旦出现问题,极有可能影响到整体安全。为此,施工单位对施工人员进行了严格的培训,在施工中,全体施工人员都以设计方案为依据,严格按照规定程序进行每一项操作,加强各方面的管理,使得失误率大大降低。(2)水体控制。在深基坑工程施工中,地下水的影响是非常巨大的。因此,在对深基坑工程进行设计时,应该做好地质水文勘查工作,了解施工现场及周边地区的地下水位、走向等参数,制定科学合理的止水措施,做好深基坑工程的防水、降水、排水设计,确保设计方案的合理性和可靠性,保证深基坑工程施工的顺利进行。(3)锚杆支护。土层锚杆主要起的是钻孔作用,钻孔对象有两种,一是开挖的深基坑的墙面;二是尚未开挖的基坑立壁土层。其施工流程为:先提前测量勘察,标出关键部位或较弱部位;然后使用锚杆机在指定位置钻孔,锚的高度、钻杆倾角等都应符合规定标准;孔深达到要求后,将孔端扩大,通常会形成柱状;接下来取出钻杆,检查锚索,并将钢筋、钢索等抗拉材料放入孔内,然后灌注相应的浆液材料,使之和土层相结合,成为抗拉力强的锚杆。
1.4锚杆支护技术在深基坑工程施工中,为了保证施工安全,防止基坑周围土体可能出现的坍塌、滑动和裂缝等问题,可以采取锚杆支护技术,对土体进行加固,提升土体的粘聚力和强度,生成相应的次承载层。在锚杆支护施工中,锚杆材料的选择是非常重要的,直接影响着支护的效果。因此,施工人员应该充分考虑工程施工的实际需要,选择新型高强锚杆材料,结合杆结构与形式的优化,提升锚固效果。对于一些施工环境相对复杂的深基坑工程,如果单纯采用锚杆支护技术,则难以起到相应的加固效果,在一些旧有建筑的加固施工中,仅适用锚杆支护同样难以实现良好的支护效果。在这种情况下,可以引入其他技术,如注浆技术等,与锚杆支护技术相互结合,开发相应的注浆锚杆,通过对注浆参数的合理控制,可以起到良好的加固目的。
2结束语
1.1建筑工程监理对施工技术的促进
在进行建筑工程施工时,工程监理人员需要严格的按照相关标准和规则对整个建筑工程项目进行有效地监督管理,在工程监理过程中,如果监理人员发现在施工过程中,施工人员采用的施工技术并不符合相关规范,就需要对施工人员采用的施工技术进行检测,当检测结果显示,该项施工技术不合理,无法满足建筑施工需求,就需要立刻停止该项施工技术的使用,并及时引入规范、正规、科学的施工技术,从而为建筑工程的顺利施工提供保障,确保建筑工程的施工质量符合相关规定。由此可见,通过工程监理,能有效地促进建筑工程施工技术的提高,在今后的建筑工程施工过程中,施工人员会将改善后的建筑工程施工技术延续下去,从而促进整个建筑行业施工技术的提高。
在现代建筑工程施工过程中,人们更加中注重效益、质量、效率之间的相互协调,建筑工程施工技术的创新是提高工作效率的最佳途径,因此,加强建筑工程施工技术的创新是建筑工程施工单位需要特别注重的事情。但是对当前的建筑施工队伍而言,很多施工人员还是民工,其文化水平比较低,没有接受过专业的培训,与相关资质标准还存在很大的差距。在这种情况下,工程监理人员需要加大对施工水平的监督管理力度,提醒施工单位对施工人员进行专业的技能知识培训,确保每个施工人员都能全面掌握和熟悉施工技术的要点。工程监理人员对施工单位提出的建议,能极大的提高施工人员的综合素质,有利于整个建筑工程施工技术的提高。
1.2施工技术对工程监理工作的促进
在建筑工程施工过程中,工程监理人员发现施工人员实际采用的施工所用技术和相关标准存在一定的差异是比较常见的,这时监理人员要认真对施工人员采用施工技术进行分析,如果这种施工技术对建筑工程的建设造成影响,就需要及时纠正,如果施工人员采用的施工技术并不会影响建筑工程的建设,反而会提高建筑工程建设效率,监理人员就要推广这种施工技术。在建筑工程监理过程中,很有可能遇到相关标准上没有规定的技术,这些技术虽然在以往的建筑工程施工中没有遇到,但这些新技术不仅不会阻碍工程的顺利进行,反而会提高工程的施工效率,提高建筑工程的施工质量。
2促进工程监理和施工技术的结合发展
2.1从工程的效率上入手
工程监理的首要任务就是要确保建筑工程施工的顺利进行,避免出现工程超期的现象,由于建筑工程存在时效性,加快建筑工程的施工效率能有效地提高建筑工程项目的经济效益,因此,施工单位要不断提高自身的施工效率。在施工过程中,工程监理部门发现阻碍工期的施工技术后,要及时协助施工单位改良施工技术,从而为建筑工程施工的顺利进行提供保障。
2.2严格工程质量
工程质量的好坏与施工技术有很大的关系,如果一味追求速度,难免导致工程质量有所欠缺,如果回头返工,不但浪费人力物力,还往往将工期拖得更长。所以,工程监理要时刻监控工程的质量,就要对施工技术加强监管,避免建筑出现质量问题和安全隐患。另一方面,工程监理工作是不是有效执行,水平如何,项目的技术是否达标,都可以在工程质量上集中体现出来。所以,工程施工单位一定要积极配合监理部门的监管,而监理部门要认真严格地对施工技术进行监管。如果经常关注施工质量,使每一步都没有后顾之忧,那么整个工程的效率和质量都会得到很大程度上的保障。
2.3提高人员素质
我国的施工技术和监理工作较西方仍旧比较落后,首先是起步较晚,目前仍处于探索阶段,其次是相关的法律法规存在一定的漏洞和不足。而监理工作并不仅仅是管理好现场施工,而是和施工技术存在互相促进的联系。所以,提高相关工作人员的水平,可以有效促进施工技术的发展,从而提高建筑行业的发展。施工单位应当组织施工人员上岗前的集体培训,而监理单位要定期组织学习,了解新产生的材料和技术。对于资质不足的人员,坚决不能放在重要岗位上,并且要对工作状态加以留心,不能为了省钱省时而滥竽充数。
3结语
1土木工程新型预应力施工技术创新土木工程施工预应力施工技术要建立在科学发展的体系之下,实现传统预应力向现代化预应力转变。在土木工程混凝土施工内部会涉及到预应力放置问题。一些工程建设跨度较大、结构较为复杂采用的预应力筋就显得特别的重要,新型预应力施工技术就是针对这种情况进行创新。预应力创新主要体现在体外预应力有无粘结体,这种结构方式在施工建设中是一项重要问题,对施工建设的开展有着重要的影响。有粘结体的体系中,其预应力生成的摩擦程度比较低,造成的损失很小。而无粘结体的体系所使用的是单根张拉技术,其操作起来也相当容易,同时摩擦造成的损失也不大。
2强化信息技术在土木工程施工中的应用传统土木工程施工技术不适应现代土木工程施工,为了能够满足现代化发展要求,有效的提升土木工程施工的效率,要将现代信息技术融合到土木工程施工技术中,这样能够提升土木工程施工质量。选择专业的网络人才对土木工程施工进行系统化分析研究,强化施工人员专业文化素质,使其成为施工建设主要力量。在现代技术影响下实现土木工程施工技术智能化发展,只有在现代技术影响下才能够使土木工程施工技术提升到一个全新的发展高度。
3完善管理体制实现技术创新土木工程施工技术创新要在完善的管理体制下才能够实现,科学合理的管理体制能够促进土木工程技术创新,实现土木工程施工技术不断创新发展。科学管理方式能够促进施工技术的完善。在专业知识指导下,实现对土木工程深基坑技术研究创新。深基坑支挡技术,可以逐步建立起桩与锚、支挡与承重的一体化结构体系。在传统施工过程中这种施工方式产生的效果并不明显,施工效率较低,但是通过技术的创新能够改善这种情况,提升施工效率,强化施工质量,并且能够减少施工投入的成本实现经济效益与社会效益的最大化发展。
4土木工程施工技术设计创新土木工程施工技术在施工建设过程中占据重要的位置,这种情况主要表现在施工技术设计阶段。施工设计人员要根据施工特点提升对施工设备、材料、方式等方面的研究,结合具体施工情况,使土木工程施工技术能够满足施工现场的要求。土木工程施工技术会受到气候条件的影响,使施工现场荷载等方面受到限制,针对这种情况施工人员要克服施工现场的限制,实现施工技术的创新发展,并且在实际应用中更好的突破现有施工技术,实现深坑支挡技术和预应力技术创新。
5土木工程施工技术中深基坑支挡技术创新城市化发展速度的加快使房屋建筑的高度越来越高,高层建筑抗震性越来越受到人们的关注,同时地下空间的利用情况也在不断的发展变化。深基坑支挡技术在新时期发展过程中有了明显的创新,主要体现在桩锚支挡体系的应用。施工建设过程中地质条件较差通常采用预应力锚杆和灌注桩体系。同时也可以制定针对地下水位上下的不同类型图层宜采用引进的套管水冲法成锚技术。土木工程施工中,许多临时支挡的加固桩或地下支撑墙或永久性的支挡桩或支挡柱可以实施支挡与承重一体化支挡技术方案,一体化的承重与支挡系统既能够满足支挡的需要和承重要求,提升施工建设的速度,使施工建设产生的经济效益最大化。在土木工程施工的支挡技术中,旋挖施工工艺在管控灌注桩施工中也是较为科学合理的技术创新方案,但在利用旋挖灌柱桩施工中必须保证成孔质量,较少施工质量中的不利影响因素。
6新型预应力技术在土工工程施工技术中的创新土木工程施工技术中预应力施工技术是一种重要的施工方法。主要表现为体外应力,是一种预应力筋布置在混凝土截面外的预应力。与传统的布置于构件截面内的预应力筋,所提供的有粘结或者无粘结预应力相对应。体外预应力在大跨度土木工程和预应力混凝土道桥施工和特种结构施工中有一定程度的应用。其中粘接体外预应力是体外预应力应用中的典范之一。这种预应力主要作用在管道结构外,这样产生的预应力摩擦相对较小,有利于后期进行施工维护。管道在铺设过程中能够更好的进行控制,无粘接力体外预应力体系也是应用较多的体外预应力施工方式,无粘接力体外预应力施工操作相对较为简单,单根无粘接摩擦损失相当小,体外预应力比传统的预应力施工更加科学合理,产生的经济效益更好。
二、土木工程施工技术发展新趋势
1土木工程施工技术科技化发展建筑行业发展的主要动力就是实现经济效益最大化发展。在土木工程施工建设中工程造价影响着施工建设的开展,并且能够推动土木工程施工技术创新发展研究,是技术提升的重要保障。利用科学技术能够提升土木工程施工技术智能化发展,在一定程度上降低成本的投入,实现多元化渗透提升土木工程施工效率。
2土木工程施工技术自动化发展科学技术的提升促进了建筑行业自动化发展,实现了传统流水线建筑向标准化、工厂化的转变,优化了传统生产方式。建筑构件到外部脚手架等都可以由工业生产完成,标准化的实施带来建筑的高效率,为土木工程施工技术创新奠定了基础。
专业基础课的设置体现了从科学、技术到工程的循序渐进过程(见表1)。然而从科学到技术的差异很小,仅增加了工程基础课4学分(约11%),应为技术基础课,且应明确例举。从技术到工程的专业基础课要求有了明确的变化,按课程类别从科学到工程变化率近50%。学分的控制宜统一,且应规定生物技术专业的专业基础课最低学分要求中技术基础课学分应达20%以上,生物工程专业的专业基础课最低学分要求中工程基础课学分应达40%以上。且可给出典型的工程类专业基础课名录,如机械零件、电子电工基础等课程。另外生物工程专业基础课将《机械设计基础》列为可有可无的选修会造成该专业工程基础的严重缺陷,且应在生物工程专业的专业选修课中保留生物技术专业的细胞工程、酶工程等选修课(见表1)。
二、专业课
专业课的设置也体现了从科学、技术到工程的循序渐进过程(见表1),从科学到技术的专业课调整率达30%,而从技术到工程的专业课虽然有较大变化,但所列举的课程多为非典型的工科专业课(如基因工程、细胞工程、蛋白质工程),回避了典型的工科专业课如氨基酸工艺学、抗生素工艺学、有机酸工艺学、酿造酒工艺学等。学分的增加也不尽合理,三个相近专业,不论理科还是工科,学分基本要求应尽可能一致。向上浮动及在各选修课程间适当调整则是各校应有一定的自。另外生物工程是典型的工艺类专业,专业必修课缺工艺类专业应有的分析检测课也会给工艺过程及产品研发和生产中的质检质监和质控及产品安全留下隐患,故建议3+X模式中3应包含专业分析、X应例举氨基酸工艺学、抗生素工艺学、有机酸工艺学、酿造酒工艺学等。
三、实习及毕业实践环节
生物科学和生物技术的实习及毕业实践环节完全一致(见表1),未能体现从科学到技术的差异特点以及生物技术可授农学或林学学位的特色。毕业设计是工科工艺类专业最为特色的实践环节,但在许多学校以“毕业设计(论文)”的形式出现,实际实施则只做毕业论文,没有毕业设计,使毕业设计名存实亡,致使许多学校生物工程专业的毕业生根本就不知道何谓毕业设计,许多学生甚至把毕业论文当作毕业设计。建议明确生物工程专业的“毕业设计”为必修环节,可以设计论文二者兼顾,至于是“大设计小论文”还是“大论文小设计”可依各校情况而定,唯有如此,生物工程专业才能名符其实。
四、师资要求
师资的最低要求在规范中描述不尽一致,应加以统一。且应规定专业课的师资要求,因为能承担专业课的老师一般能胜任专业基础课,而能承担专业基础课的老师则不一定能胜任专业课。这在工科尤其如此。故除规定学历职称要求外,应规定专业要求,即“本科为相应或相关专业”的师资应大于专业师资总数的50%。
五、其他
人类的技术预测活动始于20世纪30年代的美国,二战期间其应用逐渐广泛,战后越来越多的机构开始重视对未来科技的研究,尤其是在军事和航天领域。从20世纪70年代起,随着科技发展的重心从军用方面向民用部门转移,社会生活特别是经济领域变化加快、复杂性增大,传统预测方法很难适应瞬息万变的市场环境,技术预测研究陷于低谷;直到20世纪末,在全球创新需求愈发强劲,以及新的预测方法和形式的带动下,技术预测研究又开始蓬勃发展起来。世界上越来越多的国家注意到技术预测的重要性,美国、日本、英国、德国和韩国等国家都在积极开展技术预测和关键技术选择等前瞻性研究。如美国白宫科技政策办公室自1991年以来每隔2年就要一份《国家关键技术报告》,对未来国家关键技术进行预测和选择;日本科学技术厅从1971年开始大约每隔5年进行一次技术预测调查。而我国的技术预测研究活动起步较晚,虽然还落后于发达国家,但发展也非常迅速,越来越受到重视,相关研究成果有技术预测与国家关键技术选择研究组的《从预见到选择:技术预测的理论与实践》,国家技术前瞻研究组的《中国技术前瞻报告》等。在技术预测方法的研究上,欧盟委员会联合研究中心未来技术研究所(JointResearchCentreInstituteforProspectiveTechnologicalStudies,JRC-IPTS)分别在2004年、2006年、2008年、2011年召开了四届FTA(Future-OrientedTechnologyAnalysis,面向未来的技术分析)研讨会,用FTA来涵盖包括技术预测、技术情报、技术评价、技术预见等各类面向未来的技术分析方法和实践,极大地推进了技术预测相关研究的发展。由于FTA涉及许多与未来技术有关的研究和实践活动,因此拥有众多的技术预测方法,一些作者根据各自的理解,试着对现有的技术预测方法进行梳理或分类,如Slocum、Martino和Yoon等。
2技术预测与学科建设
2.1学科建设
学科建设是提高学校办学水平的基础,学科建设水平决定着高校的办学水平,决定着高校知识创新能力、科学研究水平和人才培养质量。高校在学科建设过程中,学科重点研究领域或研究方向的选择及建设、学科人才队伍建设、科研项目的申请及完成等是学科建设的基本内容,也是最重要的内容。作为学科人才的科研工作者在开展科研工作时,申请科研项目是科研的基础,科技创新是科研的关键。目前,高校在进行学科重点研究领域或研究方向的选择时,一般是采用召集学科专家进行讨论的方法,也即德尔菲法。科研工作者在进行科研项目申报和科技创新时,往往是通过个人的学术知识理解和运用及专业思考来开展的。显然,这些进行研究方向选择、项目申报、科技创新等所采用的方法带有较大的主观性,缺乏对当前研究现状的全面了解,也比较缺乏判断和决策的客观性,同时也存在着重分析轻预测的缺陷。工程类学科知识直接涉及相关的工程技术,因此工程类学科的建设更加需要紧密结合当下的最新工程技术现状,紧跟本学科工程技术的发展趋势来协调推进学科的发展。因此,高校或科研工作者在开展学科(重点)研究方向选择、科研项目申报、科技创新等工程类学科建设工作时,很有必要通过分析与预测本学科领域的技术来全面、客观了解某一个学科领域内的科技现状及未来的技术发展趋势,以此增加进行学科(重点)研究方向选择时判断和决策的客观性和科学性,提高项目申报和科研创新的针对性和成功率。而这些工作的开展都将大大地促进学科的快速发展,有效地提高学科建设水平。
2.2技术预测应用于学科建设的现状
有关将技术预测直接应用于学科建设的研究,目前国内外尚少见。但在学科建设过程中,间接采用技术预测方法及成果的案例却不少,这主要体现在世界各国各级政府部门所制定的科技发展规划上。如前所述,世界各国都在积极开展技术预测和关键技术选择等前瞻性研究,而其研究成果主要就是用于帮助政府部门制定科技发展规划或指引科研导向的指导性纲领;同时,高校的学科建设往往是紧密结合政府部门的这些规划或指导性文件来进行的。因此,高校在学科建设过程中是间接采用技术预测方法及成果。但必须注意的是,政府部门所开展的技术预测活动往往是比较宏观的,也即技术预见;而具体到高校学科建设的层面,相对而言是比较具体的,再到科研工作者个人的层面,就更加具体和细化。因此,即便有了政府部门的指导性文件,高校在进行学科建设时也很有必要开展更为具体的技术预测,以协助和指导学科的发展。另外,也有一些研究试图采用一些客观分析或预测的方法来协助学科建设。如赵坤等提出通过科学预测国内外科技发展趋势来进一步加强学科建设,但并未见有具体的应用;张婷对科学传播领域的研究前沿进行了可视化的梳理和描述,试图演示科学传播领域研究前沿的动态变化过程与发展趋势,为技术预测和学科发展提供借鉴;侯剑华对中国工商管理学科的文献数据进行了可视化图谱分析,梳理出中国工商管理学科的7个研究热点和15个具体的前沿研究方向,构建了中国工商管理学科体系,并将工商管理学科的研究热点和前沿进行国内外比较,预测出中国工商管理学科的发展趋势;黄晓颖和张文超以高校学科建设为背景,先后提出了基于数据仓库和数据挖掘的决策支持系统解决方案,研究与实现了基于数据仓库和数据挖掘的高校学科建设决策支持系统;于江运用信息可视化技术对我国基础学科领域发展状况作了分析,揭示学科发展状态、识别研究热点、发现学科交叉,为学科发展趋势的预测提供参考,从而指导科研人员选题,帮助有关部门制定学科发展规划;尹仁芳采用文献研究法、文献计量学、SWOT分析法及专家访谈法,明确中医药信息学学科发展思路、发展目标、未来重点研究领域、主要任务、具体保障措施及实施计划。
3技术预测应用于工程类学科建设的构思
通过以上对于技术预测及其在学科建设中的有关应用现状的介绍和分析,可见将技术预测应用于高校工程类学科建设中具有可操作性,是切实可行的。围绕学科建设的几个主要方面,利用技术预测的方法和结果,用于学科发展和建设决策的基本思路和途径。具体而言,可从学科信息分析、学科技术预测、学科建设决策3个方面递进进行。
3.1学科信息分析
对于高校工程类学科而言,其学科信息主要与本学科所涉及的科学与技术领域知识有关,科学知识主要记载在科技图书和论文中,技术知识主要记载在专利文献中。学科的建设需要紧跟实际,而图书记载的往往是比较成熟的知识体系,无法反映最新的科学研究成果。因此,在学科信息的选择上,往往选择能够比较快地披露最新科技信息的论文和专利作为信息源。进行学科信息分析,主要就是结合分析本科学领域的科技论文和专利文献。在分析的方法上,可采用目前比较先进的信息可视化方法,运用知识图谱方法对科技论文信息进行分析和可视化展示,运用专利地图方法对专利信息进行分析和可视化展示;最后将两种分析结果进行对比和归并,形成最终的学科领域科技分析结果。
3.2学科技术预测
在对学科信息进行深入分析后,便可在其基础上进行学科技术预测。预测的方法就是充分利用学科信息分析的结果,通过知识图谱和专利地图,掌握学科领域的技术现状,进而预测技术发展趋势。具体而言,学科技术预测可从3个方面进行:一是通过分析学科领域的科技总体和区域发展状况、主要科研机构和人员研发动向等,预测学科领域的技术活跃程度;二是通过分析学科领域的研发周期和技术生命周期等,预测学科领域的技术将进入哪一个具体的生命周期阶段;三是通过分析学科领域的科技研究重点、核心、热点、前沿、空白区域等,预测学科领域的技术发展重心、演化趋势、潜在机会等。
3.3学科建设决策
在进行客观的学科技术预测后,便可利用有关技术预测结果进行学科发展和建设决策。围绕学科建设的几个主要方面,利用学科技术预测的相关结果,分别有针对性地协助进行科学、客观的决策。具体而言,在学科(重点)研究方向的选择上,可借鉴学科领域技术活跃程度和技术生命周期的预测,初步确定学科领域比较有发展前景的若干研究方向;再结合学科领域技术发展重心(研究重点、核心)和演化趋势的预测(研究热点、前沿),进一步确定学科今后的(重点)研究方向。在学科研究项目的申报和科技创新上,同样可以借鉴学科领域技术演化趋势(研究热点、前沿)和潜在机会(技术空白区域)的预测,申报关于学科领域热点和前沿问题的研究项目,开展科技创新活动,完成有关科研项目,提升学科水平。
4结语
(一)构建以就业为目标、技能为导向的高职教育体系人才培养方案
在我国教育改革中,不仅包括教学模式改革,还包括人才培养模式改革,而且人才培养模式改革是当前高职教育体系改革的重点内容。只有实现工学结合人才培养方案的实施,才能实现城市轨道工程技术专业职业教育培养目标。具体内容如下:
(1)衔接岗位定位与职业能力。岗位定位要与职业能力相衔接,通过研究城市轨道工程技术专业所涉及的各个岗位与相应的职业能力,重点将职业能力定位在岗位对应的动手技能、实践技能、操作技能等方面,采取工作任务分解的方法,提高学生对实际技能的掌握程度。
(2)改革教学模式。传统的教学模式都是采用学科体系实施教学的渗透,工学结合教学模式则是在由简单到复杂的工作任务过程中渗透实施教学,从而实现学习目标。
(3)“教、学、做”一体化实践教学。以培养既有理论又重实践能力的技能人才为教学实践改革方向,以工作任务为驱动的课程体系改革为基础,坚持“必要、够用”原则,深入研究工学结合“教、学、做”一体化的实践教学方法与方式,提高学生的实践能力,加深学生对城市轨道工程技术专业本身实践的理解,实现强化实践教学创新技能元素应用能力的目标。
(二)城市轨道工程技术专业工学结合人才培养模式实施计划
首先,做好城市轨道工程技术专业人才结构需求状况相关调研,并做好实际现状分析,总结当前企业对人才职业能力要求和需求规格要求,以其作为构建城市轨道工程技术专业工学结合人才培养方案的理论依据。其次,进行城市轨道工程技术专业职业能力与岗位定位分析。以典型工作岗位为分析对象,综合分析岗位的社会性、规范性、目的性、群体性及稳定性,并予以职业能力的工作程序和工作范围职业分析,进而明确城市轨道工程技术专业职业能力与岗位定位。最后,制定城市轨道工程技术专业课程标准。课程标准的制定与相应教材的开发是否顺利标志着工作任务为驱动的课程设计改革是否成功。
(三)城市轨道工程技术专业工学结合人才培养模式实施方法
城市轨道工程技术专业工学结合人才培养模式具体实施方法如下:
(1)教学方式。相关院校应就城市轨道工程技术专业情况与相关联系公司保持随时沟通交流,如中国中铁股份有限公司、地铁集团有限责任公司等,保持友好的合作关系,共同探讨城市轨道工程技术专业工学结合人才培养模式,并共同完成相应的职业技能培养方案。
(2)教学计划实施。基于城市轨道工程技术专业岗位定位,具体划分所从事的职业能力,制定岗位职业能力明细表。从城市轨道交通行业需求出发,详细分析社会需求型城市轨道工程技术专业人才结构,并制订工学结合人才培养模式教学计划。
(3)明确实践教学相关内容。工作任务为驱动,建立有高职教育特色的课程体系教学文件及课程标准,如教学计划、实践教学大纲、课程设置、工作任务内容、任务考核体系等,确保实践教学各环节顺利实施。
二、结语
早在上世纪七十年代,姚治平先生首次明确的提出了土建工程中的结构控制概念,并在论文“土木工程结构减震概念”以及以后的论文中都相应的指出了:应用结构的控制系统是一个解决土木工程这种安全性问题的可替代的方法,这为结构理论在土木工程中防震问题中提出了全新的方向。在近三十年的发展历程中,国内外的相关学者在土木工程的结构控制的方式、实验以及工程的应用方面都取得良好的研究成果,工程结构控制概念可以解释为:通过对工程结构施加相应的控制体系,通过控制体系和结构来共同承担受震的作用,以此来调节和降低工程结构中的振动效应。
二、隔震控制技术
(一)隔震控制技术原理
在土木工程的建设当中,隔震控制技术就是对由地震所产生的振动对建筑的整体结构的隔离作用。工程中的防震体系基本都设置在工程结构的最底部和基础工程顶面之间,使得上部的结构和基础相分离。通过隔震体系来隔离地震波所产生的向上冲击力,延长工程结构的基本周期,从而降低建筑物的地震反应,是的工程整体的加速度变下,通过隔震系统来分担地震所产生的能量,以此来达到减震的作用。通过地震的反应图谱可以看出,随着周期的变大,加速度的反应谱慢慢的减小,通常在底层建筑的刚度很大,所以说周期变短,在发声振动的时候,输入其中的加速度很大,要是采用相应的措施来增加和延长工程结构的基本自震周期,让其还礼场地中的卓越周期,让工程结构的基频处在地震产生高能量的频段以外,通过这种方式可以有效的降低建筑物输入的加速度。通过地震的反应谱可以看出,当周期变大的时候,反应的位移将会增加。
(二)对橡胶支座的运用
当前用在建筑防震中的橡胶支座是由橡胶片与薄片增强钢板,通过粘合和硫化加工而成的,通过现代化橡胶的化工技术的加工制造。它在水平方向上的刚度比较低,而在垂直方向上的刚度很高。这种规格的橡胶支座最早是在桥梁施工中被应用。建筑和桥梁施工所应用的橡胶支座在结构上基本是相同的,都有相同的结构动力学的标准和要求,也同样的具有耐久性、稳定性以及包含防火在内的耐受性等,在地震产生的能量冲击下,橡胶支座会隔离建筑体在水平方向的运动分量,而在垂直方向上基本保持不动。通过这种方法不但可以隔离因为地铁或者是公交所产生的高频率的振动,同时还可以防止工程结构不会受到地震或者是其他原因产生振动的影响。
(三)铅芯橡胶支座运用
土木工程中铅芯橡胶支座主要应用在叠层上,橡胶支座中间的圆形孔当中加入铅之后制成的,这是对橡胶支座技术中的一大改进。因为铅具有较低的屈服点以及很高的可塑性能力,可以使铅芯橡胶支座中的阻尼比达到25%~35%之间。铅芯它具有提升支座吸收能量的能力,保证支座具备湿度的阻尼,同时还具有增加支座的原有刚度。控制风反应能力以及抵抗微震的作用。
三、耗能减震技术
(一)耗能减震技术原理
土木工程中的结构耗能减震技术主要是在结构中的某部位安装耗能设施,经过耗能设施产生的摩擦,产生弯曲的弹性滞回的形变耗能或者是吸收地震中输入结构的能量,以此来降低主体结构当中的地震反应,有效的预防了结构产生的损坏或者是倒塌,以此来达到减震和控震的目的。而在装有耗能装置的底部结构我们称之为耗能减震结构。工程中的耗能减震结构都具备明确的减震机理、减震的效果较为明显。安全性能较高、经济较为合理、技术较为先进以及试用的范围较为广泛等特点。
(二)常用的摩擦设施
摩擦耗能器是依据摩擦做工所产生的能量的原理而制成的,当前应有很多种的不同的构种类的摩擦耗能器,例如Pall型的摩擦耗能器、限位摩擦耗能器以及摩擦筒制震器,摩擦滑动对应的摩擦节点在剪切铰耗能器等多种耗能器,摩擦阻尼的种类非常多,但是都具有较强的滞回的特性,滞回环为矩形,耗能的能力较强,工作的性质相对稳定。
(三)钢弹可塑性耗能器
运用软钢具备优良的屈服性能,运用其进入弹性的可塑范围之内的优良滞回特性,当前我国已经研发出来很多种的耗能装置,比如加劲阻尼设施、锥形的钢耗制震器、圆形或者是方框形的钢耗制震器、双环耗能节能器,加劲圆环状耗能器以及低屈服点的钢耗制震器等等,这种耗能器具备优良的滞回性能以及稳定性能,耗能的能力较大,长期稳定可靠而且不会受到环境和温度的影响。
(四)粘弹性阻尼器
所谓的粘弹性阻尼器就是通过粘弹性以及约束性钢板相互交替结合而成的,它是一种主要和速度相关联的减震装置。比较常见的粘弹性阻尼器主要是由两个T型的约束钢板,通过一块矩形的钢板夹在其中而成,T型的约束性钢板和中间的钢板产生了相对性的运动,使得弹性的材料产生一种往返型剪切滞回形变来提升结构中的阻尼,消耗输入其中的振动能量,以此来减小结构当中的振动反应。当前。消能减震技术有着非常广泛的应用,它不但适用在新建的结构中,同时又可以用已经存在的建筑抗震的加固和维修当中。到目前为止,已经逐渐开始采取消能减震的技术,其中涉及到的国家有二十多个,比较早的在土木工程中运用消能减震技术的国家有新西兰、美国等发达国家。在最近几十年以来,各个国家对土木工程中的结构减震的控制和实验研究一直在不断的进行,并且在隔震支座的功能和改进方面有着较好的效果,并研制出了较多的隔震系统中的新型材料和部件,并通过大量的实验证明了结构减震控制是可以有效的起到隔震的作用。
四、结语