時間：2023-09-24 15:54:54
導(dǎo)語：在土木工程的特性的撰寫旅程中，學(xué)習(xí)并吸收他人佳作的精髓是一條寶貴的路徑，好期刊匯集了九篇優(yōu)秀范文，愿這些內(nèi)容能夠啟發(fā)您的創(chuàng)作靈感，引領(lǐng)您探索更多的創(chuàng)作可能。
關(guān)鍵詞：土木工程 技術(shù)質(zhì)量 發(fā)展
一、土木工程的概念及特征
1.概念
土木工程在我國有很早的發(fā)展歷史，中外學(xué)者對之都有一定程度的研究，由于各自的觀點及研究方向不同，學(xué)者們對其下的概念也并未統(tǒng)一。筆者在總結(jié)以往學(xué)者研究成果的基礎(chǔ)上，也有自己的見解。土木工程，顧名思義，實乃土、木二者結(jié)構(gòu)所造工程之意。說得最直觀一點就是修房造屋、建橋鋪路。早期的土木工程用到的材料無非就是木、石、土三種材料，直到后來科技的發(fā)展，土木工程行業(yè)才引進了鋼筋混泥土以及高分子化學(xué)材料等。因此，筆者認為：土木工程是是指應(yīng)用各種建筑材料所進行的建設(shè)工程的總稱，它不但包括整個勘察、設(shè)計、施工的過程，而且包括工程建設(shè)的成果，如公路、橋梁、樓房、地下設(shè)施等等。土木工程的發(fā)展，既方便了普通居民的生活，同時也方便了我國軍事領(lǐng)域各種設(shè)施的發(fā)展。在發(fā)展的過程中，土木工程也呈現(xiàn)出自己獨有的特征。
2.特征
（1）勘察、設(shè)計、施工過程的復(fù)雜性。一項工程在進行建造之前，需要進行工程建造地址的前期勘測工作，在這一階段需要反復(fù)勘測地址，考慮各種有利和不利因素，特別是遇到復(fù)雜地質(zhì)條件時，勘測工作需要特別仔細，不得有半點馬虎大意。工程在進行施工之前，應(yīng)當(dāng)由專門的設(shè)計機構(gòu)進行設(shè)計，設(shè)計主要是以圖形、模型和圖紙的方式展現(xiàn)出來。在設(shè)計階段，需要充分考慮建造物的承重結(jié)構(gòu)、外形圖案以及避免惡劣天氣的方案，如避雷針的設(shè)計。一個優(yōu)秀的建筑物，必然有一個特別好的勘測、設(shè)計和施工，三者缺一不可。
（2）選取建筑材料的獨特性。土木工程離不開材料的選取，特別是現(xiàn)代建筑行業(yè)的發(fā)展，傳統(tǒng)的材料已經(jīng)不能滿足其需要。很多外形獨特，功能特別的建筑物對建筑材料的選取也有特別的要求，如隔音玻璃的使用、高強度輕薄型材料的使用以及超輕的鋁合金、鎂合金和玻璃纖維增強塑料的應(yīng)用等等，無一不表明土木工程行業(yè)建筑材料選取的獨特性。然而，高質(zhì)量的建筑材料必然要高昂的價格，同時，也并不是所有的高質(zhì)量的建筑材料都適合所有的建筑物，因而，我們應(yīng)當(dāng)繼續(xù)探索，善于發(fā)現(xiàn)新生事物，使得土木工程行業(yè)能夠發(fā)展得更好。
（3）建筑對象的廣泛性。土木工程建造的對象特別多，主要包括陸地和海洋。陸地的建筑又分為地上和地下。地上主要有公路、鐵路、房屋、隧道以及峽谷之間的橋梁等等；地下的建筑如地下管道、管線、地下軍工廠、地下實驗場等等。土木工程海洋領(lǐng)域如圍海造田、海上橋梁、海底電纜及管道等等設(shè)施。無論是陸地還是空中，土木工程技術(shù)都發(fā)揮了應(yīng)有的作用，可見，其對象非常的廣泛。
二、土木工程的歷史發(fā)展?fàn)顩r
1.古代土木工程發(fā)展?fàn)顩r
我國古代的土木工程比較發(fā)達，在時間上有一個很大的跨度，它起始于公元前5000年，直到17世紀(jì)中葉，這期間經(jīng)歷了大約7000年時間。著名的萬里長城、都江堰水利工程、趙州橋等古建筑都是我國古代土木工程發(fā)展留下的寶貴遺產(chǎn)。雖然那時的發(fā)展水平有限，古建筑沒有應(yīng)用到一點現(xiàn)代科技因素，但至今仍巍然屹立。它們的存在表明了我國古代土木工程行業(yè)發(fā)展水平之高，不只是在國內(nèi)，即便與國際相比也毫不遜色。
2.近代土木工程的發(fā)展?fàn)顩r
近代土木工程的大發(fā)展大致時間是17世紀(jì)中葉到20世紀(jì)中葉，大約歷經(jīng)了300年時間。在這一發(fā)展期間，人們開始傾向于研究人造建筑材料并應(yīng)用到建筑行業(yè)中來，人造材料的應(yīng)用逐漸占據(jù)了主流地位，大有取代傳統(tǒng)材料之勢。隨著人造材料的大量應(yīng)用，傳統(tǒng)的建造理念已經(jīng)被徹底顛覆，人們不再迷戀于長期建造經(jīng)驗，開始注重科學(xué)建造理念的培養(yǎng)。建造技術(shù)方面，大型機械設(shè)備開始應(yīng)用，各種新的施工方法也開始應(yīng)用，人們開始嘗試挑戰(zhàn)復(fù)雜的建筑環(huán)境，著名的埃菲爾鐵塔就是這一時期建成，直到今天依然是世界奇跡。
3.現(xiàn)代土木工程發(fā)展?fàn)顩r
20世紀(jì)中葉是現(xiàn)代土木工程發(fā)展的起始時間。現(xiàn)代土木工程完全依托于現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展。各種新型建筑機械大量應(yīng)用到建筑行業(yè)中來，如高分子化學(xué)材料、高強度鋼筋混泥土、高強低合金鋼等等應(yīng)用非常廣泛。在設(shè)計構(gòu)圖方面，大型計算機的運用增強了建筑設(shè)計運算和繪圖的能力，力學(xué)分析與計算更加科學(xué)化。高難度的施工作業(yè)已經(jīng)不再是不可逾越的鴻溝，如高原凍土、海底隧道等在前人想都不敢想象的事情，如今變?yōu)楝F(xiàn)實。
三、土木工程未來發(fā)展前景
隨著科技不斷地進步，我國改革的浪潮勢如破竹。在科技與改革雙重作用下，我國的經(jīng)濟突飛猛進，經(jīng)濟的發(fā)展又推動了建筑行業(yè)的發(fā)展。展望未來，城市化的進程逐步加深，這為土木工程的發(fā)展提供了契機，我國將面臨空前的建設(shè)。在建設(shè)大潮下，如何站穩(wěn)腳跟，并于國際接軌，是土木工程行業(yè)面臨的一大挑戰(zhàn)。作為新世紀(jì)的一代，我們能夠在這樣一個大環(huán)境中施展才干、向國際水平發(fā)起沖擊是十分幸運的。然而，如何把握世紀(jì)之交時土木工程學(xué)科的發(fā)展趨勢，開創(chuàng)具有中國特色、具有國際一流水平的土木工程學(xué)科的新紀(jì)元，是對我們跨世紀(jì)一代人的嚴峻考驗。隨著土木工程行業(yè)的發(fā)展，地球上可以居住、生活和耕種的土地和資源是有限的，而人口增長的速度是不斷加快的。因此，人類為了爭取生存，會不斷地拓展土木工程的領(lǐng)域，未來土木工程發(fā)展的必然趨勢是：向高空、地下、海洋、沙漠、太空等領(lǐng)域發(fā)展。這樣的發(fā)展領(lǐng)域看似遙遠，實際非常的迫切。因為地球的承載能力是有限的，而人口不斷呈上升趨勢，人們?yōu)榱松畋厝灰笈d土木，長此以往，地球?qū)⒊蓿{人類的生存。為了緩解這一緊張態(tài)勢，人類不得不考慮向另外的方向發(fā)展。另外，由于自然災(zāi)害頻發(fā)，對土木工程提出了新的課題，對于如何有效避免災(zāi)害襲擊，成了土木行業(yè)的一大考驗。未來的土木工程不僅要求具備抗震、抗洪、抗風(fēng)等性能，而且要求具備抗暴、抗海嘯、防火、防撞、防輻射等性能。相信隨著科技的發(fā)展，土木工程所面臨的難題都將迎刃而解。
參考文獻：
關(guān)鍵詞：新型混凝土；土木工程；意義；應(yīng)用分析
1新型混凝土含義及其應(yīng)用在土木工程領(lǐng)域的意義概述
1.1新型混凝土
根據(jù)筆者研究可知，新型混凝土主要指在傳統(tǒng)混凝土生產(chǎn)制作中將諸如煤炭顆粒、礦物質(zhì)以及纖維等化學(xué)或非化學(xué)成分按一定比例搭配摻入而制作而成的新型混凝土，結(jié)合實踐來看，其可以看作是傳統(tǒng)混凝土的升級版本。
1.2新型混凝土應(yīng)用在土木工程領(lǐng)域的意義
對土木工程而言，混凝土是其最重要的建筑原材料之一，其質(zhì)量與性能高低會在很大程度上決定著土木工程質(zhì)量是否符合建設(shè)要求，并且加之當(dāng)前施工技術(shù)要求不斷提升，對材料的要求也越來越高，為此人們不斷加大對混凝土的研究開發(fā)，以期能夠有效地滿足當(dāng)前土木工程建設(shè)所需。正是在這樣的背景下，新型混凝土材料應(yīng)運而生。結(jié)合實踐來看，新型混凝土材料應(yīng)用在土木工程領(lǐng)域主要具有以下幾方面重要意義：首先，正如上文所述新型混凝土是傳統(tǒng)混凝土的升級版本，因此其質(zhì)量與性能上有著很大提升，因而將其應(yīng)用到土木工程領(lǐng)域有助于實現(xiàn)良好的建設(shè)質(zhì)量。其次，相比于傳統(tǒng)混凝土，新型混凝土材料具有諸如強度高、耐久性強以及節(jié)能環(huán)保等眾多優(yōu)點，因而將其應(yīng)用到土木工程領(lǐng)域之中不但能夠在降低建設(shè)成本情況下提升建筑企業(yè)經(jīng)濟效益，同時也有利于減少對自然環(huán)境的影響與污染。
2新型混凝土材料在土木工程領(lǐng)域中的應(yīng)用分析
2.1活性微粉混凝土
活性微粉混凝土，指的是一種具有超高強度的混凝土，其每單位的抗壓強度可為200MPa到800MPa，其抗拉強度為25MPa到150MPa，其斷裂每平方可達到30kJ，單位的體積質(zhì)量每立方可達到2.5t到3.0t。對于一般混凝土上成為活性微粉混凝土的重要對策是：①縮小顆粒中的最大范圍，改良混凝土的均勻性。②對微粉和極微粉材料進行使用的過程中，需要成為最優(yōu)的堆積密度。③增放鋼纖維來保證其延性。④減少混凝土用水量，運用非水化水泥顆粒當(dāng)作是填料，來加大堆積密度。⑤在硬化中需要進行加壓和加溫等舉措，使其實現(xiàn)較強的強度。一般混凝土的級配曲線具有連續(xù)性，而活性微粉混凝土的級配曲線是沒有連續(xù)的臺階形曲線，其骨料粒直徑是比較小的，幾乎相等于水泥顆粒的尺寸。
2.2高性能混凝土
自1980年以來，一些西方國家已逐漸開展對高性能混凝土的研究和應(yīng)用，使得混凝土邁入了新興的高科技行列，引起了全球材料界以及工程界的關(guān)注。許多國家把高性能混凝土當(dāng)作是跨世紀(jì)新材料來進行探索和運用，使得混凝土成為當(dāng)時研究以及應(yīng)用中的一個重要對象。高性能混凝土的優(yōu)勢主要表現(xiàn)為：①因為高性能混凝土的強度達到60Mpa到100MPa，超高強可以超過100MPa的特性，這樣就使得混凝土結(jié)構(gòu)的尺寸大小大大縮小了，進而降低結(jié)構(gòu)自重以及對地基的荷載，減少材料的用量，提高使用的空間，最大程度上使得工程造價有所減少。②因為高性能混凝土有著較高的工作性，能夠降低施工中的勞動強度，節(jié)省施工的消耗。③高性能混凝土的高耐久性可提高對較差環(huán)境中的抗御性能，增加建筑物中的運用，降低維修費用和對環(huán)境造成的作用，有明顯的社會以及經(jīng)濟利益。因為高性能混凝土的優(yōu)良特性，所以，在這十幾年來全世界范圍內(nèi)獲得了廣泛的應(yīng)用。
2.3碾壓混凝土
碾壓混凝土發(fā)展的較為迅速，經(jīng)常運用于大體積的混凝土結(jié)構(gòu)（比如：水工大壩）、公路路面、工業(yè)廠房地面和機場道面當(dāng)中。用于碾壓混凝土結(jié)構(gòu)施工的澆筑機具和一般混凝土是不一樣的，需要平整運用推土機，振實用碾壓機，中間解決用刷毛機，切縫用切縫機。在整體的施工過程當(dāng)中，其機械化水平往往是比較高的，施工效率也是比較高的，可加入較多的粉煤灰。和一般混凝土相較來說，澆筑工期可減少1/3到1/2，用水量可降低百分之二十，水泥用量可降低百分之三十到百分之六十。碾壓混凝土中的間層抗剪特性是被用來修建混凝土高壩的核心。
2.4纖維增強混凝土
為了可以攻克混凝土的抗拉性能差、延性差等問題，在混凝土中加入了纖維來改良混凝土特性的研究，其獲得了一定的發(fā)展。相較于承重結(jié)構(gòu)來說，發(fā)展較迅速、運用較為廣泛的是鋼纖維混凝土，主要是用于土木建筑工程的碳素鋼纖維以及耐火材料工業(yè)中的不銹鋼纖維。當(dāng)纖維長度和長徑比在一般尺寸中，纖維摻量就會在1%-2%的范圍內(nèi)，和基體混凝土相較來看，鋼纖維混凝土的抗拉強度可提升4到8成，抗彎強度則提升0.6-1.2倍，抗剪強度則提升百分之五十到百分之百，抗壓強度則最大可提升百分之二十五。而彈性階段的變形和基體混凝土性能對比來看，是沒有明顯差異的，然而可最大程度上提升衡量鋼纖維混凝土塑性變形特性的韌性。
2.5智能混凝土
智能混凝土是運用混凝土所構(gòu)成的改變，對混凝土中一些不好的性質(zhì)予以改變。比如；高強混凝土的水泥用量是比較多的，水灰比較低，加入了硅灰相關(guān)的活性材料，在通過硬化以后，其混凝土的密實度會比較好。然而，高強混凝土在硬化的前期，是有著顯著的自生收縮以及其孔隙率是比較高的，很容易就會發(fā)生開裂等現(xiàn)象。在處理這些問題時，最主要的辦法就是，用摻量為百分之二十的預(yù)濕輕骨料來作為骨料，進而使得在混凝土內(nèi)部可以成為一個“蓄水器”，使得混凝土可以取得高效性的潮濕養(yǎng)護。這樣加入“預(yù)濕骨料”的辦法，能夠使混凝土的自生收縮大為下降，減弱了微細裂縫的數(shù)量。高強混凝土的另一個問題就是良好的密實性所引發(fā)的防火性能得到下降。這就是因為在碰到高溫時，砂漿中的自由水以及化學(xué)互相結(jié)合水變成了水氣，然而，不可以從密實的混凝土逸出，進而變成氣壓，致使柱子的保護層剝落，最大水平上降低了柱的承載力。處理這個問題的另一種辦法就是在每方混凝土中加如2千克的聚丙烯纖維，在高溫狀態(tài)下，使得纖維熔化，變成了能使水氣從邊界區(qū)逸出的通道，降低了氣壓，進而避免了柱子的保護層剝落。
3結(jié)束語
綜上所述，由上文所述我們不難發(fā)現(xiàn)，新型混凝土材料在應(yīng)用在土木工程領(lǐng)域中所具有的重要意義，因而這就要求我們必須做好其應(yīng)用。對此，上文在充分結(jié)合筆者研究實踐情況下，重點探究幾種新型混凝土材料在土木工程領(lǐng)域中地應(yīng)用，以供廣大同行參考。
參考文獻：
[1]吳麗琴.新型混凝土材料在土木工程領(lǐng)域中的應(yīng)用[J].廣東科技,2014(8):135～136.
[2]王淑鈺.新型混凝土材料在土木工程中的應(yīng)用探討[J].城市建設(shè)理論研究:電子版,2015,5(13).
關(guān)鍵詞：智能材料；土木工程；應(yīng)用；發(fā)展趨勢
中圖分類號：O434 文獻標(biāo)識碼： A
一、土木工程建設(shè)項目智能材料的特征和概念
針對土木工程建設(shè)項目當(dāng)中所應(yīng)用到的智能材料的種類、特性和基本的概念進行分析，是加強技術(shù)操作水準(zhǔn)的一個首要步驟。在上個世紀(jì)七十年代，美國率先的提出了關(guān)于在建筑項目之中使用智能材料的理念和想法，并且通過試驗測試，得出材料的基本特性。而在今后的幾十年發(fā)展當(dāng)中，隨著技術(shù)的不斷改進以及各大部門對建筑項目研究的重視程度增加，先后的出現(xiàn)了機敏材料、建筑結(jié)構(gòu)自適應(yīng)材料以及智能材料等項目。
首先，當(dāng)前針對建筑項目當(dāng)中的智能材料并沒有一個統(tǒng)一的、標(biāo)準(zhǔn)的定義。總體的來講，在土木工程施工當(dāng)中應(yīng)用的智能材料指的是可以對外界的環(huán)境和內(nèi)部環(huán)境進行感知的、可以以此來對建筑進行準(zhǔn)確的處理分析和判定的、具有適度相應(yīng)的智能材料。智能材料是高分子材料、人工合成材料、天然材料等之后出現(xiàn)的一種新型建筑施工材料，并且在今后的建筑行業(yè)當(dāng)中將發(fā)揮出巨大的效應(yīng)。另外還需要明確的是土木工程施工建設(shè)當(dāng)中所使用到的智能材料的基本特征，一般的來講，智能材料特性有以下幾點：反饋功能、傳感功能、自診斷功能、相應(yīng)功能、信息的積累以及識別功能、建筑結(jié)構(gòu)的自我修復(fù)功能、自適應(yīng)功能等。
而當(dāng)前所使用的智能材料還具有以下幾個方面的特性：第一，在土木工程建設(shè)施工項目當(dāng)中應(yīng)用的智能材料可以對外界的環(huán)境進行準(zhǔn)確的感知，可以精準(zhǔn)的檢測出環(huán)境當(dāng)中的刺激和刺激所產(chǎn)生的強度，諸如應(yīng)變量、應(yīng)力、光、熱能以及核輻射和化學(xué)能等；第二，智能建筑材料還具有一定的驅(qū)動能力，可以對外界的變化進行適當(dāng)?shù)南鄳?yīng)；第三，智能材料可以按照事前設(shè)計好的方式，來對自身的相應(yīng)進行控制，同時還可以選擇相應(yīng)的具體方式；第四，智能建筑材料對于外界刺激所產(chǎn)生的反應(yīng)非常的快捷，并且非常恰當(dāng)：最后，智能材料受到外界的刺激并且當(dāng)刺激消除之時，可以迅速的、在短時間之內(nèi)恢復(fù)至最初始的狀態(tài)。
二、土木工程中智能材料的應(yīng)用
1、形狀記憶合金的應(yīng)用
形狀記憶合金是具有形狀記憶效應(yīng)的一種智能合金材料，作為新型功能性材料，最主要的優(yōu)點就是在激發(fā)材料的形狀記憶效應(yīng)過程中，材料可以產(chǎn)生高于700兆帕的回復(fù)應(yīng)力及8%左右的回復(fù)應(yīng)變，同時具有較強的能量傳輸儲存能力。該特性的應(yīng)用能夠?qū)⒉牧现糜诟鞣N結(jié)構(gòu)中，實現(xiàn)結(jié)構(gòu)的自我診斷、增韌、增強與適應(yīng)控制的應(yīng)用研究，而且還可以將材料研制為智能型驅(qū)動器，在結(jié)構(gòu)變形、損傷、裂縫及振動等方面開展應(yīng)用研究工作。相變偽彈性與相變滯后性能是形狀記憶合金的另一個優(yōu)點，在加卸載過程中其應(yīng)力-應(yīng)變曲線構(gòu)成環(huán)狀，表明材料在此過程中能夠吸收耗散較多的能量。形狀記憶合金具有高達400兆帕的相變回復(fù)力，結(jié)合該特性能夠研制開展形狀記憶合金被動耗能控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)可實現(xiàn)相變偽彈性性能，可在土木工程結(jié)構(gòu)中用于耗能抗震的被動控制。通常在結(jié)構(gòu)層間或底部安置形狀記憶合金被動耗能控制系統(tǒng)，用于實現(xiàn)耗能系統(tǒng)對結(jié)構(gòu)的層間變形的感知，進而起到消耗地震能量的作用。有關(guān)研究結(jié)果顯示，耗能器安裝形狀記憶合金結(jié)構(gòu)后，耗能器可吸收約為三分之二的地震能量，并顯著抑制結(jié)構(gòu)的位移。
2、壓電材料的應(yīng)用
傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)中集成壓電體，采用壓電傳感元件對結(jié)構(gòu)的振動模態(tài)進行感知，利用其輸出結(jié)果，采取適宜控制算法對壓電體的輸入進行確定，以主動控制結(jié)構(gòu)振動的實現(xiàn)，是開展壓電類智能結(jié)構(gòu)應(yīng)用研究的一個較為前沿的領(lǐng)域。很多研究人員在任意復(fù)雜激勵下，采用壓電陶瓷作為加速度傳感器與驅(qū)動體開展基于壓電層合結(jié)構(gòu)的主被動阻尼及主動振動控制等相關(guān)問題的研究工作，隨著近年來不斷發(fā)展的壓電材料與堆技術(shù)，使研究應(yīng)用壓電類智能結(jié)構(gòu)的領(lǐng)域更為廣泛。主要應(yīng)用在土木工程結(jié)構(gòu)的噪聲主動控制、靜變形控制能、安全評定、健康監(jiān)測等眾多領(lǐng)域都獲得良好的控制效果。
3、光導(dǎo)纖維的應(yīng)用
光導(dǎo)纖維由外包層與內(nèi)芯構(gòu)成，是一種纖維狀光通信介質(zhì)材料，該材料采用先進的信息傳輸技術(shù)起初用于通信傳輸系統(tǒng)，由于作為信息載體的光子在速度與容量上高于電子，因此得到較為迅速的發(fā)展。光子所具有的高并行處理能力與高信息率，潛力在信息容量與處理速度得到充分發(fā)揮。光纖材料在監(jiān)測、傳感及信息遠距離傳輸?shù)确矫娴玫綉?yīng)用，將光纖作為傳感元件埋入傳統(tǒng)混凝土結(jié)構(gòu)中針對結(jié)構(gòu)方面各項指標(biāo)實現(xiàn)自動監(jiān)測、診斷、控制、預(yù)報及評價等功能，而且將形狀記憶合金等驅(qū)動元件埋入，有機結(jié)合信息處理系統(tǒng)與控制元件，使混凝土結(jié)構(gòu)具有智能功能，進而實現(xiàn)混凝土結(jié)構(gòu)自我診斷與修復(fù)。在土木工程結(jié)構(gòu)診斷及主動控制地震響應(yīng)中，光纖材料一直作為設(shè)計傳感器的一種比較理想的材料，我國目前也已將其用于檢測評定三峽大壩。
4、壓磁材料的應(yīng)用
在外加磁場作用下，磁流變液懸浮體系的各項流變性能會產(chǎn)生明顯的可逆變化。同時在外加場強高于臨界值后，磁流變液將迅速從液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)，在顯微鏡下能夠觀察到磁流變液的分散相顆粒在磁場作用下結(jié)成沿磁場方向的鏈狀結(jié)構(gòu)。在介于固液體之間可根據(jù)磁流變液特點具有的快速、可控及可逆性質(zhì)，控制流體特性實施時需要較低的能量，因此在智能結(jié)構(gòu)中通常將磁流變液作為動器件的主要材料。在土木工程領(lǐng)域，電視塔、高層建筑、大跨度橋梁等結(jié)構(gòu)中都采用該材料用于實現(xiàn)對地震的半主動控制。此外，磁致伸縮智能材料也在相關(guān)研究中日益的得到重要關(guān)注。磁致伸縮智能材料具有強烈的磁致伸縮效應(yīng)，電磁/機械能能夠進行逆轉(zhuǎn)換。在智能材料領(lǐng)域中應(yīng)用前景較為廣闊，該材料可用于大功率超聲器件、聲納系統(tǒng)、精密定位控制等多個領(lǐng)域。
三、智能材料的前景
目前在土木工程領(lǐng)域內(nèi)，智能材料的研究主要在以下三方面的應(yīng)用研究最受重視：（1）結(jié)構(gòu)健康的實時檢測與監(jiān)控。這主要是指將先進的傳感元件和驅(qū)動元件集成在傳統(tǒng)的土木結(jié)構(gòu)中，利用它們構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)對結(jié)構(gòu)的裂縫、損傷、疲勞、沖擊、缺陷、腐蝕等狀態(tài)進行實時監(jiān)測和控制，以確保重大土木工程結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)設(shè)施的安全可靠，降低其維修費用。（2）形狀自適應(yīng)材料與結(jié)構(gòu)。智能材料的研究與出現(xiàn)不僅可使土木工程設(shè)計人員所期盼的自適應(yīng)結(jié)構(gòu)的誕生成為可能，而且更重要的是它代表著先進的新型材料與傳統(tǒng)的土木工程設(shè)計人員所期盼的自適應(yīng)結(jié)構(gòu)的誕生成為可能，而且更重要的是它代表著先進的新型材料與傳統(tǒng)的土木工程結(jié)構(gòu)相結(jié)合這一重大的學(xué)科研究發(fā)展方向。自適應(yīng)結(jié)構(gòu)既具有承受荷載和傳遞運動的能力，同時還兼有檢測（應(yīng)力、應(yīng)變、裂縫、損傷、溫度等）、動作（改變結(jié)構(gòu)內(nèi)部應(yīng)力應(yīng)變分布和結(jié)構(gòu)外形及位置等）和改變結(jié)構(gòu)特性（結(jié)構(gòu)阻尼、固有頻率、光學(xué)特性、周圍電磁場分布）諸多智能功能，因此其應(yīng)用前景非常廣闊。（3）結(jié)構(gòu)減振抗震抗風(fēng)降噪的自適應(yīng)控制。結(jié)構(gòu)的動力響應(yīng)一直是土木工程設(shè)計中的一個非常重要的問題，特別是對于高層建筑和橋梁等大型土木工程結(jié)構(gòu)的抗震抗風(fēng)問題更是如此，而智能材料的開發(fā)與應(yīng)用就可為之提供一個更為有效的新途徑，從而使結(jié)構(gòu)的自適應(yīng)控制成為可能。目前，雖然智能材料還有這樣或那樣的不足，但是，隨著研究的深入，智能材料的性能將得到進一步的改善。智能材料在許多領(lǐng)域都具有巨大的潛在應(yīng)用前景，其研究涉及材料科學(xué)、化學(xué)、力學(xué)、生物、微電子技術(shù)、分子電子學(xué)、計算機控制、人工智能等學(xué)科與技術(shù)。
結(jié)束語
綜上所述，隨著智能材料的廣泛應(yīng)用，同時元件逐漸向小型化、多功能化及高功率化方向發(fā)展，在建筑結(jié)構(gòu)中復(fù)合控制、傳感、驅(qū)動系統(tǒng)及耦合/連接元件，建筑結(jié)構(gòu)將發(fā)展成為主動式智能建筑結(jié)構(gòu)，對于有效利用太陽能、抵御地震、風(fēng)振等嚴重自然災(zāi)害影響具有重要作用，為人們工作生活提供更為舒適安全的環(huán)境，對于提高土木工程結(jié)構(gòu)建設(shè)質(zhì)量具有十分重要的意義。
參考文獻
[1]閻平，智能材料在土木工程中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代物業(yè).2013.
【關(guān)鍵詞】防災(zāi)減災(zāi)；土木工程；災(zāi)害
1引言
自然災(zāi)害是每個國家都要面對的不可抗力，其主要的形式為洪災(zāi)、地震、地質(zhì)災(zāi)害、雷電、火災(zāi)、旱災(zāi)以及冰雪等。而這些災(zāi)害的出現(xiàn)，無疑在城市中的損害力度最為強大。隨著城市現(xiàn)代化腳步的加快，土木工程在城市中所占據(jù)的地位越來越重，這也就奠定了自然災(zāi)害在土木工程發(fā)展中產(chǎn)生的影響與阻力。可以說， 防災(zāi)減災(zāi)的力度決定著土木工程的發(fā)展，土木工程要發(fā)展就必須要做好防災(zāi)減災(zāi)工作。
2 分析災(zāi)害對土木工程的影響
2.1災(zāi)害的類型與特性
災(zāi)害指的是任何能引起設(shè)施破壞、經(jīng)濟嚴重受損、人員傷亡、健康狀況惡化的事件，且事件的規(guī)模已經(jīng)超出了發(fā)生社區(qū)的承受能力。災(zāi)害分為自然災(zāi)害和人為災(zāi)害兩種。自然災(zāi)害包括地質(zhì)地貌災(zāi)害、天文災(zāi)害、生物災(zāi)害等；人為災(zāi)害包括生態(tài)災(zāi)害、社會生活災(zāi)害、工程經(jīng)濟災(zāi)害等。災(zāi)害有著以下特性：⑴差異性與多樣性；⑵普遍性；⑶區(qū)域性與全球性；⑷突發(fā)性與緩慢性；⑸滯后性與重現(xiàn)性；⑹相互關(guān)聯(lián)性；⑺隨機性；⑻人為性與可預(yù)防性。
2.2各種災(zāi)害對我國土木工程現(xiàn)階段的影響
隨著社會的高速發(fā)展，土木工程在我國的地位越來越突出，我們一定要在建筑工程的勘察、設(shè)計、施工及維修階段采取必要的措施，以便在災(zāi)害發(fā)生時，我們能夠盡量減少甚至避免生命與財產(chǎn)的損失以及建筑工程的破壞。下文將以四類主要災(zāi)害形式為例來闡述災(zāi)害對我國土木工程的影響：
⑴地震：我國多為30km以內(nèi)的淺震，6度設(shè)防城市超過80%，歷史上死亡兩萬人以上的地震有十余次，其中我國占四次[1]。隨著社會的高速發(fā)展，我國的建筑越來越趨向于高層化，因此降低地震對我國土木工程建設(shè)的影響顯得尤為重要。
⑵泥石流與山體滑坡：這類災(zāi)害分布廣、破壞性強，且極具隱蔽性，很容易鏈狀成災(zāi)。這類災(zāi)害一旦發(fā)生，不僅會堵塞道路和河流、毀壞建筑物和農(nóng)田，造成重大的人員傷亡和財產(chǎn)損失，還會破壞生態(tài)環(huán)境。
⑶火災(zāi)：人類的日常生活離不開火，我國的超高層建筑不斷發(fā)展，防火也面臨著很大的問題。一旦發(fā)生火災(zāi)，不僅很容易造成人員傷亡以及財產(chǎn)損失，還會給維修帶來很大的難度，對居民的日常生活和建筑工程的發(fā)展都會造成一定的影響。
⑷洪水：夏季雨水較多，連續(xù)的暴雨天氣極易引發(fā)洪水。洪水一旦泛濫，便會淹沒農(nóng)田和房屋，造成大面積人員受災(zāi)，甚至還會迫使堤壩發(fā)生潰壩導(dǎo)致分洪。給大范圍的居民、農(nóng)田、各種建筑物帶來措手不及的重大損失。
3 解決方案
3.1 建立防災(zāi)減災(zāi)通信系統(tǒng)
在這個通信工程飛速發(fā)展的大數(shù)字時代，信息化建設(shè)已越來越占據(jù)城市發(fā)展的主流，其主要優(yōu)點在于信息傳播速度快，效率高，能夠準(zhǔn)確有效地進行問題處理。結(jié)合信息化的發(fā)展，城市土木工程防災(zāi)減災(zāi)方面也應(yīng)建立相應(yīng)的通信系統(tǒng)。就像日本一樣，雖然地震頻發(fā)，但日本從歷史的頻發(fā)地震中總結(jié)經(jīng)驗，目前已構(gòu)建了較先進的城市防災(zāi)減災(zāi)體系，使得每遇自然災(zāi)害，尤其地震災(zāi)害時，逐步使災(zāi)害的損失減少到最低程度。[2]城市土木工程防災(zāi)減災(zāi)通信系統(tǒng)不僅能儲存大量的土工結(jié)構(gòu)信息，同時能夠針對不同種類災(zāi)害展現(xiàn)不同災(zāi)害預(yù)測，從而使得災(zāi)害對城市土木工程造成的損害降到最低。
3.2 構(gòu)建一體化防災(zāi)模式
對災(zāi)害的減輕與防治離不開社會的經(jīng)濟發(fā)展模式，經(jīng)濟的發(fā)展更是建立在對資源環(huán)境開采利用之上的。目前，全球經(jīng)濟的發(fā)展非常迅速，這使得整個世界的資源與環(huán)境都在經(jīng)受著巨大考驗，防災(zāi)減災(zāi)工作也逐步嚴峻起來。因此，世界各國應(yīng)就經(jīng)濟發(fā)展模式問題進行公開討論，著力推進高速經(jīng)濟發(fā)展模式的轉(zhuǎn)變，讓可持續(xù)發(fā)展理念深入每一個國家。同時，在充分考慮各國家與地區(qū)防災(zāi)減災(zāi)能力的前提下，相互幫助，建立國際化金融機構(gòu)等利益相關(guān)者風(fēng)險共擔(dān)的“全球巨災(zāi)金融管理范式”，在全球范圍內(nèi)實現(xiàn)災(zāi)害風(fēng)險分散與分擔(dān)[3]，進而構(gòu)建全球一體化的防災(zāi)模式。
3.3 推行全民化防災(zāi)減災(zāi)思路
在2014年5月舉辦的德國波恩抗災(zāi)全球論壇中，一項明確的指導(dǎo)方向就是實現(xiàn)城市防災(zāi)減災(zāi)的全民化。一座城市的穩(wěn)定離不開公民的努力，每位公民的生活沒離不開城市的安寧。面對城市的防災(zāi)減災(zāi)，應(yīng)推行公私結(jié)合的思路，加大對公民防災(zāi)減災(zāi)意識的培養(yǎng)，讓防災(zāi)減災(zāi)重要性深入人心，從而形成整體性強，人人參與的工作局面。
4 防災(zāi)減災(zāi)的作用及發(fā)展趨勢
伴隨著社會的高速發(fā)展，全球的自然災(zāi)害在不斷增加，如全球變暖、冰川融化等等，另外還有人為的各種災(zāi)害，如生態(tài)失衡、人口膨脹等等。這種種問題將會制約經(jīng)濟的發(fā)展，但我們的經(jīng)濟又需要在短時間內(nèi)高速發(fā)展，這就使得資源被過度地開采及不合理利用等情況的發(fā)生。例如因過度開采地下水，我國華北地區(qū)出現(xiàn)了世界罕見的漏斗區(qū)域，漏斗區(qū)域的形成極易引起海水內(nèi)侵，咸水?dāng)U散，不僅對地表的各個建筑物造成地基不均勻沉降的問題，影響建筑物的使用情況，還使得整個市區(qū)不得不由飲用地下水變成了飲用地表水。土木工程在社會的發(fā)展進程中起到了至關(guān)重要的作用，因此防災(zāi)減災(zāi)也變成了不可或缺的一部分。防災(zāi)減災(zāi)有以下發(fā)展趨勢：
⑴在重大災(zāi)害發(fā)生時，努力減輕災(zāi)害造成的損失，防止災(zāi)情擴展，努力避免因不合理的開發(fā)導(dǎo)致的災(zāi)難性后果，保護我們有限的生存條件，增強全社會承受災(zāi)害的能力；
⑵建立與社會、經(jīng)濟發(fā)展相適應(yīng)的災(zāi)害防治體系，綜合運用到工程中的各個階段，為社會的安定和經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展提供更可靠的安全保障；
⑶將強災(zāi)害的科學(xué)研究，提高對各種災(zāi)害發(fā)生發(fā)展規(guī)律的認識，促進現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)在防災(zāi)減災(zāi)建設(shè)中的應(yīng)用，因地制宜地實施防災(zāi)減災(zāi)對策。
總 結(jié)
城市防災(zāi)減災(zāi)與土木工程發(fā)展有著密切的關(guān)系，防災(zāi)減災(zāi)工作的落實能夠維持土木工程的發(fā)展，土木工程的發(fā)展同樣能促進防災(zāi)減災(zāi)的推進，二者相互促進，相互影響。因此，為防止災(zāi)害對土木工程造成大規(guī)模破壞，人類防災(zāi)減災(zāi)工作任重而道遠。
參考文獻
[1]羅士姜.淺談土木工程中的災(zāi)害.[J].河南科技.2010，（4）
[2]劉恒俊，王昆，黃敏.土木工程防災(zāi)減災(zāi)數(shù)字信息系統(tǒng)探討.[J].中華建設(shè)
[3]史培軍，呂麗莉. 災(zāi)害系統(tǒng)： 災(zāi)害群、災(zāi)害鏈與災(zāi)害遭遇.[J]. 自然災(zāi)害學(xué)報，2014，待刊.
關(guān)鍵詞：土木工程；凝固時間；灌漿技術(shù)；灌漿方法；應(yīng)用
前言
土木工程項目施工階段的核心部分就是灌漿，灌漿材料的選擇以及灌漿操作的方式，對土木工程的整體質(zhì)量影響都是非常大的。如果選擇跟實際施工不符合的建筑灌漿材料，或者采取了用當(dāng)?shù)貙嶋H施工相排斥的灌漿方法，土木施工都無法達到設(shè)計初期的目標(biāo)和效果，從而影響了土木工程的整體質(zhì)量，為此，在具體開展土工工程施工項目時應(yīng)當(dāng)嚴格遵守操作施工工藝的標(biāo)準(zhǔn)和要求。
1工程概況
建筑應(yīng)當(dāng)以地上部分和地下部分進行區(qū)別劃分，不同部分應(yīng)當(dāng)選擇不同的灌漿材料和灌漿方法來支持建設(shè)。為此，在根據(jù)報告和研究結(jié)論的綜合考量下，進行最為恰當(dāng)?shù)耐聊竟こ探ㄔO(shè)方法，實現(xiàn)工程建設(shè)的整體效果的提升。
2土木工程灌漿的材料選擇
每個工程項目都有其自身的特殊性，為此，施工過程中，灌漿施工所需的材料也是不同的，應(yīng)當(dāng)根據(jù)施工現(xiàn)場的特點選擇恰當(dāng)?shù)墓酀{材料，才能保證土木工程的整體質(zhì)量，根據(jù)分析可知，在實際施工過程中，灌漿材料一般以以下三種材料為主：
2.1化學(xué)類灌漿材料
化學(xué)灌漿材料不同于其他材料，該類材料需要嚴格把控材料的固化時間，因此，這就要求施工人員有嚴格的時間概念，這點就體現(xiàn)了該項材料的自身獨特性。當(dāng)然，該項材料的另一個優(yōu)點便是粘度相對較高，且不會產(chǎn)生沉淀和分層的現(xiàn)象；當(dāng)引入該項材料對裂縫進行灌漿處理時，不僅可以取得良好的灌漿效果，同時，還可以對原部位進行止水修復(fù)，為此，在這點上地下工程使用的概率較大。雖然化學(xué)類灌漿材料除了擁有以上幾點優(yōu)勢之外，還具備良好的防水性和耐久性，但是，任何事物都是具有多面性的，該材料也一樣存在自身的弊端和不足，即存在較高的毒性，所以，施工人員在實際施工過程中應(yīng)當(dāng)謹慎選擇，恰當(dāng)操作，最大范圍內(nèi)降低對人體的損害程度。
2.2粘土類灌漿材料
不同的灌漿部位也影響著灌漿材料的選擇，因此，占土類灌漿材料也是土木工程灌漿的常選材料，由于粘土或亞粘土不僅擁有較強的吸水性與較強的粘結(jié)力，而且存在較強的穩(wěn)定性，所以是灌漿施工粘土類灌漿材料的首選。在使用這類材料時，為確保粘土特性最大程度的發(fā)揮，應(yīng)當(dāng)嚴格控制配置比例，使其滿足科學(xué)、合理、有效。然而，在實際施工過程中，有些施工單位為了提高灌漿的效果，通常會選用一定比列的水泥進行替換，從而減少對粘土的使用量。因此，在實際土木工程施工過程中，水、水泥、粘土、速凝劑等灌漿材料進行不同比列的配置，最終成為該項粘土類灌漿材料。
2.3水泥基灌漿材料
水泥基灌漿材料是灌漿材料的另一種常用材料，該種材料一般是由水石膏和硅酸鹽水泥所構(gòu)成，兩種材料進行比列配置后，進行整體的研磨和組合，隨后就可以作為水泥基灌漿材料運用到實際施工過程中。該種材料因為其水泥粒直徑較小的優(yōu)勢，較為完美迎合施工的要求，從而確保開裂現(xiàn)象產(chǎn)生的比率。但是，該類材料如果一旦受到水力的沖擊，其含量便被稀釋，那么其自身的穩(wěn)定性便在很大程度上減低，直接影響工程質(zhì)量。
3土木工程灌漿的主要方法
工程地處不同的位置，其灌漿的操作方法也是不同的，根據(jù)我國國內(nèi)土木工程的灌漿技術(shù)分析可知，目前多數(shù)采用的就三種：填充灌漿法、滲透灌漿法和壓密灌漿法。所謂填充灌漿法，通常是裂縫較大或者有巖土洞穴的項目存在時，才會被使用，當(dāng)然，有時候地下工程也會采用；而滲透灌漿，一般多用于沙礫層的灌漿施工，這樣不僅達到效果，同時還不會破壞地質(zhì)條件和工程的整體特性；最后一種壓密灌漿法，在外界壓力的作用下，將漿液注入地層的一種方法，該方法不僅是用的最多的方法，同時也是多用于粘性土質(zhì)層中。當(dāng)然，除了上述三種方法外，還有多種方法，只是采用次數(shù)不高，如電動化灌漿法和劈裂灌漿法等。后者需要底層內(nèi)部形成水力劈裂，才能保證漿液進入。因此，不同的灌漿方法存在不同的施工過程和工藝，當(dāng)然也會產(chǎn)生不同的效果，具體施工過程中，應(yīng)當(dāng)根據(jù)實際情況（環(huán)境、地質(zhì)等）選擇最佳的灌漿方法，從而達到最好的效果。
4土木工程灌漿的技術(shù)要求
4.1灌漿壓力要求
灌漿技術(shù)不僅復(fù)雜且過程紛繁多樣，最重要的是作用效果也不同，盡管如此，其核心不變，即灌漿基本要求，當(dāng)然，這個也是折射灌漿效果的一個影響因素。灌漿壓力是灌漿技術(shù)的一個影響點，它可產(chǎn)生防滲和加固的作用。灌漿壓力發(fā)揮效果的好壞受多個因素的影響，因為其是影響地層擴散的主要動力。因此，在進行實際的施工灌漿過程中，應(yīng)當(dāng)具體分析，根據(jù)工程的具體實施情況，選擇對工程建設(shè)最佳的灌漿壓力，從而確保土木工程整體質(zhì)量的提升。
4.2漿液凝固時間要求
上述講述具體工程實施具體的灌漿壓力，當(dāng)然，漿液也一樣，不同的工程，對漿液的要求也是不同的。一般來說，漿液的粘度在凝固之前，是基本不會變化的，而漿液也依據(jù)其自身特性決定自身的凝固時間，然而在實際過程中，施工人員通常會認為改變漿液的凝固時間和性能，目的就是提高漿液性能，所選方法，通常是人為加入一定比例的膨脹劑和速凝劑等相關(guān)制劑。因此，施工人員會根據(jù)施工所需，加入不同的比例化學(xué)試劑，從而達到所需的漿液凝固時間。當(dāng)然，漿液本身也會存在優(yōu)勢和不足，施工單位也會人為改造漿液的性能，從而確保滿足施工要求。
4.3漿液擴散半徑和距離要求
漿液的擴散直徑和距離直接在灌漿效果上體現(xiàn)，為此，在實際施工過程中，應(yīng)當(dāng)科學(xué)計算、準(zhǔn)確測量、合理分析，從而總結(jié)出最為合適的理論公式。而以上兩種因素受到多個因素的影響，如漿液濃度、灌漿壓力等，且根據(jù)分析結(jié)論可知，漿液的擴散半徑與灌漿壓力和滲透系數(shù)成正比，后者增大，前者也會隨著后者的變化而變化；而漿液擴散半徑又與漿液濃度成反比，后者增大，前者減小，后者減小，前者范圍擴大了，為此，在實際施工過程中，應(yīng)當(dāng)注意以上的結(jié)論對實際施工效果的影響。
5土木工程灌漿技術(shù)的具體應(yīng)用分析
5.1灌漿技術(shù)在地基漏水中的應(yīng)用
灌漿施工是解決地基漏水的常用方法，而地基漏水多數(shù)體現(xiàn)在巖溶地區(qū)的土木工程建設(shè)當(dāng)中。為了更好的解決地基漏水現(xiàn)象，在實際施工過程中，多數(shù)采用膜袋灌漿的方式，當(dāng)然，耐磨性較高的膜袋是首選，在水泥漿的相互擠壓下，提高了水泥漿的凝結(jié)速度，從而達到灌漿的良好效果。當(dāng)然該種方法，在操作過程中，應(yīng)當(dāng)嚴格保證膜袋的質(zhì)量和耐磨性，同時要把控好水泥漿中各項材料的配制比列，從而更好的達到灌漿的整體效果，有效的解決地基漏水的問題。
5.2灌漿技術(shù)在巖溶地區(qū)的應(yīng)用
巖漿地區(qū)是復(fù)雜性地質(zhì)條件，其地質(zhì)非常獨特，因此，給灌漿施工帶來較大的難度。由于巖漿地區(qū)是土木施工項目又常遇到的地理地質(zhì)條件，且無法避免，為此，巖漿地區(qū)的灌漿技術(shù)在施工選擇是需謹慎對待。由于我國在巖漿地區(qū)實際操作灌漿施工的技術(shù)有限，并沒有一套完備且相對成熟的處理系統(tǒng)來支持灌漿處理施工，完全依靠人為技術(shù)和經(jīng)驗，為此，在巖漿地區(qū)進行實際施工灌漿時，應(yīng)當(dāng)仔細考量熔巖的深度和大小，綜合選取填充物和灌漿技術(shù)，以此來保證地基的穩(wěn)固性和穩(wěn)定性。
5.3灌注技術(shù)在巖縫大量吸漿中的應(yīng)用
大量吸漿是土木工程灌漿施工中常見現(xiàn)象，但是由于水泥資源的有限性，這種現(xiàn)象的產(chǎn)生不僅加大了企業(yè)投入預(yù)算，同時，也無法達到施工標(biāo)準(zhǔn)，因此，實施可行性方案是非常必要的。為此，應(yīng)當(dāng)采取以下措施盡心合理應(yīng)對：砂漿體積是一個影響因素，因此，施工人員應(yīng)當(dāng)把控好用于巖縫的砂漿體積，同時與關(guān)注速度完美結(jié)合，從而實現(xiàn)凝結(jié)速度的加快與吸漿量的有效降低；其次，以灌漿壓力來緩沖砂漿流速，兩者之間是正比列關(guān)系，因此，這個方法也是一個降低吸漿量的應(yīng)對措施。
6結(jié)束語
綜合上述分析，可知，灌漿技術(shù)在土木工程中的地位是非常顯著的，為此，施工單位，需要不斷創(chuàng)新灌漿技術(shù)，并且進行不定期的改革、提升和學(xué)習(xí)，從技術(shù)上不斷提高灌漿效果，從而提升土木工程的整體質(zhì)量，更好的幫助我國土木工程事業(yè)的快速發(fā)展，推動我國土木行業(yè)技術(shù)的改革與創(chuàng)新。
參考文獻
[1]賈沖沖，袁騰蛟.土木工程灌漿技術(shù)的應(yīng)用實踐及實施要點分析[J].建筑建材裝飾材，2016.
[2]張麗，王恒寶.土木工程設(shè)計中結(jié)構(gòu)與地基加固技術(shù)的應(yīng)用研究[J].江西建材，2016.
關(guān)鍵詞：土木工程；系統(tǒng)辨識；模型修正；隨機有限元；統(tǒng)計模式
中圖分類號：TU311 文獻標(biāo)識碼：A
一、引入土木工程系統(tǒng)辨識理論的必要性及系統(tǒng)辨識的概念
（一）引入土木工程系統(tǒng)辨識理論的必要性
當(dāng)前雖然機械、航空以及航天領(lǐng)域面向健康監(jiān)測和損傷檢測的系統(tǒng)辨識方法，為土木領(lǐng)域提供了良好的借鑒基礎(chǔ)，不過土木工程具備自身的特點，在引入其他領(lǐng)域的辨識方法的過程中，存在諸多限制。
1、海量數(shù)據(jù)有效信息的提取
現(xiàn)有大型橋梁的監(jiān)測過程中，已采用上千個各類型的傳感器，此過程中產(chǎn)生了海量數(shù)據(jù)，即使現(xiàn)有數(shù)據(jù)處理的計算硬件能滿足要求，也難以從中即時提取出有效信息，用于系統(tǒng)辨識。
2、結(jié)構(gòu)及荷載不確定性
一般來說，由于材料屬性的離散性、強度退化等原因，結(jié)構(gòu)參數(shù)含有多重不確定性；同時，土木工程的荷載因為環(huán)境等因素的影響，也含有一定的不確定性。
3、基準(zhǔn)數(shù)據(jù)的不完備
對于大型工程結(jié)構(gòu)，可能存在的千萬級別以上的自由度，因此即使使用上千個傳感器，獲取海量的數(shù)據(jù)，也可能存在基準(zhǔn)數(shù)據(jù)不完備的情況。
4、模型誤差的不可避免
因為土木工程內(nèi)在的材料特性，外在的環(huán)境干擾的影響，使通常用于監(jiān)測或檢測的模型存在誤差，已有的模型修正暫不能很好解決此類問題。
（二）系統(tǒng)辨識的概念
結(jié)構(gòu)系統(tǒng)辨識是動力學(xué)研究的逆問題，它利用系統(tǒng)在試驗或運行中測得的輸入和輸出數(shù)據(jù)，建立反映系統(tǒng)本質(zhì)動態(tài)特性的數(shù)學(xué)模型，并確定模型中的待定參數(shù)。結(jié)構(gòu)動力學(xué)系統(tǒng)遵循牛頓力學(xué)基本定律，所以系統(tǒng)的理論模型(動力學(xué)方程組)往往是已知的，需要辨識的只是模型中某些待定的物理參數(shù)或系統(tǒng)的動力學(xué)特性參數(shù)(模態(tài)參數(shù)等)。
二、土木工程系統(tǒng)辨識統(tǒng)計方法的現(xiàn)狀
（一）Bayes模型修正
Bayes模型修正方法利用了統(tǒng)計推斷中著名的Bayes原理，將確定性的結(jié)構(gòu)模型嵌入一組可能的概率模型中，使結(jié)構(gòu)模型能夠預(yù)測模型和觀測的不確定性。這種方法由于涉及模型不確定性，而模型不確定性并不是可重復(fù)事件，將概率解釋為相對發(fā)生頻率的傳統(tǒng)說法在這里不再適用。
（三）隨機有限元
隨機有限元從控制方程的獲得來分，一般可以分為 Taylor 展開法隨機有限元(TSFEM)、攝動法隨機有限元(PSFEM)以及 Nuemann 展開 Mento Carlo 法隨機有限元(NSFEM)。若以攝動法隨機有限元為例:
Collins 將有限元與攝動法結(jié)合，用統(tǒng)計的觀點來分析特征值的問題，可以認為是將隨機變量理論引用到動力學(xué)的開端;而 Ricles 和 Kosmatka 首次基于 Col-lins 的敏感性分析理論，通過質(zhì)量與剛度的不確定性來對潛在的損傷區(qū)域進行定位，并對損傷大小進行評估。
有關(guān)隨機有限元損傷辨識的工作可以認為始于Papadopoulos 的論文及其后續(xù)工作:假設(shè)結(jié)構(gòu)的質(zhì)量、剛度、頻率與振型服從正態(tài)分布，通過 Mento Carlo 模擬，計算出結(jié)構(gòu)單元的概率密度函數(shù)，用于對單元的損傷概率進行計算。Papadopoulos 認為，結(jié)構(gòu)損傷引起特征值的攝動，繼而影響結(jié)構(gòu)的總體剛度矩陣與單元剛度矩陣，并通過一個 3 自由度的質(zhì)量 － 彈簧系統(tǒng)與一個懸臂梁結(jié)構(gòu)，驗證了算法的有效性。
（三）統(tǒng)計模式辨識
美國 Alamos 國家實驗室，以 Doebling、Farrar、Sohn為代表的研究者，10 余年來，對統(tǒng)計方法在系統(tǒng)辨識中的研究進行了探索性的工作，這部分工作大致可以分為三個階段。
第一階段:Doebling將統(tǒng)計方法用于環(huán)境激勵下結(jié)構(gòu)的模態(tài)測試及引入結(jié)構(gòu)的柔度矩陣。
第二階段:Farrar開始提出統(tǒng)計模式辨識的概念，并引入無導(dǎo)師學(xué)習(xí)理論。在此基礎(chǔ)上，F(xiàn)arrar 及其團隊引入模式識別中相關(guān)理論，正式提出了統(tǒng)計模式辨識(Statistical Pattern Recognition)的理論框架，具體包括 4 個步驟:
1、運營狀態(tài)評估(Operational evaluation):對結(jié)構(gòu)系統(tǒng)狀態(tài)進行辨識前的分析。
2、數(shù)據(jù)采集、標(biāo)準(zhǔn)化以及整理(Data acquisition，normalization and cleansing):包括測試方案的確定，因環(huán)境因素產(chǎn)生的數(shù)據(jù)差異性，誤差數(shù)據(jù)的排除。
3、特征提取及信息凝聚(Feature extraction and information condensation):提取數(shù)據(jù)中的特征并用來對系統(tǒng)的狀態(tài)進行辨識，信息凝聚主要指結(jié)構(gòu)在服役周期內(nèi)數(shù)據(jù)的壓縮。
4、基于特征描述的統(tǒng)計模式(statistical model development for feature discrimination）:根據(jù)有無訓(xùn)練數(shù)據(jù)可以分為有導(dǎo)師學(xué)習(xí)方法與無導(dǎo)師學(xué)習(xí)方法，前者又可以分為分類分析與回歸分析，后者可以分為對變異點或特征點的辨識。
（四）基于無模型的損傷識別方法
無模型損傷識別方法主要是不使用結(jié)構(gòu)有限元模型，直接通過分析、比較振動響應(yīng)的時程數(shù)據(jù)對結(jié)構(gòu)損傷進行識別，其中多數(shù)方法都是基于時間序列分析模型提出的。無模型識別方法可分為時域識別方法、頻域識別方法以及時頻分析方法。
1、時域方法
時域方法有利用自回歸滑動平均(AutoRegressiveMoving Average，縮寫為ARMA) 、自相關(guān)函數(shù)和擴展的卡爾曼濾波算法等一系列方法。比如，Garcia和
Osegueda提取了一個基于AR-MA模型的系數(shù)的損傷指標(biāo)，采用Bayes分類技術(shù)進行損傷定位。Wei和Yam等利用結(jié)構(gòu)損傷前后NAR-MAX模型系數(shù)的變化來識別多層復(fù)合材料的損傷位置和程度。NairKiremidjian 等由響應(yīng)的AR或ARX
模型系數(shù)提取損傷敏感特征，采用模式分類的方法進行損傷識別。
2、頻域分析方法
頻域分析方法常用的有傅里葉譜分析、多譜分析(信號高次矩的傅里葉變換)、倒階次譜分析等。Samman提出了用于橋梁的基于頻響函數(shù)波形的三個損傷識別指標(biāo):WCC (Waveform Chain Code)、Iatm (Adaptive Template Methods)、IsAC (Signature Assurance Criteria)。
3、時頻分析方法
時頻分析方法則有Wigner-Ville分布人、小波分析以及近年來發(fā)展起來的
HHT(Hilbert-Huang Transform)法人等。
三、對土木工程系統(tǒng)辨識統(tǒng)計方法的展望
結(jié)合系統(tǒng)辨識基本問題，土木工程結(jié)構(gòu)系統(tǒng)辨識統(tǒng)計方法的下一步可能切入點有:
（一）隨機輸入與未知輸入條件下的統(tǒng)計方法
進一步，對于土木工程，未知輸入條件下的系統(tǒng)辨識，在傳統(tǒng)方法上局限于通過迭代計算，使目標(biāo)函數(shù)值小于設(shè)定閾值的方法，對于土木工程的大型、復(fù)雜結(jié)構(gòu)，計算量可能過大。
（二）數(shù)據(jù)傳輸手段與傳感器狀態(tài)的統(tǒng)計方法
響應(yīng)數(shù)據(jù)的無線傳輸對于土木工程意義重大，而現(xiàn)有無線傳輸?shù)姆椒ǎM用高，系統(tǒng)易受干擾，相對穩(wěn)定性較差，有待于結(jié)合其他學(xué)科研究，引入統(tǒng)計方法，來降低無線傳輸成本。
（三）系統(tǒng)辨識基準(zhǔn)模型的統(tǒng)計方法
通常新建成工程結(jié)構(gòu)需要將基準(zhǔn)模型進行備份，以作為面向健康監(jiān)測以及損傷檢測的系統(tǒng)辨識的基準(zhǔn)。
參考文獻
[1]李煒明.土木工程結(jié)構(gòu)系統(tǒng)辨識的統(tǒng)計方法研究[D]. 華中科技大學(xué) 2009
大學(xué)四年實踐不斷，每學(xué)年根據(jù)相應(yīng)的課程進行課程設(shè)計、專業(yè)實習(xí)。主要設(shè)置了認識實習(xí)、土木工程實驗、課程實訓(xùn)、專業(yè)實習(xí)、科研創(chuàng)新實踐、綜合實習(xí)、畢業(yè)實習(xí)等。認識實習(xí)：在老師的帶領(lǐng)下，通過參觀張家界本地的實際建筑，了解不同用途的建筑，熟悉不同材料的特性，通過認識實習(xí)拓寬專業(yè)知識面，初步了解本行業(yè)的工作性質(zhì)，增強本專業(yè)的感性認識，激發(fā)學(xué)生對土木工程專業(yè)的學(xué)習(xí)熱情，強化事業(yè)心和責(zé)任感，鞏固專業(yè)知識。土木工程實驗：努力發(fā)展學(xué)生實踐能力、應(yīng)用能力、創(chuàng)新能力，已建立巖土與建筑材料實驗室，結(jié)構(gòu)工程實驗室，開設(shè)了剪切實驗、靜三軸實驗、動三軸實驗等土工實驗和水泥實驗、混凝土骨料實驗、建筑鋼筋實驗、水泥砂漿實驗等材料力學(xué)實驗。通過開展實驗培養(yǎng)了學(xué)生嚴謹?shù)目茖W(xué)態(tài)度和精益求精的學(xué)習(xí)作風(fēng)，為今后更深層次的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。課程實訓(xùn)：張家界有著獨特的地質(zhì)地貌，根據(jù)這一地理優(yōu)勢，張家界學(xué)院結(jié)合土木工程專業(yè)而開設(shè)課程實訓(xùn)，開設(shè)了工程地質(zhì)野外實習(xí)，例如張家界森林公園、張家界大峽谷、天門山風(fēng)景區(qū)等野外實習(xí)，理解巖石的特性和鑒別方法以及工程地質(zhì)分類，并寫出地質(zhì)實習(xí)報告。還開設(shè)有土木工程測量實訓(xùn)、房屋建筑學(xué)課程設(shè)計實訓(xùn)、混凝土結(jié)構(gòu)課程實訓(xùn)等。專業(yè)實習(xí)：進行校企合作，提高育人質(zhì)量，企業(yè)具有真實的工程環(huán)境，而學(xué)院無法提供，可以讓學(xué)生近距離接觸到工程實際問題，了解本行業(yè)的狀況和發(fā)展趨勢。學(xué)院采取自愿報名的方式，按照學(xué)生學(xué)習(xí)成績和綜合排名，在2012級土木工程專業(yè)選拔了8名學(xué)生，組成一個校外實習(xí)小組，利用課余時間，在張家界學(xué)院附近的施工單位、監(jiān)理單位進行實習(xí)，進一步鞏固已學(xué)的理論知識，并培養(yǎng)自己發(fā)現(xiàn)問題，解決問題的能力，對建筑工程項目管理有個初步了解。畢業(yè)實習(xí)：學(xué)院根據(jù)獨立學(xué)院的自身特點，結(jié)合土木工程專業(yè)的特性，大四還安排有兩個月的課程，剩下的時間交給學(xué)生自行安排到土木工程企事業(yè)單位開展畢業(yè)前的專業(yè)生產(chǎn)實習(xí)，將實習(xí)到的內(nèi)容作為畢業(yè)設(shè)計的前提和基礎(chǔ)，通過實習(xí)與畢業(yè)設(shè)計相結(jié)合，學(xué)生有更多的機會直接接觸到工程，參與有效的工程設(shè)計，不僅可以培養(yǎng)學(xué)生勇于探索，用實踐來檢驗理論的能力，這樣也適應(yīng)社會的需求。
（二）重視教學(xué)方法，聯(lián)系實際完善實踐教學(xué)，注重教學(xué)實效
對于土木工程專業(yè)的學(xué)生來說，更需要有一種理論知識與實際工程緊密聯(lián)系的教學(xué)模式，張家界學(xué)院對土木工程專業(yè)的實踐內(nèi)容教學(xué)上，對課程進行了優(yōu)化，通過課程與實踐的合理搭配，達到學(xué)有所用。比如，在土木工程測量實習(xí)時，除了完成常規(guī)的實驗項目外，可以增加到施工現(xiàn)場進行控制測量、工程放樣，了解儀器的在工程項目實際用途，使得實驗內(nèi)容更加立體化、綜合化。
（三）校企合作，建立實習(xí)基地，共同培養(yǎng)土木工程管理應(yīng)用型人才
實踐教學(xué)基地是實現(xiàn)實踐教學(xué)的根本保證，穩(wěn)定的校企合作關(guān)系，更有利于培養(yǎng)工程管理應(yīng)用型人才，才能提高學(xué)生的工程管理能力。為保證校企合作共同培養(yǎng)的成效，張家界學(xué)院充分利用校園周邊在建工程項目，為學(xué)生尋找有擔(dān)當(dāng)、有社會責(zé)任感、講信譽的合作單位。在永定區(qū)內(nèi)吸收了湖南五建、湖南智埔監(jiān)理公司等優(yōu)秀企業(yè)，讓學(xué)生跳出課本，緊跟時展步伐，了解本行業(yè)最新發(fā)展動態(tài)，促使學(xué)生在課堂上所學(xué)理論在實踐中得到提高和鞏固。
（四）優(yōu)化師資力量，提高工程管理應(yīng)用型人才質(zhì)量
獨立學(xué)院作為高等教育改革中的新型教育機構(gòu)，學(xué)院在教師隊伍建設(shè)中，吸收了大量優(yōu)秀教師，在提高教師學(xué)歷的同時，也要注重實踐能力的提升，新進的教師大部分是剛剛走出校門的研究生，沒有施工現(xiàn)場管理經(jīng)驗，土木工程很多專業(yè)核心課程需要資歷豐富的教師，而中老教師具有長期從事本專業(yè)教學(xué)，工程實踐的經(jīng)驗對學(xué)科和專業(yè)有更深層次的理解。所以需要一支年齡層次和職稱結(jié)構(gòu)合理的土木工程專業(yè)師資隊伍，加大優(yōu)質(zhì)師資和青年教師的培養(yǎng)力度，提高張家界學(xué)院工程管理應(yīng)用型人才的質(zhì)量，讓學(xué)生以更完備成熟的姿態(tài)迎接社會的挑戰(zhàn)。
（五）轉(zhuǎn)變辦學(xué)觀念，引入合作教育理念，提高教學(xué)水平
近幾年來，地震災(zāi)害不斷，對廣大人民的生命財產(chǎn)安全造成了極大的威脅。為了解決這個困境，我們要大力發(fā)展土木工程智能結(jié)構(gòu)體系，它能夠有效地降低自然災(zāi)害的影響。如今，加強智能化技術(shù)的研究和應(yīng)用是當(dāng)前建筑學(xué)的熱點問題和發(fā)展方向。本文從土木工程智能結(jié)構(gòu)的原件及材料構(gòu)成入手，對今后智能結(jié)構(gòu)研究的關(guān)鍵性問題提出合理的解決建議，希望能為廣大的同行們帶來一點啟示。
關(guān)鍵詞：
土木工程；智能結(jié)構(gòu)體系；現(xiàn)狀與發(fā)展
一般來說，大型土木工程結(jié)構(gòu)的使用壽命少說幾十年，甚至有使用上百年的。但是，近幾年來，地震災(zāi)害不斷，對廣大人民的生命財產(chǎn)安全造成了極大的威脅。因此，為了解決這個困境，我們要大力發(fā)展土木工程智能結(jié)構(gòu)體系，它能夠有效地降低自然災(zāi)害的影響。雖然最近我國土木工程智能結(jié)構(gòu)的研究從被動轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃樱且蚱淦鸩捷^晚，還是有很多需要完善的方面。所以，加強智能化技術(shù)的研究和應(yīng)用是當(dāng)前建筑學(xué)的熱點問題和發(fā)展方向。本文從土木工程智能結(jié)構(gòu)的原件及材料構(gòu)成入手，詳細分析了在土木工程中對智能材料的具體應(yīng)用，進而對今后智能結(jié)構(gòu)研究的關(guān)鍵性問題提出合理的解決建議，希望能為廣大的同行們帶來一點啟示。
1土木工程智能結(jié)構(gòu)的原件及材料構(gòu)成
1.1土木工程智能結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)組成
土木工程智能結(jié)構(gòu)體系由信號處理器、傳感器和控制器3個部分組成。在該系統(tǒng)中，傳感器和信號驅(qū)動元件的穩(wěn)定性能都比較好，他們二者將有機地結(jié)合在一起進行工作。如果發(fā)現(xiàn)該智能結(jié)構(gòu)體系中存在危險，那么傳感器會立即開始工作，利用外部傳輸系統(tǒng)將這些不安全的信息傳送到控制器中。控制器一旦接收到信號后就立刻被激活開始進行工作，促使建筑工程做好減震的準(zhǔn)備。與此同時，建筑物本身配備了適應(yīng)裝置而具有傳導(dǎo)性。當(dāng)建筑物受到地震等災(zāi)害的侵襲時，這個適應(yīng)裝置就可以隨著外界環(huán)境的改變來調(diào)整建筑物的結(jié)構(gòu)，從而達到安全性的目的。
1.2土木工程智能材料的組成
土木工程智能結(jié)構(gòu)的材料一般來說由以下兩大類構(gòu)成。第一，形狀記憶材料、電（磁）流變體材料、電致磁致伸縮材料、功能凝膠等等。這些材料用于智能結(jié)構(gòu)系統(tǒng)中的控制器材料，因為這些材料可根據(jù)溫度、電磁場的變化來改變自身的形狀、結(jié)構(gòu)、尺寸、頻率、位置或剛性，所以這些材料對于環(huán)境的改變損害較小。第二，主要包括光導(dǎo)纖維、應(yīng)變合金、愈合材料等特種傳感器材料。這些材料用于智能結(jié)構(gòu)系統(tǒng)中的傳感器材料。
2在土木工程中對智能材料的具體應(yīng)用
2.1應(yīng)用形狀記憶合金
由于形狀記憶合金的相變回復(fù)力十分高，因此可以利用該特性研制出被動耗能控制系統(tǒng)，這個系統(tǒng)可以進行土木工程結(jié)構(gòu)的被動耗能抗震控制。其工作原理是通過耗能器感受到建筑結(jié)構(gòu)的層間變形，從而達到消耗地震能量的目的。
2.2應(yīng)用電（磁）流變體
應(yīng)用電（磁）流變體主要是進行結(jié)構(gòu)振動控制，目前利用該材料已經(jīng)研發(fā)出了多種減振控制器，對土木工程結(jié)構(gòu)進行振動控制。在建筑結(jié)構(gòu)中使用減振控制器可以顯著減小結(jié)構(gòu)的層間位移與扭轉(zhuǎn)，從而保證建筑物的安全穩(wěn)定性。
2.3應(yīng)用壓電材料
如今，利用壓電材料主要應(yīng)用于土木工程結(jié)構(gòu)的噪聲主動控制、靜變形控制、自適應(yīng)修復(fù)、健康監(jiān)測、安全評定以及抗震抗風(fēng)等方面[1]。這其中在建筑結(jié)構(gòu)中利用壓電堆技術(shù)可以有助于建筑物主動進行抗震控制，并且取得了很好的控制效果。
2.4應(yīng)用磁致伸縮材料
磁致伸縮材料的主要應(yīng)用范圍在于驅(qū)動器的制造方面，該研究目前還在主動隔振有效性試驗中。雖然試驗取得了有效的控制效果，但是還僅僅對實驗室階段的小型結(jié)構(gòu)有效。如果想要應(yīng)用于大型土木工程結(jié)構(gòu)中，還需要一段時間的研究。
2.5應(yīng)用光導(dǎo)纖維
光導(dǎo)纖維材料是地震響應(yīng)主動控制中傳感器的主要制造材料，有利于土木工程結(jié)構(gòu)的健康診斷。其工作原理是在傳統(tǒng)的混凝土中埋入光纖作為傳感元件進行結(jié)構(gòu)強度、損傷、變形、振動等方面的自動診斷、監(jiān)測及控制，形成具有智能功能的混凝土結(jié)構(gòu)，從而達到建筑結(jié)構(gòu)的自檢測和自修復(fù)的目的。
2.6應(yīng)用愈合材料
在混凝土結(jié)構(gòu)中加入愈合材料，有利于建筑物在受到損傷后能夠進行快速的修復(fù)，是解決土木工程結(jié)構(gòu)中混凝土材料損傷的最佳途徑。然而，該項技術(shù)還處于研究階段，相信在不久的將來一定能夠得到廣泛的應(yīng)用。
3智能結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵性問題和研究建議
3.1提高智能傳感技術(shù)
智能傳感技術(shù)是整個智能體系中最重要和最核心的技術(shù)，利用適當(dāng)?shù)牟牧峡梢悦黠@的提高傳感元件的敏感性和穩(wěn)定性，對于整個建筑結(jié)構(gòu)體系的實時檢測功能有著巨大的幫助和作用。除此之外，提高智能傳感技術(shù)還要充分結(jié)合如電磁學(xué)、仿真學(xué)等多門學(xué)科，綜合多門學(xué)科的特點及優(yōu)點，可以從整理上來提高傳感技術(shù)[2]。
3.2推廣智能驅(qū)動技術(shù)
智能驅(qū)動技術(shù)主要用于土木工程結(jié)構(gòu)形狀的控制及修復(fù)上。這項技術(shù)的工作原理主要是如果出現(xiàn)外界條件的改變時，驅(qū)動元件可以改變自身結(jié)構(gòu)來適應(yīng)外部環(huán)境的變化，從而保證建筑物結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。今后我們可以多從智能結(jié)構(gòu)本身出發(fā)，利用該技術(shù)在第一時間內(nèi)自動的改變外界環(huán)境對于結(jié)構(gòu)整體的影響。
3.3發(fā)展智能控制集成技術(shù)
智能控制集成技術(shù)最大的特點就是集成化處理模式，通過高效的內(nèi)部集成系統(tǒng)對各個部件進行集中、綜合的管理，這也將成為未來的主要研究方向之一。
3.4提高信息處理與傳輸技術(shù)
信息處理與傳輸技術(shù)是整個智能體系的重要輔助成分，他們相當(dāng)于整個體系的橋梁，一旦出現(xiàn)問題，那么會產(chǎn)生巨大的影響[3]。因此對于如何同時進行數(shù)據(jù)傳輸也將成為一個重點研究的對象。
4結(jié)束語
綜上所述，土木工程智能結(jié)構(gòu)體系可以說是目前該行業(yè)中較為熱門的研究重點，該體系如今已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用到各個工程之中。對于智能結(jié)構(gòu)體系的研究，能在很大一定程度上提高建筑物的安全性。然而，隨著科學(xué)進步，不斷有新材料和新技術(shù)的出現(xiàn)，這就要求我們一定要與時俱進，用發(fā)展的眼光和創(chuàng)新的技術(shù)來武裝自己，結(jié)合智能材料的優(yōu)點，實事求是的開展結(jié)構(gòu)設(shè)計，大力推動土木工程智能結(jié)構(gòu)體系的研究與發(fā)展。
作者：宣磊 單位：沈陽世昌建筑工程有限公司
參考文獻：
[1]富維信,,盧木林,劉建國,張曉琪.智能材料結(jié)構(gòu)系統(tǒng)在土木工程中的應(yīng)用與發(fā)展現(xiàn)狀[J].地震工程與工程振動,2012(13):21-24.
關(guān)鍵詞：工程測量；土木工程；應(yīng)用時效；測量新技術(shù)
測量是所有工程中必不可少的環(huán)節(jié)，有預(yù)測和度量的兩層含義。工程測量實際上就是一種數(shù)據(jù)的采集、處理、放樣、校對以及最終達到監(jiān)測目的的綜合操作過程，應(yīng)用于建設(shè)工程中的所有測繪日程中，在土木工程中的應(yīng)用也極其廣泛，其實效性尤為突出。
一 工程測量的含義
工程測量有兩層含義：1）用儀器確定空間、時間、溫度、速度、功能等的有關(guān)數(shù)值。2）有關(guān)地形、地物等的測定工作。它是兼顧施工組織設(shè)計各環(huán)節(jié)的協(xié)調(diào)、發(fā)展和可持續(xù)的有力保障，擁有測量理論與度量數(shù)據(jù)、科學(xué)的方式方法和準(zhǔn)確的組織推斷憑證三要素。
二 工程測量的重要性
工程測量是土木工程作業(yè)的一部分，因為土木工程龐大，具有工種繁多，交叉作業(yè)明顯，干擾大，更改難度大等特點，所以必須做好準(zhǔn)備工作和有效實施。測量的質(zhì)量將直接影響工程建設(shè)的質(zhì)量，鑒于土木工程的特性，故工程測量應(yīng)建立健全的檢查制度，確保測量工具的精度，測量方法得當(dāng)，測量數(shù)據(jù)全面，測量人員的安全意識。工程測量包括距離測量、角度測量和高程測量三部分。由于誤差具有累加性和傳遞性，如不對工程測量誤差做限值規(guī)范，那么工程測量將對整個工程造成非常大的影響，輕者造成停工誤工、返工上的浪費，嚴重則造成工程功能性喪失的毀滅性傷害。
三 工程測量在土木工程中的應(yīng)用
工程測量應(yīng)用于土木工程的所有工序服務(wù)中，可以認為沒有工程測量就無法進行工程建設(shè)，任何工序都是空談。下面舉例說明其中土木工程的相關(guān)應(yīng)用實例。
（1）施工前勘測
施工測量應(yīng)建立健全測量組織、操作規(guī)程和檢查制度，在施工測量前應(yīng)實地踏勘施工現(xiàn)場，對工程項目的地質(zhì)、地形、地貌和周邊環(huán)境進行全面勘測，根據(jù)實際情況編制測設(shè)詳圖，計算測設(shè)數(shù)據(jù)。測量前應(yīng)檢驗和校正施工測量所用的儀器和工具，同時保證測量人員具有測量資質(zhì)。施工前的工程測量是土木工程開展施工的前提，為施工組織設(shè)計書提供數(shù)據(jù)理論基礎(chǔ)。
（2）施工階段的測量
在施工階段進行的測量工作是將圖紙上設(shè)計建筑物的平面位置和高程，按設(shè)計與施工要求，以一定的精度標(biāo)定到實地，作為施工的依據(jù)。在施工過程中仍需進行一系列的測量工作，主要內(nèi)容有：建立施工控制網(wǎng)；依據(jù)設(shè)計圖紙要求進行工程放樣；每道施工工序完成后，通過測量檢查各部位的平面位置和高程是否符合設(shè)計要求；隨著施工的進展，對一些大型、高層或特殊建筑物進行變形觀測等。
（3）設(shè)備安裝過程中的測量
使用測量儀器根據(jù)設(shè)計圖紙和基準(zhǔn)，測定設(shè)備安裝的標(biāo)高基準(zhǔn)點和中心線，并在安裝過程中檢測和復(fù)驗安裝設(shè)備的偏差和精度，保證將設(shè)備安裝在正確位置上的工作。內(nèi)容包括：參與基準(zhǔn)控制網(wǎng)、基本水準(zhǔn)點的定位定點的測量；檢查、復(fù)測與驗收設(shè)備基礎(chǔ)的中心線、標(biāo)高及沉降觀測數(shù)據(jù)，復(fù)測基礎(chǔ)輪廓及與設(shè)備相關(guān)的孔、洞、槽的尺寸和定位距離，地腳螺栓的精度保持一致；在連續(xù)性生產(chǎn)線上，各設(shè)備中位線、標(biāo)高等，確認基礎(chǔ)已具備安裝條件；測定設(shè)備基礎(chǔ)的主要基準(zhǔn)點應(yīng)與原始水準(zhǔn)點組成水準(zhǔn)環(huán)線，按二等分安裝的基準(zhǔn)點、沉降觀測點、基準(zhǔn)線和輔助線等；設(shè)水準(zhǔn)測量精度和方法觀測，全部基準(zhǔn)點的高程測量應(yīng)具備安裝中的找平、找正和找標(biāo)高的測定等測量工作，連續(xù)進行，以避免基礎(chǔ)沉降而影響設(shè)備的安裝精度；自設(shè)備安裝到設(shè)備投產(chǎn)的全過程的定期基礎(chǔ)沉降測量，實施設(shè)備安裝測量的全過程包括施工前觀測，并跟蹤由于沉降而引起的設(shè)備標(biāo)高的更改度量、施工測量和沉降觀測三個階段，中心線的位移和水平度的變化；安裝結(jié)束時土木工程中設(shè)備安裝位置、安裝方式、整裝協(xié)調(diào)性都需要工程測量。
（4）竣工監(jiān)測
土木工程中竣工驗收監(jiān)測工作程序中的現(xiàn)場勘察、現(xiàn)場監(jiān)測和數(shù)據(jù)統(tǒng)計處理的方式中都離不開工程測量，以此作為報告編制和報告審核階段的數(shù)據(jù)憑證。同時項目驗收時的關(guān)鍵點，如批復(fù)中專門提及的要求（監(jiān)測工況和必要的原材料）、人環(huán)問題和總量問題等都需要嚴格測量，提供達標(biāo)數(shù)據(jù)。
（5）后續(xù)維護測量
質(zhì)量是企業(yè)的生命，更是土木工程的生命。在土木工程處于保修階段時，工程監(jiān)理檢查工程質(zhì)量狀況、鑒定質(zhì)量責(zé)任問題都需要一定的數(shù)據(jù)依據(jù)，此依據(jù)的出具仍需要精準(zhǔn)的工程測量。
四 工程測量新技術(shù)
隨著土木工程行業(yè)的不斷發(fā)展與進步，企業(yè)對質(zhì)量關(guān)注度的提升，工程測量的技術(shù)革新勢在必行。數(shù)字化技術(shù)、全球定位技術(shù)GPS、地理信息技術(shù)GIS、遙感技術(shù)RS等高新技術(shù)已逐步應(yīng)用于工程測量中，給測量帶來了便捷和高的可靠性，縮短了工時，提升了測量效率，從而大大增加了工程測量的營運效率和工程安全系數(shù)。如工程測量中的遙感RS技術(shù)，由于大面積的同步觀測、時效性、數(shù)據(jù)的綜合性和可比性及經(jīng)濟性等優(yōu)勢得到快速的普及多光譜航空攝影和高分辨率的遙感衛(wèi)星將成為對地表觀測獲取基礎(chǔ)地理信息的重要手段。
五 結(jié)語
工程測量在土木工程中有舉足輕重的作用，應(yīng)用也是極其廣泛的。隨著人們對質(zhì)量關(guān)注度的不斷溫升，土木工程中的工程測量工序也備受關(guān)注，新技術(shù)的引進著實給工程測量帶來了便捷，同時也使得土木工程的運營效率逐步提升，質(zhì)量得以保障，工程測量在土木工程中的應(yīng)用價值更加顯著。
參考文獻
[1] 岳建平，陳偉清。土木工程測量（第二版） 武漢理工大學(xué)出版社
[2] 王勁松，魯有柱。土木工程測量 中國計劃出版社 2008.5
[3] 胡伍生，潘慶林，黃藤。土木工程施工測量手冊 人民交通出版社 2005.1.1