時間:2022-02-13 09:06:59
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2降低溫度應(yīng)力的措施
混凝土溫度應(yīng)力的存在危害性很大,必須通過一些措施來減小溫度應(yīng)力,提升混凝土的耐久性,確保建筑物的使用壽命首先,工作人員要在施工前要根據(jù)混凝土各組分作用的不同,而設(shè)計好每組應(yīng)該使用的混凝土的配合比例。如果在施工前,混凝土的流動性、粘聚性、保水性等性件兩個方面著手。在這些都得到改善后,進(jìn)而使得混凝土的結(jié)構(gòu)性質(zhì)得到改善,尤其是能量的產(chǎn)生作用不僅可以降低混凝土中水的含量,同時還能推遲放熱工中控制混凝土增加的應(yīng)力。當(dāng)這些問題都做了很好的鋪墊之后,最后要做的就是工程檢測檢查工作了。前期的養(yǎng)護(hù)問題也不能忽視,目的就是為了能夠在加熱的過程中降低水化熱所產(chǎn)生的超額的熱度,確保在澆筑的早起就能夠避免土層出現(xiàn)裂縫的問題。從而影響了整個建筑工程。在這里我們一直在強(qiáng)調(diào)這些細(xì)節(jié)問題對于工程的重要性。所以,采用澆筑或灌溉,必須把握好溫度和水量,以此來減少溫度應(yīng)力造成的不良影響。
3控制溫度的措施
3.1采用改善骨料級配、用干硬性混凝土、摻混合料、加引氣劑或塑化劑等措施減少混凝土中的水泥用量;拌合混凝土?xí)r加水或用水將碎石冷卻以降低混凝土的澆筑溫度;熱天澆筑混凝土?xí)r減少澆筑厚度,利用澆筑層面散熱;在混凝土中埋設(shè)水管,通入冷水降溫;規(guī)定合理的拆模時間,氣溫驟降時進(jìn)行表面保溫,以免混凝土表面發(fā)生急劇的溫度梯度;施工中長期暴露的混凝土澆筑塊表面或薄壁結(jié)構(gòu),在寒冷季節(jié)采取保溫措施。合理的安排施工工序,避免過大的高差和側(cè)面長期暴露。應(yīng)特別注意避免產(chǎn)生貫穿裂縫,出現(xiàn)后要恢復(fù)其結(jié)構(gòu)的整體性十分困難,因此施工中應(yīng)以預(yù)防貫穿性裂縫的發(fā)生為主。
3.2在混凝土澆筑初期,由于水化熱的散發(fā),表面引起相當(dāng)大的拉應(yīng)力,此時表面溫度亦較氣溫高,此時拆除模板,表面溫度驟降,必然引起溫度梯度,從而在表面附加一拉應(yīng)力,與水化熱應(yīng)力迭加,再加上混凝土干縮,表面的拉應(yīng)力達(dá)到很大的數(shù)值,就有導(dǎo)致裂縫的危險,但如果在拆除模板后及時在表面覆蓋一輕型保溫材料,如泡沫海棉等,對于防止混凝土表面產(chǎn)生過大的拉應(yīng)力,具有顯著的效果。
4混凝土的早期養(yǎng)護(hù)
2CFRP片材的應(yīng)用研究
CFRP片材主要應(yīng)用在建筑結(jié)構(gòu)加固中,20世紀(jì)80年代末至90年代初起源于歐美和日本等發(fā)達(dá)國家,方法為利用樹脂類粘結(jié)劑將碳纖維粘貼到結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的表面,形成復(fù)合材料,通過碳纖維與構(gòu)件的協(xié)同工作來提高結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的承載力和延性。此技術(shù)在90年代得到廣泛應(yīng)用,經(jīng)過1995年日本阪神地震檢驗,并在1999年中國臺灣省地震后的修補(bǔ)和重建中發(fā)揮了重要作用,使人們對這一新技術(shù)有了進(jìn)一步的認(rèn)識,在國內(nèi)已經(jīng)引起重視,并著手研究和開發(fā)。
2.1CFRP加固補(bǔ)強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)
對混凝土工程進(jìn)行加固,是目前CFRP在土木工程中應(yīng)用最成熟的技術(shù),關(guān)于這方面的研究主要集中在對加固后構(gòu)件的抗彎、抗剪、抗壓抗疲勞等??箯澕庸?圖1)就是將碳纖維片材用膠結(jié)劑外貼于構(gòu)件的受拉面與混凝同承受荷載,以提高構(gòu)件的受彎承載力,達(dá)到抗彎加固的目的。目前國內(nèi)外主要是運(yùn)用試驗和有限元分析的方法分析影響加固性能的因素,并用試驗數(shù)據(jù)和分析數(shù)據(jù)提出承載力公式,進(jìn)而改進(jìn)加固的方法。2000年以來,東南大學(xué)、清華大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、天津大學(xué)等都對CFRP加固的鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土構(gòu)件進(jìn)行了彎曲試驗,得到影響加固效果的主要因素有碳纖維布的層數(shù)(加固量)、混凝土強(qiáng)度、配筋率、碳纖維布端錨固情況等[1];另外,岳清瑞、趙國藩和鄭國棟等[2,3]還研究了二次應(yīng)力狀態(tài)以及既有荷載的存在對加固效果的影響,提出了提高梁底碳纖維布的抗剝離能力的方法[4]??辜艏庸?圖2)主要是將碳纖維片材粘貼于構(gòu)件的剪跨區(qū),利用碳纖維布對混凝土的約束來抑制剪切裂縫的開裂和發(fā)展,達(dá)到抗剪加固的目的。與抗彎加固類似,抗剪加固的主要研究也主要集中在用試驗研究和有限元分析的方法對加固后構(gòu)件的抗剪承載力提高程度、破壞形式以及影響加固的因素進(jìn)行研究和分析[5,6],并針對破壞形式提出了一些解決方案??箟杭庸?圖3)的研究主要是實驗研究,將CFRP片材外貼在鋼筋混凝土柱上進(jìn)行受壓試驗研究,能提高柱子的承載力和延性[7]。在這些靜力性能研究的基礎(chǔ)上,很多學(xué)者提出了疲勞性能的問題,并針對加固后的鋼筋混凝土構(gòu)件進(jìn)行了疲勞試驗的研究,結(jié)果表明,加固后的混凝土構(gòu)件疲勞壽命提高、疲勞變形減小、抗裂性能提高[8]。近兩年,東南大學(xué)的袁鑫等[9]對高溫環(huán)境下的粘貼CFRP板前后的RC箱梁做了疲勞試驗研究,得出高溫環(huán)境下使用的箱梁橋頂板經(jīng)過CFRP加固后承載力、剛度和疲勞強(qiáng)度都提高了;同濟(jì)大學(xué)的商興艷[10]通過試驗研究了L形外貼纖維片材加固震損的鋼筋混凝土框架節(jié)點(diǎn)的抗震性能;顧威、李宏男等[11]對加固的受損軸壓鋼管混凝土進(jìn)行了試驗研究。國外在CFRP加固混凝土結(jié)構(gòu)方面也進(jìn)行了深入研究,近幾年Badawi和Wahab提出一種內(nèi)嵌式的加固方法,即在混凝土構(gòu)件表面挖槽,在槽內(nèi)涂環(huán)氧膠,然后粘貼CFRP材料(圖4),并對這種加固的構(gòu)件進(jìn)行了抗彎、抗剪和抗疲勞試驗研究[12-14],加固效果比外貼方式好。圖4內(nèi)嵌式加固方法Fig.4StrengthwithNSMCFRPproduct
2.2加固鋼結(jié)構(gòu)
在土木工程中,鋼結(jié)構(gòu)的損傷具有局部性和多發(fā)性等特點(diǎn),且不可能立即退役。采用傳統(tǒng)的焊接和用螺栓、鉚釘連接加鋼板的加固方法存在焊接殘余應(yīng)力、削弱截面等很多弊端。采用碳纖維布進(jìn)行加固補(bǔ)強(qiáng),可手工完成,具有良好的耐腐蝕性,不會出現(xiàn)鋼板加固后的銹蝕現(xiàn)象。CFRP加固修護(hù)鋼結(jié)構(gòu)就應(yīng)運(yùn)而生,但是它起步晚,其研究和應(yīng)用均處于初始階段,主要是進(jìn)行數(shù)值模擬和數(shù)值分析,試驗研究很少。在梁的受拉面粘貼CFRP片材,提高其抗彎承載力和抗彎剛度;在梁的腹板粘貼CFRP片材,提高其抗剪承載力;對疲勞損傷鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固,提高剩余疲勞壽命;CFRP布環(huán)向纏繞鋼管柱,避免鋼管的局部失穩(wěn),提高柱的抗壓承載能力;對鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)的加固以及結(jié)構(gòu)耐久性加固等。由于疲勞是鋼結(jié)構(gòu)損壞的主要原因之一,清華大學(xué)的鄭云、葉列平[15]對CFRP加固的含中央疲勞損傷裂紋的鋼板進(jìn)行了理論分析,計算得出其剩余疲勞壽命得到顯著提高。張寧等[16]通過試驗研究分析得出拉應(yīng)力狀態(tài)下碳纖維布加固鋼結(jié)構(gòu)K形焊縫,可改善鋼構(gòu)件的疲勞性能,延長鋼結(jié)構(gòu)疲勞構(gòu)件的使用壽命。對預(yù)應(yīng)力CFRP板加固鋼板的受拉疲勞試驗研究[17],分析了應(yīng)力比、CFRP板剛度、預(yù)應(yīng)力及粘結(jié)膠性能等因素對疲勞裂紋擴(kuò)展的影響,試驗結(jié)果表明:加固后結(jié)構(gòu)的疲勞壽命提高16倍以上。CFRP加固鋼結(jié)構(gòu)的破壞形式仍然是以粘結(jié)層的剝離破壞為主,是影響CFRP加固鋼結(jié)構(gòu)性能的重要因素,碳纖維布與鋼結(jié)構(gòu)之間的粘結(jié)性能直接影響加固效果。根據(jù)試驗結(jié)果,在粘結(jié)端部,界面剪應(yīng)力最大,隨粘貼長度的增大,界面?zhèn)鬟f的剪應(yīng)力減小,碳纖維復(fù)合材料受到的正應(yīng)力增大,承載力也逐漸提高,但當(dāng)粘結(jié)長度增大到一定值時,只是膠層彈性長度增大,承載力不再提高。岳清瑞、彭福明等通過靜力拉伸試驗(粘結(jié)材料選用雙組份環(huán)氧類粘結(jié)劑)對碳纖維布與鋼結(jié)構(gòu)之間的粘結(jié)應(yīng)力進(jìn)行了分析,最后得到了碳纖維布加固鋼結(jié)構(gòu)時的有效粘結(jié)長度為80mm~100mm。碳纖維與鋼構(gòu)件之間的粘接性能是碳纖維加固修復(fù)鋼結(jié)構(gòu)研究領(lǐng)域的一個重要課題,但是加固鋼結(jié)構(gòu)膠粘劑材料的研究較少,成為制約這項技術(shù)應(yīng)用的主要問題,應(yīng)加強(qiáng)這方面的研究;碳纖維布端部存在嚴(yán)重的應(yīng)力集中,錨固顯得異常重要,尤其是在碳纖維布的端部,這個問題也應(yīng)該深入研究。
3CFRP管材及其組合構(gòu)件的應(yīng)用研究
結(jié)構(gòu)的自重限制空間結(jié)構(gòu)向超大跨度發(fā)展,輕質(zhì)高強(qiáng)的纖維復(fù)合材料的出現(xiàn)為解決這一問題提供了有效的途徑,CFRP材料在加固現(xiàn)有結(jié)構(gòu)中的良好表現(xiàn),使人們認(rèn)可了其高強(qiáng)、輕質(zhì)、耐腐蝕的性能,研究能否將CFRP制成桿件用于空間結(jié)構(gòu)中,以跨越更大的跨度,具有重要的意義。2004年清華大學(xué)的錢鵬等[19]以日本Toray-TT00SC碳纖紗作為原材料,用鋁合金制作連接件,采用卷帶成型法制成了CFRP圓管。對CFRP桿件軸向進(jìn)行了受力試驗,采用ANSYS軟件對桿件的進(jìn)行了分析計算,得出CFRP管的破壞形式。CFRP材料的各向異性使純CFRP桿件以節(jié)點(diǎn)連接破壞為主,不能充分發(fā)揮材料的優(yōu)點(diǎn),且破壞具有脆性特征。2006年蔣燕等又提出了CFRP-鋁合金組合桿件[16](由鋁合金管外包CFRP布制作而成),對其進(jìn)行了拉伸試驗研究、軸心受壓穩(wěn)定試驗研究和彎曲試驗研究,試驗表明:組合管的破壞模式與鋁合金管的破壞模式較為接近;組合構(gòu)件的彈性階段抗彎剛度和極限承載力比純鋁構(gòu)件大大提高。根據(jù)試驗研究和理論分析得到了軸心受壓承載力計算公式和組合管局部屈曲承載力計算公式,并提出了組合構(gòu)件抗彎剛度的計算方法,建議了組合長管軸壓穩(wěn)定承載力的計算方法?;谶@些桿件性能的基本研究,錢鵬等將CFRP-鋁合金組合桿件用于Keiwitt網(wǎng)殼和網(wǎng)架中[21],運(yùn)用有限元的方法建立了網(wǎng)架和網(wǎng)殼的模型進(jìn)行了分析,得出組合管網(wǎng)殼的承載力和剛度比鋁合金網(wǎng)殼高,對幾何缺陷和非對稱荷載的敏感性都比較小,且自重比較小。國內(nèi)外很多學(xué)者都認(rèn)為CFRP-鋁合金組合管發(fā)展?jié)摿薮?。從?jīng)濟(jì)上看,CFRP-鋁合金組合管比鋁合金管要貴,但是長期經(jīng)濟(jì)效果要優(yōu)于鋁合金管,因此經(jīng)濟(jì)效益較好。鋁合金的無磁性和不與CFRP材料發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)的性質(zhì)也讓其代替鋼材成為這一組合管的首選材料。2009年哈爾濱工業(yè)大學(xué)的張亮泉等[22]以T700SC-12K碳纖維(日本東麗公司)和環(huán)氧樹脂為材料和基體,采用纖維纏繞成型工藝,正交對稱鋪設(shè)CFRP鋪層,設(shè)計了不同尺寸的CFRP圓管,并進(jìn)行了壓縮和拉伸試驗,采用有限元軟件ABAQUS考慮單層纖維受拉斷裂、受壓屈曲和扭折、在橫向拉力和剪力作用下基體開裂以及在橫向壓力和剪力作用下基體破碎,對CFRP圓管的破壞進(jìn)行數(shù)值模擬分析,結(jié)果與試驗所得數(shù)據(jù)總體吻合較好。得出受壓破壞以纖維受壓后扭折致使纖維折斷和基體開裂為主要破壞模式,受拉破壞以纖維拉斷為主要破壞模式。這種CFRP管的性能如表1所示。張亮泉和歐進(jìn)萍[23]提出用上述方法制成的CFRP圓管建立平板網(wǎng)架結(jié)構(gòu),并對它們進(jìn)行了有限元分析(分析中均假設(shè)節(jié)點(diǎn)具有足夠的強(qiáng)度和剛度不發(fā)生破壞,網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的破壞發(fā)生于桿件上),得到隨著跨度的增加,CFRP網(wǎng)架的豎向位移明顯小于鋼網(wǎng)架,跨度越大越明顯,CFRP網(wǎng)架的跨越能力可提高30%;CFRP網(wǎng)架抗震性能優(yōu)于鋼網(wǎng)架。用Pushover分析方法分析CFRP網(wǎng)架失效模式得出,要充分發(fā)揮CFRP網(wǎng)架材料的高強(qiáng)度優(yōu)勢,關(guān)鍵因素是提高支座的變形能力。上述所有的分析都是建立在節(jié)點(diǎn)具有足夠的強(qiáng)度和剛度不發(fā)生破壞的假設(shè)條件上,但是CFRP桿件之間的連接一直是制約其發(fā)展的關(guān)鍵因素。2012年張亮泉[24]提出了一種由CFRP管材為受力主體,鋼板為端部支撐的新型組合構(gòu)件(圖5)。在構(gòu)成空間結(jié)構(gòu)時,構(gòu)件之間仍然可以采用焊接節(jié)點(diǎn)和螺栓球節(jié)點(diǎn),很好地解決了桿件之間的連接問題。采用數(shù)值分析的方法研究其受壓性能,其抗壓承載力有很大的離散型,需要后期具體的模型試驗才能確定其準(zhǔn)確的抗壓性能。
4CFRP索材的應(yīng)用研究
碳纖維增強(qiáng)聚合物(CFRP)筋材具有輕質(zhì)、高強(qiáng)、耐腐蝕、抗疲勞性能好等優(yōu)點(diǎn),已在橋梁工程中得到應(yīng)用,成為大跨度橋梁拉索的理想材料。因為CFRP索只受拉力且為純CFRP材料成型,因此可以最大程度的發(fā)揮CFRP材料的力學(xué)性能。目前CFRP索主要應(yīng)用在橋梁結(jié)構(gòu)中,國內(nèi)外有很多已經(jīng)建成的CFRP拉索斜拉橋,如表2所示。東南大學(xué)Rc&Pc結(jié)構(gòu)教育部重點(diǎn)實驗室聯(lián)合相關(guān)單位完成了國內(nèi)第1座CFRP拉索斜拉橋(江蘇大學(xué)人行橋)的設(shè)計與建造,該橋全部拉索均采用CFRP材料。長安大學(xué)的梅葵花、東南大學(xué)的呂志濤[25]采用解析法分析了CFRP斜拉索的靜力特性,發(fā)現(xiàn)CFRP拉索的垂度只有鋼索的1/5,使得拉索傾角和允許應(yīng)力相等時CFRP拉索的極限長度是鋼索的5倍有余,拉索長度相同時CFRP索的承載效率比鋼索高得多;隨著跨度的增大,鋼拉索承受外荷載的能力急劇下降,而CFRP拉索承受外荷載的比重仍非常高。梅葵花推導(dǎo)了斜拉索設(shè)計時待求參數(shù)的精確計算公式,并從精確解析式中直接得出忽略拉索彈性伸長的近似解;建立了CFRP拉索的非線性參數(shù)振動模型,采用數(shù)值分析的方法,分析了各種因素對拉索在參數(shù)振動特性的影響,得出拉索振動的拍頻、幅值與拉索靜拉力、激勵幅值以及阻尼等有關(guān),且在參數(shù)振動發(fā)生機(jī)率、參數(shù)振動響應(yīng)以及抑制參數(shù)振動難易程度上,CFRP拉索優(yōu)于鋼拉索。鑒于上述CFRP拉索相對于鋼拉索的優(yōu)勢,其在橋梁結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用研究越來越多,目前主要集中在CFRP斜拉橋和CFRP纜索懸索橋的研究。東南大學(xué)土木系通過具體的算例分析了1000m級斜拉橋的幾何非線性影響量,并計算了其在溫度荷載下的靜力反應(yīng);采用有限元法對比分析了CFRP索斜拉橋和鋼索斜拉橋的主要動力特性,提出了若干優(yōu)化CFRP斜拉橋的理論依據(jù)。東南大學(xué)的呂志濤主持了國內(nèi)首座CFRP索橋(江蘇大學(xué)人行橋)的設(shè)計和應(yīng)用研究[27],研制了黏結(jié)型CFRP拉索錨具,并對其進(jìn)行了有限元分析和試驗研究;研究了CFRP拉索的制作和安裝工藝并提出了拉索的張拉方案。江蘇大學(xué)的周士金等[28]對以蘇通長江公路大橋為參考對象,建立斜拉橋的有限元動力模型,并采用等軸向剛度準(zhǔn)則將鋼索替換為CFRP索,與鋼索斜拉橋在同一地震波作用下的地震響應(yīng)差異和抗震性能,得到CFRP索斜拉橋的位移和內(nèi)力地震響應(yīng)值較小,在抗震性能方面具備一定的優(yōu)勢;對首座CFRP索斜拉橋進(jìn)行了有限元分析和荷載試驗、動態(tài)試驗,為CFRP索橋梁的動態(tài)建模、動態(tài)特性分析、抗震抗風(fēng)設(shè)計及CFRP新型纜索材料在橋梁工程中的進(jìn)一步推廣應(yīng)用提供一定的參考依據(jù)。2006年鄭宏宇等[29]提出將CFRP索用在懸索橋中,并分析了CFRP拉索體系懸索橋的優(yōu)勢、可行性以及推廣和應(yīng)用所面臨的問題。2011年東南大學(xué)的馬文剛等[30]采用有限元建模的方法對鋼纜鎖懸索橋和CFRP纜索懸索橋分別進(jìn)行了恒載、活載、溫度作用的對比分析計算,得出CFRP纜索懸索橋在恒載作用下的內(nèi)力和溫度作用下變形比鋼纜鎖小,但是由于剛度較小,在活荷載作用下豎向變形比鋼纜索橋大7%;2012年同濟(jì)大學(xué)的李揚(yáng)[31]基于分段懸鏈線法和通用有限元程序也對鋼纜鎖懸索橋和CFRP纜索懸索橋的靜力性能進(jìn)行了對比研究,得到了同樣的結(jié)論,且進(jìn)一步對CFRP纜索懸索橋的剛度進(jìn)行了參數(shù)分析,考慮的設(shè)計參數(shù)包括橋跨布置方式、矢跨比、邊中跨比、主梁抗彎慣矩、橋塔抗彎慣矩和中央扣,提出了改善結(jié)構(gòu)剛度設(shè)計的建議。CFRP索比重小、剛度小,其抗風(fēng)性能尤為重要,同濟(jì)大學(xué)的李揚(yáng)和肖汝成[32]用非線性有限元計算方法,對主跨2000m~5000m的鋼纜索和CFRP纜索懸索橋的抗風(fēng)性能進(jìn)行了對比分析,得到其抗風(fēng)性能確實比較差,必須采取相應(yīng)的改善措施。針對錨固困難、CFRP索造價高,用在斜拉橋中整體剛度低等問題,同濟(jì)大學(xué)的熊文和肖汝誠[33]提出CFRP與鋼組合截面斜拉索和CFRP與鋼組合結(jié)構(gòu)斜拉索兩種方案,前者是將CFRP與鋼形成組合截面斜拉索(圖6),后者是將CFRP斜拉索與鋼斜拉索分別應(yīng)用于同一橋梁不同跨度區(qū)域,在保證兩種斜拉索良好力學(xué)性能的同時優(yōu)化了經(jīng)濟(jì)性能。綜上所述,CFRP材料作為超長跨度斜拉橋的拉索材料與傳統(tǒng)的鋼拉索相比有很多優(yōu)勢:強(qiáng)度大;相同條件下,CFRP拉索的承載效率比鋼拉索高得多;CFRP拉索的比重小,減輕基礎(chǔ)施工的難度。但作為一種新型材料,在使用上也存在一些問題,CFRP的抗剪性能較差,導(dǎo)致CFRP索有折點(diǎn)時脆斷,且CFRP拉索的錨固非常困難,需要設(shè)計一種專門的錨具來解決這個問題。
5CFRP錨固系統(tǒng)的應(yīng)用研究
由于CFRP筋的橫向抗剪強(qiáng)度較低,常常發(fā)生橫向剪切破壞,導(dǎo)致無論是用作受壓構(gòu)件的CFRP棒材還是用作受拉構(gòu)件的CFRP索材都難以采用傳統(tǒng)的連接方式和錨固方式對其進(jìn)行連接和錨固,CFRP筋錨固體系的研發(fā)成為能否將CFRP材料應(yīng)用于實際工程的關(guān)鍵。因此,近幾年關(guān)于CFRP筋錨具的研究和開發(fā)方面有不少研究。目前,國內(nèi)外研究的適用于CFRP筋(索)的主要錨具形式有粘結(jié)型、夾片型和復(fù)合型(夾片-粘結(jié)型)3種,粘結(jié)性錨具是其中性能比較穩(wěn)定,性能比較好也是已經(jīng)應(yīng)用到工程中的錨固形式。
5.1粘結(jié)型錨具
粘結(jié)型錨具由套筒、螺母、端堵和封蓋組成,其中端堵和封蓋上設(shè)有相對應(yīng)的定位孔,以使筋材相互間隔一定的距離并保持平行,典型的失效形式有兩種:CFRP筋破壞和CFRP筋從錨具中被拔出。后一種破壞應(yīng)該通過增強(qiáng)錨具的粘結(jié)性能避免,影響錨具粘結(jié)性能的主要因素有錨具形式、粘結(jié)長度、填充材料等。國內(nèi)首座CFRP索斜拉橋采用的就是粘結(jié)型錨具,針對此錨具東南大學(xué)的呂志濤、梅葵花和江蘇大學(xué)的劉榮桂等都進(jìn)行了試驗研究[34],對采用樹脂封裝和微膨脹水泥封裝的直筒式和直筒加內(nèi)錐式錨具進(jìn)行了靜載試驗,對CFRP筋在不同的粘結(jié)長度、不同錨具形式以及不同的填充材料等情況下的拔出荷載進(jìn)行試驗對比,得到了這些錨具的荷載-滑移曲線。梅葵花提出了一種直筒式粘結(jié)型錨具的粘結(jié)應(yīng)力的分布模型,采用解析法分析了其極限承載力,采用有限元法分析了內(nèi)錐式和直筒+內(nèi)錐式錨具在其使用荷載下的受力性能。2006年同濟(jì)大學(xué)的薛偉辰和王曉輝[35],通過48個拉拔試件對CFRP絞線筋與不同環(huán)境介質(zhì)之間的粘結(jié)性能進(jìn)行了較為系統(tǒng)的試驗研究,并與鋼絞線進(jìn)行了比較。湖南大學(xué)的方志、蔣田勇和同濟(jì)大學(xué)的梁棟[36],通過靜載試驗研究了不同表面形狀和錨固長度的CFRP筋在超高性能混凝土RPC、環(huán)氧鐵砂、環(huán)氧石英砂和普通混凝土等四種不同粘結(jié)介質(zhì)中的受力錨固特征,得出CFRP筋的表面形狀顯著影響其錨固性能,在其他條件相同時RPC對CFRP筋的錨固性能最好,并進(jìn)一步對其在RPC中的錨固性能進(jìn)行了詳細(xì)的試驗研究,開發(fā)了一種以活性粉末(RPC)作為粘結(jié)介質(zhì)的粘結(jié)式錨具,并對其進(jìn)行了靜載試驗和疲勞試驗,得出CFRP筋的表面形狀對以RPC作為粘結(jié)介質(zhì)的粘結(jié)式錨具的錨固性能有著決定性影響,建立了平均粘結(jié)強(qiáng)度、平均粘結(jié)強(qiáng)度對應(yīng)的滑移量、臨界錨固長度以及粘結(jié)滑移本構(gòu)模型等計算式,試驗表明該錨具具有良好的抗疲勞性能。西安交通大學(xué)的侯蘇偉等[37]在大量試驗研究和前人研究成果的基礎(chǔ)上,改進(jìn)傳統(tǒng)的內(nèi)錐型錨具,提出了一種以環(huán)氧樹脂為粘結(jié)介質(zhì)的新型內(nèi)錐式錨具,并對其進(jìn)行了靜載試驗和疲勞試驗,證明新形粘結(jié)型錨具具有100%的錨固效率系數(shù),且能安全通過疲勞試驗。
5.2夾片型錨具
夾片型錨具由傳統(tǒng)鋼絞線錨具發(fā)展而來,主要由錨環(huán)、夾片、軟金屬管、CFRP筋等部分組成,由于CFRP筋的抗剪性能差,傳統(tǒng)夾片型錨具“切口效應(yīng)”明顯,在受荷端易發(fā)生夾斷破壞,應(yīng)做如下改進(jìn):夾片與筋材間增設(shè)軟金屬管,夾片與錨環(huán)間設(shè)置角度差,減小夾片傾角。夾片型錨具結(jié)構(gòu)相對簡單、組裝方便,便于工程現(xiàn)場安裝。但滑移量較大,易產(chǎn)生應(yīng)力集中,錨固效率較低。東南大學(xué)的丁漢山等[38]設(shè)計了一種單孔夾片式錨具,用來錨固單股CFRP筋并進(jìn)行了試驗研究,試驗中典型的錨具失效模式有兩種,一種為碳筋在有效張拉長度范圍內(nèi)拉斷,另一種是碳筋在錨固區(qū)域被夾片剪斷,是應(yīng)避免的破壞模式。得出了錨固長度、夾片與錨環(huán)之間的交角等對錨具錨固性能的影響。湖南大學(xué)的蔣田勇和方志也對傳統(tǒng)的夾片式錨具進(jìn)行了改進(jìn),改進(jìn)后的夾片式錨具由凹齒曲面的夾片、錨杯、塑料薄膜以及薄壁鋁套管等組成,對不同錨杯傾角、預(yù)緊力、塑料薄膜、凹齒間距和深度以及鋁片厚度的錨具進(jìn)行了靜力試驗研究[39],試驗過程中試驗試件的破壞形式有滑移破壞、夾斷破壞和拉斷破壞;對不同錨杯長度和錨杯內(nèi)壁傾角的夾片式錨具進(jìn)行了疲勞性能試驗研究,得出該類錨具具有良好的動力抗疲勞性能,錨杯內(nèi)壁傾角一定時,錨杯長度越大,錨具組裝件的疲勞性能越好。西南交通大學(xué)的諸葛萍、侯蘇偉、強(qiáng)士中研制了CFRP筋夾片式錨具,它由錨杯、4片夾片和金屬套管組成,對不同齒距的夾片、不同材質(zhì)和壁厚的套管以及不同的預(yù)緊力進(jìn)行了正交試驗[40],以考察不同參數(shù)對CFRP筋夾片式錨具綜合錨固性能的影響,提出的CFRP筋夾片式錨具理論計算,錨具性能穩(wěn)定,錨固效率系數(shù)高,抗滑移安全系數(shù)高,CFRP筋滑移量小,適用于錨固高強(qiáng)的CFRP筋。由于影響夾片式錨具的參數(shù)很多,而且相互之間是相互制約、相互影響,所以更優(yōu)的參數(shù)組合還有待于進(jìn)行更深入的研究與分析。
5.3復(fù)合型錨具
由于粘結(jié)型錨具和夾片式錨具在應(yīng)用到CFRP中有各自的局限性,研究的方向逐漸轉(zhuǎn)向復(fù)合型錨具的研發(fā)和研究,目前國內(nèi)對這方面的研究較少,只有湖南大學(xué)的蔣田勇、方志和北京工業(yè)大學(xué)的詹界東、杜修力做了一些試驗研究。蔣田勇和方志[41]提出了復(fù)合式錨具,由楔緊錨固端和黏結(jié)錨固端組成,其中,楔緊錨固端包括錨杯、帶有凹齒的夾片、鋁套管以及塑料薄膜,粘結(jié)錨固端包括鋼套筒和黏結(jié)介質(zhì)活性粉末混凝土RPC,并對此錨具進(jìn)行了靜載試驗,研究了錨杯長度、鋼套筒長度、夾片預(yù)緊力、筋材預(yù)張拉力等試驗參數(shù)對復(fù)合式錨具錨固性能的影響。北京工業(yè)大學(xué)的詹界東等[42]也提出了一種夾片—粘結(jié)型復(fù)合式錨具,并進(jìn)行了靜載試驗和動載試驗,驗證了其良好的錨固性能。目前,對于錨固系統(tǒng)的研究,主要是通過改變形式、尺寸、粘結(jié)材料和錨固長度來設(shè)計錨具的形式,通過有限元分析和試驗研究來獲得具體錨固形式的最終錨固性能,對于錨固系統(tǒng)的錨固機(jī)理和內(nèi)部荷載傳遞機(jī)制研究不深入,而且錨固系統(tǒng)尺寸和重量較大,是阻礙CFRP索(筋)廣泛應(yīng)用的主要因素。
1.強(qiáng)化校內(nèi)實驗設(shè)施建設(shè)
發(fā)揮實踐教學(xué)在人才培養(yǎng)中的作用2011年學(xué)校土木建筑工程綜合實驗中心被評為“遼寧省示范性實驗中心”。2013年土木建筑工程學(xué)院借搬遷新校區(qū)之際,在新教學(xué)實驗樓的建設(shè)中,對實驗條件進(jìn)行了大規(guī)模的改善,增大了實驗室的使用空間,購置了大量用于本科教學(xué)的實驗設(shè)備,以滿足土木工程專業(yè)“應(yīng)用創(chuàng)新”理念的教學(xué)要求,為學(xué)生實踐應(yīng)用能力的提高創(chuàng)造有利條件。此外,積極鼓勵教師結(jié)合生產(chǎn)實際開展科學(xué)研究,將教學(xué)和科研相結(jié)合,形成科研促教學(xué)的良好局面。在實驗教學(xué)中,為培養(yǎng)和訓(xùn)練學(xué)生綜合分析問題和解決問題的能力,適當(dāng)增加了設(shè)計性和綜合性實驗內(nèi)容。并結(jié)合各種學(xué)科大賽,鼓勵并組織學(xué)生參與準(zhǔn)備性試驗。近年來,該專業(yè)學(xué)生參加各種級別的學(xué)科競賽均取得優(yōu)異的成績。同時,以專業(yè)導(dǎo)師工作室制的方式,讓學(xué)生參與導(dǎo)師工作室的課題研究,增加科研實驗比例,強(qiáng)化學(xué)生的創(chuàng)新意識和工程能力。
2.校企合作
加強(qiáng)實踐基地建設(shè)參照“卓越工程師培養(yǎng)計劃”,建立校企合作聯(lián)合辦學(xué)的培養(yǎng)模式。校企雙方協(xié)議建立校企聯(lián)合辦學(xué)的組織機(jī)構(gòu),制定相關(guān)管理條例、培養(yǎng)方案和培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)等。近年來,該專業(yè)與大連市8家設(shè)計單位和施工企業(yè)及大型監(jiān)理公司建立了校企合作辦學(xué)的實踐基地,除頂崗實習(xí)外,企業(yè)還接收30余名學(xué)生參加“3+1”試點(diǎn)班的企業(yè)學(xué)習(xí)。此外,學(xué)校還聘請了有經(jīng)驗的工程師作為校外指導(dǎo)教師,結(jié)合工程實際項目對學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計和生產(chǎn)實習(xí)進(jìn)行指導(dǎo)。多年的實踐教學(xué)證明,學(xué)生在企業(yè)實習(xí),不僅培養(yǎng)了學(xué)生的實踐應(yīng)用能力,也培養(yǎng)了學(xué)生吃苦耐勞的工作作風(fēng)和團(tuán)隊合作精神,強(qiáng)化了創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)意識。
(二)加強(qiáng)創(chuàng)新教育建設(shè)學(xué)校
土木工程專業(yè)重視對學(xué)生創(chuàng)新實踐能力的培養(yǎng)。近年來,為鼓勵學(xué)生參加各種學(xué)科競賽以及參與教師的科研課題,建立了“創(chuàng)新工作室制”的創(chuàng)新能力培養(yǎng)機(jī)制;以指導(dǎo)學(xué)生參加大學(xué)生結(jié)構(gòu)設(shè)計大賽為目的,建立了“土木工程結(jié)構(gòu)設(shè)計創(chuàng)新工作室”;以指導(dǎo)學(xué)生參加大學(xué)生混凝土配合比大賽為目的,建立了“混凝土材料性能創(chuàng)新工作室”;以指導(dǎo)學(xué)生參加大學(xué)生測繪大賽為目的,建立了“土木工程測繪技術(shù)創(chuàng)新工作室”等。近期,又開設(shè)了“力學(xué)應(yīng)用創(chuàng)新工作室”、“土工實驗創(chuàng)新工作室”等。各創(chuàng)新工作室有固定的活動場所,并配有相應(yīng)的設(shè)備,由專業(yè)指導(dǎo)教師進(jìn)行指導(dǎo)。通過創(chuàng)新工作室的訓(xùn)練,學(xué)生獲得了工程實踐和應(yīng)用創(chuàng)新能力的鍛煉。近年,土木建筑工程學(xué)院還多次主辦市級大學(xué)生學(xué)科競賽,并組織學(xué)生參與全國混凝土配合比大賽,省、市級結(jié)構(gòu)大賽和測繪大賽、力學(xué)大賽,各種級別的“挑戰(zhàn)杯”大賽等,均取得了優(yōu)異成績。開展大學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng),對提高學(xué)生的專業(yè)興趣和創(chuàng)新積極性起到了非常重要的作用。
(三)改革培養(yǎng)方案
大連民族學(xué)院是國家民族事務(wù)委員會的直屬院校,學(xué)生來自全國56個民族。木工工程專業(yè)2000年開始招生,為滿足民族地區(qū)及周邊地區(qū)對土木工程專業(yè)人才的需要,土木工程專業(yè)下設(shè)兩個專業(yè)方向:建筑工程方向和交通土建方向。學(xué)校60%以上的學(xué)生來自少數(shù)民族地區(qū),學(xué)生在語言和接受知識的能力方面存在較大的差異。因此,教學(xué)中主要采取因材施教的方法分層教學(xué),即對將來繼續(xù)從事土木工程科學(xué)研究準(zhǔn)備考研的學(xué)生,著力加強(qiáng)其理論知識的深度和廣度;對畢業(yè)后直接就業(yè)的學(xué)生,則加強(qiáng)其實踐應(yīng)用能力的培養(yǎng)。培養(yǎng)方案還設(shè)置了基本能夠滿足各類學(xué)生自主選擇需要的選修課。在人才培養(yǎng)過程中,堅持“應(yīng)用創(chuàng)新”的辦學(xué)理念,堅持“理論適度,重在應(yīng)用”的原則,在課程設(shè)置上增加能夠提高學(xué)生應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力的課程。2009培養(yǎng)方案對原來的培養(yǎng)方案進(jìn)行了改革,將培養(yǎng)方案分為三大平臺,即通識教育平臺、專業(yè)類教育平臺、專業(yè)教育平臺。尤其在專業(yè)教育平臺的設(shè)置中,開設(shè)了一些新的能夠培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用和創(chuàng)新能力的課程,如土木工程實踐能力訓(xùn)練、土木工程技術(shù)工作室課程、道路測試技術(shù)工作室課程等,并設(shè)置相應(yīng)學(xué)分,使應(yīng)用創(chuàng)新教育真正落到實處。近年來,在培養(yǎng)方案中增加了“3+1”的培養(yǎng)計劃,使校企聯(lián)合辦學(xué)的培養(yǎng)模式更加規(guī)范化。在編寫培養(yǎng)方案的過程中,深入企業(yè)進(jìn)行調(diào)查,結(jié)合企業(yè)的工程實際,調(diào)整部分課程的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)大綱。改革“集中性實踐教學(xué)環(huán)節(jié)”的教學(xué)內(nèi)容和課程結(jié)構(gòu),增加課程設(shè)計、實驗、實習(xí)等實踐課的內(nèi)容和學(xué)時數(shù)。如在畢業(yè)設(shè)計之前,增加畢業(yè)實習(xí)的環(huán)節(jié);在混凝土課程設(shè)計中,增加混凝土雙向板的設(shè)計內(nèi)容,以滿足工程實際需要;在高層建筑結(jié)構(gòu)課程中,增設(shè)了高層建筑結(jié)構(gòu)課程設(shè)計;在交通土建方向的限選課中,增設(shè)地下結(jié)構(gòu)課程設(shè)計;在專業(yè)選修課中,增設(shè)3D掃描技術(shù)在民族建筑保護(hù)中的應(yīng)用和結(jié)構(gòu)無損檢測等實踐課??傊η髮嵺`環(huán)節(jié)的教學(xué)內(nèi)容與時俱進(jìn),并具有時代專業(yè)特色。
中圖分類號:G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號:1005-2909(2013)01-0102-07
一、 國際化背景下的國際工程管理課程要求
中國2001年加入WTO,成為經(jīng)濟(jì)全球化大家庭中的重要一員,全面融入國際社會發(fā)展主流,走向全方位、多領(lǐng)域、自主式、全景式開放,這種理想愿景的實現(xiàn)必須依靠優(yōu)秀的人才支撐。另一方面,加入WTO也為中國企業(yè)進(jìn)入國際市場提供了更好的契機(jī)。2001年之后,中國工程企業(yè)在海外市場的份額不斷增加,營業(yè)額連續(xù)呈現(xiàn)不斷增長的態(tài)勢,踐行了“走出去”戰(zhàn)略,如圖1所示。
近年來,國際工程市場出現(xiàn)了諸多變化,市場競爭日趨激烈,中國承包商在海外工程市場競爭中面臨巨大的挑戰(zhàn)。高等學(xué)校作為培養(yǎng)社會高端人才的主要基地,理應(yīng)主動適應(yīng)經(jīng)濟(jì)全球化和教育國際化的需求,培養(yǎng)具有國際意識、國際知識、國際交往能力的人才。因此,培養(yǎng)“擁有國際化視野,熟悉國際規(guī)則、標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范,適應(yīng)國際化環(huán)境,具備國際化競爭力”的人才成為當(dāng)前工程管理專業(yè)高等教育的重要目標(biāo),使學(xué)生具備處理國際化問題的能力成為教學(xué)改革的重要目標(biāo)之一。雙語教學(xué)是實現(xiàn)這一目標(biāo)的有效手段,從外語能力、專業(yè)技能、思維習(xí)慣、文化素養(yǎng)等方面培養(yǎng)學(xué)生的國際化能力。
二、東南大學(xué)國際工程管理課程探索路徑
(一) 國際工程管理課程在東南大學(xué)工程管理專業(yè)中的定位
東南大學(xué)工程管理專業(yè)由老一輩工程管理專家錢昆潤和杜訓(xùn)等教授于20世紀(jì)70、80年代開創(chuàng)設(shè)立,至今已走過30多年的歷程。目前,由“管理科學(xué)與工程”和“土木工程”兩個一級學(xué)科為支撐,工程管理本科專業(yè)為國家特色專業(yè)建設(shè)點(diǎn)。其中,國際工程管理是東南大學(xué)工程管理專業(yè)著力打造的重要方向,形成了以合同管理(國家精品課程)、工程經(jīng)濟(jì)(東南大學(xué)校級雙語實驗課程)、項目管理(東南大學(xué)校級精品課程)三大核心課程為依托,以國際工程現(xiàn)場管理與案例分析課程為輔助,以國際工程管理課程為核心的國際工程知識體系,如圖2所示。東南大學(xué)國際工程管理教學(xué)以培養(yǎng)學(xué)生具有國際化視野、掌握國際工程市場分析能力、掌握國際工程法律和合同體系、熟悉國際工程法律法規(guī)、熟悉國際工程現(xiàn)場管理、了解國際工程慣例和文化、了解國際工程研究最新動向為宗旨。
(二)國際工程管理課程在東南大學(xué)工程管理專業(yè)中的發(fā)展過程
東南大學(xué)工程管理專業(yè)的本科教育一直以國際工程管理課程為核心,隨著國家基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)發(fā)展和國際工程市場的拓展,國際工程管理教學(xué)經(jīng)歷了3個發(fā)展階段,如圖3所示。
東南大學(xué)國際工程管理的本科教育始于20世紀(jì)90年代中期李啟明教授的國際工程承包合同課程,主要介紹國際工程招投標(biāo)體系、FIDIC合同體系和關(guān)鍵合同條款。這一時期,對外工程處于起步階段,國家未明確提出“走出去”戰(zhàn)略,承包商承接的國際工程以勞務(wù)分包、分包和少量的總承包為主,市場范圍主要集中在中東和非洲地區(qū)。因而,課程教學(xué)偏重合同擬定和管理過程,對市場分析、承發(fā)包模式、風(fēng)險管理等問題關(guān)注較少。
2001年之后,中國加入WTO,開始推行“走出去”戰(zhàn)略,國內(nèi)承包商實力不斷壯大,但是國際市場的承發(fā)包模式多樣化趨勢也日益明顯,市場爭奪激烈。這段時期,東南大學(xué)國際工程管理本科課程主要由鄧小鵬博士講授,課程內(nèi)容逐步擴(kuò)展到國際工程市場分析、風(fēng)險管理、承發(fā)包模式、現(xiàn)場管理、文化管理等。由于工程管理專業(yè)核心課程加強(qiáng),一些國際工程內(nèi)容被轉(zhuǎn)移到合同管理、項目管理、工程經(jīng)濟(jì)學(xué)、工程項目投資決策課程中,如FIDIC合同、國際項目管理理論方法、國際工程造價與投融資等。國際工程管理課程教學(xué)由注重知識講解轉(zhuǎn)向注重能力培養(yǎng)。
2010年之后,中國國際工程市場發(fā)展良好,進(jìn)入ENR225強(qiáng)的企業(yè)數(shù)量不斷增多,國際工程業(yè)務(wù)遍及全球主要地區(qū)。同時受2007—2008年國際金融危機(jī)、非洲多國發(fā)生與戰(zhàn)亂、中東地區(qū)不穩(wěn)定因素等影響,國際工程市場風(fēng)云變化,業(yè)主對工程的需求趨向總承包、EPC、PPP等模式,金融和政治風(fēng)險加大,市場波動較大。這段時期,東南大學(xué)國際工程管理本科課程主要由袁競峰博士講授,課程教學(xué)在繼承以往精華的基礎(chǔ)上,更加注重能力培養(yǎng),并開始實施雙語教學(xué)。為加強(qiáng)學(xué)生對國際工程的實際感受,增設(shè)了國際工程現(xiàn)場管理與案例分析課程,由畢業(yè)于臺灣大學(xué)的林藝馨博士主講,主要介紹國際工程的實際操作和案例,并采用了全英文的教學(xué)環(huán)境。
三、雙語教學(xué)模式在東南大學(xué)國際工程管理課程的實施
為順應(yīng)國際工程市場變化、實施“走出去”戰(zhàn)略,對工程管理專業(yè)學(xué)生的培養(yǎng),特別是在國際工程管理課程中,不僅應(yīng)強(qiáng)調(diào)基本的專業(yè)技能,更應(yīng)讓學(xué)生具備國際環(huán)境下的市場分析能力、理解能力、溝通能力、決策能力。2011年東南大學(xué)國際工程管理課程開始探索雙語教學(xué)環(huán)境下的開放型和研討型教學(xué)模式。
(一) 教學(xué)目標(biāo)的設(shè)定
高校雙語教學(xué)定位于“學(xué)科教學(xué)”,旨在將第一語言與第二語言相結(jié)合,熟練運(yùn)用兩種語言進(jìn)行課堂教學(xué),以培養(yǎng)學(xué)生外語綜合能力、思維能力和解決專業(yè)問題能力為目標(biāo),幫助學(xué)生“習(xí)得雙語能力,理解多元文化,培養(yǎng)全球意識”。
因此,國際工程管理雙語教學(xué)的教學(xué)目標(biāo)應(yīng)確定為:通過中英文雙語教學(xué),引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用英語搜集和獲取相關(guān)國際工程信息、學(xué)習(xí)相關(guān)知識和方法,提高工程管理專業(yè)學(xué)生的外語思維能力,培養(yǎng)學(xué)生跨文化意識和跨文化溝通能力,最終提高學(xué)生的專業(yè)水平與綜合運(yùn)用外語的能力。
(二) 教學(xué)內(nèi)容設(shè)置及教材選用
選用什么樣的教材關(guān)系到雙語教學(xué)的質(zhì)量。在選用教材時應(yīng)關(guān)注4個問題:(1)教材必須反映國內(nèi)專業(yè)的特點(diǎn)和需求,既具備本課程所需的基礎(chǔ)知識,又不缺乏前沿理論與發(fā)展的介紹;(2)教材必須與國際相關(guān)專業(yè)接軌,符合全球化社會對人才的培養(yǎng)要求;(3)教材應(yīng)充分考慮國內(nèi)雙語教學(xué)的具體情況;(4)教材還要注意與其他課程的協(xié)調(diào)。
雙語教學(xué)教材的選擇目前有兩種情況,一種是直接引進(jìn)國外高校原版教材,另一種是學(xué)?;虻胤阶约壕帉懡滩?。原版教材用語地道,但與國內(nèi)的教學(xué)體系相符度較低,而學(xué)?;虻胤阶跃幗滩脑谡Z言表達(dá)、思維方式等方面又往往與地道的英語表達(dá)脫節(jié),不利于師生交流。因而,應(yīng)盡量選擇內(nèi)容體系相對完整、兼容中西方特點(diǎn)的教材,并能在條件具備時自編講義或教材。
國際工程管理雙語課程目前還沒有合適的、直接可用的雙語教材,也缺乏符合東南大學(xué)教學(xué)大綱的原版教材。鑒于語言表達(dá)、思維方式、教學(xué)難度、教學(xué)理念等多方面因素,東南大學(xué)國際工程管理教學(xué)中采用了國外、國內(nèi)教材相結(jié)合的方法開展雙語教學(xué)。最終在教學(xué)過程中選用了由李啟明教授主編、東南大學(xué)出版社出版的《國際工程管理》為中文教材,Murphy O. J.主編、THOMSON出版的“International Project Management”為英文教材。選用的中文教材集中反映了東南大學(xué)工程管理專業(yè)十多年來在國際工程教學(xué)中的積累,并體現(xiàn)了國內(nèi)外國際工程的最新研究進(jìn)展;選用的英文教材在美國、澳大利亞、墨西哥、新加坡、西班牙、英國等國家出版,能夠反映國際工程管理中的一些管理慣例、方法和理論。這兩本教材的結(jié)合不是簡單疊加,而是既反映了國際工程管理的國際化,又堅持了本土化原則,并能體現(xiàn)最新研究進(jìn)展,實現(xiàn)“洋為中用”。同時,在日常教學(xué)中,授課教師結(jié)合學(xué)生學(xué)習(xí)、實踐的需要,編寫了適用的雙語教學(xué)講義和幻燈片,編寫了詞匯手冊、注釋手冊等幫助學(xué)生理解學(xué)習(xí)內(nèi)容。授課教師也向?qū)W生提供了大量外文參考書目、文獻(xiàn),將其中的精華部分以補(bǔ)充性資料的方式介紹給學(xué)生,擴(kuò)寬了學(xué)生的知識面。通過教學(xué)實踐,不斷探索了國內(nèi)外教材結(jié)合的最佳途徑。
(三) 混合型教學(xué)模式的采用
雙語教學(xué)模式主要有過渡型、保持型、沉浸型。過渡型雙語教學(xué)模式適用于缺乏外語環(huán)境,語言能力以母語為主的群體;保持型雙語教學(xué)模式使用兩種語言作為學(xué)科語言,目標(biāo)是使學(xué)生同時運(yùn)用兩種語言交流;沉浸型雙語教學(xué)模式以英語為主,對目標(biāo)群體的英語水平要求較高。針對國際工程管理不同的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法,在雙語教學(xué)中進(jìn)行了混合型的教學(xué)模式。
在國際工程管理雙語教學(xué)實踐中,首先對2008級和2009級兩屆學(xué)生(共計72名)進(jìn)行了英語能力調(diào)查,調(diào)查顯示全部學(xué)生通過了CET-4,超過60%的學(xué)生通過了CET-6,英語能力較好;同時,由于國際工程管理課程安排在大三下學(xué)期,學(xué)生的認(rèn)知水平和接受能力均較高,因此,采用了以保持型為主,沉浸型和過渡型為輔的教學(xué)模式。
(1)教學(xué)的初始階段和一些教學(xué)的難點(diǎn)(如國際工程市場的準(zhǔn)入制度、國際工程投標(biāo)和標(biāo)價計算、國際工程保險制度等),主要使用過渡型雙語教學(xué)模式,講解以中文為主,僅對部分專業(yè)基礎(chǔ)知識和專業(yè)術(shù)語用英語講解,鼓勵學(xué)生查閱專業(yè)外文詞典,積累和整理有關(guān)詞義的信息,以擴(kuò)大學(xué)生專業(yè)詞匯量和培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)術(shù)語語感為主,強(qiáng)化英語的滲透力度,英語使用比例為15%~20%。
(2)教學(xué)的中間階段和教學(xué)內(nèi)容中的易理解部分(如國際工程市場分析、國際工程慣例/法律/法規(guī)/規(guī)范/標(biāo)準(zhǔn)、國際工程承發(fā)包模式、國際工程風(fēng)險管理等),主要采用保持型雙語教學(xué)模式,學(xué)生通過預(yù)習(xí)已掌握了一定專業(yè)詞匯量。在此基礎(chǔ)上,以中、英文交叉滲透教學(xué)為主,對教學(xué)中簡單的內(nèi)容以英語講解并采用全英文幻燈片,增加英語的使用頻率,在教學(xué)中融入國際最新的工程管理理念與方法,逐步培養(yǎng)學(xué)生的英語思維能力,課堂英語使用比例達(dá)到40%~50%。
(3)教學(xué)討論環(huán)節(jié)和一些與國際接軌較多的教學(xué)內(nèi)容(如國際工程合同管理、國際工程招標(biāo)),主要采用沉浸型雙語教學(xué)模式。在課堂討論環(huán)節(jié)中,鼓勵學(xué)生用英語提問、發(fā)言,并指導(dǎo)學(xué)生就選定的課題(2011—2012學(xué)年的課題有中國承包商在特定地區(qū)的市場拓展分析、國際工程EPC或PPP項目的分析等)準(zhǔn)備課堂研討和匯報,在課堂上主要使用英語報告和交流。在授課環(huán)節(jié),由于特定的授課內(nèi)容(如合同和招標(biāo)),學(xué)生的專業(yè)儲備較好,能夠?qū)ζ渲嘘P(guān)鍵性的問題進(jìn)行思考,學(xué)生的英語水平和專業(yè)術(shù)語詞匯量也有了提高,接近全英語的授課水平,英語使用比例達(dá)到80%以上。
(四)多種教學(xué)方法靈活使用
教學(xué)方法強(qiáng)調(diào)的是發(fā)揮學(xué)生的主動性,最好的學(xué)習(xí)方法是讓學(xué)生從知識的被動接收者轉(zhuǎn)為主動參與者和積極探索者,在發(fā)揮教師主導(dǎo)作用的同時,充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用。國際工程管理課程內(nèi)容廣泛,知識點(diǎn)眾多,在32個課時內(nèi)很難全部完成,勢必要求教師改變傳統(tǒng)的以教師傳授知識為主的教學(xué)方法,引導(dǎo)學(xué)生主動思考、探索、發(fā)現(xiàn)問題,鼓勵學(xué)生通過小組討論、數(shù)據(jù)庫搜索、教師咨詢等途徑解決問題,發(fā)現(xiàn)新知識。在雙語教學(xué)過程中,英語應(yīng)作為信息和知識的獲取工具,引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會從數(shù)據(jù)庫中搜索資料、整理資料,能夠通過團(tuán)隊合作,培養(yǎng)自身的學(xué)習(xí)能力。課程宜采用多種教學(xué)方法,如互動式、研討式、案例式的教學(xué)方法。
1.互動式雙語教學(xué)法
互動式雙語教學(xué)法,強(qiáng)調(diào)教學(xué)過程中的溝通,主要通過師生間的雙向互動、學(xué)生間的橫向互動,取得較好的教學(xué)效果,將傳統(tǒng)課堂教學(xué)變成教學(xué)相長、師生共同完成學(xué)習(xí)任務(wù)的過程。 互動式雙語教學(xué)法包括:(1)課堂互動,如英文提問(讓學(xué)生英文回答問題)、英文討論等;(2)課下互動,學(xué)生在預(yù)習(xí)、完成作業(yè)、完成課程論文過程中與同學(xué)或教師進(jìn)行交流,可以通過電子郵件、即時通訊等方法。
2. 研討式雙語教學(xué)法
研討式雙語教學(xué)法,強(qiáng)調(diào)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力和團(tuán)隊合作精神。先向?qū)W生命題,學(xué)生根據(jù)命題分組擬定方向進(jìn)行資料搜索、分析,形成英文報告、課堂英文匯報,通過雙語研討完成對特定選題的分析和論證。2010—2011學(xué)年中,第三次研討的內(nèi)容是“國際工程中的文化溝通問題”,學(xué)生通過自主學(xué)習(xí),發(fā)現(xiàn)了教材中不曾提及的一些文化分層現(xiàn)象,并結(jié)合國際工程環(huán)境對中國承包商在海外工程中雇傭外國工人和管理人員的問題進(jìn)行了探討。2011—2012學(xué)年中,第二次研討內(nèi)容是“新興國家國際工程市場準(zhǔn)入機(jī)制的分析”,學(xué)生通過自學(xué)、分析數(shù)據(jù)庫等不僅研究了南非、阿根廷、俄羅斯等國建筑市場準(zhǔn)入制度,更通過研討和團(tuán)隊合作,完成了“金磚國家”建筑市場的分析報告,效果良好。在這一過程中,研究與討論的方式結(jié)合,進(jìn)一步加強(qiáng)了學(xué)生的溝通能力。
3. 案例式雙語教學(xué)法
案例式雙語教學(xué)法,主要通過教師介紹案例、學(xué)生課后查找資料、撰寫書面報告完成國際工程管理知識的綜合應(yīng)用。在這一教學(xué)過程中,通過精心設(shè)計的實例導(dǎo)出主題,使學(xué)生身臨其境,啟發(fā)學(xué)生思維,提高了學(xué)生理論聯(lián)系實際的能力。同時,案例講解能夠降低內(nèi)容難度,使學(xué)生更容易理解授課內(nèi)容。教師通過設(shè)定問題的方式,使學(xué)生在接受教師傳遞的信息之后,主動查找相關(guān)資料、尋找規(guī)律、解決問題。例如,通過介紹利比亞戰(zhàn)亂和中鐵的沙特麥加鐵路項目,解釋國際工程的風(fēng)險問題,向?qū)W生提出“造成這些風(fēng)險的管理問題是什么”“在投標(biāo)和項目決策時如何預(yù)測和降低這些風(fēng)險”等問題。學(xué)生通過課后分析,提出融資、設(shè)計、合同擬定等方面存在的問題,提出加強(qiáng)實地考察,盡快實現(xiàn)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)與國際接軌,通過世界銀行或中非基金政治風(fēng)險擔(dān)保降低風(fēng)險等解決方法。在這一過程中,教師應(yīng)不斷給學(xué)生指導(dǎo),引導(dǎo)學(xué)生向正確、合理的方向努力,以達(dá)到較好的教學(xué)效果。
(五)多種考核方式激勵學(xué)生
雙語教學(xué)環(huán)境中增加了較多教學(xué)模式和教學(xué)方法,使單一的期末考核方式考核學(xué)生并不全面,因此,雙語教學(xué)課程的考核形式應(yīng)該多樣化,靈活應(yīng)用筆試、口試、開卷、閉卷等考試形式。為考查學(xué)生的綜合能力,學(xué)生的平時作業(yè)、課堂討論、發(fā)言、考核等都計入成績總評中,以此來激勵學(xué)生,提高他們的專業(yè)能力和語言表達(dá)能力。具體的設(shè)置包括:
(1)平時成績10%,主要考核出勤率和課堂回答問題情況;(2)課堂研討30%,以小組成績作為組員成績(主要強(qiáng)調(diào)團(tuán)隊合作精神),包括課堂英文匯報、書面英文匯報、匯報改進(jìn)情況;(3)個人論文30%,考核科技論文撰寫的規(guī)范性、嚴(yán)謹(jǐn)程度、專業(yè)技能的應(yīng)用(如數(shù)學(xué)方法、統(tǒng)計方法、國際工程知識的應(yīng)用等)和創(chuàng)新性(特別是發(fā)現(xiàn)問題的能力);(4)期末考核30%,考核采用開卷方式,主要考查學(xué)生的綜合應(yīng)用能力。試卷由案例題、論述題和分析題構(gòu)成,中英文各占50%,學(xué)生需要閱讀英文資料分析問題,也需要用英文論述觀點(diǎn)。
四、 開放式和研討式雙語教學(xué)的實施效果評價
2010—2011,2011—2012兩個學(xué)年國際工程管理開放式和研討式雙語教學(xué)的探索,已經(jīng)取得了初步成效,在每學(xué)年結(jié)束后對學(xué)生進(jìn)行了不記名調(diào)查(2010—2011學(xué)年35名學(xué)生,2011—2012學(xué)年37名學(xué)生),結(jié)果如表1所示。
(一)教學(xué)的整體滿意度
整體滿意度反映了學(xué)生整體上對課程的認(rèn)可度,涵蓋了雙語課堂教學(xué)、研討、作業(yè)、考核等環(huán)節(jié)。比較分析兩年的數(shù)據(jù),可以發(fā)現(xiàn),學(xué)生對課程的整體滿意度維持在較高水平,并且穩(wěn)中有升,說明課程獲得了學(xué)生的認(rèn)可。通過對學(xué)生的考核可以發(fā)現(xiàn)學(xué)生在整個課程的學(xué)習(xí)中個人的語言能力、專業(yè)技術(shù)分析能力、溝通能力、團(tuán)隊合作意識等均得到了提高,教學(xué)質(zhì)量在改革過程中有較大提高。
(二)雙語教學(xué)的滿意度
雙語教學(xué)是課程改革的核心內(nèi)容,其滿意度直接說明了教學(xué)的成敗。兩年的數(shù)據(jù)說明,學(xué)生對雙語教學(xué)非常支持,超過90%的學(xué)生歡迎雙語教學(xué),對雙語教學(xué)給予了較大的肯定。通過課堂授課、課堂互動、作業(yè)完成、課堂研討、個人論文等多種方式構(gòu)建的課程英文小環(huán)境保證了教學(xué)效果。
(三)研討環(huán)節(jié)的滿意度
研討環(huán)節(jié)是國際工程管理課程改革的重點(diǎn),其滿意度說明了學(xué)生對研討環(huán)節(jié)的認(rèn)可度。同時需要指出的是,研討成功的關(guān)鍵在于學(xué)生的興趣和積極性,此項得分直接說明了研討式教學(xué)方法的實施效果。研討環(huán)節(jié)連續(xù)兩年得到高分,充分說明研討式教學(xué)深受學(xué)生歡迎。通過研討,引導(dǎo)學(xué)生分析問題,培養(yǎng)學(xué)生的研究興趣與能力。學(xué)生提交的論文質(zhì)量均較高,教學(xué)效果顯著。
五、 問題與建議
通過2個學(xué)年的教學(xué)實踐和對學(xué)生的調(diào)查,發(fā)現(xiàn)不少問題,這些問題使雙語教學(xué)的效果未能充分體現(xiàn),也制約了未來由雙語教學(xué)向全英文教學(xué)轉(zhuǎn)變,需要在教學(xué)實踐中不斷改進(jìn)。
(一)缺乏合適的雙語教材
盡管在雙語教學(xué)實施之前已經(jīng)充分分析過教材問題,但在教學(xué)實踐過程中仍然發(fā)現(xiàn)缺乏合適的雙語教材。國內(nèi)的國際工程管理教學(xué)立足點(diǎn)是中國承包商開拓國際市場,而國外原版教材均沒有類似的內(nèi)容;因此,目前急需既能反映國際市場變化和國際工程慣例,又能充分體現(xiàn)中國特色的雙語教材。東南大學(xué)工程管理專業(yè)已將這樣的教材列入議事日程,并準(zhǔn)備聯(lián)合海外的華裔教授和熟悉國際工程的外國教授共同編寫,希望保證語言的純正。
(二)學(xué)生接受能力仍然有待提高
由于近年來國內(nèi)英語教育的加強(qiáng),學(xué)生英語能力已經(jīng)得到大幅度提高,對展開雙語教學(xué)有較大幫助,但是,學(xué)生的差異仍然存在,對英語部分的理解并不完全一致;因此,需要教師在課前做好充分的準(zhǔn)備工作,提供專業(yè)詞匯手冊等工具書,也需要教師通過情景式教學(xué)使學(xué)生盡快融入教學(xué)環(huán)境。另一方面,相關(guān)專業(yè)知識的要求也對學(xué)生接受新知識提出了挑戰(zhàn)。東南大學(xué)工程管理專業(yè)在第三學(xué)年開設(shè)國際工程管理課程就是考慮到課程的綜合性,但學(xué)生對知識的綜合應(yīng)用還有待加強(qiáng)。
(三)授課內(nèi)容的難易程度影響雙語教學(xué)效果
國際工程管理課程的內(nèi)容難度不一,對專業(yè)相關(guān)性較低(如國際工程市場準(zhǔn)入制度)和技術(shù)性較強(qiáng)(如國際工程標(biāo)價計算)的內(nèi)容,學(xué)生的理解和接受本身就存在困難,在雙語環(huán)境中更加要求教師做好引導(dǎo)工作、學(xué)生做好課前預(yù)習(xí)和課后復(fù)習(xí)及查閱資料等工作。
(四)語言學(xué)習(xí)可能影響到專業(yè)學(xué)習(xí)
雙語教學(xué)強(qiáng)調(diào)的是在非語言類學(xué)科中用外語進(jìn)行教學(xué),以外語為工具學(xué)習(xí)非語言類學(xué)科知識。雙語教學(xué)中,外語只是一個教學(xué)語言,是一種教師傳播知識和學(xué)生互動交流的工具,而不是進(jìn)行語言教學(xué)。雙語教學(xué)強(qiáng)調(diào)師生間的互動,強(qiáng)調(diào)教學(xué)資源、教學(xué)環(huán)境等全方位的第二語言交互。需要讓學(xué)生充分認(rèn)識外語的工具作用,而不是一味學(xué)習(xí)外語,否則將會對專業(yè)學(xué)習(xí)造成負(fù)面影響。
六、 結(jié)語
雙語教學(xué)是中國高等教育改革的熱點(diǎn)問題,是提高教育質(zhì)量、培養(yǎng)學(xué)生在國際化環(huán)境中適應(yīng)能力的一種有益實踐。隨著中國國際工程的發(fā)展,國際化程度越來越高,專業(yè)英語的應(yīng)用和英文環(huán)境中的溝通能力在未來國際工程實踐中將得到更加普遍的運(yùn)用。結(jié)合自身的實際情況,采取合適的方法與步驟,東南大學(xué)國際工程管理課程探索取得了一定成效,提高了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和積極性。在雙語教學(xué)的同時,嘗試結(jié)合開放型和研討型的教學(xué)方法,通過分組學(xué)習(xí)、研討與報告、互動學(xué)習(xí)、案例學(xué)習(xí)等方式,保證了教學(xué)目標(biāo)的實現(xiàn),活躍了課堂氣氛。
教學(xué)中也發(fā)現(xiàn)一些需要改進(jìn)的問題:一是需要在今后教學(xué)中建設(shè)一本適用性較好的雙語教材;二是通過教師對學(xué)生的引導(dǎo),提高學(xué)生的接受能力,增強(qiáng)教學(xué)效果;三是針對不同的課程內(nèi)容采用不同雙語教學(xué)模式,更有助于實現(xiàn)教學(xué)目標(biāo);四是正確引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)外語和專業(yè)知識。
開展國際工程管理雙語課程是東南大學(xué)工程管理專業(yè)面向國際化展開工程教育的新嘗試,由于教師能力和經(jīng)驗有限,教學(xué)模式、方法和考核仍在不斷摸索中,教學(xué)效果有進(jìn)一步提升的潛力,需要繼續(xù)探索適合的雙語教學(xué)模式,強(qiáng)調(diào)工程管理專業(yè)雙語學(xué)習(xí)的重要性。
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Capability-based bilingual teaching reform of international construction project management course
YUAN Jing-feng, LI Qi-ming, DENG Xiao-peng, LIN Yi-xin