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篇1

摘要：隨著高等工程教育改革和社會發(fā)展，工程教育認證已經(jīng)在我國高等工程專業(yè)實施。工程教育認證是高等教育工程觀的重要轉變，主要倡導學生中心、產出導向、持續(xù)改進三個基本理念。高校應當按照工程教育認證要求，加強專業(yè)內涵建設，調整培養(yǎng)目標，改進培養(yǎng)標準，重構工程人才培養(yǎng)體系，推進工程教育的改革和發(fā)展。

關鍵詞：工程教育認證；教學改革；專業(yè)建設；人才培養(yǎng)

中圖分類號：TB1 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）52-0007-03

專業(yè)建設是高校本科教學的基礎性、持續(xù)性、引領性工作。經(jīng)濟全球化帶動了工程教育的國際化[1]，《華盛頓協(xié)議》為工程類學生走向國際提供了質量標準通行證。為推進我國工程教育改革，提高工程教育質量，從而提升工程技術人才的國際競爭力[2]，早在2005年，我國就開始了試點工程教育專業(yè)認證工作。2013年，我國成為“華盛頓協(xié)議”預備成員國，標志著中國工程教育專業(yè)認證體系得到國際認可，這對促進我國工程教育改革和發(fā)展有著重要作用。我們必須以此為契機，加強專業(yè)建設內涵式發(fā)展，進一步提高我國高等工程教育國際化水平和人才培養(yǎng)質量[3]。

一、工程教育認證對專業(yè)建設提出的挑戰(zhàn)

工程教育認證主要倡導三個基本理念：學生中心理念、產出導向理念、持續(xù)改進理念[2]，這些理念代表了工程教育改革的方向，也明確了對專業(yè)建設的要求。

1.培養(yǎng)目標與畢業(yè)要求的一致性。培養(yǎng)目標和培養(yǎng)方案是直接影響高校人才培養(yǎng)的關鍵因素。工程教育認證強調以產出為導向，逆向設計培養(yǎng)方案，從“教師教什么”轉變?yōu)椤皩W生達到什么”，以社會需求來確定合理的培養(yǎng)目標，明確支撐培養(yǎng)目標的畢業(yè)要求。從工程教育認證對畢業(yè)生的12條認證標準可以看出，工程教育應注意以市場需求為導向，在多學科背景下對學生工程實踐能力的培養(yǎng)，并重視其職業(yè)道德和社會責任感的培養(yǎng)。工程教育認證首先要求培養(yǎng)目標定位準確合理，并且各項畢業(yè)要求必須能夠完整支撐培養(yǎng)目標。培養(yǎng)目標是專業(yè)建設的龍頭，畢業(yè)要求必須圍繞培養(yǎng)目標展開，并要能為培養(yǎng)目標提供合理和足夠的支撐。工程教育認證看重的是學生廣泛受益，因此專業(yè)在設定培養(yǎng)目標時要腳踏實地，不能好高騖遠。畢業(yè)要求是對畢業(yè)生的規(guī)格設定，不同的培養(yǎng)目標所要求的畢業(yè)生的能力和知識必然不同，要注意其差異性。

2.課程體系對畢業(yè)要求的支撐度。課程體系是人才培養(yǎng)的主要部分，科學合理、有效運行的課程體系對專業(yè)建設有較好的促進作用。工程教育認證下的課程體系必須在廣度、深度及運行等方面有效分解、合并并合理承載各項畢業(yè)要求。首先，必須要有足夠多的支撐畢業(yè)要求的相關課程；其次，相關的課程在教學與實踐內容的廣度和深度上必須能夠匹配該項畢業(yè)要求。例如，在畢業(yè)要求中如強調應具備很好的高分子材料成型加工應用能力，那么在課程體系中不僅應規(guī)劃足夠的高分子材料與工程專業(yè)相關的基礎科學理論知識和工程技術基礎知識，而且必須設置足夠的高分子材料合成與成型加工實驗課程和工程實踐環(huán)節(jié)，并且應分布在不同的學期內，以便形成能力培養(yǎng)的有效銜接。

3.持續(xù)改進，建立保障機制。持續(xù)改進是貫穿于工程教育認證全過程的理念，持續(xù)改進效果則有賴于學校教學質量管理體系的完整性與有效性。完善的質量保障體系是培養(yǎng)達標人才的一個關鍵。工程教育認證提出要有一個能對培養(yǎng)目標、畢業(yè)要求和教學活動實施持續(xù)有效的改進體系，包含校內、校外、課內三個循環(huán)，并且對這三個改進和三個循環(huán)的要素建立互相作用的關系。

二、工程教育認證下加強品牌專業(yè)建設

工程教育認證對提升專業(yè)建設水平有著重要影響，高校在專業(yè)建設中要深入工程認證理念，為培養(yǎng)專業(yè)型高素質人才打下良好基礎。

1.立足定位，明確人才培養(yǎng)目標。根據(jù)工程教育認證指導，學校應從人才培養(yǎng)的層次、面向和未來三方面明確人才培養(yǎng)目標，以保證人才培養(yǎng)既符合學校辦學定位，又適應社會經(jīng)濟發(fā)展，同時還兼顧學生可持續(xù)發(fā)展。常州大學高分子材料與工程專業(yè)是江蘇省高校中開設的第一個高分子材料加工類專業(yè)。專業(yè)自建立以來，以“跟進式教育”理念為指導，堅持目標導向和持續(xù)改進，先后獲得“十一五”國家級特色專業(yè)、“十二五”教育部綜合改革項目試點專業(yè)、江蘇省“十二五”重點專業(yè)、2003―2010年江蘇省品牌專業(yè)和2015年江蘇省高校品牌專業(yè)A類建設點。專業(yè)根據(jù)學校總體辦學定位和石油石化行業(yè)發(fā)展對高分子材料與工程專業(yè)人才的特殊需求，結合教育部高分子材料與工程R到萄е傅嘉員會制定的專業(yè)規(guī)范，并充分體現(xiàn)自己的特色，將人才培養(yǎng)定位為立足地方，面向高分子材料成型加工及應用領域，培養(yǎng)具有良好職業(yè)道德與團隊精神，能承擔社會責任，具有扎實的高分子材料與工程專業(yè)知識，具備解決高分子材料成型加工中工程問題的能力和創(chuàng)新思維，適應行業(yè)與區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展的人才，為材料、化工、能源、環(huán)境等行業(yè)輸送具有國際化視野的工程應用型人才做好準備。

學校根據(jù)工程教育認證標準中對畢業(yè)生的畢業(yè)要求，面向社會需求，結合學校多年人才培養(yǎng)的實踐與積淀，提出高分子材料與工程專業(yè)的5個具體培養(yǎng)目標：①具有良好職業(yè)道德和人文社會科學素養(yǎng)，能承擔社會責任；②具有扎實的自然科學、工程基礎和高分子材料工程專業(yè)知識，具有通過現(xiàn)代信息技術獲取信息的能力，具備解決高分子材料成型加工過程中工程問題的基本素質和能力；③具有一定的經(jīng)濟、法律、安全、環(huán)境和管理等知識，具備推進社會可持續(xù)發(fā)展的綜合能力；④能夠在高分子材料與工程相關領域成功就業(yè)，具有團隊合作精神和國際交流能力，能夠在團隊中作為成員或者領導者有效地發(fā)揮作用；⑤具有終身學習的意識，拓展自己的知識和能力，具備自主創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的能力。

2.產出導向，制定人才培養(yǎng)標準。工程教育認證的人才培養(yǎng)標準體現(xiàn)為內容和表現(xiàn)兩個層面，一個回答了“社會需要什么樣的工程人才”問題，一個回答了“工程專業(yè)本科畢業(yè)生應該具備的知識、能力和素養(yǎng)”問題。高分子材料與工程專業(yè)參考工程教育專業(yè)認證標準，依據(jù)培養(yǎng)目標，結合學校特色，提出了12條人才培養(yǎng)標準要求：①掌握高分子材料工程所需的相關數(shù)學、自然科學、工程基礎和專業(yè)知識；②能夠運用高分子材料工程所需的相關知識，具備對高分子材料成型加工過程進行工程問題分析和解決的初步能力；③具有創(chuàng)新意識，能夠綜合運用所學理論和技術，能綜合考慮社會、健康、安全、法律、經(jīng)濟以及環(huán)境等因素；④掌握高分子材料合成與成型加工實驗、工程實踐、科學研究和工程設計的基本技能，具備對產品、工藝、技術和設備進行研究、開發(fā)和設計的初步能力，并能夠設計實驗及對實驗數(shù)據(jù)進行分析、解釋并得出合理結論；⑤具備計算機理論知識，掌握文獻檢索、資料查詢和現(xiàn)代信息技術等方法，具有獨立獲取新知識的能力；⑥掌握高分子材料與工程專業(yè)相關的基礎科學理論知識和工程技術基礎知識，并能應用本專業(yè)基本理論知識解決復雜高分子材料工程問題，理解應承擔的社會責任；⑦了解與本專業(yè)相關的職業(yè)和行業(yè)的生產、設計、研發(fā)、環(huán)境保護和可持續(xù)發(fā)展等方面的方針政策、法律法規(guī)；⑧具有較好的人文社會科學素養(yǎng)、較強的社會責任感，理解并遵守工程職業(yè)道德和規(guī)范，履行責任；⑨具有一定的參與或組織管理能力、表達能力、人際交往能力以及在多學科背景下的團隊中發(fā)揮作用的能力；⑩掌握一門外語，具有較強的聽、說、讀、寫能力，具備撰寫報告、設計文稿、陳述發(fā)言、清晰表達及有效溝通等能力，并具有國際視野和跨文化的交流、競爭與合作能力；{11}具備一定的項目管理能力，理解并掌握工程管理原理與相關經(jīng)濟決策方法，并能在多學科環(huán)境中應用；{12}具有終身學習意識和不斷學習、適應社會發(fā)展的能力。上述人才培養(yǎng)標準要求完全覆蓋了工程教育認證標準中對畢業(yè)生的要求，能夠完整支撐培養(yǎng)目標，并且能夠按照地方區(qū)域經(jīng)濟社會的發(fā)展對人才培養(yǎng)需求的變化而適時調整，使其具有可持續(xù)性。同時，本專業(yè)制定了可供具體落實、過程檢查和結果評價的標準體系，確保培養(yǎng)標準切實可行，易操作。

3.學生中心，構建課程體系。本專業(yè)致力于培養(yǎng)適應經(jīng)濟發(fā)展要求的高分子材料與工程專業(yè)應用型人才，為能夠對人才培養(yǎng)標準要求的達成提供有力支撐，構建“211+”課程體系，合理配置基礎知識課程、專業(yè)課程、實踐技能課程以及能力素養(yǎng)課程，以滿足區(qū)域經(jīng)濟特別是高分子材料加工行業(yè)對人才的需求。該課程體系借鑒國際化教育方法與先進的教學體系，注重學科交叉，在傳統(tǒng)課程體系的基礎上，結合現(xiàn)代教育特點，對課程知識體系進行合理優(yōu)化：在新的課程體系中融入化學、機械、環(huán)境、管理等學科的相關課程?！?11+”課程體系具有基礎性、全面性、系統(tǒng)性，并注重課程的綜合性、交叉性、適應性，能夠滿足社會對高分子材料人才的要求?！?”指化學類和機械類兩大基礎課程群，多學科融合的知識積淀為專業(yè)課程的學習奠定扎實基礎。化學類指無機與分析化學、物理化學、有機化學和化工原理等基礎課程；機械類指機械設計基礎、工程制圖與CAD、工程力學和電工與電子技術等基礎課程。第一個“1”是指專業(yè)課程群。瞄準我國產業(yè)結構轉型升級，重點支持的高分子材料產業(yè)。開設高分子物理、高分子化學、高分子材料成型工藝學、高分子材料成型模具、高分子材料成型加工原理、材料現(xiàn)代測試方法等課程，滿足區(qū)域經(jīng)濟特別是高分子材料加工行業(yè)的需求，滿足學生多樣化專業(yè)興趣和職業(yè)發(fā)展規(guī)劃的需要。第二個“1”是指實踐課程群。依托國家級實驗教學示范中心等高水平實踐平臺，開設高分子化學實驗、高分子物理實驗、專業(yè)實驗、課程設計、生產實習等實踐教學課程，彰顯重實踐、重應用的特點?！?”是指為適應經(jīng)濟發(fā)展需求而設置的能力素養(yǎng)提升課程，課程內容不斷更新改進，做到與時俱進。如為適應培養(yǎng)國際化人才的要求，開設雙語教學課程；為增強學生的安全環(huán)保意識，開設“安全技術概論”和“環(huán)境保護概論”課程；為增強學生的經(jīng)濟意識，開設“新材料經(jīng)濟與管理”課程，為培養(yǎng)專業(yè)能力強、富有責任感的應用型創(chuàng)新人才打下堅實基礎。

4.持續(xù)改進，關注人才未來發(fā)展。提高教學質量，是高校教育的永恒主題。本專業(yè)以工程教育認證的教學質量管理要求為指導性文件，全面建立教學過程質量監(jiān)督及持續(xù)改進體系，大力推進社會、學校、全體老師和學生參與的教學過程質量跟蹤管理體系的實施，持續(xù)改進教學質量管理機制，制定教學環(huán)節(jié)質量監(jiān)督體系、課程教學評價跟蹤體系及對培養(yǎng)目標及教學質量持續(xù)改進的評價體系，從整體上達到工程教育認證標準，促進教學水平和人才培養(yǎng)質量的提高。

專業(yè)實行校、院、專業(yè)三級教學管理體制。建立了由校領導、教務處、校教學監(jiān)督組、學院院長、教學副院長、學院教務辦公室、專業(yè)負責人等組成的本科教學管理機制。在該管理體系下，根據(jù)學校教學管理制度和人才培養(yǎng)的目標要求，建立教學過程質量監(jiān)督機制，定期進行教學質量評估，持續(xù)改進教學質量。建立與工程教育認證相符的教學管理組織機構、制定教學過程管理制度、建立教學質量監(jiān)督與評價體系、采取培養(yǎng)目標與教學質量監(jiān)督體系等持續(xù)改進措施，促進教學質量的提高。另外，校院兩級教學工作委員會通過對培養(yǎng)計劃的制訂（修訂）等重大工作的審核、指導等對相應的本科教學質量的保障和提高，提供了制度和管理方面的有力保證。同時還建立了畢業(yè)生跟蹤反饋與社會評價機制，對本專業(yè)的培養(yǎng)目標實現(xiàn)狀況進行持續(xù)評估和改進。通過應屆畢業(yè)生座談會、往屆畢業(yè)生座談會、用人單位調查、社會第三方評估四個途徑對培養(yǎng)目標的達成與否進行定期評價，并制定相應的改進措施。

工程教育認證對地方本科高校是機遇，也是挑戰(zhàn)。在工程教育認證背景下加強專業(yè)建設，推進人才培養(yǎng)改革，可以打破傳統(tǒng)教育的束縛，更好的發(fā)揮區(qū)域優(yōu)勢和專業(yè)特色，推進學?？沙掷m(xù)發(fā)展。

參考文獻：

[1]姜宇，姜松.基于工程教育認證的教師教學創(chuàng)新能力研究[J].高校教育管理，2015，（6）：105-109.

篇2

（本科，學制四年，授予工學學士學位）

一提到“紡織”兩個字，也許很多人腦海里會浮現(xiàn)出一排排機器，穿著工作服檢查進度的女工在其中穿梭著的畫面。20世紀七八十年代，能進入紡織工廠工作對于許多女性來講是非常值得炫耀的事。但隨著產業(yè)結構的調整和新型機器、技術的運用，大批紡織工人下崗，讓很多人認為紡織產業(yè)是“夕陽產業(yè)”。于是，這一曾經(jīng)很“熱門”的專業(yè)，成為許多考生不愿報考的“冷門”專業(yè)。這就造成在許多大學，絕大多數(shù)紡織工程的同學都是因為各種原因被調劑到該專業(yè)的尷尬局面。但令人欣慰的是，原本一些以紡織為特色，在更名熱潮中淡化原來紡織特色的院校，最終在發(fā)現(xiàn)本身特色后，又重新把“紡織”這一關鍵詞置于校名之中。

紡織工程屬于工科門類下的輕紡類，同其他工科類專業(yè)一樣，紡織工程專業(yè)在大一、大二這兩個學年主要課程為公共課，包括高等數(shù)學、普通物理、普通化學、計算機基礎等課程，目的是為大三開設的專業(yè)課打基礎。從大三上學期開始，會有一些紡織類專業(yè)課程，包括紡紗學、針織學、非織造學等，主要內容是介紹各種棉紡機械的運轉原理，紡織材料生產的工藝流程以及各種織物的織造和結構。在大三下學期的時候，會有不同方向的課程供同學們選擇：紡織材料與產品設計、針織與服裝、紡織工程與計算機應用、紡織品與貿易、紡織現(xiàn)代技術應用。這五個方向各有特色，例如紡織材料與產品設計一般是打算繼續(xù)深造同學的首選，因為其理論性較強，紡織現(xiàn)代技術應用等適用于打算畢業(yè)后到紡織企業(yè)技術部門工作的同學。不同學校該專業(yè)設置的方向有所不同，如果提前根據(jù)自己的興趣、愛好以及專長作出選擇，專攻某一領域，將為以后的就業(yè)鋪平道路。

紡織工程專業(yè)是一個與人們生活息息相關的專業(yè)，設有紡織類相關專業(yè)的院校在全國有近70所，包括各本科院校以及?？圃盒?。其中，較為著名的有東華大學，其前身為中國紡織大學，求學紡織工程專業(yè)的學子可根據(jù)自己的就業(yè)傾向選擇紡織技術設計方向、針織與服裝方向、紡織品設計方向、紡織品檢驗與商務方向、紡織國際貿易方向、紡織產業(yè)管理與評估方向等六個專業(yè)方向；武漢紡織大學，其紡織工程是國家特色專業(yè)和省級品牌專業(yè)；青島大學，其紡織工程專業(yè)有三個方面的特點，分別是紡織新技術、新工藝與紡織質量控制，計算機在紡織上的應用，紡織品貿易與營銷。此外，北京服裝學院、江南大學、蘇州大學、天津工業(yè)大學等院校的紡織工程專業(yè)也較有特色。

從就業(yè)方向看，紡織工程專業(yè)就業(yè)的方向主要有以下幾大方面：第一是考取公務員。招收紡織工程專業(yè)的崗位大多是海關檢驗類，難度很大，考取人數(shù)只占少數(shù)。第二是到紡織廠技術部門工作，這類工作對專業(yè)知識的掌握要求較高，學生只有在校期間打下扎實的基礎，才能在工作上有所成就。第三就是大多數(shù)人所選擇的，到外貿公司從事與紡織相關的工作。這些工作一般要求英語水平較好，掌握日語、韓語等小語種者優(yōu)先錄用。讓很多認為紡織工程是“冷門”專業(yè)的人大跌眼鏡的是，紡織工程專業(yè)是一個就業(yè)率較高的專業(yè)，畢業(yè)生不一定非要通過考研來使自己脫穎而出，大多數(shù)紡織企業(yè)只要求大學生本科甚至是專科學歷即可。紡織工程專業(yè)在南方的就業(yè)形勢明顯要比北方好，如果大家在畢業(yè)后想繼續(xù)從事這方面的工作，不妨以南方為就業(yè)主場去闖蕩一番，那里會有一片新的天地在等待著你。

非織造材料與工程

（本科，學制四年，授予工學學士學位）

雖然說從名字去認識專業(yè)，并不一定能讀出所有專業(yè)的真諦，但真正弄懂專業(yè)名稱關鍵詞所指，對專業(yè)的理解也就容易得多。從名字看，“非”，即“不，沒有”的意思，“織造”，就是“紡織”的意思。那么綜合而得，可以看出來非織造既與傳統(tǒng)紡織息息相關，同時又脫離于傳統(tǒng)紡織。換個更簡單的說法，紡織一般的原料是紗線，而非織造就是“沒紗線”的意思。最開始的非織造主要是不織布、無紡布等，注意看都有個“布”字。而現(xiàn)在是非織造材料，材料的領域要遠遠大于布了，這個也是非織造飛速發(fā)展的結果。

可能如此解釋還是會讓一些人摸不著頭腦，不如我們來看看非織造材料在我們日常生活中的運用吧。首先是衛(wèi)生用品，如嬰幼兒所用的尿不濕，女生最喜歡的面膜紙，醫(yī)療中廣泛運用的防護服、口罩等；其次是家居用品，最典型的是紅地毯、窗簾、桌布、擦拭布（擦車布、高級的鏡頭布）；再次還有農用的塑料布、紡粘布、過濾材料、包裝袋等?？偠灾?，非織造技術具有工藝流程短、工藝靈活多樣、生產效率高、原材料范圍廣、產品品種多和應用領域廣等特點。

說起非織造材料與工程專業(yè)，它具有多學科交叉、學科與工程緊密聯(lián)系的特點，與高分子材料、電子信息科技相結合，綜合紡織、塑料、造紙、化學、印刷等技術與裝備。在大學期間，主要課程包括非織造學、紡織材料學、非織造產品與應用、非織造工程設計、非織造產品質量與檢測、高分子物理與化學、功能纖維及其應用、復合材料、非織造布后整理、國際貿易與實務等。除了坐在教室里的理論學習外，社會實習、微機上機、工程訓練、專業(yè)課基礎實驗、非織造產品的材料與結構分析、非織造材料設計與檢測、非織造工程及項目實習、非織造生產與裝備的認知實習、貿易與營銷實習、生產實習等都必不可少。

與紡織工程相比，非織造材料與工程專業(yè)顯得小眾一些，開設的院校不多，有特色的有東華大學、天津工業(yè)大學、蘇州大學、武漢紡織大學、浙江理工大學、西安工程大學、安徽工程大學、嘉興學院等。

服裝設計與工程

（本科，學制四年，授予工學學士或藝術學學士學位）

紡織工程專業(yè)注重技術，非織造材料與工程專業(yè)則偏重于材料，作為輕紡類的另一分子――服裝設計與工程就與設計更緊密相關。有一檔非常受歡迎的真人秀節(jié)目――《天橋驕子》，參賽者們以巧思妙想和縫紉技術讓一塊塊原本普通的布料，在剪剪裁裁、縫縫補補之間就成為一件又一件既時尚又新潮的衣服，讓觀看的人不得不感嘆設計化普通為神奇的奇特之處。而這樣的巧思與技術，服裝設計與工程專業(yè)的學子也同樣擁有。

服裝設計與工程專業(yè)具有工程技術與藝術設計相互滲透、服裝學與其他工程學科相互交叉的辦學特色。服裝設計與工程專業(yè)培養(yǎng)的正是從事服裝成衣款式設計、服裝樣板與工藝技術、服裝數(shù)字化技術應用、服裝材料與功能防護服裝開發(fā)等領域的工程技術與成衣設計人才。但現(xiàn)代服裝設計與工程專業(yè)培養(yǎng)的，又不僅僅是擁有設計才能、躲在設計室工作的藝術家，還必須是了解服裝產業(yè)經(jīng)濟、服

裝市場營銷、商檢和貿易、品牌管理與運作，成為服裝行業(yè)貿易的實干家。正是由于服裝設計與工程專業(yè)兼有藝術性和實干性，所以既招收藝術類專業(yè)的考生，也招收普通類的考生。招藝術類的側重藝術設計，招普通類的偏向行業(yè)管理。無論是哪一類考生，有一定的美術基礎學起來要便利一些。

從主要課程來看，也是設計與實干的結合。成衣工藝學、服裝材料學、服裝人體工程學、立體裁剪、服裝款式設計、色彩構成、立體構成、圖案設計、工業(yè)紙型設計、女裝結構設計、男裝與童裝結構設計等課程從整體到不同人群的服裝設計入手，傳授設計方面的相關知識；服裝生產管理、服裝市場營銷、服裝廠設計、服裝市場調查與預測、服裝商品企劃學等課程則著重培養(yǎng)該專業(yè)學子的經(jīng)營、管理能力。待專業(yè)課程學習之后，材料性能與結構實驗、款式設計實踐與樣板技術實習、成衣工藝實習等工程技術環(huán)節(jié)就將學生從象牙塔引向社會實踐，使所學與未來從事的工作結合起來。如此多方向的課程，有時直讓本專業(yè)學子吐苦水。

由于服裝設計與工程專業(yè)學習的特點，就業(yè)也有明顯的區(qū)分。一部分人會選擇堅守設計師的夢，專注于畫結構圖或做設計。但由于我國目前服裝行業(yè)的特點，需要設計人員的較少，因此大部分人會從事服裝貿易工作，我所在學校該專業(yè)80%的同學從事服裝外貿跟單工作。

新型紡織機電技術

（?？?，學制三年）

隨著紡織行業(yè)整體水平的提升，紡織機械行業(yè)也迎來新的發(fā)展，清梳聯(lián)合機、精梳機和分部傳動懸定粗紗機已經(jīng)接近國際水平，機電一體化的劍桿織機、電腦橫機、高速經(jīng)編機等也實現(xiàn)產業(yè)化。正是在紡織設備更新?lián)Q代越來越快、自動化水平越來越高的時代，新型紡織機電技術也需要更多的專業(yè)人士。

新型紡織機電技術面向紡織及機電類企業(yè)，培養(yǎng)具備機電一體化技術應用能力和管理能力，從事機電一體化紡織設備及其他設備的安裝、調試、維護、檢修、管理等工作的技能型人才。

與大多數(shù)?？茖I(yè)注重產學結合相似，該專業(yè)前期先進行工程制圖與CAD、機械零件加工、電工電子基礎與實踐、紡織機械分析與維護、紡織設備電氣安裝與調試、維修電工實訓、PLC與變頻器技術應用、機電控制系統(tǒng)調試與檢修、紡織設備分析與維護、機電設備管理等課程學習，再組織學生進入相關企業(yè)進行實踐、實習。

由于該專業(yè)具有較強的工程技術特色，因此雖然是針對紡織設備，但在開設院校里，大多將其歸于機電系或機械系。南通紡織職業(yè)技術學院的該專業(yè)為國家示范性高職院校重點建設專業(yè)，是機電系成員之一。山東科技職業(yè)學院的該專業(yè)屬于機械工程系。

紡織品檢驗與貿易

（?？疲瑢W制三年）

紡織品從設計到制作，再到出廠在市場上進行流通，必須要經(jīng)過專業(yè)的檢驗，上個環(huán)節(jié)合格才能流入下一個環(huán)節(jié)。紡織品檢驗與貿易專業(yè)將檢驗與貿易兩個環(huán)節(jié)打通，培養(yǎng)具備文化科學基礎知識和紡織品商品檢驗理論知識、具備紡織品檢驗技能和進出口談判技能、掌握紡織品貿易及紡織品質量管理知識、外語水平較高的技術應用型專門人才。

篇3

【關鍵詞】卓越計劃 材料工程 專業(yè)

研究生培養(yǎng)

【中圖分類號】G【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2012）12C-

0048-03

根據(jù)《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010-2020年）》和《教育部關于實施卓越工程師教育培養(yǎng)計劃的若干意見》，國家決定實施“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”（簡稱“卓越計劃”），促進工程教育改革和創(chuàng)新，全面提高我國工程教育人才培養(yǎng)質量?！白吭接媱潯睂嵤┑膶I(yè)包括傳統(tǒng)的產業(yè)和戰(zhàn)略性新興產業(yè)的相關專業(yè)，遵循“行業(yè)指導、校企合作、分類實施、形式多樣”的原則，重視國家產業(yè)結構調整和發(fā)展戰(zhàn)略性新型產業(yè)的人才需求。實施的層次包括工科的本科生、碩士研究生和博士研究生三個層次，培養(yǎng)現(xiàn)場工程師、設計開發(fā)工程師和研究型工程師等多種類型工程師后備人才。同時，作為適應我國經(jīng)濟社會快速發(fā)展形勢的新舉措，教育部決定自2009年起擴大招收全日制專業(yè)學位碩士研究生的范圍和規(guī)模。全日制專業(yè)學位碩士研究生與學術型碩士研究生屬同一層次的不同類型，它主要培養(yǎng)有特定職業(yè)背景的高級專門人才，其中工程碩士專業(yè)學位因培養(yǎng)目標、培養(yǎng)模式、教學理念與評價標準等方面均緊密契合教育部推進的“卓越計劃”，因此被納入計劃之中。

桂林理工大學近年來對工程碩士專業(yè)學位研究生的培養(yǎng)模式進行了積極的探索，2012年被教育部列入“卓越計劃”。全校共有3個本科專業(yè)和4個工程碩士專業(yè)領域（含材料工程）獲批開展“卓越計劃”，成為了廣西唯一獲得研究生層次“卓越計劃”的高校。本文以桂林理工大學材料工程專業(yè)為例，探討在實施“卓越計劃”的情況下，如何結合廣西經(jīng)濟社會發(fā)展要求，改革材料工程專業(yè)碩士研究生的培養(yǎng)模式。

一、廣西實施“卓越計劃”材料工程專業(yè)碩士的環(huán)境與條件

全日制工程碩士專業(yè)學位教育是研究生教育發(fā)展到一定階段的產物。由于工程碩士教育培養(yǎng)的是高層次應用型人才，因此必須在教育、科技、經(jīng)濟緊密結合的框架內開展，亦即需要大學、企業(yè)、職業(yè)界、社會以及政府之間的良好合作與互動才能實現(xiàn)。目前高等教育依然沿習著計劃經(jīng)濟體制下的教育模式，高等教育仍是一個相對封閉的體系，對外部需求的了解不夠，因此人才培養(yǎng)難以適應當前市場經(jīng)濟發(fā)展的需要。設立工程碩士專業(yè)學位就是為了改變工科研究生培養(yǎng)規(guī)格單一的局面，通過明確不同于學術型研究生的培養(yǎng)制度（如雙導師制、企業(yè)參與、社會評價、與職業(yè)資格掛鉤等）實現(xiàn)培養(yǎng)制度的變革。但目前這一宏觀管理體制改革尚未完成，工程碩士專業(yè)學位教育制度環(huán)境仍然存在諸如產學研機制不健全、市場調節(jié)機制不完善、質量保證機制不科學和缺乏專業(yè)認證制度等問題，這些情況在經(jīng)濟尚不發(fā)達的廣西更為嚴重。因此，需要廣泛借鑒發(fā)達國家、國內發(fā)達地區(qū)的經(jīng)驗，充分發(fā)揮主觀能動性，創(chuàng)造性地開展工作。

事實上，工程碩士教育在西方發(fā)達國家也經(jīng)歷了曲折和探索過程。美國的工程碩士研究生教育產生于第二次世界大戰(zhàn)后，其蓬勃發(fā)展始于20世紀80年代中后期。美國的工程碩士計劃實質是四年本科計劃的拓展，其宗旨是為工業(yè)界培養(yǎng)高水平的實踐型專業(yè)人才，它注重工程設計和學生在工程實踐中提出問題、發(fā)現(xiàn)問題能力的培養(yǎng)。值得注意的是，美國工程碩士的教學計劃和教材與學術型碩士研究生完全一致，這表明實踐經(jīng)驗與較高的學術水平并重是工程碩士在美國獲得認可的重要因素。歐洲大學和企業(yè)在培養(yǎng)工程師的工程能力方面有比較成熟的合作運行機制。來自企業(yè)的工程師能夠實質性地參與教學計劃和課程體系的設置，其中一般包括不少于3個月的職業(yè)實習以及3個月以上的實戰(zhàn)性研究論文或設計項目。此外，發(fā)達經(jīng)濟體還普遍將專業(yè)認證和職業(yè)資格準入制度與高等工程教育掛鉤，如在美國未經(jīng)ABET認證的工程專業(yè)學生很難獲得注冊工程師資格；在歐洲，進入FEANI認可的工程專業(yè)學習是獲得工程師資格的基本條件；在日本，JABEE認可的工程專業(yè)畢業(yè)生可以免試通過技術士資格考試的初試；在英國，工程教育更是以取得專業(yè)資格作為培養(yǎng)的主要目標。由此可見，工程碩士教育在發(fā)達國家已經(jīng)形成了其突出應用性的定位，并與各類專業(yè)資格掛鉤。

國內一些首批加入“卓越計劃”的高校在工程碩士培養(yǎng)方面也進行了一系列有益的探索。如南京大學實施了分級課程體制，突出講座、沙龍、實戰(zhàn)模擬、案例教學等內容的比重，學位論文則強調以案例研究為主；還通過自我評價體系，對“卓越計劃”實施情況進行經(jīng)常性的研討與測評。河海大學對其特色專業(yè)—水利工程專業(yè)的專業(yè)學位研究生教育進行全面的探索。他們提出了“重理論，強實踐”的理念，在課程內容上強調與學術型有所區(qū)別，注重案例和研討式教學，通過“頂崗實踐”獲得工程實踐能力，其學位論文的可以是規(guī)劃、勘探、設計、施工、項目管理、產品研發(fā)和應用研究等。

雖然廣西屬于西部欠發(fā)達地區(qū)，但已經(jīng)提出了“14+4”千億元產業(yè)發(fā)展計劃，力爭包括食品、汽車、石化、電力、有色金屬、冶金、機械、建材等14個產業(yè)的產值達千億元，同時培育包括新材料、新能源、節(jié)能與環(huán)保、海洋等4個新興產業(yè)。材料學科是實現(xiàn)該計劃不可或缺的技術支撐，而具有較強工程實踐能力的材料工程專業(yè)碩士則是最為急需的高級人才。雖然目前廣西有能力持續(xù)支持實施“卓越計劃”的大型企業(yè)不多，但亟待技術升級的企業(yè)則比比皆是。

二、桂林理工大學材料學科發(fā)展現(xiàn)狀與材料工程專業(yè)碩士培養(yǎng)存在的問題

桂林理工大學材料工程專業(yè)，其前身可追溯到1992年桂林冶金地質學院的地質專業(yè)，以后逐步增設了無機非金屬材料、高分子材料與工程、金屬材料工程、冶金工程和材料科學與工程等專業(yè)，基本上涵蓋了材料科學與工程專業(yè)的主要學科。該學科目前擁有材料科學與工程和冶金工程兩個一級學科碩士點，高分子化學與物理二級學科碩士點，同時招收材料工程專業(yè)碩士。其中，材料學為省級重點學科，并于2009年成為教育部批準的博士點授權建設學科。

通過多年建設，桂林理工大學材料學科已經(jīng)形成了基礎研究與應用研究并舉的格局，其主要研究方向包括無機非金屬材料的合成與制備新技術、高性能聚合物基復合材料、新型電、磁功能材料及能源功能材料、綠色建材及生態(tài)環(huán)境材料等，密切結合廣西優(yōu)勢有色金屬、礦物和植物資源等設立和發(fā)展起來的，具有較為鮮明的地方特色。學科目前擁有省部共建國家重點實驗室培育基地、教育部重點實驗室、廣西壯族自治區(qū)重點實驗室等科研平臺，還與廣西10多家大型企業(yè)建立了產學研合作關系，科研成果應用獲得直接經(jīng)濟效益10億余元，并獲得包括國家技術發(fā)明二等獎、廣西科技進步一等獎、廣西自然科學二等獎等重要研究成果。

但是，材料工程碩士培養(yǎng)仍然存在著許多亟待解決的問題，表現(xiàn)為：第一，現(xiàn)行的材料工程專業(yè)碩士的人才培養(yǎng)方案中雖設置了實踐環(huán)節(jié)，卻缺少相應的強化訓練內容，在課程設置上與學術型研究生差別不大；第二，材料工程碩士自身的認可程度不高，所錄取的學生一般是成績未達到學術型研究生要求的，學生容易產生自卑情況，而且自費上學的比例偏高；第三，研究生導師對培養(yǎng)工程碩士的積極性也不高，因為學生在完成一年的理論課學習后就要到企業(yè)去實習，對導師的實驗室研究作用甚小；第四，近年來追求學科全面發(fā)展成為普遍的趨向，使得桂林理工大學原來的有色金屬行業(yè)背景明顯淡化，在材料學科上表現(xiàn)為涉及領域寬，科研工作大多集中在功能材料、復合材料或納米材料等新材料領域，而傳統(tǒng)的金屬材料和冶金工程反而成了弱項；第五，缺乏必要的“行業(yè)指導”，為“卓越計劃”工程碩士的培養(yǎng)帶來了較大的困難。

三、創(chuàng)新材料工程專業(yè)碩士培養(yǎng)模式，校企合作，全程互動實施“卓越計劃”

“卓越計劃”為全面提升材料工程專業(yè)學位研究生的培養(yǎng)質量提供了最佳的契機，而創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式必須要切合廣西社會經(jīng)濟發(fā)展要求。為此，我們提出了培養(yǎng)工藝設計與新產品研發(fā)兩類材料工程專業(yè)碩士的新思路。廣西工業(yè)技術落后，主要依靠資源生產初級產品，生產過程高消耗、高污染。工藝設計類工程碩士的培養(yǎng)則針對這些問題發(fā)展，將相關的技術改造與工藝設計作為工程碩士的畢業(yè)論文（或設計）內容，依托產學研基地和重點實驗室的研究平臺，為企業(yè)解難題、創(chuàng)效益，進而提高社會對工程碩士的認可程度，強化高校與企業(yè)的聯(lián)系；而新產品研發(fā)類工程碩士的研發(fā)工作主要是服務于落戶在廣西的新材料、新能源、節(jié)能與環(huán)保和海洋等新興產業(yè)的需求，開展新產品研發(fā)或進行擴大實驗，實現(xiàn)研究成果的轉化。根據(jù)論文工作的內容和要求的不同，靈活安排實習時間和畢業(yè)論文的形式。如以工藝或流程設計為主的工程碩士要在企業(yè)實習至少半年，其畢業(yè)論文以工藝或流程設計為主；而以新產品研發(fā)為主的工程碩士則留在實驗室，借助本學科的儀器設備完成相關研發(fā)工作。

在培養(yǎng)標準上，我們提出要圍繞工程基礎教育（技術基礎和專業(yè)基礎）和工程專業(yè)教育（工程實踐和設計創(chuàng)新）兩個中心環(huán)節(jié)層層遞進，培養(yǎng)具有較強技術知識、推理能力、解決實際工程問題能力、項目與工程管理能力和有效溝通與交流能力，同時具備較高職業(yè)道德、職業(yè)素養(yǎng)與社會責任的高級工程技術人才。充分利用雙導師制，把高校研究生教學中的專業(yè)基礎教育優(yōu)勢與企業(yè)導師在工程設計與實踐方面的經(jīng)驗相結合，共同指導學生完成工藝設計和新產品開發(fā)，培養(yǎng)學生解決工程實際問題的能力和技術開發(fā)過程的組織能力，有效促進“卓越計劃”在材料工程碩士層面的貫徹與實施。基于材料學科的特點，材料工程專業(yè)碩士在材料學基礎理論方面同樣需要扎實的基礎。因此，基礎課程的教學內容要與學術型碩士相同，但專業(yè)必修課和選修課的教學內容則要突出材料加工與工程設計等方面，這部分教學任務可優(yōu)先安排給有“雙師證”（即教師證和工程師證）或有過企業(yè)工作經(jīng)歷的教師。此外，還專門開設了實踐環(huán)節(jié)，用于實驗技能實訓及現(xiàn)場實習等。

在考核標準與評價體系方面，材料工程專業(yè)碩士也與學術型碩士有所不同。材料工程專業(yè)碩士畢業(yè)不要求在省級以上正式學術期刊，考核主要集中在畢業(yè)論文（或設計）所體現(xiàn)的工作量、創(chuàng)新性和實施效果等方面。在研究生評優(yōu)和獎學金評比中，主要考核工程碩士自主知識產權、專利申報或方案實施所取得的經(jīng)濟效益等情況，并使之與學術型碩士所發(fā)表的學術論文有可比性，創(chuàng)建公平競爭的環(huán)境。

在校企合作辦學方面，桂林理工大學與桂林地質礦產研究院、廣西三環(huán)企業(yè)集團有限公司、廣西魚峰集團有限公司、廣西金山銦鍺冶金化工有限公司和廣西新未來信息產業(yè)股份有限公司等一批具有實力的企業(yè)建立了穩(wěn)定（下轉第54頁）（上接第49頁）的產學研基地。學生在企業(yè)進行實習實踐時，要求企業(yè)要以“準員工”的標準對待，嚴格要求且給予一定的生活補貼，而相關企業(yè)也有優(yōu)先挑選畢業(yè)生的權利。桂林理工大學經(jīng)過資格和能力評審，第一批共聘請了15位企業(yè)導師，均為企業(yè)高層或具有高級職稱人員。企業(yè)導師要對在企業(yè)進行的工程實踐培養(yǎng)內容和培訓標準，如企業(yè)高級技術人員授課、生產現(xiàn)場學習與安全培訓、參與新產品研發(fā)和工程設計等提出了較為詳細的要求，企業(yè)教學完成后相關企業(yè)應為學生提供培養(yǎng)質量鑒定。

為了確保材料工程專業(yè)碩士的培養(yǎng)能夠符合“卓越計劃”的要求，桂林理工大學提出了校企合作、全程互動的理念，并成立了“卓越計劃”領導小組，下設領導小組辦公室、校級專家小組及二級學院教學工作小組等組織機構，并為每個試點專業(yè)提供專項經(jīng)費。學校在鼓勵相關試點專業(yè)大膽改革、積極探索的同時，特別強調教學質量。為此，材料工程專業(yè)也建立了教學質量監(jiān)控與信息反饋機制，對現(xiàn)行的材料工程教學內容和教學效果進行定期評估，并征求學生的反饋意見。此外，還通過校內導師定期與相關企業(yè)保持溝通，了解材料工程碩士研究生在課題執(zhí)行方面的情況，發(fā)現(xiàn)問題及時處理并向對方企業(yè)通報，真正做到“全程互動”。

總之，實施“卓越計劃”對創(chuàng)新材料工程專業(yè)碩士的培養(yǎng)有顯著的促進作用。桂林理工大學將依照校企合作、全程互動的理念，扎實做好“卓越計劃”材料工程專業(yè)碩士試點工作，努力實現(xiàn)高校與企業(yè)的雙向共贏，更好地服務廣西經(jīng)濟的新發(fā)展。

【參考文獻】

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【基金項目】新世紀廣西高等教育教改工程項目（2011JGA050，2010JGA031）；桂林理工大學教改工程項目（2010B06）

篇4

土木工程也是建造各類工程設施的科學技術的統(tǒng)稱，它既指工程建設的對象，即建在地上、地下、水中的各種工程設施，也指所應用的材料、設備和所進行的勘測設計、施工、保養(yǎng)、維修等技術。

作為一個重要的基礎學科，土木工程有其重要的屬性：綜合性，社會性，實踐性，技術經(jīng)濟與藝術統(tǒng)一性。隨著人類社會的進步而發(fā)展，土木工程至今已經(jīng)演變成為大型綜合性的學科，并已經(jīng)出許多分支，如：建筑工程，鐵路工程，道路工程，橋梁工程，特種工程結構，給水排水工程，港口工程，水利工程，環(huán)境工程等學科。土木工程共有六個專業(yè)：建筑學，城市規(guī)劃，土木工程，建筑環(huán)境與設備工程，給水排水工程和道路橋梁工程。

通過一個學期土木工程概論課的學習，我已經(jīng)深深地感受到土木工程涵蓋的廣泛，體味了前人取得的成就，也領悟了作為一名土木工程師的重大責任。當然，我們不能沉浸于現(xiàn)已取得的輝煌成就，止步不前。我們還應當與時俱進，去挖掘，去發(fā)現(xiàn)，去思考，去想象，去創(chuàng)新。在此，作為一名中國未來的土木工程師，我想結合土木工程的歷史，結合我國的國情和世界形勢，談一談土木工程的可持續(xù)發(fā)展之路。

(EnglishSummary)

MyknowledgeaboutcivilengineeringhasbeenbroadenedsinceIbecameastudentofTongjiUniversity.

Civilengineeringisaformofhumanactivity.Humanbeingspursuedittochangethenaturalenvironmentfortheirownbenefit.Buildings,transportations,facilities,infrastructuresareallincludedincivilengineering.

Thedevelopmentofcivilengineeringhasalonghistory.Ourseniorshadleftalotofgreatconstructionstous.Forexample,ZhaoZhouBridgeistherepresentativeofourChinesecivilengineeringmasterpieces.Ithasahistoryofmorethan1300yearsandisstillserviceatpresent.

Civilengineeringhasbeensorapiddevelopmentoftheperiod.Alotofnewbridgeshavebeenconstructed,andmanygreaterplansareunderdiscussion.Chinaisalargecounty.Andsheisstillwelldeveloping.SothiserawillbebothexcitingandrewardingfortheChineseCivilEngineers.Andofcourse,civilengineering’sfutureispromising.

However,civilengineerswillbefacingmorecomplexproblems.Weshouldpayattentiontothegrowingpopulationandalotofdeterioratinginfrastructures.Weshouldprepareforthepossibilityofnaturaldisasters.Tomeetgrowneedsinthefuture;weshouldalsotrytoupdateallthetransportationsystems.

Todealwiththeseproblems,wewillhavetodevelopinnovativeandenterprisingskills.Andweshouldchooseawaythatwecangocontinuously.HazardMitigationmaybeagreatchoice.Notonlycanitsavemoneyinthelongrun,butalsoavoidgettingintoanembarrassingsituationinwhichwehavetorebuildallthebrokenbuildings.Andweshouldalsousemoreenvironmentallyfriendlymaterialswhendesigningorconstructingnewbuildings.

Well,tobeabrilliantcivilengineerisnoteasy.Today,engineeringisasyntheticsystem.Itnotonlydependsontraditionalmechanics,butalsocloselyrelatedtoadvancedscience.SoPhysics,Chemistry,MaterialScience,ComputerScienceandperhapsmoreareallinourcivilengineeringprogram.

Tobeagoodcivilengineer,weshouldhavetheabilitytoapplytheknowledge,todesignasystem,acomponent,oraprocedureofconstruction.Weshouldalsobeabletoconductexperimentsandexplaintheresults.Furthermore,anengineerneverworksalone,soweshallcooperatewithworkingteam,andtryourbesttocommunicateeffectively.

I’mverygladtobeastudentinthiswonderfulfield.AndIwilltrymybesttobeasuccessfulcivilengineer,tomakecontributionstoourmotherland.

1．對土木工程的歷史、現(xiàn)狀和未來發(fā)展的認識

1．1．1古代土木工程

古代土木工程具有很長的時間跨度，它大致從公元前5000年的新石器時代到17世紀中葉，前后約7000年。在房屋建筑、橋梁工程、水利工程、高塔工程等方面都取得了輝煌的成就。一些文明古國的不少傳世杰作，至今巍然屹立。譬如我國的長城，埃及的金字塔等。公元6世紀建成的趙州橋，是世界上最早的敞肩式拱橋，于1991年被美國土木工程學會選為世界上地12個土木工程里程碑。

1．1．2近代土木工程

近代土木工程的時間跨度從17世紀中葉到20世紀中葉，前后約300年時間。在此期間，建筑材料從以天然材料為主轉向以人造材料為主，建造理論也從主要以總結長期建造經(jīng)驗向重視科學兼顧經(jīng)驗轉變。建造技術方面，一些性能優(yōu)異的大型機械伴隨著各種極為有效的施工方法的出現(xiàn)，使得人們開始能建造結構復雜或所處環(huán)境惡劣的土木工程。期間建成的埃菲爾鐵塔、帝國大廈和金門懸索橋，至今仍不失為偉大的土木工程。

1．1．3現(xiàn)代土木工程

現(xiàn)代土木工程起始于20世紀中葉。發(fā)展至今，土木工程在建筑材料、結構理論和建造技術方面都取得了極其巨大的進步。

建筑材料方面，高強度混凝土、高強低合金鋼、高分子材料、鋼化玻璃越來越多地出現(xiàn)在建筑上。結構理論方面，利用電子計算機強大的運算和繪圖能力，力學分析和計算的結果更加符合結果的實際情況，使得在結構設計上更為可靠。對于建筑技術，已經(jīng)發(fā)展到機—電—計算機的一體化，施工過程中，不論是上天、入地還是翻山、下海，都已不是施工的障礙了；而焊接技術的普遍使用，也使得鋼結構的發(fā)展進入了一個新的階段。

現(xiàn)代土木工程造就的舉世矚目的建筑有：我國臺北的國際金融中心，上海金茂大廈，馬來西亞吉隆坡的石油大廈雙塔樓，法國的諾曼底斜拉橋等。

1．2對土木工程的現(xiàn)狀的認識

現(xiàn)今的土木工程，正日益同它的使用功能或生產工藝緊密結合。

公共和住宅建筑物要求的建筑、結構、給水排水、采暖、通風、供燃氣、供電等現(xiàn)代技術設備日益結合成為整體。

工業(yè)建筑物則要求恒溫、恒濕、防微振、防腐蝕、防輻射、防火、防爆、防磁、防塵、防高（低）溫、耐高（低）濕，并向大跨度、超重型、靈活空間方向發(fā)展。

另外，高層建筑大量興起，地下工程高速發(fā)展，城市高架公路、立交橋大量出現(xiàn)，并逐步實現(xiàn)交通運輸高速化、水利工程大型化。

值得一提的是我國實行改革開放以后，綜合國力有了很大提高，已具備更大規(guī)模開發(fā)和利用水資源的條件，如三峽水利樞紐，南水北調工程等都是世界一流的大型水利工程。

1．3對土木工程未來發(fā)展的認識

隨著我國改革開放的不斷深入和經(jīng)濟的迅速發(fā)展，中國將面臨一個更大規(guī)模的建設。可以說，我們正面臨著一個伴隨著國民經(jīng)濟飛躍的土木工程大發(fā)展的大好時期。而且這樣一個優(yōu)良的發(fā)展環(huán)境已經(jīng)受到并將繼續(xù)受到西方國家的急切關注。

作為跨世紀的一代，這一大好形勢為我們提供了空前難得的施展才干、向國際水平?jīng)_擊的良好機遇。同時，我們也深深感到，這是一個“機遇”與“挑戰(zhàn)”并存、“合作”與“競爭”交織、“創(chuàng)新”與“循舊”相爭的時代，如何把握世紀之交時土木工程學科的發(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科的新紀元，是對我們跨世紀一代人的嚴峻挑戰(zhàn)。

2．我的感受和認識：中國的土木工程要走可持續(xù)發(fā)展之路

我國的土木工程有自己的特殊性。

“中國是世界上人口最多的國家，一項大資源被13億一除即變得微不足道，而一個小問題乘以13億就成了大問題。”劉西拉教授此語切實道出了我國的困難之所在。我國的煤、石油、天然氣、水、森林總量均居于世界前列，而人均占有量卻全部低于世界平均水平。人口、能源、教育、污染問題已經(jīng)成為我國所面臨的四大嚴酷問題。走可持續(xù)發(fā)展迫在眉睫。而土木工程，也必當立足長遠，走出一條可持續(xù)發(fā)展之路。

放眼世界，美國的現(xiàn)代化進程可謂先進，而現(xiàn)今資料表明：未來美國要投入16000億美元來解決已建工程的不安全狀態(tài)，譬如，氯離子所引發(fā)的建筑銹蝕等等。作為當代土木工程師，在傳承前人輝煌成就的同時，也必須多多吸取已出事故的教訓，在今后的工作中進行創(chuàng)新改良，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

2．1發(fā)展高新技術，應用結構健康監(jiān)測，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展

土木工程在實際使用過程中，會出現(xiàn)不同程度的損傷或性能退化，這將影響起承載能力和耐久性，甚至引發(fā)嚴重的工程事故，帶來重大的人員傷亡和經(jīng)濟損失，產生嚴重的社會影響。因此，從建筑建成的一刻起，就要做好健康監(jiān)測、修復和加固的準備。

隨著現(xiàn)代傳感技術、計算機與通訊技術、信號分析與處理技術及結構動力分析理論的迅速發(fā)展，人們提出了結構健康監(jiān)測的概念，給土木工程的發(fā)展帶來革命性的變化。

結構健康監(jiān)測系統(tǒng)通過在結構上安裝各種傳感器，自動、實時地測量結構的環(huán)境、荷載、響應等，對結構的健康狀況進行評估，科學有效地提供結構養(yǎng)護管理的決策依據(jù)，確保結構安全運營，延長結構使用壽命。

近年來，大型土木工程特別是大跨度橋梁結構的健康監(jiān)測技術成為國內外工程界和學術界關注的熱點，通過科研和工程技術人員的努力取得了卓有成效的研究成果。國內外近年新建的許多大型橋梁都安裝了結構健康監(jiān)測系統(tǒng)，如我國的上海徐浦大橋、江陰長江公路大橋、東海大橋、香港地區(qū)的青馬大橋，韓國Seohae橋和Youngjong橋、美國CommodoreBarry橋和加拿大Confedration橋等。

像這樣，通過發(fā)展結構健康監(jiān)測與安全預警，在第一時間發(fā)現(xiàn)建筑可能出現(xiàn)的問題，及時進行修復與加固，既避免了可能出現(xiàn)的建筑事故，也基本解決了建筑過快老化損壞，不得不拆去重修的尷尬局面，及由此造成的大量經(jīng)濟、資源、時間上的浪費，實現(xiàn)建筑使用的可持續(xù)發(fā)展。

2．2合理利用自然資源，注重既有土木工程設施的再利用，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展

“可持續(xù)發(fā)展是在不犧牲后代并滿足其需要能力的條件下，滿足當前的需要”。

合理利用自然資源，則要在土木工程的建設、使用和維護過程中，土木工程師主動做到節(jié)能節(jié)地，并最大限度地發(fā)揮既有土木工程設施的作用。

比如，我們可以充分利用建筑綠化，在夏季有效降低灰磚墻表面溫度，從而減少空調的使用量；可以使用節(jié)能保溫型的多孔磚或復合墻體作為墻體材料，達到冬季保溫隔熱的作用；還可以太陽能、地下熱能等新能源，減少不可再生資源用量的減少。

另外，對既有建筑的再利用也是可持續(xù)發(fā)展的重要手段之一。這方面，上海已經(jīng)取得不少成功的經(jīng)驗：大量不用的廠房，很多已經(jīng)轉變?yōu)檎褂[廳、辦公樓、藝術家工作室等。這樣的改造再利用，既符合現(xiàn)代使用的要求，又節(jié)約了能源，避免了浪費，不失為一種有效的辦法。

2．3開發(fā)利用再生資源和綠色資源，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展

世界上每年拆除的廢舊混凝土，工程建設產生的廢舊混凝土等均會產生巨量的建筑垃圾。我國每年的施工建設產生的建筑垃圾達4000萬噸，產生的廢混凝土就有1360萬噸，清運處理工作量大，環(huán)境污染嚴重。此外，我國是20年來世界水泥生產的第一大國，而這本身是一項高耗資源、高耗能、污染環(huán)境的行業(yè)。

與其他材料相比，鋼材和再生混凝土較為符合綠色建材的標準，應當大力發(fā)展這樣的綠色建材。

對此，日本的愛知世博會，給我們上了生動的一課：材料方面，世博會的各種建筑材料表面上看很高檔，但是很多都是廢物利用。許多木版都是由建筑用木材廢料加工而成，到處擺放的坐椅，是電視機殼粉碎后制成。豐田展館內壁由回收的廢紙加工而成，長久會場日本館，既追求了人與自然和諧，也節(jié)約了經(jīng)濟開支，所使用的大部分鋼材和木料，都可以回收利用。同時，竹壁的優(yōu)越性在3到9月愛知的酷暑也顯現(xiàn)無遺。竹子本身的性能大大降低了室內溫度，空調的使用也明顯減少。這一點給了我眾多的思考：在建筑選材方面，在合適之處應用自然的可再生資源，節(jié)約開支的同時，也實現(xiàn)了生態(tài)與建筑的和諧可持續(xù)發(fā)展，何樂而不為呢？

另外，在日本愛知世博會長久手會場，繭狀日本館為減少熱負荷，利用墻面綠化、生物降解塑料材料和間伐木材(森林中被砍掉的細木材)實現(xiàn)了環(huán)保功能。以“自然的智慧”為主題的愛知世博會，展館建設大量應用現(xiàn)代科技成果，突出環(huán)保性和功能性，反映出人類對自然美的孜孜追求。而這，也應當是未來土木工程師要學習和發(fā)展的方向。

我國建筑中，李國豪教授設計的揚浦大橋也堪稱經(jīng)典。引橋部分的螺旋式上升結構，節(jié)約人民幣數(shù)億元，是土木工程實現(xiàn)經(jīng)濟性可持續(xù)發(fā)展的典范。

當然，可持續(xù)發(fā)展，絕不是一味地追求節(jié)省，而是要尋求一種最合理的中間狀態(tài)，既要保證建筑有足夠的創(chuàng)意，也要追求完美的技術經(jīng)濟指標，以最少的投入獲得最大的效益。我們依舊還是要創(chuàng)造經(jīng)典，但是絕不能建立在揮霍金錢，建立在耗費更多的資源、能源的基礎之上?，F(xiàn)今，建筑世界已經(jīng)進入到生態(tài)美學的時代，注重文化、生態(tài)、工程與環(huán)境之間的關系，注重人性化、節(jié)能與可持續(xù)發(fā)展，才是當代工程師的著眼方向。

3．身邊的土木工程實例

我已經(jīng)在上文中提及了許多土木工程實例，也述說了我對它們的一些認識。下面，我想注重談一下對蘇通大橋的了解。

蘇通大橋連接蘇州與南通兩座古城，如今正在顯露雄姿。這座全長32.4公里的大橋，是在建中的世界第一大橋。

據(jù)蘇通大橋建設副總指揮何平介紹，蘇通大橋由跨江大橋工程和南、北岸接線工程三部分組成。全線采用雙向六車道高速公路標準。大橋總投資約64．5億元，預計2008年底建成。蘇通大橋的建設過程將攻克一系列世界性難題，并創(chuàng)造四個世界之最。

最大主跨。蘇通大橋為斜拉橋。斜拉橋自上世紀50年代開始修建，世界上已建成的各類斜拉橋有200余座。目前世界上已建成的最大跨徑斜拉橋為主跨890米的日本多多羅大橋，在建的香港昂船洲大橋主跨1018米，蘇通大橋跨徑1088米，建成后將成為世界最大的跨徑斜拉橋。

最深基礎。蘇通大橋主墩基礎由131根長約120米、直徑2.5米至2.8米的鉆孔灌注樁組成，承臺長114米、寬48米，面積有一個足球場大，是世界規(guī)模最大、入土最深的橋梁樁基礎。

最高塔橋。目前已建最高橋塔為多多羅大橋224米鋼塔，蘇通大橋塔為高300.4米的混凝土塔，比在建的香港昂船洲大橋橋塔高6米，為世界最高的橋塔。

最長拉索。蘇通大橋最長拉索為577米，最大重量為59噸，比多多羅大橋斜拉索長100米，為世界上最長的斜拉索。

交通部總工程師鳳懋潤說，蘇通大橋是世界第一跨度斜拉橋，將成為中國由橋梁大國向橋梁強國轉變的第一個標志性建筑。

4．土木工程專門人才應具有的素質

成為優(yōu)秀的土木工程師，必須具備“四要素”，即知識結構、實踐技能、能力結構以及綜合素質與創(chuàng)新意識。

知識結構包括：公共基礎知識，專業(yè)基礎知識和專業(yè)知識。

首先，優(yōu)秀的土木工程師必定有扎實的公共基礎知識，并且，在熟悉了解自然科學的基礎之上，良好的思想道德心理素質和人文、社會科學基礎知識也必不可少。

其次，優(yōu)秀工程師還必須有過硬的專業(yè)基礎知識。對工程數(shù)學、流體力學、巖土工程、結構工程等都要有扎實的理解和較強的應用能力。

第三，還要有深入的專業(yè)知識。不論是從事鐵道工程、隧道工程、地下工程還是建筑工程，每一個工程師都要對所偏重行業(yè)有著先進的專業(yè)知識。只有這樣，才能使我國的土木工程事業(yè)，走在世界的前列。

土木工程離不開實踐。因此，工程師要具備高超的實踐技能。譬如：制圖技能、計算機應用技能、工程測量技能和結構檢測技能等。

作為土木工程學院的本科學生，我會在大學四年的學習過程中，努力掌握好計算機語言與程序設計技能，珍惜每一個上機實習的機會，并在大學物理實驗、材料實驗和結構實驗中掌握一般結構實驗的基本方法，初步具備結構檢驗的技能，做好技術實習、課程設計，爭取在結構設計大賽中獲獎。

此外，工程師與科學家的不同在于不僅受到自然規(guī)律的制約，還會受到社會規(guī)律的約束。工程技術人員的的每個工程方案的完成都是某種“社會活動”，絕不可能靠一個人在房間里單獨完成。因此要有足夠的能力與社會打交道，遵循好社會規(guī)律。

在學習生活中，我將不斷提高自己的自學能力，從學習中提升工程能力，在學生工作中提升管理能力，逐步完善自己的知識結構，從中培養(yǎng)出科技開發(fā)能力并在表達能力和公關能力上多下工夫。

不過，這些技能還構不成一個真正有助于我國可持續(xù)發(fā)展的土木工程師。因為工程師最重要的是具備高尚的道德文化修養(yǎng)和思想品質。為了國家和民族的利益，獻身祖國的事業(yè)。為了國家的榮譽，能有強烈的競爭意識。具備唯物辨證的思想方法，有蹋實、嚴謹、苦干的工作作風。只有這樣，才能做一名合格的中國土木工程師。

我們還應看到，我國的土木工程事業(yè)與世界一流水平還有一定的差距。譬如國內的不少高層建筑（包括上海的環(huán)球金融中心），其工程設計幾乎全部由國外承擔，鋼材幾乎全部從國外進口，工程總承包也大多由國外承擔，只有鋼結構制作與安裝等工作由國內單位承擔。獲得完全自主的知識產權，實現(xiàn)工程建筑的國產化，趕超國際水平，需要我們青年一代去完成！

作為祖國未來的土木工作者，我將努力做到：

1．達好基礎，學好外語，承認不足，不甘落后，不斷在創(chuàng)新、質量和美學上下工夫。

2．提升自己的競爭意識，敢于參與國際大賽并獲得獎項；

3．工作結合我國國情，特別是考慮由于人口負擔過重造成的能源不足、水資源和耕地缺乏。特別注意不使西方發(fā)達國家在他們發(fā)展過程中由于當時對可持續(xù)發(fā)展認識不足造成的錯誤與嚴重后果在中國的大地上出現(xiàn)！

我將不斷提升能力，鼓足干勁，與其他同學一道，走出一條自主創(chuàng)新、可持續(xù)發(fā)展的有中國特色的土木工程發(fā)展之路，共同將我國的土木工程事業(yè)推向新的！

附錄：

參考資料：

《土木工程》(英)斯科特(Scott,J.S.)撰中國建筑工業(yè)出版社

《土木建筑文獻檢索與利用》肖友瑟主編大連理工大學出版社

《土木工程總論》丁大鈞，蔣永生編中國建筑工業(yè)出版社

《土木建筑工程概論》王繼明主編高等教育出版社

《土木工程學報》中國土木工程學會土木工程學報編輯部

《土木工程》中國土木工程學會科學出版社

《土木工程概論》上海交通出版社

《土木系統(tǒng)工程》機械工業(yè)出版社

《INTRODUCTIONOFCIVILENGINEERING》中國建筑工業(yè)出版社

聽課紀錄：

2007.09.19朱合華土木工程與土木工程師

2007.09.26劉西拉21世紀土木工程師的知識素質和能力

2007.10.10周順華鐵路的現(xiàn)狀與發(fā)展

2007.10.17陳以一建筑與結構

2007.10.24呂西林土木建筑工程中的高新技術

2007.11.07盧耀如地球、科學、人生

2007.11.14樓夢麟水利工程與水工結構

2007.11.21孫立軍交通運輸工程概況

2007.11.28范慶國現(xiàn)代施工技術

2007.12.05孫柏濤地震的研究與預防

2007.12.12項海帆國際橋梁與結構工程新進展

篇5

關鍵詞：加固；FRP；有限元

一、 概述

結構在長期的自然環(huán)境和使用環(huán)境的雙重作用下，其功能將逐漸減弱，這是一個不可逆轉的客觀規(guī)律。如果能夠科學地評估這種損傷的程度和規(guī)律，及時采取有效處理措施，可以延緩結構的損傷進程，達到延長結構使用壽命的目的。因此，結構的可靠性評估方法及加固技術己逐漸成為工程界關注的熱點問題，結構鑒定與加固技術已處于十分突出的位置。

使用纖維增強復合材料（FRP）包裹加固混凝土柱已被廣泛的應用在鐵路、公路及工業(yè)建筑等多個行業(yè)領域[1]。目前，F(xiàn)RP材料在混凝土結構的加固修復中已得到廣泛的應用。清華大學、東南大學、同濟大學、天津大學、華南理工大學、中國建筑科學研究院等近十個科研院所也開展了相關的研究。相對于混凝土結構，F(xiàn)RP加固鋼結構還未如FRP加固混凝土結構一樣得到廣泛研究和應用。

傳統(tǒng)的混凝土結構加固方法是將鋼板焊接、螺栓連接、鉚接或者粘接到原結構的損傷部位，這些方法雖在一定程度上改善了原結構缺陷部位受力狀況，但同時又給結構帶來一些新的問題，如產生新的損傷和焊接殘余應力等。而纖維增強復合材料（Fiber Reinforced Polymer，簡稱FRP） 結構加固技術則克服了上面各種方法的缺點，并且由于FRP的比強度和比模量高、耐腐蝕及施工方便等特點，在混凝土結構加固修復中已得到廣泛的應用。

應用于結構加固的纖維增強復合材料（Fiber Reinforced Plastic 或 Fiber Reinforced Polymer，簡稱FRP）主要有：玻璃纖維復合材料（Glass Fiber Reinforced Plastic簡稱GFRP），芳綸纖維復合材料（Aramid Fiber Reinforced Plastic 簡稱AFRP）和碳纖維復合材料（Carbon Fiber Reinforced Plastic 簡稱CFRP）等[1]。

CFRP加固結構技術與常規(guī)的加固技術相比，具有以下特點：1）高強高效。由于碳纖維具有優(yōu)良的物理力學性能，在加固結構中可以充分的發(fā)揮其高強度和高彈性模量的特點來增強原有構件的抗彎抗剪性能；2）施工簡易。CFRP加固技術不需要使用大型機具，占用場地小，加固構件時可以根據(jù)構件的尺寸具體定制CFRP，或者在現(xiàn)場剪裁，無需專門的剪裁器具；3）加固完成后養(yǎng)護時間短；4）適用范圍廣。該技術可以廣泛應用于各種結構類型（如房屋，橋梁，隧道，壓力容器等），適用于各種形狀（如矩形，圓形曲線等），以及各種加固部位（梁，板，柱，殼等）。對于一些大型復雜形式結構，碳纖維加固技術的優(yōu)勢就更加突出；5）耐久性好。由于碳纖維材料本身的耐腐蝕、耐疲勞性能優(yōu)異，因而在加固完成后的復雜運營環(huán)境下都保持相當優(yōu)良的力學性能；6）由于碳纖維的比剛度、比強度很高，基本不增加結構的自重和減少結構的凈空。

目前的研究表明，F(xiàn)RP片材加固柱子的破壞通常由FRP片材環(huán)向斷裂引起[1][2]。許多實驗顯示實驗中測得的柱子破壞時的FRP斷裂應變顯著低于材料拉伸實驗中測得的FRP斷裂應變[1]-[5]。研究表明有許多原因可能導致這種現(xiàn)象的產生，其中包括[1][6][7]：幾何因素（例如幾何不連續(xù)性），F(xiàn)RP材料因素（例如纖維的不均勻拉伸和錯層），混凝土材料因素（例如混凝土不均勻變形），粘結膠的材料性能因素和荷載因素。關于這些因素的詳細描述可參考文獻[6]、[7]。

FRP包裹片材斷裂時的FRP環(huán)向應變與FRP拉伸實驗中斷裂應變的比值被稱為FRP片材的“應變效率”[1]。已有許多學者針對影響FRP片材應變效率的各項因素進行研究。其中文獻[6]采用有限元方法重點對FRP片材端部的幾何不連續(xù)進行了研究。結果表明幾何不連續(xù)性導致FRP的平均破壞應變明顯降低，但該模型過于簡化FRP約束混凝土柱：模型將FRP-混凝土界面假設為均勻內部壓力或均勻徑向位移，而不是模擬混凝土的變形。另外，由于缺少FRP片材端部的應變分布實驗結果，該有限元模型并沒有與實驗進行比較驗證。本文采用了實驗和數(shù)值模擬的綜合研究，從而進一步分析FRP片材端部幾何不連續(xù)的影響。

二、 FRP加固混凝土柱實驗

2.1實驗安排

本研究進行了六個碳纖維復合材料約束混凝土圓柱軸向壓力實驗，實驗現(xiàn)場布置如圖1所示。試驗在愛丁堡大學結構試驗室中進行。圓柱的直徑為100mm，高度為200mm，全部采用單層FRP片材包包裹，其中片材的纖維方向均為環(huán)向，片材采用碳纖維材料SikaWrap Hex 230C。通過兩個素混凝土柱抗壓實驗得出混凝土的抗壓強度為31MPa。依據(jù)制造商的數(shù)據(jù)，F(xiàn)RP片材的名義厚度為每層0.12mm，極限拉應變?yōu)?.7%，彈性模量為231GPa。根據(jù)制造商的建議，F(xiàn)RP采用粘貼重疊長度為100mm。試件FRP包裹示意和試驗中的相機位置如圖2所示。

圖1 實驗現(xiàn)場布置

圖2 相機位置圖

實驗采用兩臺高性能數(shù)碼相機測量試件高度中段的變形。其中一臺相機聚焦在FRP片材重疊部分的結束位置（1號相機），另一臺相機（2號相機）聚焦在FRP片材重疊部分180o相對的區(qū)域（如圖2）。相機拍攝的照片采用粒子圖像測速法（PIV）進行分析，用于獲取試件的連續(xù)應變分布。PIV是在流體中或待測物體上標記示蹤粒子，在恒定光源照射下，在與光線垂直方向上用攝像機或照相機拍攝隨物體運動的粒子圖像，在對圖像進行處理分析計算，最終得到橫切面上二位速度場的一種測量方法。該方法作為一種全流場、無接觸、無擾動、二維性和高精度的流動測量方法，適用于湍流等復雜流場測量，也適用于應變分布及位移場測量。同時該方法可對整個區(qū)域的位移進行分析計算，深入綜合的分析位移場及應變場的各種規(guī)律特點。在近十年，PIV技術這門跨學科綜合技術，在充分利用激光技術、視頻圖像處理技術、計算機技術和光學技術的最新成果，已經(jīng)充分發(fā)展和成熟起來。PIV的基本概念和原理是：粒子圖像追蹤，即對攝像機或照相機拍下的一定間隔時間Δt前后兩個時刻的粒子圖像進行分析計算求得速度或位移，一般在某一時刻t的圖像中選定一定區(qū)域A作為研究對象，該區(qū)域成為匹配塊（也稱匹配域或相關域），在t+Δt時刻拍攝的圖像內選定一個更大的包含匹配塊A的區(qū)域B，B稱為搜索域，在搜索域B內找與匹配塊A最匹配的塊A’，A到A’的距離即為示蹤粒子的位移，與時間相比即為速度。詳細的PIV應用方法可參考文獻[5]。

2.2 實驗結果

所有六個試件的破壞模式都為FRP斷裂。其中三個試件FRP斷裂的位置是重疊部分的結束位置，這證明了FRP片材的幾何不連續(xù)性對試件的破壞模式有顯著的影響[6][7]。

軸向應力-應變曲線和軸向-環(huán)向應變曲線見圖3。圖中的應變是通過PIV分析2號相機拍攝的照片得出。PIV分析是通過軟件GeoPIV進行。該軟件是通過在初始相片中設定一系列像素框，并在之后的相片中跟蹤該像素框來測量位移和應變。像素框的位置及大小可以在相片范圍內能任意選擇。平面內應變可以通過定義一對像素框及一定的計算長度來得出。本研究采用100mm的計算長度來進行2號相機照片的PIV分析。圖2和圖3中還顯示了Jiang & Teng分析模型的預測結果。由圖可以看出，該分析模型的結果與實驗結果較接近，本文將采用該分析模型來生成有限元模型的混凝土本構參數(shù)。

圖3 軸向應力-應變曲線

圖4顯示各試件FRP片材端部位置的環(huán)向應變分布。由于試驗過程中的失誤，試件5的應變分布未體現(xiàn)在圖4中。圖中的環(huán)向應變是通過PIV分析1號相機的照片得出的。1號相機的相片采用5mm的計算長度來計算FRP端部的小范圍內應力分布?！皩嶒炂骄怠笔窃嚰?-6應變結果的平均值。由圖可以看出，正向位置的應變明顯高于負向位置，這是由于負向距離是FRP的重疊位置，厚度較大，應變也相對較小。在接近FRP外層端部的負向位置，F(xiàn)RP應變發(fā)生顯著下降，這是由于自由端位置的應變會趨近于零。

圖4 環(huán)向應變分布

三、 有限元模擬

有限元模型中FRP片材采用極坐標方式來描述位置。角度=0 時，F(xiàn)RP位于內端部，=360+ 時，F(xiàn)RP位于外端部。FRP重疊部分的角度為。FRP片材的幾何形狀采用以下方法模擬：從FRP內層到外層的漸變段采用正弦曲線，變化區(qū)域的角度為30 。

本研究采用ABAQUS8.0軟件建立了三維有限元模型。有限元法的計算原理是將某個工程結構離散為由各種單元組成的計算模型，這一步稱作單元剖分。離散后單元與單元之間利用單元的節(jié)點相互連接起來；單元節(jié)點的設置、性質、數(shù)目等應視問題的性質，描述變形形態(tài)的需要和計算精度而定（一般情況單元劃分越細則描述變形情況越精確，即越接近實際變形，但計算量越大）。所以有限元中分析的結構已不是原有的物體或結構物，而是同新材料的由眾多單元以一定方式連接成的離散物體。這樣，用有限元分析計算所獲得的結果只是近似的。如果劃分單元數(shù)目非常多而又合理，則所獲得的結果就與實際情況相符合。ABAQUS 是一套功能強大的工程模擬的有限元軟件，其解決問題的范圍從相對簡單的線性分析到許多復雜的非線性問題。 ABAQUS 包括一個豐富的、可模擬任意幾何形狀的單元庫。并擁有各種類型的材料模型庫，可以模擬典型工程材料的性能，其中包括金屬、橡膠、高分子材料、復合材料、鋼筋混凝土、可壓縮超彈性泡沫材料以及土壤和巖石等地質材料，作為通用的模擬工具， ABAQUS 除了能解決大量結構（應力 / 位移）問題，還可以模擬其他工程領域的許多問題。ABAQUS 被廣泛地認為是功能最強的有限元軟件，可以分析復雜的固體力學結構力學系統(tǒng)，特別是能夠駕馭非常龐大復雜的問題和模擬高度非線性問題。 ABAQUS 不但可以做單一零件的力學和多物理場的分析，同時還可以做系統(tǒng)級的分析和研究。由于 ABAQUS 優(yōu)秀的分析能力和模擬復雜系統(tǒng)的可靠性使得 ABAQUS 被各國的工業(yè)和研究中所廣泛的采用。

本有限元模型建立了1mm厚的有限單元，從而來分析軸心受壓的FRP包裹混凝土柱中間高度位置的行為，建立的模型如圖7所示。模型假設柱子兩端的約束對中間高度范圍影響很小。模型采用8節(jié)點空間實體單元模型FRP、膠層和混凝土。加載采用了軸向均勻位移。

圖5包裹混凝土柱的有限元模型

3.1 材料參數(shù)

混凝土本構采用改進混凝土損傷塑性模型（CDPM）。混凝土塑性損傷模型主要是用來為分析混凝土結構在循環(huán)和動力荷載作用下的提供一個普遍分析模型。該模型也適用于其它準脆性材料如巖石、砂漿和陶瓷的分析。在較低的圍壓下混凝土表現(xiàn)出脆性性質，主要的失效機制是拉力作用下的開裂失效和壓力作用下的壓碎。當圍壓足夠大能夠阻止裂紋開裂時脆性就不太明顯了。這種情況下混凝土失效主要表現(xiàn)為微孔洞結構的聚集和坍塌，從而導致混凝土的宏觀力學性質表現(xiàn)得像具有強化性質的延性材料那樣。塑性損傷模型并不能有效模擬混凝土在高圍壓作用下的力學行為。而只能模擬混 凝土和其它脆性材料在與中等圍壓條件（圍壓通常小于單軸抗壓強度的四分之一或五分之一）下不可逆損傷有關的一些特性。這些特性在宏觀上表現(xiàn)如下：單拉和單壓強度不同，單壓強度是單拉強度的10倍甚至更多；受拉軟化，而受壓在軟化前存在強化；在循環(huán)荷載（壓）下存在剛度恢復；率敏感性，尤其是強度隨應變率增加而有較大的提高。

改進CDPM模型是采用ABAQUS自帶的CDPM模型，通過選定一系列參數(shù)而得。本模型可以模擬不均勻約束情況下的混凝土行為[11]。膠的本構采用理想彈朔性模型，彈性模量和強度分別為4.5GPa 和 40.5MPa，厚度采用電子顯微鏡的實測厚度，為0.14mm。FRP模擬采用實際厚度0.47mm，該厚度是通過電子顯微鏡測得。FRP定義為正交各項異性材料，F(xiàn)RP徑向（r）、環(huán)向（）和軸向（z）彈性模量分別為6.75 GPa， 63.4 GPa和6.75 GPa，剪切模量Gr， Grz， Gz 分別為 2.78 GPa， 2.59 GPa 和 2.78 GPa，泊松比r， rz， z分別為0.033， 0.31和0.31。

3.2 有限元分析結果

有限元分析得出的FRP最大環(huán)向應變達到斷裂應變時，F(xiàn)RP內外表面環(huán)向應變分布如圖6所示?？梢钥吹紽RP片材上的應變集中發(fā)生在兩個位置：（1）FRP片材緊靠結束外端部的內層外表面；（2）FRP片材緊靠起始端部的外層內表面。應變集中位置的應變分布如圖6所示。由圖可以看出位置A的應變集中比位置B的更顯著，F(xiàn)RP最大環(huán)向應變也發(fā)生在A位置。由上述分析可見，F(xiàn)RP幾何不連續(xù)性引起的應變集中會對柱子的極限狀態(tài)產生顯著影響，從而明顯降低了測得的FRP破壞時應變。

圖 6 預測的環(huán)向應變分布

3.3 討論

有限元模型預測的軸向應力-應變曲線及軸向-環(huán)向應變曲線如圖2、3所示。有限元結果中的環(huán)向應變是FRP重疊位置以外范圍中部的應變。軸向應力是混凝土柱豎向合力與橫截面積的比值。

通過有限元模型可以得出計算長度為5mm的平均環(huán)向應變分布。有限元結果（標注為“有限元模型”）與PIV實驗結果的對比如圖5。由圖可以看出，有限元預測結果與實驗結果所示的趨勢相同，但在正負位置上都略高與實驗結果。因此，如果需要更精確的預測結果，有限元模型所需采用的FRP極限應變應比材料供應商提供的更低?？紤]到幾何不連續(xù)并非影響應變效率的唯一因素，采用較低的FRP極限應變來代表其他因素的影響具有較強的合理性。

四、 結論

本文針對FRP片材幾何不連續(xù)性對FRP包裹混凝土柱的FRP應變進行了研究。研究包括實驗和有限元兩個部分。實驗部分采用PIV技術獲得FRP端部的連續(xù)應變分布，有限元模擬部分建立了三維有限元模型，模型考慮了非線性混凝土本構。分析結果表明：

（1）FRP幾何不連續(xù)性引起的應變集中會對柱子的極限狀態(tài)產生顯著影響，從而明顯降低了測得的FRP破壞時應變。

（2）本研究建立的有限元模型可以較好的模擬FRP環(huán)向應變分布情況。

（3）三維有限元模型對FRP端部環(huán)向應變的分析預測與實驗結果趨勢較為接近，但如果采用材料供應商提供的FRP極限應變，則預測結果相對較高。有限元分析與實驗結果的差別很可能是由于影響FRP應變效率的其他因素造成。

五、 參考文獻

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[2] 李師慶. FRP Rupture Strains in FRP Wrapped Columns[D]. 英國愛丁堡大學博士學位論文，2012.

[3] 葉列平， 馮鵬. FRP在工程結構中的應用與發(fā)展[J]. 土木工程學報. 2006.3， 39（3）： 24- 36.

[4] Li， S. Q.， Chen， J. F.， Bisby， L. A.， Hu， Y. M.， and Teng， J. G. Strain efficiency of FRP jackets in FRP-confined concrete-filled circular steel tubes[J]. International Journal of Structural Stability and Dynamics. 2012.3， 12（1）： 1-20.