土木铁道工程篇1

关键词：铁道工务；轨道检测；教学改革；实践

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）34-0076-02

铁路专业化人才的培养一直是铁路院校高等教育的目标[1]。专业教学与人才培养紧密相关[2]，通过教学使学生掌握铁路基础理论知识、了解现场工程实际问题，提高专业素质，成为特色创新型人才。我国高速、重载及城市轨道交通的快速发展[3，4]，拓宽了铁道工程学科的市场需求，专业教学方法[5-7]成为铁道工程高等教育研究的热点，促使各铁路学校对相关课程进行改革和建设。

“工务管理及检测技术”是北京交通大学铁道工程课程体系教学改革的重点之一。通过改革，将最新研究成果充分纳入课程教学、优化教学内容，采用最高效的授课技巧开展课堂教学、优化教学方式，使土木工程及铁道工程专业学生充分掌握铁路工务管理中的新理念、新技术和新方法，同时促进创新复合型人才的培养。该课程结合近年来的教学工作，在授课内容、教学方法、课外实践及考核方式等多个方面进行了积极探索。

一、教学目标及对象

1.教学目标。“工务管理及检测技术”是我校土木工程学院开设的一门选修课程，具有鲜明的铁路行业特色。课程着眼于本科生的专业素质培养，立足铁路工务设备的运营维护，使学生系统学习铁路线路养护维修、质量评定、养路机械、工务安全及信息化、测试方法及检测技术等方面的知识。

2.教学对象。本课程在大四上学期开设，主要教学对象为我校土木工程专业土木工程方向、铁道工程方向、城市轨道工程方向的学生。除此之外，交通运输工程（铁路相关方向）及其他相关专业的学生，也可以选修本课程。从往年的教学经验来看，很多跨专业考入我校铁道工程专业的研究生也前来听课。

3.教材建设。为满足教学的要求，教研室2009年申请了普通高等教育铁道部特色教材立项项目，编写了《铁路工务管理》一书并已正式出版[8]，内容包括工务设备检测与管理标准、修程修制、养护维修、大型养路机械、工务信息管理与辅助决策系统等方面，最大特点是在系统介绍工务基本知识的基础上，融入了最新的方法、设备和技术等介绍。

本课程大部分教学内容以《铁路工务管理》为主，部分轨道测试方面的内容参考《铁路工务检测技术》、《铁路轨道动力测试技术》。此外，还向学生推荐《铁路工务技术手册》、《轨道工程》、《无缝线路研究与应用》等相关书籍和资料。

二、教学改革方式

1.教学内容。以前内容多围绕普通铁路开展，本课程结合当前高速、重载及城市轨道交通的发展，拓展了课程的教学内容。教师平时需查阅大量有关铁路发展和铁路运营的文献，向学生讲授国内外铁路最新技术和问题。针对高速铁路，新增加了无砟轨道、高速道岔等新型结构病害及其维护方法等内容，并讲授在线监测方法、综合检测车等内容；针对重载铁路，新增介绍重载铁路轨道的受力特点、破坏形式及养护维修要求，重点讲授重载铁路道砟磨损的成因、测试方法和处理措施；补充了针对城市轨道交通的相关内容，包括地铁及轻轨线路的主要病害特点、工务设备的养护维修方法、轨道检测及钢轨异常磨耗的整治方法等内容。

2.教学方式。“工务管理及检测技术”课程是学生了解铁路现场作业内容的第一门课，前期所学“铁道概论”、“轨道工程”等仅从结构特征、技术特点等方面进行了介绍，课程在课件制作、课堂教学等方面进行了创新，并增加了学生动手环节的内容。①使课件更有吸引力。本课程信息量大，采用多媒体教学，更为形象和直观，如轨道结构病害形式、大型养路机械等用图片展示；一些结构非常复杂又抽象的关系，如测试系统间数据传输关系、信息管理系统数据分析采用流程等表达。课件中所包含的大量的国内外文字资料和图片，每年都会进行更新，使学生对课程教学内容有很好的感性认识。②积极开展课堂讨论。为了提高课堂教学气氛、引导学生主动思考问题，教师充分利用课堂教学时间，组织学生们积极开展问题讨论。采用的方法是：提前2周布置思考题或讨论题，课堂预留半节课进行讨论，一组选派3～4名同学进行介绍、阐述，其余同学进行补充、提问、质疑，教师鼓励并引导同学们充分参与、发表自己意见。课题讨论会一般开展4～5次，讨论主题多样、内容涉及面也往往较广，对学生的要求是能够了解即可，避免对学生施加过大的学习压力。③注重课堂提问和复习。温故而知新，可以为师矣。课堂中，教师通过提问，促进学生对前面内容的主动复习；课间休息时，教师与学生们交流讨论，积极解答学习中遇到的问题；课后，教师布置作业，加深学生对本章基本知识点的掌握。教学内容结束后，安排l次考前复习课，对课程的内容和主要知识点作一个全面的回顾。这一反复学习的过程取得了良好的效果，绝大部分学生都能掌握课程内容。④增加学生动手环节。工务管理与检测技术具有较强实践性，参观实习是课程学习的重要一环。工务作业和检测中有很多小型仪器设备，如钢轨探伤仪、钢轨轮廓仪、道尺和钢轨平直尺等。利用课外时间，在实验室室外线路上进行模拟测试，教师先介绍演示，然后同学们分组亲自动手进行轨距测量、钢轨轮廓测量，体验测量工作的不易性。此外，针对轨道动力测试，指导学生在线路上粘贴应变片、安装加速度和位移传感器等，利用IMC动态数据采集仪对结构振动进行测试。增加学生的动手环节，可以提高学生对于现场测试检测的认知。

3.考核方式。参照原有的考核方式和其他选修课的考核方式，考虑本课程设置的目的是增加本科生对铁路工务和检测的认识和了解，加大课程平时成绩所占的比例，平时成绩由原来的30%增加到现在的40%，而期末考试成绩所占比重降低，仅占总成绩的60%。考试采用开卷的形式，试卷注重考察学生对基本知识点的理解，围绕教学大纲和课后习题进行出题，主要包含名词解释、简答题和讨论分析题3种形式。简答题主要考察学生对基本知识点的掌握程度，讨论分析题则需要学生结合现状进行多个知识点的综合应用。

平时成绩包括出勤率、课堂表现、课后作业和课外实践四个方面，分别占总成绩的10%、15%、10%和5%。课堂表现主要为课堂讨论表现、回答问题表现等；课后作业主要考察学生完成作业的认真程度；课外实践部分主要为课外动手环节成绩。

三、课程教学实践效果

1.教学评估。“工务管理与检测技术”课程开设已近10年，本科生的选课对象主要为保研生、考研生（铁道工程方向）和想进入铁路相关单位的毕业生。老师通过讲授丰富的专业内容、积极开展课堂讨论、注重课堂提问和复习、增加动手实践环节，充分调动了学生的积极性。每学期结束都会对课程的教学过程和教学效果进行考评，包括教师态度、授课效果、辅导答疑、实验、作业等方面。近几年来，本课程综合得分较高，这充分说明学生对本课程的教学效果是认可的，本课程的教学改革和实践是成功的。

2.后期评估。由于本课程是一门与现场应用紧密结合的专业课程，学生后期的反映更能说明课程的成败。大四下学期的毕业设计，对本课程中的无缝线路管理、无砟轨道病害及维护、轨道不平顺控制等方面的内容有一定的要求；攻读研究生的同学，增加了对现场问题的认识和理解，提高了自己对铁道工程专业的认识，为研究生阶段的学习和从事科研工作提供了平台；进入社会工作的同学，掌握了现场维护和检测的基本知识，为工作中解决实际问题提供了良好的手段和理论依据，特别是进入各铁路局工作的同学，熟悉了线路、桥梁、隧道的养护维修方法，工作后可以快速进入角色。

四、结语

“工务管理及检测技术”课程教学改革中充分考虑学生的知识结构和后期工作特点，结合当前高速、重载及城市轨道交通基础设施结构，介绍了工务管理和检测技术的要点和难点。结合多媒体教学手段、加强课堂讨论及实践性教学，取得了非常满意的效果。目前，该课程已经成为北京交通大学土木工程、铁路工程等专业的重要选修课程。

经过轨道教研室所有教师的共同努力，该课程教学改革效果十分明显，编写了相关教材并具备了完备的教学体系，能够很好地适应当前铁路特色人才培养。本课程的教学内容和教改实践成果，也为多个铁路局职工技术培训、铁路职业院校学生教学提供了良好的借鉴。

参考文献：

[1]马驷，王琳.国内高校交通运输专业培养计划的比较分析[J].西南交通大学学报：社会科学版，2009，10（2）：39-43.

[2]李方慧，赵永江，孟凡.基于卓越工程师教育计划的土木工程专业教学改革[J].高等建筑教育，2013，21（6）：40-42.

[3]何华武.中国高速铁路创新与发展[J].中国铁路，2011，（12）：5-8.

[4]顾岷.我国城市轨道交通发展现状与展望[J].中国铁路，2011，（10）：53-56.

[5]练松良，李海锋，许玉德，等.《轨道工程》课程实践教学改革初探[J].教育教学论坛，2012，（30）：97-98.

[6]肖宏，高亮，蔡小培.铁路轨道精品课程建设的实践与探讨[J].高等建筑教育，2011，20（1）：96-99.

[7]涂鹏，王星华.铁道工程专业课教学方法探讨[J].教育教学论坛，2013，（11）：76-77.

土木铁道工程篇2

关键词：铁道工程；创新实验；实践教学；科研技能

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）24-0216-02

大学生创新创业训练计划是教育部“高等学校本科教学质量与教学改革工程”建设项目中，针对大学生所建立的影响最大的项目之一。自从大学生创新创业训练计划推广以来，对学生的创新能力进行了强化，提高了学生学习知识的积极性，得到了学校和社会的广泛认同。

一、铁道工程类大创计划特点

铁道工程专业主要是培养从事铁路工程设计、施工、管理以及科学研究等方面的高素质人才。近年来我国铁路建设进展速度很快，各铁路单位对铁道工程专业人才的需求量也比较大，就业市场要求毕业生在铁道工程行业要具有工程实践应用能力以及相应的工程素质。

依托大学生创新性实验计划，以铁道工程为专业背景，开展创新性实验，可以使学生充分体验和了解工程相关问题的解决过程，有利于激发学生发现问题、解决问题的能力，有助于充分实现创新能力和个性化培养的目标。

铁道工程专业是交通运输工程学科的主干专业之一，铁道工程大学生创新实验具有如下特点。

（一）涉及知识面广

一般来讲，铁道工程主要是指铁路上的各种土木工程设施，同时也指修建铁路各个阶段（勘测设计、施工、养护、改建）所运用的技术。铁道工程最初包括与铁路有关的土木（轨道、路基、桥梁、隧道、站场）、机械（机车、车辆）和信号等工程。随着建设的发展和技术的进一步分工，其中一些工程逐渐形成为独立的学科，比如机车工程、车辆工程、信号工程。另外一些工程则是逐渐归入各自的本门学科，如桥梁工程、隧道工程。铁道工程一词狭义地指铁路选线、铁路轨道、路基和铁路站场及枢纽。

由于铁道工程专业涵盖领域的广泛性，大学生创新实验选题涉及的知识面必然较为宽泛，涉及的专业基础理论知识包括：高等数学、材料力学、结构力学、矩阵分析、土力学、岩石力学、车辆工程等，涉及的专业知识包括：线路设计、轨道工程、路基工程、站场与枢纽、桥梁工程、隧道工程、工务工程等。由此可见，铁道工程类大学生创新实验是融会贯通大学期间所学的铁路方向专业知识的良好载体。

（二）与工程实践融合度高

高速铁路、重载运输以及城市轨道交通工程建设、运营以及管理工作都是与铁道工程密切相关的行业，因而面向工程实践是铁道工程专业的培养目标。

结合当前我国铁路发展的大背景，以实际工程为基础，梳理遴选大学生创新实验选题。近年来，北京交通大学铁道工程类大学生创新选题全部是依托京沪高速铁路、山西中南部铁路、青藏铁路、北京地铁等国家地方的重大工程，学生在本科阶段就可以介入了解具体工程问题的分析、实验，加深了学生对专业的认识，培养了学生的综合统筹能力、实践能力和知识综合应用能力，充分训练了学生的工程思维。

（三）新结构、新技术更新快

自从新中国成立以来，我国十分重视铁路建设的发展，特别是本世纪以来，我国铁路实现了跨越式的发展。铁道工程技术伴随着铁路建设事业的发展进行着不断的更新。

从设计手段来看，上世纪90年代以来，各大设计单位陆续实现了计算机辅助设计，经过多年的发展，已经开发了各具特色的设计软件系统，设计过程自动化程度日臻完善。与此同时，国外先进的勘测设计一体化系统也得到不断的应用，设计手段更趋于丰富。当前，设计系统正向智能化、网络化的方向发展。

从工程结构来看，为了满足高速、重载铁路的运输需求，线路结构部件的服役性能得到不断提高。从轨道结构来看，近年来我国持续研发了满足高速铁路需求的CRTSⅠ型、CRTSⅡ型、CRTSⅢ型板式的无砟轨道。为了满足城市轨道交通减振降噪的要求，钢弹簧浮置板轨道、减振垫式浮置板轨道、梯形轨枕等的新型减振轨道得到了大量地采用。随着铁路技术的不断发展，我们可以预见，性能优越的工程结构将会不断地涌现。

大学生创新实验应该注重在当前的工程中将新结构新技术进行融合，努力做到与时俱进，提高学生在未来工作或者研究工作中的竞争力。

二、大创项目实施过程中存在的问题

结合近年来笔者指导大学生创新项目的经验，对大学生创新项目存在的问题进行了梳理，如下。

1.选题过于宽泛，难以聚焦主要问题。大学生创新项目主要是针对大二、大三的本科生，这些学生申报的积极性相对较高，但是由于本专业刚刚入门，还难以做到对大学生创新项目问题的科学把握。根据近年的情况来看，题目设置大、聚焦问题多并且复杂的选题，学生最后往往难以完成。

2.项目执行过程中管理意识薄弱。大学生创新项目执行期限为一年，学生立项成功以后，往往会出现松懈的情绪，不能够主动地和导师进行持续、有效地沟通，导致难以实现工作进度的推进。

3.项目与学生教育教学计划相脱离。目前本科阶段按宽口径招生，在大学生创新实验阶段中，学生还没有完全确定专业方向，学生在完全确定专业方向以后，有可能会导致教学计划和大学生创新项目的脱离，专业知识与技术的优势不能得到充分的发挥，因而导致项目内容不能得到深入地扩展，项目达不到预期的效果，同时专业所学得不到实践。

4.考核评价方式不能反映学生实质能力的提升。不同类别的大学生创新项目所解决的问题和成果有所差异，要达到的目标就不一样，对成果考核没有形成有效的分类评价体系，缺乏科学的评价反馈机制。

三、大学生创新项目过程管理对策

针对大学生创新项目实施过程中存在的一些问题，在实际中应该明确目标，确立主导思想和改革思路，统筹规划、合理安排，建立了切实可行的对策。

（一）注重选题和任务的科学性

大学生创新实验要重点资助选题科学、思路新颖、具有创新性和探索性、研究方案以及技术路线可行、实施条件有保障的项目。根据笔者的经验，认为在课题的选择上应该把握如下几点：首先项目研究的问题不易过多，要将需要解决的某一问题精心推敲，选择具有创新空间并且可以实施的选题；其次应该以学生目前所掌握的理论和专业知识为基础，以锻炼动手能力和学习科研方法为出发点设计课题；第三，项目选题应该注意取材于实际工程，让学生能够从实际工程项目中去提炼科学问题，锻炼综合能力。例如，以大学生创新项目“基于车激响应的铁路路基刚度反演”为例，这一项目取材于我国重载铁路路基病害检测问题，研究内容聚焦于采用车辆响应反演刚度，学生设计现场测试方案，获得钢轨响应，进而结合有限元计算和理论预估反演得到路基刚度。通过该项目实施使得学生对铁道工程专业加深了了解，锻炼了解决工程问题的能力。

（二）加强项目执行过程中的过程管理

强化大学生创新项目各个环节的指导和管理，构建全过程质量保证体系。大学生创新项目实施以前要制定可行的任务书，指导教师负责向学生讲解各个阶段需要完成的任务，通过申报说明会向学生声明选题和专业方向的关系，明确培养目标；实施过程中要按照进度计划把任务分解到每周，要求学生按周计划开展工作；通过让学生加入到导师课题组，集中办公、联合协作机制推进大学生创新项目的执行。

（三）建立合理的成果评价机制

大学生创新项目的开题、中期以及最终验收阶段不仅应该重点考核学生对项目内容完成的情况和创新点，更应该综合学生的平时表现、答辩成绩、开题以及中期检查等来做出全面的评价。评审专家组的选择也应该尽量选择从事与选题方向相关的一线科研人员，专家组选定后应该尽量减少人员的变动。

四、结语

我国铁路事业的发展，为铁道工程专业的本科教学提供了新的机遇，同时也提出了更高的要求，进行研究型教学已经成为必然，然而大学生创新实验计划为开展本科生研究型教学提供了新的契机。实践表明，大学生创新实验深化了研究型教学，提高了学生自主设计和科研创新能力。

参考文献：

[1]同济大学交通运输工程学院.轨道交通工程毕业设计指导书[M].北京：人民交通出版社，2015.

[2]文永奎，卢文良，杨丽辉.基于研究型教学的土木工程专业大学生创新实验活动探讨[J].高等建筑教育，2009，18（6）：123-125.

土木铁道工程篇3

中国已经经历了近20年的大规模基础建设期，土木工程学科如何抓住国家大建设的机遇，全面提升自己的办学水平，是当前面临的主要问题。而美国历史上也经历了多次基础建设高潮，也随之诞生了一批蜚声世界的土木工程高等教育办学典范。文章以伊利诺伊大学香槟分校土木系为例，介绍了其主要学科方向在不同历史时期介入大型工程项目，积极创新，将基础理论研究和教学水平提升到世界领先地位的经验;分析了中国高校土木工程办学中存在的问题，以及如何依托当前大规模基础建设的机遇全面提升办学水平的策略，以期为中国土木工程高等教育的发展献计献策。

关键词:

土木工程;基础建设;科技服务;学科发展

近20年来，中国的基础建设规模逐步扩大，一系列大型基础建设项目得以实施，特别是以高速铁路网、高速公路网及大型公共建筑为代表的重点项目，特别是以“一带一路”高铁建设为代表，其中相当一部分建设难度或建设水平都处于世界前列，中国部分高等院校的土木工程学科负责了其中部分项目的关键科学和技术问题研究，并通过承担这些使自身的研究能力和办学水平得到了一定发展，但也随之凸显了一些矛盾和问题，如:土木工程高等教育办学重科研、轻教学，基础理论研究的积极性和水平有待提高等问题。无独有偶，美国现代历史上也经历了数次基础建设高潮期，一批美国高校的土木工程院系充分把握了历史机遇，无论在基础理论还是工程实践性研究，乃至专业教学水平上都得到了全面的发展，一跃成为美国和世界土木工程高等教育的翘楚，而且将其优势保存至今。为了探究如何利用国家大规模基础建设机遇促进土木工程专业高等教育办学发展的经验，笔者通过在美国为期一年的考察，系统研究了长期位于USnews土木工程专业排名前列的著名大学的学科发展史，分析其借力于国家重大基础设施项目，以实现学科提升的过程;同时介绍美国高等院校土木工程系当今学科战略布局的特点，以及其为长期可持续发展所秉持的一些重要办学理念，以期为中国土木工程高等教育办学提供参考。

一、UIUC土木系在美国重大建设项目中的参与及学科发展

伊利诺伊大学香槟分校(UniversityofIllinoisatUrbana－Champaign，简称“UIUC”)土木工程及环境工程系(后简称“土木系”)自1867年建系以来，一直在美国工程教育界享有至高声誉［1］，据USnews＆Re-port美国高校土木工程专业排名显示，UIUC土木系2012年位列第二，2013－2014年排名第一，2015年排名第二［2］。在近150年办学历史上，培养了许多知名学者和工程师。如设计了Hancock和Brunswick大厦，并开创了新型结构形式“筒中筒”的著名工程师FazlurR．Khan［3］;动力积分方法Newmark－β法的创始人NathanM．Newmark;中国著名水利工程专家黄万里等。目前共有教职工约100人，其中正式教师(Faculty)50余人，涵盖了环境工程和土木工程两个主要方向，并通过学科交叉探索基于“可持续发展”和“社会风险分析”等前沿问题的学科建立模式。如今，上述学科分布虽然较为完备，但历史上，UI-UC土木系是在不同时期，借助于不同类型的大规模基础建设，着力提升了不同的学科分支而发展成为今天所看到的如此完备的专业体系。从19世纪初的大北方铁路，到50年代州际国防高速公路体系建设，再到60年代冷战战备建设高潮，UIUC抓住机遇分别提升了铁道工程、道路工程、结构工程、结构动力学等学科的办学水平和研究条件，并不断调整得以持续发展。

(一)铁道工程1870～1900年，美国铁路运营里程从85000公里，扩张到305775公里，铁路网全面形成［4－6］。恰逢UI-UC土木系建系伊始，就迎来了铁路建设的突飞猛进，所以最初设立的培养方向与此紧密相关。根据1870～1871年的学校董事会记录，该校主要进行铁道线路设计、地形地质勘测、桥梁建造等专业培养，工程实践部分着重强调了线路测量能力;又如IraOsbornBaker在1878～1915年任系主任期间，先后亲自讲工程制图、测量、铁道工程、隧道工程等课程。可见这一时期办学是以铁道为重点，所培养的毕业生也陆续在圣菲铁路和大北方铁路中担任技术骨干。作为合作的一部分，各铁路公司也为UIUC测量实验室的筹建从实习基地和设备两个方面提供了相应的帮助，成为UIUC土木系早期办学的重要基础。基于19世纪末和20世纪初土木系深度参与铁道建设的成果，一些经典的轨道和车辆分析模型得以发展，并被UIUC土木系的教授们写入课本成为经典教材。即便在二战后的美国铁路发展低潮期，这些经典铁路技术理论也保持了一定程度的发展。1983年起，美国铁路协会(AAR)将三个附属实验室中的一个设置在UIUC土木系，自此该系开始系统承接或协同研究AAR研究项目［1］。进入21世纪后，受全世界高速铁路建设高潮以及美国既有铁路设施老化且事故频发的影响，铁路建设技术重获重视。1998年起，在首席教授ChristopherBarkan带领下，重组并快速扩大了UIUC铁道技术的研究队伍，成立了铁道研究中心(RailTech)(图2)，现已成为全美高校最大的铁道科学研究中心，是美国客运铁道公司(Amtrack)，美国交通技术中心(TTCI)和美国铁路协会主要的科研合作机构［7］。

(二)军事及防灾减灾工程在二战以前，UIUC土木系对军事工程介入甚少，主要以民用建设工程教育为主。二战结束后，情况得以改变。二战接近尾声时，美军各兵种都选送了相当数量的技术军官到知名工科院校进修深造(包括完成因战争中断的本科课程或读研究生)，UIUC因为过去卓著的工科办学成绩，成为战后美军官兵进修的首选。基于与军方良好的合作关系，土木系不仅从国防部得到了大量的项目和经费支持，且美国军方还罕见地将位于内华达州和太平洋上的核试验基地向UIUC土木系的项目开放，用于进行大比例结构模型的抗爆炸冲击试验。20世纪五十年代末，随着冷战局势和核战争危险的加剧，为了准确计算结构物在动力冲击下的反应，美国军方不再满足频域分析和功率谱形式的动力学概率分析，需要较为准确的时程响应表达，因此在军方项目资助下，NathanM．Newmark于1959年提出了Newmark－β法，可以较为精确地进行动力时程响应分析。该方法强有力地奠定了UIUC土木系在计算力学、结构控制工程研究领域的领先地位，至今仍然是计算结构动力响应的主要方法之一。今天，以New-mark命名的UIUC土木系结构实验室(图3)是全球知名的大型结构试验研究中心［1］。1994年北岭地震后，美国军方和政府开始关注交通网络震后最大通行能力及修复成本，以保证震后交通顺畅。美国陆军工程兵团(USACE)和紧急状态委员会(FEMA)决定对以孟菲斯和圣路易斯为中心的美国中部公路铁路交通网进行抗震灾害评估。以UIUC土木系为依托的美国中部地震工程研究中心(MAE)承担了这一项目，进行了长达数年的调研，给出了震后灾害预测报告;同时，以保证震后路网的基本通行能力，促进交通尽快恢复为目标，提出了交通系统网络的最优加固方案。如今MAE已经成为包括NEES(NetworkforEarthquakeEngineeringSimulation)在内的美国多个重大研究项目的合作成员［2］。除了上述介绍，UIUC土木系还承担着相当一部分美国军方的长期研究项目，如在抗冲击和减震技术方面与陆军工程兵团，在重载铁路运输技术方面与海军的固定合作等［1］。

(三)交通工程UIUC的交通工程办学随着美国公路系统发展也经历了三个主要阶段［1］，［7］。1．主干公路建设阶段1916～1939年，依据政府公路建设法案，联邦政府总投资约5亿美金，建设连接首都及各大重要城市的主干公路。基于对公路路面工程和桥梁工程技术发展的需要，1910年代在伊利诺伊交通署资助下，成立了“水泥及混凝土实验室”，后发展为著名的“Talbot材料工程实验室”，它是美国公路工程早期重要的研究基地。这一时期HaraldWestergaard教授提出了第一个混凝土路面的力学模型，奠定了美国混凝土路面设计的理论基础。由于UIUC土木系在公路工程上卓有成效和特色的工作，1941年，伊利诺伊交通署与UI-UC正式签订了在交通工程方面的合作协议，土木系开始长期、系统地与州政府合作办学。2．地区公路建设阶段1939～1956年，美国城市化进程发展迅猛，地区性公路建设成为重点，一些著名城市的公路桥建造技术成为关注焦点，此时WilburMWilson教授在桥梁研究方面进展卓著，他系统分析了钢筋混凝土拱桥、连续刚构桥、圆柱及薄壁壳体构件的行为特征，其成果在加州旧金山－奥克兰海湾大桥、金门大桥等一系列重要的桥梁工程上应用。这一阶段土木系在交通土建工程上的成就，不仅体现在实际工程项目的科技服务中，而且还使得工程理论积累有了很大进步，例如HardyCross教授在这一时期发明的用于高次超静定体系分析的“弯矩分配法”，至今仍是结构力学的经典教学内容。3．州际国防公路体系建设阶段1956～1989年，出于冷战产生的国防需求，美国政府依据《联邦政府资助公路法案》，兴建了规模庞大的“州际国防公路体系”。虽然州际国防公路占美国公路总里程4%，但承担了美国运输量的70%，建设标准必然高于普通的地区性公路。基于这项庞大、高标准的工程所需要的科学研究支撑，UIUC土木系积极投身其中。从1950年代中期起，通过伊利诺伊交通署设立的长期资助项目“伊利诺伊公路及交通联合研究计划”(ICHTR)的资助，Newmark联合了力学系的Ri-chart教授，对公路桥面板力学性能进行了长达十年的系统研究，全面掌握了各类型板结构的特点，对美国公路协会(SHTO)的相关结构规范产生了深远影响。20世纪上半页，为了解决重载卡车运输的问题，在SHTO资助的渥太华道路测试项目中，UIUC土木系在全美最早展开了软路面试验研究，该研究有针对性地考虑了不同车载重量和轴距的卡车作用对路面的影响，极大地促进了弹性路面的研究(如图4)。在此基础上，Barenberg教授完善了路面的半力学半经验设计框架，所提出的微观力学演变模型能够较好地预测路面的长期工作状态。此外，他还与Thompson教授一起在石灰粘土路基稳定性方面进行了开创性研究。从1993年起，为致力于发展环保和可持续性强的新型道路，由伊利诺伊州交通署(IDOT)和联邦公路管理处(FHWA)投入1800万美金，在含室外实验场地在内的47英亩占地上，建立了全美最大的道路工程实验室(AdvancedTransportationandResearchEngi-neeringLaboratory，简称“ATREL”)，该实验室自成立至2012年，已承担了130余项科研项目，年度科研经费在600万美金以上，协作研究单位多达16家，成为美国交通部最重要的科技合作对象之一［7］。

二、基础理论研究和教学水平的提高

在参与国家重大工程项目，实践性工程研究能力提高的同时，如何兼顾专业基础理论研究提升，保证教学水平的提高，是促进高水平工程教育可持续发展必须考虑的问题。UIUC土木系在百余年的办学历史上高度重视土木工程的基础———力学，UIUC土木系长期保留了专门从事力学研究的固定岗位，并高度重视力学研究的传承，没有落入“土木办学工程技术化”的不利循环。1930年代HardyCross建立了“弯矩分配法”超静定结构力学经典求解方法。1960年代HardyCross的学生Newmark创立了第一个动力学时程分析解法“Newmarke－β法”。70年代AlfredoH－S．Ang奠定了现代结构可靠度计算理论的基础。80年代WKWen在非线性动力响应的等效线性化的研究过程中提出了今天得到广泛应用的Bouc－Wen模型。上述里程碑式的原创性力学成就奠定了UIUC土木系深厚的发展基础，大量的应用性研究成果依托其得以产生，也使得学校在USnews土木排名长期稳居全美前三。无独有偶，分析加州大学伯克利分校土木系历史可以发现，有从40年代起Clough到Wilson，Kiureghian到Chopra这样的有限元和结构动力学研究承袭，而土木工程排名不及这两所学校的其他美国院校就无法溯源出如此悠久的工程力学研究历史。在科学研究取得巨大进展的同时，教授们将最新的研究成果及时写入教材，教学内容体现了当时土木工程科学发展的前沿水平，教学质量得到了根本性提高，毕业生广受欢迎。据UIUC土木系档案记载，到1970年代末，全美60%的知名土木设计公司结构首席工程师都毕业于UIUC土木系。至1945年，土木系自编教材已超过50种，几乎都成为经典，名扬中外。如Bauer撰写的《公路工程》、Pickel的《线路勘测》，Huntington的《建筑施工》、Shed的《钢结构设计》，等等，随着这些教材被美国乃至世界其它高校所采用，为UIUC土木系赢得了良好的声誉。“教研并重”也成为UIUC土木系的优良传统，UIUC土木系档案记载，从1950年代后期Newmark执掌土木系之后，原有的“教学型”和“科研型”两种教师类型逐渐融合成“教研合一”的教师队伍，这种转型引领了二战以后美国公立大学高等工程教育的发展模式［1］。

三、对中国高校工科办学的启示

(一)对专业院校学科发展的启示基于1952年的院校调整，中国有一批专业性非常突出的工科院校，往往全校都围绕某个固定行业进行学科建设，相比综合型大学，这些高校进行学科调整和大学科交叉的难度更大［5］，［8］，因此，在市场经济时代，要根据建设需求，适时调整与土木相关的“小专业”的发展，而不定格于某个固定的专业方向。要凭借敏锐的建设发展意识，抱着积极服务社会的态度，面向工程需求开展教学和研究。要通过多方合作，在不同时期借助不同的建设机遇发展不同的专业方向，逐步提高学科发展整体水平。同时，强化基本工程理论的积累与发展，拓展基本工程理论的应用面，在大专业背景下通过教学、科研及社会服务多方参与国家的建设发展，寻求自身发展动力。

(二)对高校专业教学建设的启示UIUC土木系不断将前沿科研成果转化为教学内容。通过对经典课程教学的长期更新完善，补充最前沿的研究进展，间接地实现了“教研并重”的目的。这对于改善中国当前教研分离现象，在及时更新教学内容的同时，系统整理提升科研成果有重要的启示。事实上，由完成项目的具体带头人负责专业课程教学建设，是国外大学普遍采用的方式，这不仅有利于将最新的科研成果纳入教材，还保持了一线教学教师的科研素质。中国高校学科带头人和专业课程建设负责人存在分离现象，其不足之处显而易见［5］，［8－9］。综上所述，在UIUC土木系百年发展史中，敏锐地洞察国家建设需求，积极调整学科发展的重点，保持良好的社会服务意识，多方合作，拓宽学科发展路径;同时注重工程理论深化和积累，将最新的科研成果融入教学内容，上述举措使这一传统专业总在不同时期能够捕捉到发展机遇，获取充分的社会资源，促进学科发展和自我提升，提高办学影响力。其经验和办学理念对于中国当前的土木工程专业，乃至工科高等教育的发展有很好的借鉴意义。

参考文献:

［1］HaltiwangerJD．CEEhistoryandHeritage［R］．UrbanaIL:CEEdepartmentofUIUC．2008．

［2］USnews:BestGraduateSchools－CivilEngineering［DB/OL］http://grad－schools．usnews．rankingsandreviews．com/best－graduate－schools/top－engineering－schools/civil－engineering－rankings．2013－6－14．

［3］FazlurRKhan．InternationalsociationforBridgeandstructuralEnigineering［J］．蒋大骅，王庆扬，等译．结构工程师，1987(2):70－75．

［4］朱寿清．美国19世纪铁路建设的特点及影响［J］．昆明学院学报2010(2):75－79．

［5］陈艾华，吴伟大，陈勇．美国工科院校创新型工程科技人才培养［J］．现代管理教育2012(9):124－128．

［6］陈东丰．美国高速公路建设和发展的启示［J］．吉林交通科技，2006(S0):57－60．

［7］MyrickL．IllinoisHighwayResearch［R］．UrbanaIL:CEEdepartmentofUIUC．2011．

［8］林健．形成具备竞争优势的卓越工程师培养特色［J］．高等工程教育研究．2012(6):7－21，30．

［9］杨成．布里斯托大学工学院Mtercls课程点评［J］高等工程教育研究．2012(4):142－145，152。

土木铁道工程篇4

【关键词】地下铁道；防水技术；围岩防水；结构自防水

1.引言

随着我国经济水平的提升，很多一线和二线城市也都开始了地下铁道的建设，为有效缓解城市交通压力，提升生活品质做出了不可磨灭的贡献。当前，地下铁道工作由于其处于地下这种特殊的位置，也使得其常常处于地下水的困扰之中，为工程施工带来了一定的困难。因此，如何有效加强地下铁道工程防水处理效果显得非常重要。本文结合笔者在实践的地下铁道防水施工实践经验，对围岩防水技术、结构自防水技术、施工缝与变形缝的防水技术以及排水系统的设计进行了深入的分析，希望可以相关的理论和实践一定的借鉴意义。

2.围岩防水技术

2.1预处理

围岩防水在地下铁道施工中是非常常见的一种防水技术，尤其在中等城市的地下铁道施工中运用最为广泛，其技术难度等级较低，不需要登入过多的资本而广受欢迎。在对围岩防水技术处理时，主要要做好预处理和后处理两个方面的工作。

在地下铁道的明挖结构来说，是在围护结构之外采取深孔注浆、旋喷桩以及搅拌桩等手段，将基坑外形成止水帷幕。而对于暗挖的隧道来讲，采取如地表预注浆及洞内全断面注浆、水平旋喷桩帷幕、超前预注浆等措施，在隧道周围围岩内形成止水帷幕。在实际的运用中，要根据当前的地质条件，结合科学、经济的分析原则，在不会对开挖结构造成破坏的前提下对预处理措施进行选择性采用，以满足相应的地下铁道施工要求。如果不适合采用预处理措施，最好不要采用，以防给后续的地下铁道施工带来安全隐患。

2.2后处理

在进行预处理措施之后，就需要采用后处理措施进行检验和处理等。同样，针对于预处理措施，后处理同样要考虑到在明挖结构和暗挖隧道两种应用场所。对于明挖结构来说，后处理措施相对比较简单一些，其主要针对基坑开挖完成之后，主体结构施工完成之前，针对渗漏点进行的注浆止水。在这种情况下采用后处理技术，具有一系列明显的优势。不仅不需要花费过多的时间成本，同时也可以取得较多好防水效果。不过，仍然需要注意的是，在明挖结构中仍然需要重点对待后处理措施，要尽量做到认真、细致进行每一个细节的处理，否则也会给后续的处理留下隐患。同时，对于暗挖隧道来说，相比于明挖结构具有较高的复杂性。根据暗挖隧道的实际情况，后处理措施一般集中在初期支护完成的阶段工作之中，包括防水层施工前针对性的探水注浆、系统的回填注浆、固结注浆等等。要严格注意工作的连续性，最好不要中断。

3.结构自防水技术

3.1初期支护

相比于围岩防水技术，结构自防水具有较大的区别，所谓结构自防水技术，即是利用地下铁道施工中的特殊结构，在经过简单处理之后，便可以具有良好的防水效果。当然，结构自防水对地下结构有着更为苛刻的要求，只有客观条件达到一定程度之后，才可以进行防水技术的实施。

初期支护是结构自防水技术的第一步工作，也是非常重要的工作。初期支护处理是否良好，将会对后去的防水效果产生重要的影响。当前应用的初期支护结构较多，比较常用的为注浆处理措施，配合料为湿喷混凝土，通过将其和水搅拌之后通过压气流送到喷嘴口进行喷射工作。采用该种方式，一是可以保证均匀性良好的混凝土质量，二是可以在初期支护中取得良好的效果。

3.2暗挖隧道二次衬砌与明挖车站主体结构

二次衬砌与明挖车站主体结构作为最后一道防水屏障，从耐久性来讲，具有至关重要的作用。暗挖隧道二次衬砌及明挖车站主体结构采用现浇防水混凝土，其防水要求主要依靠防水混凝土本身的憎水性和密实性来达到。它既是防水结构，又是承载和围护结构，需保证一定的厚度。其中现浇防水混凝土的配置质量、养护情况以及施工质量等都会防水效果带来最直接的影响。在防水混凝土施工过程中，要严格按照要求做好混凝土的鼓捣，这是保证混凝土密实度的关键因素所在，同时，要分层浇筑，按顺序振捣，充分养护。根据以往的施工实践，暗挖隧道二次衬砌施工是比较薄弱的施工环节，容易产生最大可到10cm的缝隙。因此，在二次衬砌施工完成后，应进行系统的衬砌拱部与防水层间的回填注浆，方法与初期支护背后注浆相同，其目的是充实衬砌与防水层间的空隙，但应注意灌浆时压力的控制。

4.排水系统的设计

在地下铁道的防水工作中，做好上文的预防工作虽然很重要，但是陪排水系统的设计同样不能掉以轻心。在实际的地下铁道施工中，应该结合实际的需求，设定混合型的防水要求，也即是永久性的排水系统。比如，在采用半包型附加防水层的过程中，应该在防水层的底部与纵向排水盲管相连接，以引导初期支护与防水层之间的地下水沿防水层流入纵向排水盲管之中。最后由泄水管排除洞外，从而达到良好的防水和排水效果。再有，在对地下铁道的排水系统设计时，要选取应用比较成熟的管材，同时要考虑到排水系统的具体工作环境，最好能够适应各种特殊的地下环境，具有较强的适应性，从而达到应有的排水效果。

5.施工缝与变形缝的防水技术

在地下铁道的施工过程中，产生施工缝与变形缝也是比较常见的现象，而如何做好施工缝与变形缝的防水处理，同样是十分重要的工作，具体来说，主要要做好以下的工作：首先，一般情况下，变形缝的宽度一般在2厘米左右，此时可以在变形缝位置设置中埋式橡胶止水带，同时在变形缝的内侧采用双组分聚硫橡胶进行嵌缝密封。而对于施工缝部位一般采用钢板腻子止水带或使用缓膨胀型遇水膨胀橡胶条，在施工时要使新老混凝土层间粘结密实。在对二者进行混凝土振捣工作时，要保证混凝土与止水带能够粘紧、牢固，当然，还需要做好对止水带的保护工作等。

6.结语

综上所述，地下铁道防水技术对于整个施工过程来说具有重要的意义，需要施工单位自一开始就将防水技术做好规划，并注重对防水方案设计、施工材料、施工工艺以及施工专业化队伍的选择。在防水施工过程中，除了一方面做好精心的设计和施工之外，还需要施工单位积极对新材料、工艺和技术的应用，以保证地下铁道工程防水效果的提升，从而进一步保证我国地下铁道施工技术水平达到新的高度。

参考文献

[1]王剑明. 富水区明挖铁路隧道渗漏水防治技术研究[D].西南交通大学，2013.

[2]陈心茹，朱祖熹. 隧道与地下工程防排水技术近年来的探索与改进[J]. 隧道建设，2015，04：292-297.

[3]仲清照. 地铁工程防水技术探析[J]. 科技与企业，2014，09：237.

[4]蒙炳权. 地下混凝土工程的防水机理及其防水工程之涵义[N]. 中华建筑报，2014-03-28015.

[5]吴强. 越岭地铁隧道堵水限排的工程技术研究[D].重庆交通大学，2013.

土木铁道工程篇5

关键词：高职院校；铁道工程技术专业；整体课程；改革

1 改革的背景和意义

从《国务院关于大力发展职业教育的决定》（国发【2005】35号）、《教育部、财政部关于实施国家示范性高等职业院校建设计划，加快高等职业教育改革与发展的意见》（教高【2006】14号）和《教育部、财政部关于进一步推进“国家示范性高等职业院校建设计划”实施工作的通知》（教高【2010】8号）等一系列文件中可以看到，高等职业教育正处于快速发展的历史时期。

目前我国高职教育课程改革已经进入了高潮，各高职院校对课程改革进行了大量的研究，在改革过程中不断提出新的方法、新的模式和新的理论，杨海平提出了就业导向的教育理念，成如刚以工程项目为载体，以职业能力为本位，初步构建了以工作过程知识为导向的工程造价专业课程体系，李桂红将行动导向教学应用在高职《土木工程制图》的教学中，童艳芝在《工程力学》课程改革中应用了项目教学法。

但目前的改革并没有完全解决实际存在的问题，学生不能很快适应岗位工作的问题仍然突出，这将会影响到学生的就业、专业及整个学校的生存和发展。特别是针对铁道工程技术专业的课程改革很少，甚至缺乏科学性和系统性，因此，铁道工程技术专业的课程改革需要尽快进行。另外，我学院于2010年9月被国家批准为国家百所骨干院校首批立项建设单位，铁道工程技术专业是重点建设专业之一，课程改革势在必行。

2 教学中存在的问题

目前教学中仍然存在的主要问题是：

教材建设滞后，知识更新慢，且偏重于理论，不适宜高职学生；教材整体性和连续性差，很多教材的工程案例都是简单罗列，很难形成一个完整的概念；教学模式较单一，仍然以在课堂上传授理论知识为主，实际操作较少；工程案例不能贴近工程实际，且存在理论与实践相互脱节的问题，不能实现教学与岗位职业要求相一致。

由于问题的存在造成了学生还在学习落后于现场实际工作的知识，甚至是被淘汰的知识，大量占用了学生宝贵的学习时间；同时，单一的教学模式使学生容易产生厌倦情绪，学习的知识片面且不够扎实，致使学生不能很快的适应岗位工作。

3 改革的思路及方法

针对存在的问题，通过相关文献的研究、企业专家的指导、专业教师施工现场的学习，进行教材的建设、人才培养方案的修订，提出切实可行的教学方法及模式，对新的教学方法和模式的可行性进行检验和评价，并逐步完善。

3.1 提高教师的教学水平和能力

根据高职教育的培养目标，专业教师不仅应该具有扎实的理论知识，还要具有丰富的实践经验。派专业教师到大型的技术先进的施工企业进行挂职锻炼，深入第一线学习先进的施工经验，充分做到理论和实践的统一，并逐步实现“双师”制度。

3.2 教材及人才培养方案的修订

在学院“骨干院校”建设中，聘请经验丰富的企业专家对各项工作进行指导，通过专家提供的咨询，增加教材中没有的、实际工作中需要的新知识，去除工作中已经不用的知识点，形成与时俱进的讲义，并及时对人才培养方案进行修订。专业教师在施工现场挂职锻炼过程中，搜集施工中的文字资料和案例，将典型的工程实践案例融入到讲义当中。

3.3 实训室的建设

通过专业教师到施工现场的调查研究，明确校内应该具备哪些实训设施，结合专家的建议，建成新的实训室，将实际工作中已经不用的设备淘汰，引进施工现场常用的设备。理论授课可以直接在实训室进行，学生在授课过程中随时动手操作，解决了理论课后很长时间才进行实训的问题。

3.4 教学模式及方法的改革

参考相关的文献资料，研究其课程改革的方法，通过多方考察、学习和指导，采用“工学结合，校企合作”的教学模式，教学中，采用以专家咨询为基础、岗位需求为导向，以项目为载体、案例贯穿始终的教学方法。课堂教学中，引入文字和视频形式的案例，使内容更加生动；实践教学，采用实训室和施工现场相结合，并实行“双配制”，即在施工现场由技术人员对学生进行指导。

3.5 改革的检验及评价

选取教育程度相同的不同班级进行对比，一部分班级按照原来的教学模式和方法进行，另外的一部分按照计划的模式和方法进行。

改革的检验主要通过校内考核。考核方式分为过程考核和最终考核，过程考核模拟施工现场的实际工作来进行，最终考核中理论的内容大幅减少，考察实际操作能力的主观题大大增加。通过考核发现，无论是实践考核还是理论考核，新模式的学生表现明显好于原模式的学生。

改革效果评价主要包括学生自我评价和顶岗实习企业评价，学生表明，理论教学中，有了生动的视频案例，老师的讲课内容不再那么枯燥无味；实践时，可以到施工现场，真正做到理论与实践的紧密结合，内容变得直观、立体，学生不再被动接受，而是主动动手操作，印象更加深刻；顶岗实习企业表明，学生来到单位以后，能够很快适应工作岗位，并且，对后续知识的学习的能力明显加强。

4 结语

本文主要针对高职院校铁道工程技术专业的整体课程改革进行了研究，通过多方努力和相互配合，对教材及人才培养方案、实训室的建设、教学模式及方法等进行了改革，取得了较好的效果，学生能够很快适应工作岗位，并提高了学生对后续知识的学习能力。

参考文献

[1] 杨海平.初探就业导向的高职建筑施工技术教学改革[J].山西建筑，2009，35（14）：180-181.

[2] 成如刚.高职工程造价专业课程体系改革探索[J].高等建筑教育，2010，19（1）：65-69.

[3] 李桂红.行动导向教学在高职《土木工程制图》教学中的应用[J].邢台职业技术学院学报，2011，28（1）：5-8.

[4] 童艳芝.《工程力学》课程改革新思路—项目教学法初探[J].河北旅游职业学院学报，2012，17（2）：73-78.

土木铁道工程篇6

电气工程及自动化

自从知道我学“电气工程及自动化”，每次过年回家都有亲戚朋友来求帮忙：“喂，过来看下吧！我家冰箱、电视、洗衣机、拖拉机又坏掉了！”

真相：我每天在学习工程数学、概率论、小电拖、大电拖……但电器维修真心不会！

心理学

妈妈知道我被心理学系录取后就一脸失望，说早知道直接送我学算命好了！

真相：属于花大力气系统学习之后发现并没有太多“确定”东西的一门学科。

考古学

考古学是个冷门专业，别人一听到我是学考古的，头脑立刻浮现出我拿铲子、铁锹在荒郊野岭挖别人祖坟的画面。

真相：我们确实挖过皇帝的祖坟。不过更多的时候，我们是在外面东奔西跑，去沙漠、荒山、戈壁，哪环境恶劣就去哪。

食品科学与工程

高考放榜吃喜宴，同学们纷纷向我表示羡慕，在他们看来，我的专业意味着每天变着花样吃好吃的，而且不用花一分钱！

真相：课超多，物理化学生物数学全部要学，而且无论去食品厂还是做检验都很累！

铁道工程

我学铁道工程，每次刚报完学校名字还没来得及解释，别人就一拍脑门：哦！以后卖火车票是吧，春节我买不到票找你。

真相：该专业是培养掌握高速铁路线路工程专业技能，能从事高速线、桥隧工程的施工、维护保养工作的高级专门应用性人才。

建筑工程、土木工程

学这个专业意味着每个学期必修科目是搬砖头、运沙子、搅水泥、焊钢筋、盖房子……

真相：好多物理方面的理论力学、材料力学、结构力学都要学，还有电学，超级高大上！总之，一入土木深似海，身心都会被虐！

金融

每次回家最怕见到阿姨们，自从知道了我是学金融的，她们总是热情地追到家里问该不该趁着低点多囤点黄金。

真相：数学高考没到130分的新生们就不要报审计、金融等专业，否则你会后悔的。

信息与电子工程

我是信息与电子工程学院的，别人总说这专业以后干得最多就是电焊。

真相：课程很多很累，我最多时一个星期50多个课时，但专业学得好前途可是大好的。

生物工程

在小伙伴的眼里生物工程=兽医=熟悉一切生物=改造人类=一切奇怪的东西，后来我去药厂工作，居然有好多人问我：你一学生物的去药厂捣什么乱？

真相：理论课一大堆，起早贪黑做实验，更要命的是冒着生命危险跟各种有毒的试剂打交道。

地质专业

最惨的是地质专业，都不好意思和别人讲起，每次刚自报家门，就看着人家一脸鄙夷加嘲讽的表情：“还不是背着包裹满山跑，挖煤挖矿？”

真相：你说的对，我们确实要下井，不过都是参观而已，怎么会让我们动手呢！

土木铁道工程篇7

现阶段的隧道结构计算都采用电算，无论是设计、施工及研究都需要掌握隧道结构电算相关知识，但是《隧道结构电算》课程在一些学校没有开设或课时较少。该门课程教学明显不够成熟，且具有理论性强、实践性要求高等特点，本文通过分析隧道工程专业本科生的就业现状，对教学的目的、内容及教学方式展开了探讨，可为《隧道结构电算》课程的教学提供一定的参考。

关键词：

隧道工程；隧道电算；有限元

结构受力计算如果采用手算需要大量的人力、物力和时间，并且精度可能达不到要求，而电算可以解决这些问题。随着计算机硬件和软件技术的发展，结构计算已经基本采用电算。隧道结构电算在上世纪80年代起步并获得了一定的发展，比如：1981年4月21~27日在成都举行了第一次隧道专业电算交流会[1]；1984年3月18~22日在北京召开了专业标准化工作会议[2]；1987年3月20~24日在成都召开了铁道部基建系统隧道专业第三次电算归口会议[3]等。这些会议的召开对隧道电算的发展起到了巨大的推动作用，由此也可以看出隧道电算受到隧道工程专业人员的高度重视。目前，并非所有具有隧道工程专业的学校都开设了《隧道结构电算》课程，但是它是隧道工程专业必须学习的重要专业课程，因而《隧道结构电算》教学值得探讨。该课程具有自身的特点，其最大的特点是考虑围岩与隧道结构的相互作用或先计算出荷载直接作用于隧道支护结构上，实现理论与实践的高度统一，使学生能够运用有限元软件完成简单的、常见隧道结构受力计算。

1《隧道结构电算》教学的目的

课程的教学目的与学生毕业后所从事的工作密切相关，全国范围内土木工程专业本科生就业去向主要有施工和读研两大类，隧道工程专业毕业生也不例外。从目前的施工技术水平来讲，施工单位应对一般隧道工程项目的技术相当成熟，但是遇到特殊地质状况时需要工程变更。由于地勘资料不可能完整反映整个隧道开挖及影响范围内的地质情况，所以在隧道施工过程中变更常常存在。隧道结构计算书是设计图变更及施工工艺变更的重要支撑材料。对于立志进一步深造的同学更应该学好电算计算理论和软件应用，因为这是目前主流及常用的研究手段之一。总之，《隧道结构电算》对隧道工程专业的学生都非常重要。由上述分析可知，《隧道结构电算》教学应使学生了解隧道结构计算的当前状况和技术水平，理解一般隧道结构计算的基本理论、计算方法和手段，掌握一种计算方法和一种计算软件，能够独立使用电算软件完成二维隧道结构模型计算（包括荷载——结构法和地层——结构法），为毕业后从事隧道工程相关工作或研究奠定基础。

2《隧道结构电算》教学的内容

《隧道结构电算》是一门专业课程，在学习该门课程之前，应该先修《线性代数》、《材料力学》、《结构力学》、及《弹性力学》等课程，除此之外《数值分析》、《计算机程序设计》及《有限元》等相关课程知识也是学习这门课程的重要基础。然而，一些学校的隧道工程专业并未全部开设这些课程。《隧道结构电算》的课时一般较少，在短时间内要完整、系统和深入的完成这门课程教学比较难。隧道电算有很多计算方法，包括：有限元法、有限差分法及边界元法等方法。目前国内外隧道结构计算使用较多方法是有限元法和有限差分法，本文以有限元法为例进行探讨。针对《隧道结构电算》教学的实际情况，推荐理论部分主要教学内容为：有限元法的计算过程，离散，单元计算理论（杆单元、梁单元及实体单元），边界条件及处理，求解方法，结果分析等知识点。该门课程除理论教学之外，还需要上机练习以提高实践能力。上机练习应该以实例教学为主，主要完成荷载——结构法和地层——结构法的实例练习。

3《隧道结构电算》教学的方式

《隧道结构电算》的理论部分涉及多门课程，知识面广，有些课程虽已经学过但是时间已经比较久远，又由于理论性较强因而教师的教学和学生的学习过程都比较困难。结合笔者的教学经验，本课程教学应注重加强思路、方法和步骤讲解，而不是以具体的推导和演算教学为重点。但是重要的知识点，未学知识点有必要深入讲解。对于有限元法来讲，位移函数、单元刚度矩阵、总体刚度矩阵等重要知识点可以通过例题讲解。求解方法则应以讲解各种求解方法的思路及优势为主，若以例题讲解则比较繁琐且容易出错，实例讲授方法不适用于该知识点的教学。《隧道结构电算》上机练习之前，应该简单讲解所用软件的功能，界面菜单及操作流程。操作流程应结合有限元理论，比如：定义单元类型、材料参数、单元特性、建立几何模型、划分单元、施加荷载和约束、求解及后处理。在软件计算过程中应考虑初始地应力，施工过程：超前支护、开挖、初期支护和二衬等施工阶段。计算完成后，根据计算目的获得计算结果。上机课程应设计荷载——结构法和地层——结构法的实例练习，使学生进一步理解电算计算理论和掌握隧道结构计算过程与方法。

4结语

《隧道结构电算》是隧道工程专业需要学习的重要课程，但是课时少、内容多、理论性强、实践性要求高，本文通过分析隧道工程专业本科生的就业现状，归纳了教学目的，提出了教学内容的重点，探讨了理论教学与上机实践教学相结合的教学模式。

作者：周元辅 单位：重庆交通大学土木工程学院

参考文献：

[1]郑天中.隧道专业第一次电算经验交流会[J].铁道标准设计通讯,1981,(6):49.

[2]陈唯一.全路隧道专业电算归口会议[J].铁道标准设计通讯,1984,(4):49.

土木铁道工程篇8

艰苦岁月，上下求索

从大瑶山隧道到秦岭隧道，从北京地铁再到越海隧道，王梦恕完成了一个又一个的“第一”，他是我国隧道事业的开疆辟土者，让我国的隧道技术水平逐步步入国际先进行列，向世界证明了中国人的智慧。

1964年，王梦恕刚刚研究生毕业就参加了我国第一条地下铁道――北京地铁一号线的建设。这是我国自行设计、自行施工的首条地铁，当时毛主席的批示是：“精心设计、精心施工，在建设过程中一定会有错误、失败，随时注意修正。”这让他记忆犹新，却也感到压力巨大。

但是，建设新中国的号角已经吹响，王梦恕要做的是全力以赴。他废寝忘食、开拓进取，终于不负众望，凭借着自己在隧道专业学到的知识，纠正了隧道内净空确定未考虑施工误差、贯通误差的重大设计失误，受到领导的高度赞扬。之后，他承担了第一段工艺试验，做到了结构滴水不漏、强度满足要求；他还承担了具有国外先进水平的我国第一次盾构大型工艺模拟受力试验并主持设计制造了我国第一台直径7.3米的大型机械化压缩混凝土盾构的制造，为他的隧道事业创造了良好的开局。

王梦恕参与了另一条地铁线的建设。这是一条从经过乡村、山区，再到北京与原平铁路接轨的路线，具有很高的保密性，设计的方法也很严格，仅出口就有三道门，三道门采用不同垂直线路。该项目是完成第一个项目三年后开始的，期间学校希望他能留校，但受导师高渠清教授的影响，王梦恕最终选择了到艰苦的第一线为国家做贡献。凭借着自强不息的精神，王梦恕和他的团队修建地铁的整体技术水平达到了国际先进水平。

1981年，隧道工程局承担11座隧道和3座大桥的建设任务，其中，举世瞩目的大瑶山隧道全长14.295公里，是全国最长的