专业英语第22单元

第22单元课文施工工程(I)施工工程是土木工程的专业分支，是关于公路、房屋、大坝、机场及公共管线这种工程项目的计划、执行及施工作业控制的学科。计划由所要完成的工作排出时间表，选择最合适的施工方法及工程设备构成。执行要求所有图纸、场地布置及工程材料准备等工作及时起动，以避免工程延期。控制由对过程与成分的分析组成，以保证工程按计划，并在预算费用内进行。计划。计划阶段从详细研究施工设计和施工说明开始。根据研究，排列出施工项目的各项工作内容，并将相关内容归为一类，列在主要施工进度表上。然后，标明分配给每项工作的时间和施工顺序。最后，选择每一单项工作操作方法和所用设备，以满足工期和工程特点要求，并实现可能的最低成本。分配给某道工序的时间及，对合同商都是容易实现的操作方法和设备的选择。在做出了主要的或总的施工时间安排后，根据主要的时间安排，进行更细的辅助时间安排和预测。这方面工作包括材料、设备采购，劳动力招聘，以及成本和收入预测的每项时间安排。执行。工程项目的快速执行要求在需要时有准备充分的所有材料、设备和劳动力供应。施工工程师一般负责起动对大部分施工材料的采购和加快运送到施工现场。有些材料，如：钢构件和机械设备，要求部分或全部由供应商制作。为了制作这些材料，工程师必须准备及检查所有加工图的精度与装配场所，还必须经常检查供应商的制作过程。其他施工工程的任务是利用测量方法进行工程放线，准备详细图纸以使施工人员明确设计工程师图纸的意图，以及进行工程检查，保证工程按计划和要求完工。对大多数大型项目，必需设计和准备临时施工设施的施工图，如：排水结构物，进场道路，办公室与仓库，模板及围挡设施等。其它的问题是电气与机械设备选择，混凝土材料加工和搅拌设备的结构部件的设计，以及压缩空气、供水与配电系统的赊购部件设计。控制。进度控制通过将施工的实际情况与主要的或详细的进度安排中的期望情况比较做出。由于工程的部分延迟会容易地影响整个工程，因此需要增加设备和人员以加速延迟的工作。成本控制通过将每一工程项目实际的单位成本与估计或预算的单位成本比较得以实现，估计或预算单位成本在施工开始时确定。单位成本由施工中总费用除以施工的单位数获得。对于开挖或混凝土工程，一般的单位是立方英尺；对钢结构，单位为吨。任何时间，任何单项的实际单位成本，由用于该项目的累积成本除以完成的工程总单位数得到。单一的工程项目成本的获得方式，是周期性地分配工程费用，如工资、各种工程项目账号的票据付款。工资与设备租赁费的分配借助为工头准备的时间卡来实现。这种卡表明工作人员所投入的时间，以及不同工程部分的机械使用时间。材料费用的分配基础是每个特定项目所使用各种材料的数量。当实际的与估计的单位成本比较表明超支时，需做出原因分析。如果超支来自设备费用，则可能是设备工作能力不足，或使用不当。如果超支来自劳动力费用，则可能是人员过多，缺乏适当的监管，或材料不足或施工场地布置造成工程工期拖延。在这样一些情况下，时间研究在分析生产力中是无价的。施工作业一般按照特定领域进行分类。领域包括：项目施工场地准备，土方工程，基础处理，钢结构工程，混凝土浇筑，沥青铺面，电气与机械安装等。这些领域中每一个的程序一般是相同的，甚至当用到不同项目（如：建筑、大坝或机场）时，也如此。然而，每一领域的相对重要性并非所有情况都相同。第23单元课文钢筋混凝土的基本假设结构工程师的主要任务是设计结构。设计，其意思是确定结构的总体形状和特定尺寸，以便结构具有一定功能。结构为了一定功能而建造，并将安全抵抗其使用寿命内所受作用的不利影响。这些影响主要是载荷与结构将会受到的其他力，以及其他确定性因素，如：温度升降，基础沉降和腐蚀影响。结构力学是这一设计过程中的主要工具之一。如由此所知，结构力学是允许人们高度确定地预测给定形状和尺寸的结构在受到已知力或其它机械因素作用时性能的科学知识体系。具有实际意义的性能的主要条目是，（1）结构强度，即：引起结构破坏的给定分布载荷幅值，和（2）变形，如：应用条件下受载荷时结构经历的弯曲和破裂程度。在本章，将在一般意义上，发展钢筋混凝土构件的结构力学。以结构力学提供信息（但是常常简化和不同程度的传统化）为基础的特殊设计与分析方法将在后面的叙述中提出。钢筋混凝土力学以之为基础的基本命题如下：1.构件任意截面上的内力，如：弯矩、剪力和正应力和剪应力，与该截面上外载荷的效应处于平衡。这一命题不是假设，但事实上，因为只有作用于任何物体或物体任何部分的各种力处于平衡，物体或物体的一部分才能处于静止状态。2.埋入混凝土中的加强钢筋的应变与周围混凝土的应变相同。换一种表述，假定在混凝土与钢筋界面生存在完全约束，因此两种材料之间不出现滑移。因而，一种材料变形时，另一种材料也变形。采用现代变形钢筋，除了自然的表面粘结外，还将产生高度的力学互锁，因此，这一假设非常接近真实。3.加载前，平面截面在构件受载后，继续为平面。精确的测量表明，当钢筋混凝土构件加载接近破坏时，这一假设是不精确的。然而，通常的偏差很小，以此假设为基础的理论结果与各种实验的资料吻合很好。4.鉴于混凝土抗拉强度值只有其抗压强度大小的很小部分这样的事实，构件受拉部分的混凝土通常是开裂的。尽管在设计精良的构建中，这些裂纹一般很窄，达到几乎看不到的程度（称之为发丝裂纹），但它们明显使开裂混凝土不具有抵抗拉应力的能力。因而，无论怎样，都假设混凝土不能抵抗拉应力。很明显，这一假定是实际状态的简化，因为，事实上开裂前的混凝土裂纹间的受载混凝土的确抵抗小幅值的拉应力。此外，在钢筋混凝土梁的抗剪性能讨论中，很明显，一定条件下无需这一特定假设，利用混凝土能够发展的适度抗拉强度是有利的。5.理论以实际的应力—应变关系和两种组成材料的强度性质或某些合理的简化为基础，而不是以某些理想材料性能的简化为基础。这一最后的特点是相对新的发展。它取代建立在计算中，各种应力水平下混凝土和钢筋两种材料表现为弹性行为的假设为基础的分析方法。在后一种假设尽管使得计算方法相对简单时，但远远偏离真实。因此，承认高应力水平时偏离弹性的分析新方法，与结构的真实行为更加一致，而且与非常广泛的实验资料也更加一致。同时，非弹性特征反映在现代理论中的事实，混凝土在受拉下被认为无效的事实，与那些针对单一的、大量弹性材料制成的构件的方法相比，考虑两种材料联合作用的事实导致了相当复杂的解析方法，而且也更具挑战性。这5个假设仅能允许人们通过计算预测某些简单情况下的钢筋混凝土构件性能。实际上，像钢筋和混凝土这样两种不同和复杂的材料的联合作用是非常复杂的，至今仍不能对之作纯解析处理。因此，设计和分析方法虽然使用了这些假设，但主要仍以各种各样的、连续不断的实验研究为基础。随着获得进一步的试验证据，将对这些方法进行修改和改进。第24单元课文混凝土的耐久性除了承载能力外，也要求混凝土是耐久的。混凝土的耐久性可以定义为混凝土对外在和内在因素引起退化的抵抗力。外在因素包括混凝土所受的环境和使用条件影响，如：风化、化学作用和磨蚀。内因是盐类作用，特别是组成材料中的氯化物和硫化物的作用，以及两种材料的相互作用，如：碱骨料反应，体积变化，吸湿性和渗透性。为了生产出耐久的混凝土，应该注意选择适合的组成材料。此外重要的是，混合料含有比例均衡的适合于生产出均质且完全密实混凝土体的足够材料。风化引起的混凝土退化通常是由混凝土中自由水冻融交替的破坏作用和约束下混凝土的胀缩引起的，混凝土的胀缩原于温度变化和干湿交替变化。冻融造成混凝土破坏（损伤）是由于冻结过程中孔隙水的膨胀，在约束条件下，如果冻融重复足够多的次数，这将引起能够破坏混凝土的水压力增长。路缘石或板、大坝与水库很容易受霜冻作用的影响。提高混凝土的抗渗性将会增强混凝土对冻融破坏的抵抗力。抗渗性的提高可通过使用在满足混凝土具有足够浇注与捣实成均质体和易性条件下的最可能小的水灰比来实现。使用加气剂可进一步改善混凝土的耐久性，对大多数应用，混凝土体积3-6%的空气含量就足够了。加气混凝土特别适用于用盐作为除冰剂的路面。一般而言，混凝土抗化学侵蚀的能力很低。有几种与混凝土反应的化学剂，但大多数侵蚀形式与浸出、碳化、氯化和硫化有关。一般地，化学剂与硬化水泥浆的某些成分反应，因而混凝土对化学侵蚀的抗力受所用水泥类型的影响。混凝土的抗化学侵蚀能力随抗渗性的增加而增加。混凝土磨蚀的主要原因是快速流动水的空穴效应、水中研磨材料、风炸开、磨损及交通的影响。某些条件下的流动导致在流水与混凝土表面之间形成空穴。这些空穴常常充满带有异常高能的水蒸气，而且反复与混凝土表面接触导致坑和孔的形成，称为空穴腐蚀。由于即便高质量的混凝土也不能抵抗这种退化，因此最好的补救是通过形成平稳流来避免空穴。必要时，关键区域可以衬以抵抗空穴腐蚀能力高的材料。一般地，混凝土抗腐蚀和磨损的能力随其强度的提高而提高。使用坚硬和坚韧的骨料趋于改善混凝土的抗磨蚀性能。某些天然骨料与存在于波兰特水泥中的碱金属化学反应。当这种反应发生时，这些骨料膨胀，引起开裂和混凝土破解。影响体积改变的主要因素：水与水泥的化学结合及随后混凝土的变干，温度变化和干湿变化。当体积改变受到内外力阻止时，体积改变会产生开裂，受到的约束越大，开裂越严重。混凝土中裂纹的存在降低其抗浸出作用的能力和抗钢筋腐蚀的能力，以及抗硫化物侵蚀和其他化学物侵蚀的能力，抗碱金属骨料反应和冻融能力，这些所有的作用都可能导致混凝土破坏。严重的开裂可能导致混凝土表面完全瓦解，特别是当开裂伴随膨胀收缩交替时。使用适合的组成材料和对结构尺寸有应当考虑的配合比可最大限度减小体积变化。足够的保湿养护对最大减小任何体积变化也是必需的。渗透性指水通过混凝土的容易程度。这不应该与混凝土的吸湿性相混淆，而且两者也不一定相关。吸湿性定义为混凝土吸水引入其中空隙的能力。低渗透性对水下结构是重要的要求，某些情况下，混凝土的密水性可能被认为比强度更重要，尽管其他条件相同时，低渗透性的混凝土也将是坚固的和耐久的。易于吸水的混凝土易于退化。混凝土是固有的多孔材料。这是由于为了使混凝土拌合物具有足够的和易性，拌合用水量大于水化需水量，以及在捣实过程中完全排除空气的困难引起的。尽管给予正常的注意，对大多数用途，混凝土有足够的不渗透性，但如果空隙相互连通，混凝土将变得让水易通过。通过选择适当的组成材料配合比及随后的仔细浇注、捣实和养护可获得低渗透性的混凝土。一般地，对完全捣实的混凝土，渗透性随水灰比降低而降低。渗透性受水泥的细度和化学成分的影响。当要求低渗透性的混凝土时，低孔隙比的骨料更为可取。浇筑过程中，组成材料的离析对混凝土的渗透性可能有不利的影响。第25单元课文有限元方法介绍（Ⅰ）1.有限元方法概要有限元法是一种有效的数值计算方法，特别适应于利用计算机完成的计算。随着近年来计算机的发展，有限元法的开发与研究取得了巨大的进步，有限元法已在许多的工程领域中得到了应用。有限元法的一般分析步骤如下。第一，将连续的弹性体离散化为假想的有限单元，并对每个单元进行研究。第二，在一定条件下将单元组合成原来结构。通过先离散再组合的过程，复杂结构的计算转变成简单元素的分析和组合。有限元法分析程序的编写采用矩阵形式，以降低计算程序编写的难度，并有效利用现代的计算机工具解决工程中复杂的计算问题。本文有关有限单元法在土木工程中应用的主要内容是其在一维杆系结构中的应用，包括有限单元法的原理，计算机程序设计，计算机程序的应用；和其在二维结构，如弹性力学中的平面问题，即：板结构和能够简化为平面应力问题或平面应变问题的实体结构中的应用，包括有限单元法的原理，计算机程序设计，计算机程序的应用。2.杆系结构的有限元法杆系结构的有限元法是以计算机在结构力学中的应用为基础发展形成的计算方法。这一方法以有限元法的理论为基础，通过矩阵形式表述，以计算机为计算工具。由于杆系结构有限元法的程序编写采用矩阵形式，因此也称为结构的矩阵分析。根据选取的未知量，结构的矩阵分析通常分为矩阵力法（也成柔度法），矩阵位移法（也称刚度法）。后一种方法通常得到更多的应用，原因是它比前一种方法