橋梁檢測課程教學(xué)模式探討

焦峪波　張禹維　宮亞峰　譚國金　畢海鵬

摘要：學(xué)生的綜合能力是我國高等院校培養(yǎng)高水平人才的關(guān)注焦點，人才培養(yǎng)離不開良好的課程體系建設(shè)。本文結(jié)合道路橋梁與渡河工程專業(yè)的橋梁檢測課程，對教學(xué)過程中容易出現(xiàn)的問題進行探討，提出了從教學(xué)內(nèi)容到教學(xué)方法的完善措施。旨在提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、主動性，有效提升該課程的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：橋梁檢測；教學(xué)；實踐能力

中圖分類號：G642.0 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）14-0176-02

隨著我國科技事業(yè)的不斷發(fā)展、綜合國力的不斷增強，交通基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)正不斷加大，為迎合這一形勢，則需要交通領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員不僅要求數(shù)量的提高，更要求注重專業(yè)素質(zhì)的培養(yǎng)。如何培養(yǎng)具有扎實的理論基礎(chǔ)、較強的工程認(rèn)知能力、具有創(chuàng)新思維以及工程實踐能力的復(fù)合型人才已然成為我國高等院校育人的重要課題。同時，針對我國橋梁建設(shè)這一領(lǐng)域，所有橋梁結(jié)構(gòu)在環(huán)境侵蝕、長期的載荷效應(yīng)、材料疲勞老化等外部因素的共同作用下，都會不可避免地出現(xiàn)整體結(jié)構(gòu)承載力衰減等諸多問題，這就導(dǎo)致在極端因素條件下結(jié)構(gòu)很可能出現(xiàn)不可預(yù)測的重大事故，造成財產(chǎn)損失和人員傷亡。為避免此類事故的發(fā)生，橋梁檢測工作便顯得非常重要。為此，許多高校在道路橋梁與渡河工程專業(yè)中開設(shè)了這一專業(yè)性很強的課程。同時，橋梁檢測又是一門新興的課程，不但具有很強的理論性，又有很強的實踐性。目前為止，橋梁檢測課程并沒有非常成熟的教材，為使學(xué)生們理解透徹，則需要主講教師具有很高的技術(shù)水平，并從事相關(guān)工作一段時間。如何教學(xué)、如何使本專業(yè)學(xué)生對這門課程產(chǎn)生濃厚的興趣又鍛煉出其綜合運用知識的能力、如何提高教學(xué)質(zhì)量從而為行業(yè)輸出高水平人才是進行該課程改革研究探討的根本出發(fā)點。

一、教學(xué)目標(biāo)

橋梁檢測課程是一門理論與實踐結(jié)合緊密的課程，需要學(xué)生有相當(dāng)?shù)膶I(yè)基礎(chǔ)，對常見的橋梁形式，如T梁、箱型梁、空心板梁的設(shè)計以及構(gòu)造原理有一定認(rèn)識，同時這門課程又包含了理論力學(xué)、材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、結(jié)構(gòu)設(shè)計原理、橋梁工程等一系列專業(yè)課程的基礎(chǔ)知識，是一門綜合性較強的專業(yè)技術(shù)課程。這就決定著這門課程適宜在大四本科生及研究生中開展。同時學(xué)生通過學(xué)習(xí)，可以對橋梁建設(shè)中的理論設(shè)計、施工控制、試驗檢測等一系列內(nèi)容進行更深層次的理解，對工程質(zhì)量的保證具有更加清醒的認(rèn)識，這對工程人員至關(guān)重要。

1.對于本科生，學(xué)校這門課程要求他們熟悉工程試驗規(guī)范、了解測試儀器的使用方法及新型檢測方法（如靜載試驗中的攝影測量法等），把學(xué)到的知識應(yīng)用到實際當(dāng)中，做好工作的提前準(zhǔn)備，激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新能力。

2.對于研究生而言，學(xué)習(xí)這門課程更加注重于理論的教學(xué)，在學(xué)習(xí)之前要求學(xué)生們能夠掌握試驗應(yīng)力分析方法以及結(jié)構(gòu)動力學(xué)基礎(chǔ)等。之后則更加方便于課堂講解以及理論推導(dǎo)，能夠?qū)⒑軓姷膶I(yè)知識用于工程試驗作為指導(dǎo)，使這一實踐性工作變得事半功倍，充分激發(fā)出學(xué)生的潛能，使之對這一門課程產(chǎn)生濃厚的興趣，為這一行業(yè)的科研打下良好的基礎(chǔ)。

二、課程現(xiàn)狀以及存在的問題

我專業(yè)已開設(shè)該課程幾年，根據(jù)教學(xué)經(jīng)驗以及教學(xué)效果，提出以下問題用于參考。

1.橋梁檢測是一門理論性與實踐強有力結(jié)合的科目，課程知識穿插點多，覆蓋門類廣，若學(xué)生對某一門課程理解較差，則會影響整體理解的程度，這就需要在前期的課程的設(shè)置上著重強調(diào)與實際工程相結(jié)合的知識，而不是純理論的設(shè)計計算教學(xué)。

2.課堂教學(xué)形式不夠豐富，學(xué)生們只是在學(xué)校中學(xué)習(xí)了相關(guān)課程，缺乏實際橋梁施工及構(gòu)造原理的認(rèn)識，雖然在課堂中采用了多媒體教學(xué)，但畢竟與實際操作和感官有一定差距，比較局限，難以緊密結(jié)合。

3.高等學(xué)校教育中一直注重理論研究、輕視實踐教學(xué)，造成實踐教學(xué)課程中管理不足、經(jīng)費緊缺、考慮問題過于多樣復(fù)雜，從而影響了實踐教學(xué)的時間進而影響了教學(xué)的效果，我們要更加注重實踐教學(xué)，增加教學(xué)時間及教師數(shù)量，在學(xué)生們的實踐教學(xué)中激發(fā)他們對專業(yè)的興趣、加強對橋梁結(jié)構(gòu)形式及施工方式的認(rèn)識，為之后的橋梁檢測課程打下良好基礎(chǔ)。

三、教學(xué)改革措施與實踐

橋梁檢測技術(shù)是直接為工程實踐服務(wù)的技術(shù)，涉及到理論計算、現(xiàn)場試驗檢測（靜載試驗、動載試驗）、儀器儀表性能判斷、現(xiàn)場試驗組織、數(shù)理統(tǒng)計分析以及試驗報告撰寫方法等，具有較強的綜合性和應(yīng)用性。

根據(jù)以往的試驗經(jīng)驗，橋梁檢測時間短、效率高。檢測一聯(lián)連續(xù)梁橋，結(jié)構(gòu)計算3～4天，現(xiàn)場試驗1天即可完成，教師可根據(jù)教學(xué)進度，結(jié)合項目，開展為期一周的實習(xí)，在實習(xí)場地選擇地點安全、工期適宜的待檢測橋梁進行參觀檢測，靈活地將學(xué)生穿插開進行參觀及結(jié)構(gòu)計算等實踐教學(xué)活動。將計算的結(jié)構(gòu)直接應(yīng)用到檢測項目中，這樣可以極大地增加學(xué)生們的學(xué)習(xí)熱情和積極性，同時，學(xué)校承擔(dān)的實習(xí)經(jīng)費與大規(guī)模參觀現(xiàn)場檢測相比有所降低。

1.在計算方面，與橋梁的設(shè)計相比，橋梁檢測試驗的結(jié)構(gòu)計算重點在于上部結(jié)構(gòu)的力學(xué)分析，簡化細(xì)部構(gòu)造，針對結(jié)構(gòu)的最不利位置進行檢測，對于大四的學(xué)生而言，難度適中、計算量小，同時有利于科目之間的交叉，有較強的可操作性。授課教師可以選取結(jié)構(gòu)簡單、受力明確的橋梁作為試驗檢測項目，讓同學(xué)們分組進行計算，同時在授課的過程中安排計算進度和內(nèi)容。例如：在討論計算方法時，引導(dǎo)學(xué)生側(cè)重于結(jié)構(gòu)模型的有限元離散；討論結(jié)構(gòu)最不利載荷位置時，引導(dǎo)學(xué)生側(cè)重計算截面內(nèi)力，按影響線最不利加載，同時將現(xiàn)有試驗規(guī)范結(jié)合進去，讓同學(xué)們深入理解；講到橫向分布系數(shù)理論計算時，結(jié)合橋梁工程相關(guān)知識，讓同學(xué)們理解針對不同橋型適宜使用的計算方法，了解其異同點及使用范圍。在最后的結(jié)構(gòu)理論驗算時，拿出同學(xué)們的計算結(jié)果與教師的理論計算結(jié)果進行對比，使同學(xué)們能夠快速發(fā)現(xiàn)問題并進行改正，并在最后介紹設(shè)計院常用的相關(guān)計算軟件，如橋梁博士、MIDAS CIVIL的使用方法，并借由電算結(jié)果對手算結(jié)果進行修正。通過這樣的計算實踐，可使同學(xué)們對結(jié)構(gòu)的計算方法、試驗相關(guān)規(guī)范、計算機軟件等有更加深入的認(rèn)識，提高理論水平的同時又培養(yǎng)了獨立思考的能力。endprint

2.靜載試驗與外觀檢測方面，借由項目或工程實際對所在城市的待檢測橋梁進行檢測。針對本科生教學(xué)而言，在檢測前可安排同學(xué)在實驗室室內(nèi)對等強度梁模型進行應(yīng)變片粘貼操作，這樣做可以讓同學(xué)們復(fù)習(xí)材料力學(xué)、試驗應(yīng)力分析等相關(guān)課程的知識。與此同時，同學(xué)們或許會反應(yīng)這種室內(nèi)試驗與工地上真實的橋梁檢測項目聯(lián)系不夠緊密，對此，我系在課程規(guī)劃中可以安排學(xué)生參觀，在有條件的情況下甚至可以讓同學(xué)們實際參與到靜載試驗的前期準(zhǔn)備工作中，在保證安全為前提的條件下讓學(xué)生在參與到在橋梁底面粘貼應(yīng)變片、應(yīng)變計以及反支位移計的工作中去，這樣可以讓學(xué)生更好地進行工程實踐。同時，教師可以教授如何跳出“目測”的瓶頸，應(yīng)用設(shè)備來進行混凝土橋梁的外觀檢測，講解如數(shù)顯式回彈儀、鋼筋探測儀、超聲波探傷儀等一系列儀器規(guī)范使用方法以及測試的混凝土橋梁相應(yīng)指標(biāo)以及測試原理。并且結(jié)合現(xiàn)場講解活躍課堂，達到高水平的教學(xué)目標(biāo)。針對研究生教學(xué)而言，不僅要求學(xué)生達到本科生課程要求的水平，更加要注重培養(yǎng)學(xué)生們提出問題、解決問題的能力。如：靜載試驗中，在橋梁底面反支位移計，但這種方法僅僅應(yīng)用在橋梁凈空高度較低的情況下，若凈空高度非常高則將如何操作；若項目中要求檢測跨鐵道的連續(xù)梁橋，甚至沒有條件在橋下安裝位移計，這種情況下應(yīng)該如何測量等等問題，培養(yǎng)學(xué)生善于思考的能力，并引導(dǎo)講解近幾年發(fā)展出的新型橋梁撓度測試方法。

3.在橋梁動載試驗方面，由于相關(guān)理論性較強，穿插學(xué)科多，我專業(yè)現(xiàn)有設(shè)備東華測試DH-5920動態(tài)加速度采集儀，對于本科生教學(xué)，可簡單教授其儀器相關(guān)操作以及原理，比如：采集儀配套軟件是如何應(yīng)用FFT快速傅立葉變換以及海寧窗函數(shù)將時間——加速度信號轉(zhuǎn)變?yōu)轭l率——振幅信號的，并在現(xiàn)場做完靜載試驗后，指導(dǎo)學(xué)生操作DH-5920得到全橋的一階頻率；針對研究生教學(xué)而言，應(yīng)指導(dǎo)學(xué)生跳出動力特性測試分析軟件的“黑匣子”模式（即只給出一個分析結(jié)果），使同學(xué)們?nèi)ニ伎挤治鰳蛄簞恿μ匦缘牟襟E以及分析過程，例如：如何應(yīng)用有限元分析方法將橋梁離散化，形成獨立的剛度陣以及質(zhì)量陣，再應(yīng)用橋梁頻率計算公式以及應(yīng)用計算軟件matlab等計算出全橋一階振動頻率等。同時，學(xué)生們結(jié)合相關(guān)研究方向教師的課題研究對橋梁頻率進行展開，如：可以深入研究橋梁結(jié)構(gòu)不同程度的損傷以及不同溫度對橋梁自振頻率的影響，這無疑會使學(xué)生了解頻率可以反映結(jié)構(gòu)剛度；溫度改變了混凝土彈性模量進而影響了橋梁自振頻率等結(jié)論，同時會思考在溫度及損傷耦合作用下橋梁頻率值中如何能夠剔除掉溫度的影響值來得出損傷的真實效應(yīng)結(jié)果等科技前沿問題，為研究生期間的科學(xué)研究打下良好的基礎(chǔ)，更好地激發(fā)出學(xué)生的科研潛力。

四、結(jié)語

橋梁檢測這門課程偏重于實踐，但在教學(xué)中難免會偏重于理論，現(xiàn)在的課程實習(xí)時間較短卻更加偏重于基礎(chǔ)認(rèn)知以及施工，會導(dǎo)致實習(xí)效果不佳，理論與實踐脫節(jié)。筆者認(rèn)為對于這樣的現(xiàn)象，應(yīng)該理清思路，站在學(xué)生的角度一步一步地去了解橋梁從設(shè)計到施工到檢測，使這一課程真正作為道路橋梁與渡河工程專業(yè)同學(xué)的“收尾課程”，通過這門課讓理論基礎(chǔ)更加扎實，使學(xué)生學(xué)以致用、學(xué)為所用。

參考文獻：

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