現(xiàn)代預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)與施工課程教學(xué)改革研究

劉 桐

(鹽城工學(xué)院土木工程學(xué)院，江蘇鹽城 224051)

現(xiàn)代預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)與施工課程是土木工程應(yīng)用型本科專(zhuān)業(yè)，高年級(jí)學(xué)生的一門(mén)專(zhuān)業(yè)選修課，是學(xué)生在掌握一定的結(jié)構(gòu)基本知識(shí)后，學(xué)完《建筑力學(xué)》《鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)》等一系列結(jié)構(gòu)課程后設(shè)置的一門(mén)理論性、應(yīng)用性較強(qiáng)的學(xué)科，主要論述現(xiàn)代預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原理和施工工藝。本課程的目的是讓學(xué)生了解現(xiàn)代預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的施工，使學(xué)生了解現(xiàn)代預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本知識(shí)與預(yù)應(yīng)力施工的技術(shù)措施與方法，并能夠進(jìn)行一般現(xiàn)代預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的初步能力。經(jīng)過(guò)多年的教學(xué)與實(shí)踐，對(duì)本課程的教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)模式進(jìn)行了探索與研究。

1 強(qiáng)化預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的概念教學(xué)模式

在預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)的教學(xué)過(guò)程中著重講解現(xiàn)代預(yù)應(yīng)力混凝土的基本概念、基本形式、預(yù)應(yīng)力混凝土的分類(lèi)、預(yù)應(yīng)力張拉控制應(yīng)力，各種預(yù)應(yīng)力損失的計(jì)算、有效預(yù)應(yīng)力的計(jì)算以及減小其損失的方法。預(yù)應(yīng)力次彎矩，主彎矩和綜合彎矩的概念及計(jì)算方法，學(xué)習(xí)如何利用等效荷載求彎矩，使學(xué)生掌握等效荷載法和荷載平衡法的概念及計(jì)算方法。

在預(yù)應(yīng)力施工內(nèi)容教學(xué)過(guò)程中著重講解預(yù)應(yīng)力節(jié)點(diǎn)處理的構(gòu)造措施，預(yù)應(yīng)力鋼筋的檢測(cè)手段與方法，非預(yù)應(yīng)力鋼筋的力學(xué)性能;預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)對(duì)混凝土的要求以及混凝土的種類(lèi)，混凝土的應(yīng)力—應(yīng)變關(guān)系、變形、收縮徐變等;后張法混凝土構(gòu)件的孔道以及灌漿的作用與灌漿材料;預(yù)應(yīng)力錨具的要求以及預(yù)應(yīng)力錨具錨固性能試驗(yàn);預(yù)應(yīng)力錨具的種類(lèi)及其組成;理解各種預(yù)應(yīng)力方法的施工工藝(有粘結(jié)、無(wú)粘結(jié)、體外預(yù)應(yīng)力等)。

了解預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)發(fā)展史以及現(xiàn)代預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)最新進(jìn)展、預(yù)應(yīng)力孔道成孔方法，先張法預(yù)應(yīng)力混凝土的施工工藝、預(yù)應(yīng)力筋與臺(tái)座之間溫差引起的應(yīng)力損失等。對(duì)了解的內(nèi)容，在教學(xué)過(guò)程中采用討論課的方式進(jìn)行。

2 教學(xué)中堅(jiān)持理論聯(lián)系實(shí)際，結(jié)合實(shí)際工程進(jìn)行講解的教學(xué)模式

2.1 采用多媒體教學(xué)手段并結(jié)合實(shí)際工程教學(xué)模式

由于本課程比較枯燥，學(xué)生不直接接觸到實(shí)際工程，很難對(duì)預(yù)應(yīng)力的基本概念接受，在教學(xué)過(guò)程堅(jiān)持與實(shí)際的預(yù)應(yīng)力工程結(jié)合講解的方式進(jìn)行講解。通過(guò)拍攝實(shí)際預(yù)應(yīng)力工程中的各種照片，預(yù)應(yīng)力筋的布置形式照片、錨具照片、端部構(gòu)造照片、工人師傅進(jìn)行的預(yù)應(yīng)力張拉照片、配合大量的預(yù)應(yīng)力工程圖片，通過(guò)講授預(yù)應(yīng)力工程實(shí)例和觀(guān)看大量的預(yù)應(yīng)力工程圖片，并對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的預(yù)應(yīng)力張拉過(guò)程進(jìn)行全程錄像，在上課時(shí)，將照片與錄像放給同學(xué)看，并邊看邊講解，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣有了很大的提高，把原本書(shū)本上抽象、枯燥的預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)與施工內(nèi)容，變得更加形象、直觀(guān)、易于理解與掌握。進(jìn)行預(yù)應(yīng)力圖紙的設(shè)計(jì)時(shí)，首先教會(huì)同學(xué)們?nèi)绾巫x懂預(yù)應(yīng)力圖紙，通過(guò)實(shí)際工程的預(yù)應(yīng)力圖紙，對(duì)學(xué)生講解預(yù)應(yīng)力施工圖的表示方法，預(yù)應(yīng)力配筋及符號(hào)、預(yù)應(yīng)力線(xiàn)性、預(yù)應(yīng)力梁施工圖表示方式、預(yù)應(yīng)力板施工圖表示方式等。通過(guò)講解圖1中各種參數(shù)的含義，使學(xué)生對(duì)預(yù)應(yīng)力圖紙的設(shè)計(jì)與施工內(nèi)容有更深的理解。

圖1 預(yù)應(yīng)力曲線(xiàn)控制點(diǎn)示意圖

2.2 采用讓學(xué)生直接參與預(yù)應(yīng)力工程設(shè)計(jì)與施工方案的編制

讓學(xué)生直接參與老師所做的預(yù)應(yīng)力工程設(shè)計(jì)與施工中，學(xué)生有切身的感受，自己能參與到真正的預(yù)應(yīng)力工程設(shè)計(jì)與施工方案的編制中，進(jìn)行預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)的二次深化設(shè)計(jì)，一致認(rèn)為有成就感，提高了學(xué)生對(duì)本門(mén)課程的學(xué)習(xí)興趣。通過(guò)二次深化設(shè)計(jì)復(fù)算預(yù)應(yīng)力梁的撓度計(jì)算，讓學(xué)生具體參與計(jì)算在后張預(yù)應(yīng)力施工階段，預(yù)應(yīng)力反拱值的計(jì)算。通過(guò)計(jì)算跨中截面剛度(短期剛度、長(zhǎng)期剛度)、荷載作用下的跨中撓度、預(yù)應(yīng)力作用下的跨中反拱值，學(xué)生對(duì)預(yù)應(yīng)力作用的反拱計(jì)算公式中各個(gè)參數(shù)的含義有了清楚的認(rèn)識(shí)。

在預(yù)應(yīng)力施工方案的編制時(shí)，著重講解預(yù)應(yīng)力關(guān)鍵施工技術(shù)內(nèi)容、預(yù)應(yīng)力施工節(jié)點(diǎn)的做法等。讓學(xué)生參與繪制有粘結(jié)與無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力節(jié)點(diǎn)詳圖，見(jiàn)圖2，圖3，使學(xué)生更好地掌握有粘結(jié)與無(wú)粘結(jié)的節(jié)點(diǎn)構(gòu)造。

圖2 有粘結(jié)張拉端與固定端的擠壓錨與構(gòu)造做法

讓學(xué)生主要參與編制預(yù)應(yīng)力施工技術(shù)內(nèi)容以及注意事項(xiàng)，讓學(xué)生掌握預(yù)應(yīng)力筋未張拉前，不得拆除梁底的模板支架。由于預(yù)應(yīng)力張拉要引起預(yù)應(yīng)力梁反拱，所以預(yù)應(yīng)力梁支模時(shí)，模板起拱值比普通鋼筋混凝土框架梁模板起拱要小，一般按0.5‰～1‰起拱。在安裝對(duì)拉螺栓時(shí)，為了防止波紋管被對(duì)拉螺栓打穿破壞，要求先支好一側(cè)的側(cè)模，并避開(kāi)波紋管的位置，先打孔，然后再封梁另一側(cè)側(cè)模，最后安裝對(duì)拉螺栓等相關(guān)注意事項(xiàng)。在預(yù)應(yīng)力筋張拉過(guò)程中，要采用應(yīng)力控制為主，張拉伸長(zhǎng)值校核等關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。

圖3 無(wú)粘結(jié)張拉端構(gòu)造做法

3 采用到正在施工的預(yù)應(yīng)力工地參觀(guān)學(xué)習(xí)的方式

讓學(xué)生到預(yù)應(yīng)力施工工地進(jìn)行參觀(guān)學(xué)習(xí)，是一種很好的教學(xué)形式，本課程利用課余時(shí)間，組織有學(xué)習(xí)興趣的同學(xué)，到施工工地，參觀(guān)工人師傅在現(xiàn)場(chǎng)如何布置波紋管曲線(xiàn)坐標(biāo)、如何固定波紋管的支架鋼筋，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)講解實(shí)際工程中固定波紋管的方式與書(shū)本上固定波紋管的方式有什么區(qū)別，為什么采用了與書(shū)本上不同的固定波紋管的方式，現(xiàn)場(chǎng)固定波紋管的方式會(huì)產(chǎn)生什么樣的質(zhì)量問(wèn)題等。通過(guò)這樣理論聯(lián)系實(shí)際的講解，使學(xué)生能理解各種固定波紋管的構(gòu)造做法。在參觀(guān)工人師傅張拉時(shí)，要求學(xué)生如何計(jì)算油壓表的讀數(shù)，如何更準(zhǔn)確量測(cè)預(yù)應(yīng)力筋的伸長(zhǎng)值，現(xiàn)場(chǎng)量測(cè)千斤頂缸體的方法，在缸體倒缸時(shí)，如何進(jìn)行量測(cè)鋼絞線(xiàn)的伸長(zhǎng)值，與書(shū)本上講解的伸長(zhǎng)值量測(cè)有何不同，同時(shí)讓學(xué)生思考，采取何種方法量測(cè)鋼絞線(xiàn)的伸長(zhǎng)值最為準(zhǔn)確。采用到工地參觀(guān)學(xué)習(xí)的方式，收到了事半功倍的效果，學(xué)生真正感受到了理論學(xué)習(xí)與工程實(shí)踐相結(jié)合的重要性，同時(shí)也達(dá)到了培養(yǎng)應(yīng)用型土木工程專(zhuān)業(yè)本科生的要求。

4 籌建預(yù)應(yīng)力施工操作實(shí)驗(yàn)室

由于學(xué)校經(jīng)費(fèi)的原因，一直積極籌備預(yù)應(yīng)力施工操作實(shí)驗(yàn)室，讓學(xué)生親自進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉的操作試驗(yàn)，解決了學(xué)生到施工工地的安全的問(wèn)題。讓學(xué)生通過(guò)對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土梁的預(yù)應(yīng)力張拉，掌握后張法預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的施工設(shè)計(jì)和預(yù)應(yīng)力張拉的施工方法及基本要求，熟悉預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的工作原理及其施工方法，掌握預(yù)應(yīng)力鋼筋、錨具、張拉機(jī)械的種類(lèi)、特點(diǎn)及配套使用，熟悉后張法施工工藝、張拉應(yīng)力控制的要求及鋼筋張拉程序，掌握張拉施工中的預(yù)應(yīng)力損失及其補(bǔ)償方法;學(xué)生根據(jù)提供的實(shí)驗(yàn)梁及有關(guān)材料、設(shè)備，進(jìn)行預(yù)應(yīng)力鋼筋、錨具及張拉機(jī)械的配套選擇，讓學(xué)生掌握后張法施工鋼筋張拉力的計(jì)算及預(yù)應(yīng)力施加方法的確定，同時(shí)完成混凝土預(yù)應(yīng)力梁的預(yù)應(yīng)力張拉設(shè)計(jì)和施工。

現(xiàn)代預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)與施工課程教學(xué)改革的嘗試，經(jīng)多年來(lái)教學(xué)的不斷探索與準(zhǔn)備籌建的預(yù)應(yīng)力施工操作實(shí)驗(yàn)室，證明該項(xiàng)的教學(xué)改革目的已經(jīng)達(dá)到，取得了很好的教學(xué)效果，受到學(xué)生的好評(píng)。

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