钢筋混凝土实验创新的探索与实践

钢筋混凝土实验创新的探索与实践

赵强

天津第三市政公路工程有限公司天津300385

摘要：自主创新是教育改革的主流。本文针对钢筋混凝土实验教学缺乏创新的缺陷提出了具体的实验创新教育模式，引入自主创新元素的钢筋混凝土实验的各个环节，并指导学生进行矩形截面钢筋混凝土构件的独立创新实验，并对创新教育模式进行了探索和实践。

关键词：钢筋混凝土；实验创新；探索；实践

1前言

创新是当前最热门的研究课题之一，我国必须提高自主创新的能力，为建设创新型国家的重大战略决策提供助力，高等学校是国家创新体系的重要组成部分，它的基本任务是建立一个强大的创新意识和创新能力的高级人才。因此，将自主创新要素引入教学改革已成为高校教师的重要研究课题。钢筋混凝土结构设计原理是最重要的一个土木工程专业课程，在学习的过程中，必要的实验不仅有利于学生理解基本的钢筋混凝土结构的力学性能，还能帮助学生了解钢筋混凝土结构的实验方法。然而，长期以来，实验教学过程、实验设计、实验准备工作都是由实验室人员完成的，学生只需要加载实验和处理结果即可。新的创新型教育已经越来越不能适应这种老的教学模式，不符合知识、能力、素质和创新工程设计要求的培养，所以钢筋混凝土实验教学改革迫在眉睫。

2钢筋混凝土实验教改现状分析

改革的重点是提高学生的实践能力，而只是单纯的培养自主创新的能力是不够的。所谓独立创新的实验中，除了反映了学生的主动性和实用性，更要体现学生的探索和研究能力，培养目标不仅仅限制在施工员以及现场工程师，还应该扩展到技术骨干，科研工作者这一水平，因此在钢筋混凝土实验教学改革需要融入更多的自主创新元素。

3自主创新元素的构建

3.1实验项目的创新

实验项目的选择可以反映自主创新。以往钢筋混凝土实验项目往往集中在钢筋混凝土构件受弯或剪切实验，学生可发挥的空间是非常有限的，事实上，钢筋混凝土构件的结构或相关实验项目很丰富，如基本构建块形成一个梁，板，柱，基本的机械形式与压力、弯曲、拉伸、剪切和扭转，派生组件组合形式和荷载组合，以及预应力结构形式、碳纤维加固，可见实际的选题范围是很广泛的，项目的自然多样性就为其他环节提出了更高的要求，从而为引入自主创新要素提供了先决条件。

3.2加载装置的设计

由于实验项目的多样性，对加载装置提出了更高的要求，加载方案设计也是科研活动创新的不可缺少的内容，因此鼓励学生设计加载装置是学生解决实际问题的一项很好的练习。考虑一组加载设备的资金投资高，所以开发了一套综合荷载的钢筋混凝土实验教学设备，该设备的特点是采用四立柱空间的三维结构，底座、支柱保留大量的漏洞，只要添加相应的连接配件，可以实现特定负荷的功能，在设计的基础上加载设备，不仅减少了投资，而且对学生的创造性思维也是很好的锻炼。

3.3配筋的创新设计

钢筋混凝土结构或组件是影响其力学性能的关键因素，比较不同的加固设计实验往往可以更深刻的掌握原则，可以突破传统的加固设计，学生的创新意识可以应用到加固设计中，这不仅可以加强学生对知识的灵活应用，在某种程度上，还可以对工程应用起到指导作用。

3.4测试方案的创新

钢筋混凝土实验教学在进行测试时主要有整体变形试验，局部变形和裂缝观察，整体变化测试一般使用位移计，局部变形则可以使用应变计，裂缝则可以比使用裂缝观测仪进行观察，然而，多元化的实验项目，具体测点布置将会发生非常大的变化，如何使测点的布置最能体现实验的研究目的，这是一个值得探讨的问题，因此，让学生设计测试计划，也是构建钢筋混凝土实验创新要素的关键。

3.5实验结果分析的创新

传统的钢筋混凝土实验教学结果通常仅通过实验数据和实验现象进行验证。这种分析方法严重限制了学生的创造力和探索精神。当实验项目的扩大后，学生可能接触到领域的研究项目，尚未出现更多成熟的理论，所以学生必须探索和实验结果分析，不仅从的结果比较分析钢筋混凝土结构的力学性能或组件有一个更深刻的理解，而且可以获得新的工程应用价值的结论。

4自主创新实验的实践与探索

由于加强了具体的自主创新实验，体现了学生的实践创新能力，这对学生的要求更高，所以提出了强化层次教育形式的具体实施，首先研究了一些优秀学生自主创新实验的能力。在钢筋混凝土实验教学中，通过对钢筋混凝土自主创新的实验进行了有益的探索和实践，为自主创新实验的进一步推广奠定了基础。

4.1实验项目的选择

这个实验选定的项目是对矩形截面钢筋混凝土构件受扭进行测试，选择这个项目的原因是，虽然钢筋混凝土梁抗扭钢筋混凝土构件是一种基本的机械系统，但尚未在中国开展实验教学中心，可以说是钢筋混凝土实验教学的缺陷，开展项目的自主创新实验，一方面可以扭转实验教学系统为未来奠定基础，另一方面，进行矩形截面钢筋混凝土构件扭转试验有一定难度，可以锻炼学生的创新思维。

4.2实验构件的设计

根据现有模板大小的矩形截面钢筋混凝土扭力梁，部分是使用100毫米*160毫米，长度是1400毫米，纵向钢筋主要使用四个二级钢筋对称的配置，，箍筋的具体配置让学生自主设计，最终确定三种加固方案。

4.3加载装置的设计

在加载装置的设计中，充分发挥学生的创造性思维，改造传统的扭力装置。使用两个钢箍将受扭梁固定在扭转轴承上，钢箍上连接一个扭转手臂，扭转臂架的一端放在垂直限制器上，与上面相连的钢箍也连接到一个竖向的的限位器上，另一个扭臂端作为液压加载点，以确保反向杠杆不会改变随扭转臂旋转而改变。用力传感器测量千斤顶的负载，扭矩是千斤顶和手臂长度的乘积。

该装置设计体现了两种优点，一是将两支扭力臂放在梁的一侧，二是在梁一段设置的竖向限位器，使设备能使用钢筋混凝土实验教学的四顶帽的综合加载装置；二是在千斤顶上设置水平限位器，使扭转臂不随扭转变形的增加而改变，从而简化了扭矩的计算。可以看出，只要给学生一个自由的平台，学生的创造性思维就会得到充分的发展。

4.4测试方案的设计

（1）整体变形

扭力测试钢筋混凝土的梁变形是梁的整体扭转，梁的扭转变形的测量参数是梁截面扭转角的单位长度，因此放在梁支持两个测斜仪，用于测量扭转角的部分，实验测量的区别这两个测斜仪角变化，除以测斜仪之间的距离，即光束的相对扭转角。

（2）局部变形

局部变形主要表现为钢筋局部变形和混凝土局部变形。根据扭力梁的变形的特点，纵向布局的主要强化中间四个电阻应变仪，分别安排在两边马镫中间的电阻应变计，2到3#梁，斜肌也布置两个中间电阻应变计，当使用电阻应变仪来确定钢的局部应变；由于横向扭力梁混凝土主拉应力和主压应力分布是倾向于45度，所以梁一侧布置两排共八个应变拉伸仪器测点，斜距离是100毫米，实验使用手持的应变计测量梁的局部变形，将梁剖面局部变形除以主拉伸应变和主压缩应变的平均距离。

5结束语

本文在钢筋混凝土实验的基础上，对于只注重实践，忽视学生的创新能力，提出了具体的实验创新教育模式，在钢筋混凝土实验的各个环节中引入了自主创新的要素，充分调动学生的主观能动性和创造性思维。在此基础上，引导学生开展一个矩形截面钢筋混凝土构件的扭转性能下独立创新实验，让学生设计和组件设计、试验加载设备，测量测试计划，进行对比分析实验结果使用对角线钢筋可以改善抗扭承载力的组件。

参考文献：

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