固体力学原理范文1
关键词： 体校 课堂英语 巩固练习 设计原则
巩固练习是指授完新知识后，为使学生对所学新知识当堂理解、当堂消化、当堂及时巩固的一种练习。体校的学生由于学习时间明显少于普通学校学生，因此，英语课堂教学中的巩固练习尤其重要，它不仅能够帮助体校学生在有限的时间内掌握必要的知识与技能，还对培养他们正确的思维能力、情感态度和价值观等方面起着重要的作用。在实践教学，我们认为，设计科学、合理的英语巩固练习必须遵循下列原则。
1.巩固练习设计的针对性原则
针对性原则是指设计一定要针对教材内容、教学进度与学生的学习基础，练习程度和数量也要针对不同学生的需要。因此，根据体校学生的特点，在设计巩固性练习时，应紧扣新知识点，突出教学重点与难点，密切联系课后练习，确保学生对新知识的把握、理解和运用。在实施过程中，可以具体细化为以下三个环节。
（1）掌握的知识点与学生现有的英语知识结构；
（2）明确培养学生何种能力与要达到的教学目标；
（3）设计最佳的题型并适时地组织练习。
2.巩固练习设计的层次性原则
巩固练习的设计应注重认识发展的一般规律，遵循由浅入深，由易到难的原则，引导学生一步步地加深对新知识的理解。例如，英语从简到繁可划分为“词素词组从句句子段落篇章”六个层次。设计巩固性练习可以是词素练习，也可以是句子练习，还可以是段落练习。但对于体校的学生，重点应放在词组与句子上，逐步增加段落练习，这样更有助于学生建构和感知正确的语言层次观。
在实际教学中，学生的英语练习一般要经历“模仿熟练灵活应用”三个阶段。要注重语言知识、语言技能与语言层次三者的互动。如：练习听、说技能时，语言层次可以为从句，也可以为段落。练习语法时，可以以句子为大环境，也可以以词组为大环境。
3.巩固练习设计的个体差异原则
体校的学生由于来自全国各地，其学习基础与运动训练背景差别很大，即使同一班上的学生在认知结构、智力与认识方式上差异也非常大。有的学生基础好、思维敏捷、理解能力强、接受新知识快；而有的学生基础较差、反应较慢，理解能力相对较弱，接受新知识也较慢，所以在设计巩固练习时，应充分考虑每一个学生的具体情况，使得学生通过巩固练习，掌握教学的重点内容。
另外，由于体校学生具有很强的体育专项特质，大部分学生往往性格活泼、好动，他们一方面表现在课堂教学中注意力较容易分散，注意力集中时间较短，另一方面对于感兴趣的话题参与度很高，而且在动作、肢体、表情等方面，模仿性和创造性都非常强。因此，在设计巩固练习时，应努力使练习具有开放性、多样性与应用性。
4.巩固练习设计的多样性、灵活性与开放性原则
巩固练习的设计要有利于促进学生积极思考，调动学生的学习兴趣，设计的题型要符合多样性和灵活性的原则，而不是简单机械地重复性练习，不仅影响教学效果，而且影响学生的学习积极性。设计的开放性原则要求练习的形式和内容紧贴学生的生活，符合学生实际的生活环境，使英语“生活化”，从而让学生体会到学习英语的乐趣，培养学习的兴趣，激发创造热情。
如新世纪版六年级第二学期Unit four的PE in English，可运用以下材料，设计出体育课前热身的场景。
Preparation：
Attention，eyes right，eyes front，warm-up exercises，at ease，ready
Activity：
Leg lifts，knee bends，waist bends，jumping jacks，sit-ups，push-ups
Language structure：
（1）Let’s do...，shall we？
（2）All right/ok.
（3）Let’s...
首先，设置开放型习题，让学生自主选择所需语言材料。其次，采用指令与动作反馈的模式，达到巩固新知识的目的。模式可以为“教师与一个学生”，“教师与小组或全体学生”，也可以为“学生与学生的互动”，大大调动学生的积极性，改变沉闷的课堂气氛。最后可以考虑采用“竞赛”或“对抗”的形式激发学生的热情，并增强练习的效果。
总之，体校学生英语巩固练习的设计既要符合上述四项原则，又要考虑知识的系统性、整体性，以及学生的实际水平与心理等因素，在尊重学生英语认知规律的基础上，设计出科学的巩固练习，高效率地提高体校学生的英语学习水平。
参考文献：
［1］刘燕.浅谈巩固练习在英语学习中的重要性［J］.外语教研，2009，21：60-70.
［2］高良刚.巩固练习设计的探究［J］.成才，1999，2：37-39.
固体力学原理范文2
固定义齿的修复，一直受机械学原理统治，然而国外欧美最新生物学理论已越来越占优势，原来已成为定论的治疗原理，现在则按照相关生物学原则，严谨的临床实验等科学事实对其重新评价，前牙全失和多磨牙缺失按传统理论是不能用固定义齿修复的，但笔者根据多年的临床实践也证明传统的口腔修复机械学理论并无科学证据。
王某，女，56岁，等多种疾病，缺失，曾到几家医院要求作固定义齿修复，均说不能，4年前到我院就诊，经检查，前磨牙稳固，牙周组织健康，采用基牙联冠固定 修复，修复方案并不符合Ante的理论和Nelsno力比值定律，但4年来功能良好，美观舒适，并未发现基牙松动和牙槽骨萎缩。多颗牙缺失的固定义齿修复，更有数例，如上下5，6缺失，用4.7作基牙修复，效果很好，对上下颌牙的4.5.6多颗牙缺失，笔者用同样的方案设计数十例，2.3联冠，7全冠固定义齿修复，为减轻颌力，适当缩小桥体近选中径和罅舌径，并须选用固位力较强的全冠作为固位体，还应加强桥体与固位体的连接。有的患者5，6，7缺失， 如8冠粗大稳固，位置正常，设计成3.4联冠，8全冠固定义齿修复，也能取得较为满意的效果，至今均未发现基牙松动，牙槽骨萎缩的现象，对后磨牙游离缺失，牙弓缩短的患者，可在近中作基牙，适当延长牙数如6.7.8缺失，可3.4.5联冠恢复6.7的延长桥，也可设计成4.5联冠修复6延长桥。注意事项：选择上述方法的固定义齿制作，技术要求高，技术上失败率略高于普通固定桥，特别是延长桥制作，为了避免失败，务必小心技术方面的问题。
1.1 粘固粉脱落
主要原因是基牙短小，无扣锁力，轴面聚合超过6。固此在基牙制备时各基牙的轴面尽量平行。同时在基牙上增加固位沟，使用粘接力强的粘固粉可增强粘接力，如松风粘固粉。
应增加桥体与固位体接触面积，适当加厚连接体。
1.3 基牙根折
大多发生在固定桥松动后未及时发现及诊治。死髓牙无活力而容易折断，桩冠作基牙的桩钉细而长。
固体力学原理范文3
【关键词】砌体；混凝土；加固
一、FRP框架加固理论
FRP（纤维增强复合材料）加固混凝土结构的研究始于20世纪80年代末的美国、日本等发达国家，近年来中国也对其进行了大量的探索研究，并取得了一些成果。在大量试验研究的基础上，中国颁布了《碳纤维片材加固修复混凝土结构技术规程》(CECS146：2003)。而FRP加固砌体结构技术目前在国际上仍处于研究的初始阶段。
利用粘贴FRP碳纤维片材防止地震中的剪切破坏，垂直于裂缝方向粘贴是最为有效的粘贴方法。这样可以利用FRP碳纤维片材良好的抗拉性能来限制斜裂缝的产生和发展，使被裂缝分开的混凝土重新连接在一起，共同承担荷载，保证了混凝土具有足够的剪切承载面积，从而使混凝土柱的抗剪承载力得以提高。为防止FRP碳纤维片材与混凝土剥离后结构构件的抗剪切能力下降，FRP碳纤维片材宜采用封闭的包裹方式，这就使得FRP片材在剥离后可以继续承受荷载作用。由于FRP碳纤维的极限拉应变较大，破坏前变形较明显，因此其弥补了混凝土剪切破坏变形小的缺点，同时也防止了剪切破坏的突然性。
粘贴FRP碳纤维片材进行混凝土结构的抗震加固时，应根据国家现行有关规定采用以概率理论为基础的极限状态设计原理进行承载能力极限状态和正常使用极限状态的计算和验算。一般规定：FRP碳纤维片材的抗拉强度标准值fck应当选用生产商所提品的不小于95%保证率的极限抗拉强度。FRP碳纤维片材的极限拉应变则取极限抗拉强度标准值fck与弹性模量E0的比值。材料标准与满足碳纤维加固后的高温条件下保持相应塑性承力等力学性能的要求。
对于砌体结构，FRP是用于砌体抗震加固的行之有效的措施。FRP加固可以显著提高墙体的开裂荷载、极限荷载和极限位移等，加固后变形能力和耗能能力也有明显提高，墙体的抗震性能明显改善。除此之外，FRP抗震加固方法的综合经济效益亦比较好。
砖砌体是由具有不同强度特性与变形性能的块材及砂浆形成的复合材料。与混凝土相似，其抗压与抗拉强度相差悬殊，同时由于灰缝的存在，它又具有显著的各向异性特性。目前，对砖砌体结构的破坏机理、力学性能以及砌体与其他材料共同工作性能等方面的研究还不够深入，而且存在诸多薄弱环节。因此，为了广泛应用FRP碳纤维片材加固砖砌体结构这种新技术，就需进行大量的实验研究工作。目前国内对此项技术的研究较少，还存在不少问题有待解决。例如：①加固结构的二次受力问题；②如何选用加固用FRP片材；③FRP加固形式及用量的确定；④FRP加固砌体法相关标准的制定与实施等等。
二、增大截面加固原理
增大截面加固理论主要是指在受弯构件的上表面或下表面浇一层新的混凝土并补加相应的钢筋，以提高原结构构件的承载能力。这种原理的具体做法是把原结构构件的新旧混凝土结合处表面凿毛，使板和梁表面的不平整度分别控制在4mm和6mm之内，并在原结构构件的浇筑面之上每相隔一定距离凿成凹槽，形成剪力键；之后，在洗净的表面上均匀涂抹丙乳水泥浆，并同时浇筑混凝土。在后浇混凝土层中应配制负弯矩钢筋和箍筋。
这种理论的优越性在于适应性较强、工艺流程简单，设计与施工经验成熟。而其不足之处在于现场施工的湿作业时间长，建筑物加固后的净空间会略有减小，对生产和生活造成一定的影响。在设计方面，增大截面加固原理也有一些负面效应，如结构构件自重加大，构件刚度增加，这样会产生内力重分布；增大截面加固增大了柱的刚度从而使柱的弯矩和剪力增大。在实际应用时需根据建筑物具体情况加以选择。
三、变形加固理论
对于给定荷载作用下及给定加载路径下的弹塑性结构，其力学解（包括应力场、位移场）必须满足经典弹塑性理论所要求的三个条件：即变形协调条件、平衡条件和本构关系，而弹塑性本构关系中又包括了屈服条件。这就表明如果此力学解存在，则结构应力场处处不超出屈服条件，结构依旧保持正常持力。然而实际情况是结构并不稳定，所以失稳结构的力学行为在经典弹塑性力学中是无从探讨的。而实际中又需要研究失稳结构的力学行为，并以此来研究确定使失稳结构稳定的最有效的加固力系。若应用非平衡态热力学的思路处理这一问题，就会显得较为容易。
四、薄钢板组合剪力墙结构抗震加固理论
框架薄钢板组合剪力墙结构(简称薄钢板剪力墙)是一种新型的抗震墙结构，由钢筋混凝土框架(或钢框架)内焊接钢板组成。该结构竖向荷载由框架承担，水平剪力由组合剪力墙承担。初步研究表明[34]，与钢筋混凝土剪力墙相比，薄钢板剪力墙具有自重轻、延性好、节省钢材以及施工速度快等优点，采用薄钢板剪力墙对现有建筑进行抗震加固，由于自重很轻，减小了作用在基础上的荷载和动力效应，可不必对下部基础进行加固改造，从而大大节约投资和时间。因此，在多高层建筑抗震加固中，薄钢板剪力墙作为一种新的抗震加固方法，具有良好的应用前景。
从抗震方面考虑，利用薄钢板优越的塑性变形性能能够吸收并耗散地震时的地震能量，从而达到抗震减害的目的。基于薄钢板的这些优点，我们在抗震加固设计中可以优先考虑使用薄钢板组合剪力墙结构。
在地震区可以应用薄钢板组合剪力墙原理进行结构的抗震加固与改造。首先需通过合理的设计，定出薄钢板的最佳长细比，以保证薄钢板与框架的协同工作性能，从而使结构及构件在经受一般的地震作用或受外荷载作用时其钢板不会产生永久变形；在遇到罕遇地震时，利用薄钢板优越的塑性变形性能能够吸收并耗散地震时的地震能量，保护框架的梁柱等重要构件免受破坏，从而达到抗震减害的目的。
基于薄钢板组合剪力墙结构抗震加固的优点以及良好的应用前景，为了进一步探讨在抗震加固中使用薄钢板组合剪力墙作为抗侧力构件的可行性，本文针对钢筋混凝土框架结构，模拟地震作用，在多种加固理论中选择薄钢板组合剪力墙理论作为目标理论应用于实际工程中，并通过理论分析与工程实例的对比，验证分析结论的可靠性。
参考文献
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关键词：建筑结构；结构加固
1 引言
在建筑结构中，由于使用不当、年久失修或结构损伤破坏，不能满足使用要求；在设计或施工中发生差错引起工程质量事故；由于灾害性（如地震、火灾等）的影响使结构产生破坏；在其正常使用年限内，由于改建、扩建、用途变更，结构的损伤老化、钢筋的腐化侵蚀以及设计与施工上的缺陷等原因，造成结构不能满足功能要求，必须对其采取有效措施，对结构进行修复加固，进而提高结构或构件的强度、刚度、稳定性和耐久性等。
结构加固是通过采取一些有效的加固措施，使受损结构恢复原有的结构功能，或者在原有结构的基础上提高结构抗力性能，以满足新的使用条件下结构的功能要求。
2 建筑结构加固方法简述
2.1增大截面法
增大截面法又称外包混凝土加固法，是指在原受力构件的单侧或双侧浇注一层混凝土来增大原混凝土构件的截面面积，同时加配一定数量的钢筋以达到提高原构件承载能力的方法。自十九世纪末大量混凝土结构兴建开始就有此加固方法，是一种最原始的加固方法。
该方法广泛应用于柱子加固，它可以同时增加原有柱的截面面积和配筋量，能较大幅度的提高原有柱的承载能力和刚度，尤其是原柱加固后更符合规范所倡导的强柱弱梁的设计原则，具有更好的抗震性能。
该方法的加固效果与多种因素有关，如原结构在加固时的应力水平，新旧混凝同工作情况，结合面的构造处理，材料的性能等，加固时的施工工艺以及是否对原结构进行卸荷处理将直接影响到加固工作的成败[1]。
2.2粘钢加固法
粘钢法加固是利用建筑结构胶，将钢板粘贴在被加固的结构受力部位的外边缘，使粘贴的钢板同原有结构起共同作用，达到加固和增强原结构的强度和刚度的目的，有效地提高结构的承载力，增强抗剪、抗震和稳定性，改善受力状态。
此加固方法的特点：既可提高结构强度，又可提高刚度；延伸率大，适应冲击、振动结构加固；钢板表面处理要求严格，粘结面易生锈；厚钢板端点处应力集中，混凝土易剥离。适用于承受静力作用的受弯或受拉构件的加固。
此加固方法，施工快速，且加固后对原结构外观和原有净空无显著影响，但加固效果在很大程度上取决于胶粘工艺与操作水平，且环境温度不高于60℃，相对湿度不大于70 %，当环境有腐蚀性介质时，应采取防护措施。
2.3外包钢加固法
外包钢加固法是在构件外包以型钢的加固方法。习惯是将其分为干式和湿式外包钢加固。干式外包钢指把型钢直接外包于原构件，与原构件间没有粘结；或虽填塞有水泥砂浆，但不能保证结合面剪力有效传递，只能单独受力的外包钢加固法。湿式外包钢指在型钢和原构件间填塞乳胶水泥粘贴或以环氧树脂化学灌浆等方法粘结，将两者粘结成整体工作共同受力的加固方法。
该加固方法适用于使用上不允许显著增大原构件截面尺寸，但又要求大幅度提高其承载能力的混凝土结构加固。一般用于梁、柱的加固。对于方形或矩形柱采用四周包角钢并在横向加缀板的方法，而对于圆柱或其它弧形柱则用扁钢加套箍的方法进行加固。
该加固方法受力可靠、施工简便、现场工作量较小，但用钢量较大，当用化学浆液外包钢时，型钢表面温度应低于60 ℃，当环境有腐蚀性介质时，应有可靠的防腐措施。
2.4碳纤维结构加固法
碳纤维结构加固是利用环氧基粘结剂将碳纤维板或布粘贴于结构表面，达到对结构及构件加固补强的目的。
碳纤维利用自身高强度、高模量特点来提高结构构件的承载力和延性；该材料化学性质稳定，因而加固后的钢筋混凝土构件具有良好的耐久性、耐腐蚀性；碳纤维材料膨胀系数与混凝土相近，因此加固后，能与混凝土很好的协同工作[2]。碳纤维结构加固技术适用于构件抗弯、抗剪、抗压加固；结构体系的抗震加固及砌体结构的加固，如梁、板、柱、屋架、桥墩、筒体、壳体等结构。
该加固方法高强高效；操作简便、施工周期短；重量轻，几乎不增加结构荷载；抗撕裂性能好，协调性优。但需要专门的防火处理，对施工及粘接胶的性能要求高，造价稍高。
2.5 FRP 复合材料加固法
FRP( fiber reinforced plastics) 复合材料主要有碳纤维(CFRP) 、芳纶纤维( AFRP) 及玻璃纤维( GFRP)等，其材料形式主要有片材、棒材和型材。
FRP 复合材料加固主要应用于：梁加固。加固的作用包括抗弯和抗剪。在进行抗弯加固时，FRP 复合材料的纤维方向与梁的轴向一致，一般贴在梁的受拉侧，以提高梁的承载能力；板加固。用厚度很薄且柔软的FRP 复合材料对板进行加固，加固后净高几乎不变，且加固后不影响其外观；柱加固。芳纶纤维布、玻璃纤维布是比较理想的柱加固材料。因为它们的弹模比碳纤维还小，其延性较好。 并且，在进行棱角打磨时一般只需要10 mm左右，一般不需打磨，而碳纤维则需要30 mm左右，若采用芳纶纤维就可以节约很多工时[2]。
FRP 的共同优点是：轻质高强、高弹模、抗疲劳、耐腐蚀耐久性能好、热膨胀系数低等。FRP 复合材料可以节省材料、自由裁剪、施工方便且速度快， 虽然其前期投资较大，但维护成本低，经济效益明显。因此， FRP( 片材) 复合材料在土木结构加固工程中应用潜力巨大。
2.6 增设支点加固法
该加固方法通过改变结构传力途径达到加固效果。它是在结构构件中增设支点来减小结构跨度和内力或改变其受力状态，提高其承载力的一种方法。
该方法优点是受力明确，简单可靠，适用于梁、板、桁架、网架等水平结构的加固。其缺点是有时可能会给使用空间带来一定限制，影响建筑外观。
增设支点若采用湿式连接，在接点处梁及支柱与后浇混凝土的接触面，应进行凿毛，清除浮渣，洒水湿润，一般以微膨胀混凝土浇筑为宜。
2.7 外加预应力加固法
该加固方法实质上就是对结构施加体外预应力，以抵消部分外荷载产生的内力，通过合适的预应力值来改善原结构的应力变形状态，增加结构构件的承载力。
该法能降低被加固构件的应力水平，不仅使加固效果好，而且还能较大幅度地提高结构整体承载力，但加固后对原结构外观有一定影响。
该方法适用于大跨度或重型结构的加固以及处于高应力、高应变状态下的混凝土构件的加固，但在无防护的情况下，不能用于温度在600 ℃以上环境中，也不宜用于混凝土收缩徐变大的结构。当采用本方法加固混凝土结构时，其新增的预应力拉杆、撑杆、缀板以及各种紧固件和锚固件等均应进行可靠的防锈蚀处理。
3 建筑结构加固方案选择
以上介绍加固方法各有千秋，在实际工程中具体采用何种方法，应根据加固建筑物的不同情况有针对性的确定。方案的选择要遵循施工安全、技术可行、经济合理、施工方便、工期尽可能短的原则，需要在进行价格比、性能比、质量比的同时，还要体现出其工艺技术的科学性和先进性，这样的加固方案才是优秀的加固方案。
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木炭还原氧化铜实验是中学化学教材中固相反应的典型代表之一,该实验因成功率低而被广泛讨论,如反应物的质量比、反应物研和程度、反应温度甚至试管大小都影响该实验的效果[1]。狭义地讲,固相反应(Solid state reaction)是固体与固体之间发生化学反应生成新的固体产物的过程,如燃烧石灰石、氯酸钾分解等。本文从狭义的概念来讨论固相反应。
1固相反应的微观模型
固相反应机理较气相或液相反应复杂,通常包括以下基本步骤[2]:①吸附和解吸;②界面上原子间反应;③在界面上或内部形成新物相的核;④物质通过界面输送。在各步中,往往有某一个反应步骤进行得比较慢,整个反应的反应速度就受这一步反应所控制,叫做控速步骤。固体粉末反应大部分是扩散控制的反应。
Jander(杨德尔)首先提出了固体粉末反应的扩散模型[3]。他对反应体系做了一些简化处理,设想反应物A是半径为r的球形颗粒,其分散在连续的反应物B的介质中,并假定在A微粒的表面上产生厚度为x的产物层(AB),如图1所示。因此物质的传递输送是沿着A与B的接触点进行相互扩散。产物层AB形成后反应要继续进行,就必须有B通过产物层扩散到A-AB的界面才能与A反应生成AB。其中通过产物层的扩散速度最慢,决定着整个反应的速度。而晶体结构缺少对称性或结构具有缺陷的地方容易成为初始反应的核心。
综上,从固相反应微观机理分析可知,反应物的晶体结构、粒度、比表面积、反应温度是影响固相反应的主要因素。正如在木炭还原氧化铜实验中发现,木炭和氧化铜的干燥程度、研和程度、质量比、堆积形态、加热灯具等均对反应进程和反应速度产生作用。
2固相反应的热力学研究
热力学通过考虑反应的自由能变化来判定该反应能否发生,即ΔG
3关于固相反应的动力学
从热力学性质来讲,木炭还原氧化铜的反应在常温下即可发生。然而实际上,为什么该反应对温度确有一定的要求呢。可从图2的简单图示得到说明。从固相反应机理看,反应的第一阶段是在木炭和氧化铜的界面上(a,b图中的虚线)生成金属铜晶核,实现这步是相当困难的,因为生成的晶核结构与反应物的结构不同。因此,成核反应需要通过反应物界面结构的重新排列,其中包括结构中化学键的断裂和重新结合,C和CuO晶格中C(原子)和Cu2+的脱出、扩散和进入缺位。加热有利于这些过程的进行和晶格的生成。同样,进一步实现在晶核上的晶体生长也有一定困难,因为原料中的C和Cu2+需要经过两个界面的扩散才有可能在核上发生晶体生长反应, 并使产物层增厚,如图2(b)所示。可见, 决定此反应的控制步骤应是晶格中微粒的扩散, 而加热有利于离子或原子的扩散,可明显地提高反应速度。
综上所述,从固相反应机理、反应热力学和动力学分析,影响固相反应速度的因素有:①固体比表面积及固体间接触面积;②微粒通过各物相特别是产物相的扩散速度;③产物相的成核速度[5](受产物相与反应物相之间晶体结构差异及温度的影响)。
4从固相反应原理解析木炭还原氧化铜的反应条件
笔者在多次对比实验后发现,木炭和氧化铜的质量比、干燥程度、研和程度、加热效率都影响该反应速度。本文结合固相反应原理对各反应条件进行解释。
4.1反应物间的质量比、研和程度影响固体表面积及固体间的接触面积
从木炭与氧化铜反应的化学方程式可知,C与CuO恰好反应的质量比为1∶13.3。经笔者实验发现,在一定条件下(如试管的大小、反应物的颗粒粗细、反应物的混和程度、加热灯具的确定等条件下),木炭与氧化铜质量比在1∶6～1∶11[6]的范围内往往可获得较高的成功率。为什么木炭与氧化铜反应的实际质量比大于理论值?可以从固体粉末反应的扩散模型中得到解释。由于反应在两个反应物的界面上发生,非界面处的反应物微粒只有扩散到界面上才可能参加反应,且随着生成物的增多两物质间直接接触的面积减少,因此反应物的实际用量大于理论值。
木炭粉与氧化铜粉末混和后再充分研磨,研磨越细且混和越均匀,反应物颗粒间的接触面积越大,则反应界面越大,反应速度可明显地提高。在下述两组对比实验中得以充分证明。
4.2加热效率影响微粒扩散速度和成核速度
反应试管的型号、灯具的选择、反应物堆积形态均影响反应混合物的加热效率。实验研究发现,在木炭还氧化铜的反应中,若选取小试管,将反应混合物平铺于试管底部并压实,即使选用酒精灯也可实现充分、高效地利用热能使整个反应混合物迅速达到反应温度(约400 ℃～500 ℃),得以在短时间内有效地提高扩散速度和成核速度,促使该反应显著发生。若选取较大试管,则用焰温较高的煤气灯或酒精喷灯,也可使反应混合物较快达到反应温度。
4.3对有固体粉末参加的固相反应,若反应混合物中含有水分,在加热过程中水分子会从混合粉末中冲出,俗称“冲料”,阻碍反应继续进行。因此,木炭和氧化铜粉末需充分干燥后混和。
综上,扩散和成核过程明显影响着固相反应速度。从木炭还原氧化铜的实验研究可知,对于可自发进行的固相反应而言,反应温度、反应混合物的干燥及机械加工程度是影响反应速度的主要因素。
参考文献:
[1]王程杰主编.中学化学实验研究[M].上海:华东师范大学出版社,2005:239～240.
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固体力学原理范文6
关键词:混凝土结构;加固;植筋;碳纤维加固
中图分类号:C93文献标志码:A文章编号:1673-291X(2010)33-0213-02
引言
随着社会的发展,新建房屋不断增加,现有房屋结构的工程检测及补强加固也成为工程界广泛关注的问题。中国现行规范房屋使用年限为五十年,物理老化、化学腐蚀、社会需求的变化、设计标准的提高等诸多因素制约或缩短现有建筑结构的使用寿命。针对需要加固的房屋绝大部分未到使用年限,不允许将其全部推倒重建,需要对此进行工程检测及可靠度评定;针对不同结构特点,采取有效方法进行补强与加固处理,从而使其安全性、适用性和耐久性满足规范要求,继续为社会服务。在中国,在经过几十年大规模的基本建设后,已有建筑物的维修、改造和加固必将占据应有的重要地位。因此,将其视为一个体系加以研究和探讨已经成为中国对现有建筑物实施管理的一项完整对策。
一、加固原因
加固学是随同房屋结构学发展起来的。目前加固的主要原因有:尚未建成但由于施工质量问题;结构封顶尚未使用需要改造而引起的加固;结构老化后进行改造加固;因灾害引起的加固。
二、常规加固方法
1.粘钢加固法。外粘钢板加固钢筋混凝土结构的方法,就是用薄钢板或其他钢衬通过一种双组份环氧粘合剂粘于混凝土结构表面产生一种三相材料:混凝土―胶―钢板的复合系统。该法具有方案设计及结构计算简单,不损伤原混凝土构件,施工方法简便,周期短,现场作业量小,对原构件外形尺寸影响小等优点。在国际上是一种适用面较广的先进加固方法,不仅建筑,而且公路桥梁也普遍采用。已经证明粘在混凝土梁受拉表面的钢板能提高抗弯能力,同时也能提高抗弯刚度并相应减少挠度和开裂。
2.预应力加固法。也可称为反弯矩法。在20世纪50年代外部预应力就已是一种施工方法。预应力加固具有加固、卸载、改变结构内力的三重效果,适用大跨结构加固。用预应力钢筋在构件外进行张拉,可以起到增加主筋,提高正截面及斜截面强度,同时也提高了刚度,是一种积极的加固方法。但预应力钢筋中的预应力设置多少,却要受结构受力年限而定,即要考虑混凝土徐变的影响。预应力筋的应力不宜大于150Mpa,对于已负荷很久的超静定结构,宜为 50Mpa～100MPa。
3.外包钢加固法。外包钢加固法是以型钢(一般为角钢)外包于构件四角(或两角)的加固方法。在中国,外包钢加固法也是一种使用面较广的传统加固方法,其优点是:施工简便,现场工作量较小,受力较为可靠,适用于使用上不允许增大原构件截面足寸,却不要求大幅度的提高截面承载能力的混凝土结构加固。
4.置换加固法。在梁或偏心受压柱中,用置换法可以达到局部直接补强的效果,例如,当成批构件混凝土强度等级达不到设计要求时,通过检测,选出最低等级的构件,然后按弯矩图确定最危险截面,这些截面的受压区用高等级的新混凝土置换老混凝土,试验证明:尽管仅在局部置换,仍是十分有效的。在置换法中,构件需切割成方口或要将柱切断。
5.间接加固法。间接加固法是用增加构件,增设支承点,以减小结构计算跨度,减轻被加固构件的负担,达到减小结构内力和提高其承载能力的加固方法。其优点是简单可靠;缺点是使用空间会受一定影响。
三、新型加固方法
1.绕丝加固法。根据混凝土三向受压可以提高其单轴抗压强度的原理,对于受压柱,可以用退火钢丝横向缠绕构件,以提高其强度。根据梁的受剪区斜向箍筋受力优于竖向箍筋的道理,可根据需要在梁外进行斜向绕筋或竖向绕筋,以提高其抗剪强度。一般采用冷拔钢丝退火后进行绕丝,间距为5mm～40mm。这一方法不仅对圆柱、方柱有效,对长方形柱亦有效。为了提高效果可在长方形四个面的中点纵向设置Φ25的圆钢。
2.粘贴钢筋加固技术。是指将钢筋粘贴在构件原有配筋表面或粘贴在混凝土内部的一种加固方法。当钢筋保护层脱落,胀裂或遭腐蚀破坏时,可将加固钢筋直接粘贴在原有配筋表面;当保护层混凝土比较完好或原配筋位置不易测准时,可在混凝土表面切缝(1cm～2.5cm深)或凿槽,将钢筋粘贴在缝内或槽内,以达到加固目的。粘筋加固主要也是通过结构粘接剂传递应力。完成加固工作后加固筋处于原构件内部,基本不加大原构件的截面外形尺寸和自重。粘筋加固适用于以下结构: 原构件混凝土遭受碳化或腐蚀,钢筋严重锈蚀;因荷载改变而造成原配筋不能适应受力要求;施工原因造成的配筋位置不当。
3.纤维复合材料加固法。近年来,随着纤维类材料研究的日益广泛,应用于混凝土结构加固的高科技纤维材料(Fiber Reinforced Plastics/Polymer,简称FRP)也日益增多。FRP材料具有极好的比强度、比刚度、几乎无腐蚀性和磁性、较好的耐热性,并可以与其他结构加固的方法同时使用。结构加固工程中常用的纤维品种有:玻璃纤维(GFRP)、碳纤维(CFRP)及芳纶纤维(AFRP) 。其中碳纤维材料是迄今为止,应用于工程最早、技术最成熟、用量也最大的一种高科技材料。由于碳纤维具有优异的物理力学性能,良好的黏合性、耐热性及抗腐蚀性等特点,并且不会增加构件的自重及体积,因而广泛的适用于各种结构类型、结构形状和结构中的各种部位,且不会改变结构形状及不影响结构外观,同时施工方便,工效很高。
CFRP加固修补混凝土结构所用材料主要两种:碳纤维材料与粘贴用树脂。用于结构加固修补的碳纤维强度为建筑用钢的十几倍,弹性模量与建筑用钢材在同一水平上并略有提高;粘贴 CFRP用树脂为环氧类材料。
四、与混凝土结构加固改造配套使用的技术
托换技术:系托梁(或桁架,以下同)拆柱或墙、托梁接柱和托梁换柱等技术的概称;属于一种综合性技术,由相关结构加固、上部结构顶升与复位等技术组成;适用于已有建筑物的加固改造;与传统做法相比,具有施工时间短、费用低、对生产和生活影响小等优点,但对技术要求较高,需要由熟练工人来完成,才能确保安全。
植筋技术:系一项对混凝土结构较简洁、有效的连接与锚固技术;可植入普通钢筋,也可植入螺纹式钢筋;已广泛应用于已有建筑物的加固改造工程,如:施工中漏埋钢筋或钢筋偏离设计位置的补救,构件加大截面加固的补筋,上部结构扩跨、顶升对梁、柱的接长,房屋加层接柱和高层建筑增设剪力墙的植筋等。
裂缝修补技术:根据混凝土裂缝的起因、性状和大小,采用不同封护方法进行修补,使结构因开裂而降低的使用功能和耐久性得以恢复的一种专门技术;适用于已有建筑物中各类裂缝的处理,但对受力性裂缝,除修补外,尚应采用相应的加固措施。
五、工程实例
某中学原有三层框架结构教学楼,总建筑面积约3 100m2,各层混凝土强度等级分别为:梁柱均采用C30,板采用C25,基础采用柱下独立基础,基础埋深2.2m,该教学楼于2002年建成后投入使用,现在由于使用功能的需要,拟对原结构增加一层,作为学生及教师的阅览室。
1.加层的可行性。对既有建筑物加层主要应满足以下几方面的要求:一是必须满足地基基础强度及变形的要求;其次是上部结构构件必须满足承载能力及正常使用极限状态的要求;其三,必须处理好新旧结合面的连接问题,使新旧结构之间能够协同工作。这几方面的要求应分别通过结构计算分析结构检测以及使用新型建筑材料施工工艺的方法来综合解决。使用结构计算软件PKPM进行计算,并在计算过程中做了以下假设:不考虑楼梯间对结构整体刚度的贡献;新旧结构构件按整体现浇考虑计算结果表明,加层后大部分结构构件承载力满足要求,仅底层转角位置柱的承载能力不能满足要求;同时,由于新增层的使用功能要求(阅览室),部分楼面的荷载较大,原三层肋梁楼板中部分梁的承载力也不能满足要求。 故在加层的同时,必须对上述构件进行加固处理。 同时通过对原结构基础及主体结构进行检测观察,检测结果表明:原结构梁、柱、板等构件的配筋数量及截面尺寸等均符合设计要求;且混凝土构件外观完好,地基无不均匀沉降问题,结合结构计算分析,确定基础可继续直接使用,不需加固。
2.加固方案。鉴于目前常用的加层改造和结构加固方法,对原结构采取了下述加层加固方案:新加层的柱钢筋采用钻孔植筋技术,直接将钢筋从原柱的节点位置引出;对底层柱采用截面增大的方法,即通过增加原构件的受力钢筋,同时在外侧重新浇筑混凝土以增大构件的截面尺寸,来达到提高承载力的目的;对原结构的三层梁则采取黏贴碳纤维布加固的方法处理:(1)底层柱加固。采用增大截面法加固底层柱,将柱从原截面400mm×400 mm,增大到 500mm×500 mm,其中纵向受力钢筋仍采用植筋技术,植入底层柱的基础上。其植筋下部锚入基础长度≥20d,外露长度≥40d和1000mm,并分两批焊接纵筋。同时,为了保证增加截面部分与原柱子间的共同工作,沿柱高度方向四面布置锚拉筋(直径10,间距600),在柱侧面的植入深度为15d。(2)三层梁加固。对梁的加固采用了碳纤维加固的方案。选用 XEC 系列碳纤维片材,其技术参数为:弹性模量 E=2.35×105MPa,允许拉应变[ε]≤0.01.碳纤维达到其允许拉应变与混凝土压坏同时发生时的界限相对受压区高度ξb=0.198,极限拉应变ε≥0.015。XEC-300单层厚度 t=0.167mm;抗拉强度2500Mpa～3550Mpa,弹性模量 2.35×105-5.0×105MPa。以上建筑物经加层和加固处理后,现已投入使用,经检测与观察,框架柱和无明显的变形和破坏的迹象,加固处理效果良好,能满足结构安全要求。
参考文献:
[1]程良奎.混凝土加固技术与发展[J].土木工程学报,2001,(3):7-12.
[2]张国彦.结构抗震加固技术的应用研究[D].天津:天津大学,2003.
