桥梁概念设计论文分解

第一篇：桥梁概念设计论文分解

武汉理工大学研究生 期末考试试卷

课 程：桥梁概念设计

题 目：国内外船撞桥事故的研究与防护

学 生： 刘赞

学 号：1049721401638

2014年 12 月 22 日

前言

桥是国家公路、铁路交通命脉的咽喉，中华人民共和国成立以来，特别是改革开放之后的时间中，新建桥梁规模之大、数量之多、速度之快，举世瞩目。但同时货物的运输量53%是通过水路，靠船舶运输，尤其是在外贸中，这个比例达到90%。于是船舶越来越多、船舶吨位越来越大，有些吃水深船体大的海船是无法进入我国大部分内陆河流的，不得不靠吃水较浅、吨位在500~1000t左右的机动驳船来分散驳运。于是内河上的运输船舶也就越来越多。虽然船舶通过航道进入桥孔下通过时，都没有航道标志和航标灯等警示装置，但由于种种原因，还是有船舶撞到了桥梁，并造成了财产和人员的伤害。

根据各种相关资料文献的介绍，船撞桥事故在世界各地一直不断的在发生，船撞桥事故的频率比我们想象的更经常；由船撞桥事故所导致的人员伤亡、财产损失以及环境破坏是惊人的。很多船撞桥事故轻则损失数万元，重则人员伤亡、损失以数百万、数千万甚至数十亿美元计，大量的间接损失更是难以计算。况且，人的生命是无价的，牵扯到人员伤亡的事故更是令人痛心。

所以我们应加强对这方面的研究，并争取找到更好的防范方法减少船撞桥事故的发生。

关键词：船舶；桥梁；船撞桥；事故

国外典型船撞桥事故

世界上损失最大的船撞桥事故之一是美国的阳光大桥被撞事件。1980年，美国福罗里达州横跨泰姆伯（Tampa）湾的阳光大桥被一艘空载的35000t载重的散装货轮M/V Summit/Venture号撞击而倒塌，事故中35人丧生，船舶价值1300万美元，阳光大桥的价值是25000万美元，损失巨大，该桥后又重新修建。

阳光大桥被撞毁情形

1993年，美国亚拉巴马州莫比尔附近横跨贝优卡诺特（Bayou Carrot）的CSX铁路大桥，被一个拓驳船队严重撞击。当时正值雾天，该船队误驶入莫比尔河的侧航道，造成撞桥事故，使桥梁结构产生巨大位移，恰好几分钟后一列旅客列车从桥上驶过，大桥即刻坍塌，列车出轨，47人丧生，见下图。

CSX铁路大桥被撞毁情形

近几年，船撞桥事故频繁发生的局面似乎并未有很大的改观，重大的船撞桥事故仍时有发生。

2001年9月16日，美国南部德克萨斯州最长的跨海大桥“伊莎贝拉皇后大桥”被一艘拖轮撕开一道长达72m的缺口，两个桥孔坍塌，5辆桥上行驶的车辆坠入大海，4人死亡，桥下的电话线、自来水管以及银行通讯系统均遭到破坏，通过该大桥与大陆连接的著名旅游胜地帕德利岛与外界的联系中断了数日。

2002年5月26日，美国俄克拉荷马州阿肯色河上，一艘拖轮顶着两艘运油的空驳船撞上一座有20年历史的公路桥的一个桥墩，造成公路桥坍塌，至少有17辆汽车从20m高空坠入河中，死亡17人。这次事故严重阻碍了横穿俄克拉荷马的40号洲际高速公路公路的交通，修理并重新开放这座大桥需要六个月时间。我国典型船撞桥事故

在我国，船撞桥事故也是频繁发生。如武汉长江大桥自从1957年建成以来，大约发生了70起船撞桥事故，其中经济损失超过百万的大事故超过10起；南京长江大桥至今已发生30起船撞桥事故。

2000年12月7日，广东省东江流域一艘“三无”载客船撞上黎咀大桥后翻沉，船上44人全部落水，6人死亡，2人重伤，4人轻伤。

2001年10月20日，浙江绍兴一座55m长的小桥被一艘运送黄沙的水泥船撞翻，段为两截，船长掉落河中死亡。

2007年6月15日凌晨5时10分左右，轰隆一声巨响，横跨西江，全长1675.2米的九江大桥塌了200米。正在桥上行驶的4辆汽车与2名施工人员像下饺子一样坠入河中，共造成8人死亡，这就是当年轰动全国的“九江大桥6·15船撞桥断事故”

著名学者戴同宇通过调研和实证掌握了一百余份相关文件，包括四十年来发生在十余座我国长江大桥的200余起船撞桥事故，他得出了一些重要的结论：我国长江主线发生船撞桥事故的基本趋势依旧是呈现增长趋势的。3 分析产生的原因

从1959年到现在所发生的有记载的船撞桥事故中，记录总数为213个，其中长江172个，黑龙江12个，珠江12个，沿海及其他区区域17个。

在事故所涉及的35座桥梁中，其中按照撞桥的位置区分，撞桥墩的有148起，占69.5%，撞桥墩防护装置的有20起，占9.4%，撞上部结构的有12起，占5.6%。

从我国及国外在桥区水域发生的多起桥梁坍塌事故案例知道，船撞桥的主要因素有以下三个方面：

第一个方面是客观的自然条件因素，特别是遭遇到像台风、浓雾等恶劣天气情况，由此会影响航行者视线而误判方向。第二个方面是主观的技术问题，船舶制造技术及船员航行技术不完善不熟练引起船撞桥事故。进入航运市场的大批量的低质量船舶，其质量以及寿命无法得到保障，甚至有部分严重缺乏高频电话等基础设施的中小型船舶投入使用；另外船员数量不足、疲劳驾驶、缺乏航行技术以及较低的素质也是造成事故的原因。

第三个方面是主观桥梁施工致使船舶通航环境发生改变，另外豆腐渣式桥梁工程、不全面不到位的施工防护措施、监管人员配备急缺以及应急救助方案制定的不及时是发生水上桥梁区交通事故的主观因素。

有长江干线发生船撞桥事故的统计数据说明了以下一些问题，我认为可以应用于绝大多数船撞桥事故的原因。

（1）长江干线船撞桥事故数量总体呈增长趋势，应引起各有关方面的重视。

（2）洪水对船撞桥事故有显著的影响。洪水季节船撞桥事故明显增多，事故率可达约平均值的3倍左右。

（3）船队比单船更易发生撞桥事故，事故数量占总数的86%。（4）船撞桥事故更多发生在能见度较差的情况下，与良好能见度情况相比，事故数量比约为8倍。但由于数据不十分充分，尚不能下最后的结论。受黑暗和城市灯光的影响，21:00左右船撞桥事故较多。

（5）在长江干线上发生的船撞桥事故最主要的原因是人员失误，在155起明确指出事故原因的事故当中，人员失误为121起，约占78%；第二位原因是恶劣的自然环境，约占16%；第三位原因是机械故障，约占6%。三者之比大约为13:2.8:1。

（6）船撞桥事故与桥下通航宽度密切相关。3/4以上的船撞桥事故发生在通航孔宽度在150m以内的桥梁内。

显然，无论国内还是国外，船撞桥事故的主要原因——人员失误都占70%以上，造成的和后果是很严重的。4 如何防止此类事故的产生

我们要做的就是设置防撞保护系统；然而对大量被撞垮的桥梁调查得知，几乎所有的桥梁均未设置防撞保护系统；即使少数有防护系统的桥梁，也因设计防护能力不足而未能抵挡住船舶的撞击。

从概念上讲，当撞击力大于桥墩的承载能力时，桥梁的抗冲击能力既不能由桥墩提供，也不能靠撞击的船舶提供，这是因为：

①桥墩的刚度总是较大的，不可能产生较大的塑性变形来缓解撞击动能；

②为了桥梁上部结构的安全，不允许桥墩有较大的位移； ③肇事船只的船头刚度不论多小，变形量也只能船头钢板的压扁长度提供，故不可能产生较大的变形，由此缓解的撞击动能与总的撞击动能相比是较小的。

由此可见，桥梁不设防护系统时，船博将直接与墩身接触。由于二者的刚度均较大，变形量较小，不能缓解撞击动能，因而将产生极大的撞击力，造成船毁桥塌事件。

所以，桥梁的抗冲击能力一般只能由防撞保护系统提供，以缓冲船舶的撞击力，使桥梁和船舶的损失程度尽可能缩小。美国铁路工程师协会的“防撞保护系统设计规范”中规定：“设置防撞保护系统的目的，是使其保护的铁路桥梁及桥墩面遭船舶突然撞击而可能产生的破坏。设计这类防护系统以改变撞击力的方向，或吸收撞击能量，使撞击动能消散，或限制及降低由船舶转移到桥墩上的能量，使桥墩不被破坏。”

下面我将根据一些实例介绍一下目前桥梁防撞的措施： 1.缓冲材料方式

1）濑户大桥

1981年9月至1983年5月期间作为试验在濑户大桥5#桥墩周围设置了橡胶制空气式缓冲材料和钢制缓冲材料，如下图所示。空气式缓冲材料是6个直径为4.5m，长为12.0m和6个直径为4.5m、长9.0m的缓冲件。缓冲件之间在其断面中心处用链条连接，各级冲件安装有不绕轴旋转的垂重链（直径32mm，4链）。

试验结果为：各缓冲件内气压下降0.004~0.017Mpa，其他连接钩环、系泊用链、垂直用链均有不同程度的腐蚀。

2）岩黑岛桥

岩黑岛桥2#桥墩的角部设计装置了槽型缓冲材料防撞设施，如下图所示，这种防撞设施能吸收的最大冲撞规模为200t的船，航速为2.8m/s；100t的船，航速为3.4m/s。

2.绳索方式

1）柜石岛桥

该桥与岩黑岛桥2#桥墩相同，在桥2#桥墩的墩角处装置了槽型缓冲材料，其他处在航道侧的3个边倒采用了绳索方式防撞设施，如下图，大致以水面附近为中心上下排列着17根钢丝绳体（直径20mm）。

2.缓冲工事方式

1）Richmond——San Rafaei桥

该桥在易撞桥墩周围设置的缓冲工事为木质桁架构造如图所示，该工事涉及水面上下范围+4.5m~1.5m。

1951年8月5日，美国海军一艘排水量为1450t的舰只由于舵故障而冲撞该缓冲工事；其结果是，受冲撞部分的缓冲工事完全被破坏，桥墩无损伤，冲撞舰只也损伤轻微。

2）濑户大桥

该桥5#桥墩西面设置多孔构造钢制缓冲工事，其他面设置了空气式缓冲工事，分布在南北两侧桥墩拐角部分和其他部分。它们的断面形状如下图所示。

该缓冲工事于1981年10月12日尚在建设时，为了加固5材桥墩，一艘运土船，碰撞了该墩西南向的钢制缓冲工事的角部；当时，水流与船的前进方向相反，流速为1m/s。这次事故使该缓冲工事发生了宽约3m，高约3m，凹入约为30cm的变形，运土船未被破坏。3.重力式方式

1）Tasman 桥（澳大利亚）

该桥于1964年建成，桥长1025m，最大跨径94m；在主航道宽为73m的两侧14#和15#桥墩处设置有重力式防护设施，如下图所示；它是从桩顶把预应力混凝土构造物通过销栓连接沉吊而成的，当船舶冲撞它时，它便作水平移动而吸收船舶的冲撞能量。

4.桩方式

1）Trom桥(挪威)Trom桥全长1016m，主跨径为80m，航道宽为60m，防撞设施于1959年设置为护舷物方式，如下图所示。

1961年11月，一艘载重量为10000t的货轮冲撞东侧护舷物，使大部分水平板和混凝上桩被撞坏沉入海底，于是在1975年，又设置了环状护舷物式防撞设施。如下图所示，它在钢桩上配置了钢筋混凝上，钢筋混凝土包围着主跨墩的4根桩柱。

1975年7月，一艘游船撞上该环状护舷物，船侧以及4个船舱裂纹，安装在护胶物上的木材被压溃，可是，硅和钢制护舷物本体无损。由此可见，如果没有设置该防护设施，该桥被冲撞的后果将不堪设想。5.沉箱方式

1）Outer 桥（美国）

该桥桥跨为90m+115m+230m+115m+gom,桥墩尺寸为36.5m*l8m。距桥墩一定距离处设置有防撞沉箱，沉箱是在直径为13.5m的刚圆筒沉箱中装满砂，顶部装有厚度为1.5m的RC板。该沉箱设计抗撞能力为40000t的船，速度为1.54m/s，该沉箱设置状况如下图所示。1963年，一艘排水量为12200t的加拿大船冲撞沉箱后，又与航道面的桥墩相碰，冲撞船的侧外板多块受损。桥墩只有几块小的混凝土片被撞下，防撞沉箱部分破坏。

6.人工岛方式

Brevik 桥（挪威）

该桥长度为677m，主跨为272m，主跨两侧的侧跨为85m。在桥上游峡湾深处有一港口，从那儿出港的船舶冲撞南侧桥墩的危险性极高，通行船只最大可达35000t，在南侧桥墩处设置了填土区域，如图所示。虽然在吸收冲撞能组的同时，航行深度也受到了一定限制，但是，至今为止己有多次在接近事故发生时船舶却在离桥墩20m以上的地方搁浅。

在所有的船撞桥事故的发生因素主要涉及人、船舶、通航环境、管理等四方面。事实上，很多事故是在几个因素同时交织存在的复杂情况下发生的。因此，欲有效防范船撞桥事故的发生，应从多个侧面进行系统分析，从而形成安全监管合力，降低事故的发生几率。

首先，建立健全桥区水域的通航安全监管制度要有效解决桥区水域的通航安全这一难题，仅仅依靠海事部门加强现场监管远远不够，还需要全社会共同关注，各相关单位、部门积极应对、共同解决。因此，笔者认为迫切需要制定实施桥区水域通航安全监管制度，为解决桥区水域通航安全问题提供必要的法律依据。桥区水域的通航安全监管制度应重点明确桥区水域的范围，关注对桥梁防撞的设计和建设、桥区助航设施的设置、桥梁建设施工前的通航安全论证、桥梁施工作业期间的安全保障措施，以及桥梁投入使用后桥梁所有人、经营人对桥区通航安全的保障责任，船舶通过桥区水域时的安全航行要求，桥区水域河道采沙作业的限制等内容。

其次，加强公司的安全管理为从源头上遏制船撞桥事故的发生，应进一步加强辖区航运公司的安全管理，促进企业落实安全生产主体责任，督促航运企业加大安全投入。一是要加强辖区公司SMS运行的日常监管工作力度，使其体系运行有效。二是对于非强制建立体系公司，按照《中华人民共和国航运公司安全与防污染管理规定》切实加强对公司的安全监督管理工作。三是要重点加强对中小型航运公司，尤其是委托经营公司的安全管理，督促企业切实落实安全生产主体责任。四是要加强公司安全文化建设，切实做好船员的安全培训工作，不断提高船员的应急反应能力。

参考文献

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[11] 郑罗云,周经渊.桥梁薄壁圆形墩防撞保护装置及其设计,湖南交通科技,1997,23(4);[12] 项海帆,范立础,王君杰.船撞桥设计理论的现状与需进一步研究的问题,同济大学

第二篇：桥梁设计论文

桥梁设计不仅要求结构合理，更重要的是符合美学的要求特点。众多的桥梁设计的灵感都是来源于生活当中，比如自然现象，仿生学，等等。下面举三座著名桥梁为例

1.西清桥

西清桥坐落在西清湖上的西清桥，是两江四湖上最为引人注目的桥梁之一，它的奇特与轻巧，就象一个精湛的工艺品，让人把玩不够和赞赏不已。

原西清桥建于一九八三年，桥长42.5米,宽4.3米,现浇混凝土作拱,方料石嵌面,栏杆也是混凝土的。人们注意到：那时的桥体，西半部仅是一段河堤而已，桥东端才是有着三个桥拱的桥，那三个拱也只能容得小竹排通过，平时起着通水作用。

新西清桥桥型设计灵感来源于英国伦敦剑河上的数学桥。伦敦数学桥是一座木质桁架桥，造型别致，有二百五十多年的历史。当地盛传，数学桥是大数学家牛顿在剑桥教书时，亲自设计并建造的，整座桥体原本未用一根钉子和螺丝固定。后来还传说，这是英国桥梁设计大师威廉姆.埃斯里奇的杰作，而且是他在游历东方以后，受中国桥梁的启发而设计的。实际上，这座桥是由詹姆斯.埃塞克斯根据埃斯里奇的设计而建造的。它展示出现代钢梁桥的雏形，其桥身相邻桁架之间均构成11.25度的夹角。在十八世纪，这种设计被称为几何结构，所以得名“数学桥”。新的西清桥取世界名桥之形，融桂林山水之魂，英国的数学桥是单拱桥，西清桥为两个拱的人行桥，双拱，不仅可以扩大通航水面，桥下十分通畅，而且在景观上显得轻巧剔透。桥长48.8米,宽4.5米,桥身装修全部采用名贵的红松木，它色彩醒目，体量轻巧，结构奇特，线条流畅，在蓝天、碧水、青山、绿树中形成了亮点。

2.微型立交桥

大学生设计微型立交桥设计图，欲解北京拥堵 专家称会更堵。面对日益严峻的交通拥堵，交通专业大学生李旭用两年时间设计“微型立交桥”，在他的设计中，十字路口不停车，还能节省空间。该设计引发网友热议。一些网友认为，该方案有利于解决北京交通拥堵。李旭也表示其方案适合北京。但有专家指出，如果采用，只会加剧拥堵。“微型立交桥”也引发人们对北京现有立交桥的关注，部分市民列举一些立交桥存在设计问题导致堵车。

近日，“微型立交桥”设计图现身网上，引来众多网友发问。“北京的立交桥能不能用这种设计？”“这个方案没有红绿灯，所有车辆都可以直行、转向、掉头。”

现有的立交桥，比如北太平庄桥，主线直行无红绿灯，转向车辆需要等灯。“微型立交桥”的设计能解决这个问题。

该设计图一出，引发网友对北京现有立交桥的挑刺。网友Ttyin说，北辰立交桥缺少由北向东衔接北四环东向的引桥。北三环与北四环的万泉河桥，缺少万泉河桥由南向西连接北四环西行的引桥，造成西行北四环的车辆不得不到颐和园路立交桥下掉头绕行。还有网友指出，许多干道与五环衔接处的立交桥，或无法驶出五环，或无法进五环。网友们表示，上述问题导致立交桥周边拥堵。

双井桥设计存在问题，公交站、地铁站、购物中心集中，环线出口车辆与自行车、行人交织，非常混乱，并希望“微型立交桥”方案能帮双井桥治堵

对于该方案是否适用于北京，设计者李旭表示乐观。他说，该方案特别适合北京，因为北京的交叉路口多，且道路比较宽，四平八稳。

李旭说，在长安街上，左转弯是个大难题，长安街拥堵也越来越严峻。但李旭的方案也受到一些市民的质疑。市民李先生在看了该方案以后认为其设计无非是把向外扩张的左转环线合并到主路内部。这种设计使得两条主路忽然缩减车道。这在需要减速的路口会造成大拥堵。

3.金门大桥

金门大桥金门大桥是世界著名的桥梁之一，是近代桥梁工程的一项奇迹。大桥雄峙于美国加利福尼亚州宽1900多米的金门海峡之上，历时4年和10万多吨钢材，耗资达3550万

美元建成，由史特劳斯设计。

1579年英国探险家FrancisDrake发现了连结太平洋和旧金山的一个海峡，这就是后来的金门。尽管这个名字在1849年的淘金潮以前早就使用，但淘金潮使得金门（进入北加利福尼亚的入口）成了加利福尼亚神秘魅力不可缺少的一部分。早在1872年就讨论过要在金门海峡修建一座大桥的想法，但是直到1937年才在海峡上修了一座悬索桥。金门大桥横跨南北，将旧金山市与Marin县连结起来。花费四年多时间修建的这座桥是世界上最漂亮的结构之一。它已不是世界上最长的悬索桥，但它却是最著名的。金门大桥的巨大桥塔高227米，每根钢索重6412公吨，由27000根钢丝绞成。1933年1月始建，1937年5月首次建成通车。

建筑简况

美国金门大桥金门大桥的北端连接北加利福尼亚，南端连接旧金山半岛。当船只驶进旧金山，从甲板上举目远望，首先映入眼帘的就是大桥的巨形钢塔。钢塔耸立在大桥南北两侧，高342米，其中高出水面部分为227米，相当于一座70层高的建筑物。塔的顶端用两根直径各为92.7厘米、重2.45万吨的钢缆相连，钢缆中点下垂，几乎接近桥身，钢缆和桥身之间用一根根细钢绳连接起来。钢缆两端伸延到岸上锚定于岩石中。大桥桥体凭借桥两侧两根钢缆所产生的巨大拉力高悬在半空之中。钢塔之间的大桥跨度达1280米，为世界所建大桥中罕见的单孔长跨距大吊桥之一。从海面到桥中心部的高度约60米，又宽又高，所以即使涨潮时，大型船只也能畅通无阻。金门大桥包括从钢塔两端延伸出去的部分，全长达2000米，为此，又分别在两侧修建了两座辅助钢塔，使桥形更加壮观。大桥的桥面宽27.4米，有6条车行道和两条宽敞的人行道。大桥的设计者是工程师约瑟夫·斯特劳斯，人们为纪念他对美国作出的贡献，把他的全身铜像安放在桥畔。铜像形象生动，神情自若。落成时间

金门大桥于1933年动工，1937年5月竣工，用了4年时间和10万多吨钢材，耗资达3550万美元。整个大桥造型宏伟壮观、朴素无华。桥身呈朱红色，横卧于碧海白浪之上，华灯初放，如巨龙凌空，使旧金山市的夜空景色更加壮丽。可是，由于一下雨，钢塔就会生锈，粉刷匠只能日复一日地刷上油漆。

金门大桥落成七十周年

美国金门大桥美国旧金山的地标金门大桥在2007年5月27日度过了七十岁“生日”。金门大桥行政区日前发布一份正式的报告，给建桥之前一位名为艾里斯的主要工程师应有的荣誉。一直到上个星期，金门大桥的功绩簿里都没有他的名字。斯特劳斯作为该的首席工程师长期以来被封为金门大桥之父，享有二十世纪最伟大工程师之一的荣誉。金门大桥尾端有一座雕像，是一九三八年他逝世后为纪念他而设立的。但是金门大桥的设计和上千笔建桥所需要的重要数学计算，在24日发表的新书“金门大桥：总工程师报告2”，其实是由名为艾里斯的工程师完成的。艾里斯却在金门大桥开工前被解雇，斯特劳斯抢了所有的功劳。艾里斯回到大学教书，于1949年逝世。七十年后，建桥的功臣得到了迟来的肯定。神秘的传奇并不影响每天十万通勤族，跨桥往来旧金山与北边半岛。金门大桥的形象成为旧金山最佳的代言，根据统计，每个月约有一百万游客来到此地。现有两百个人“伺候”金门大桥，包括收过桥费、维修和油漆钢索等工作。金门大桥的颜色并不是正红，而是红、黄和黑混合的“国际橘”，油漆工必须在移动的鹰架上油漆，先用压力清洗，然后上三层油漆，另一位同事绑在依附于钢索的蜘蛛网，做油漆检查的工作。金门大桥有美感也有问题。金门大桥以浓雾闻名，但雾和冬雨都是结构钢铁的最大敌人，严重的生锈，所有五百条悬吊钢索分时分段都更新过。七十年来有三次因为风太大，“风”锁大桥。

建筑美学

金门大桥桥身的颜色为国际橘，因建筑师艾尔文·莫罗认为此色既和周边环境协调，又

可使大桥在金门海峡常见的大雾中显得更醒目。由于这座大桥新颖的结构和超凡脱俗的外观，它被国际桥梁工程界广泛认为是美的典范，更被美国建筑工程师协会评为现代的世界奇迹之一。它也是世界上最上镜的大桥之一。金门大桥维护工作中，给桥身不断涂刷油漆是其中一项内容。金门大桥的维护工作还包括不断的加固工作，在1989年底发生Loma Prieta大地震后，当局聘请专家对金门大桥的脆弱性进行了详细评估，并制定了加固计划，分三期工程实施，第二期加固工程已于2006年中完成。

金门大桥装防自杀网

金门大桥虽然不是世界上最长的悬索桥，但金门大桥因其雄伟壮阔的造型而被世人所熟知。然而，导致这座大桥闻名遐迩的另一个原因则是它“自杀圣地”的称号。据统计，自大桥建成以来，共有1200多人从桥上一跃而下，诀别于世。由于桥面到海面的距离长达60米，再辅以人坠落时巨大的冲击力，自杀者基本上没有生还的可能性。仅去年一年就有39人在这里跳桥身亡，今年的自杀人数则暂为19人。居高不下的自杀人数使旧金山相关部门头痛不已。其实早在20世纪70年代，就有人提议在大桥上装上特定设施以阻止人们跳桥。当地桥梁管理部门于2008年10月10日投票决定在大桥上安装不锈钢网，这样整座大桥都会被网“兜”起来，自杀者就不会直接坠落到海面了。这项工程的造价约为400万到500万美元。当地的环保部门还要对工程进行进一步审查，确保其不会对环境造成破坏，也不会影响到金门大桥的美观。虽然给大桥围网的初衷是好的，但此计划还是招致了一些异议。批评人士指出，与其在大桥上一掷千金，还不如用这笔钱来帮助自寻短见者战胜心理疾病，提高他们的心理健康水平，这样才能从根本上解决问题。

第三篇：函数概念论文

学习新教材的心得体会

现代教育的目标就是要教师组织和引导学生主动掌握知识,发展学习能力,即在传授学生知识的同时又要培养学生能力,即既教书又育人。根据本人的一点教学实践,就《新课标》的数学课堂教学浅谈如下几点体会:

新课程标准的观念强调我们教师要变“教教材”为用“教材教”。原来的教材注重知识编写,其逻辑严密、题量大，抽象概括，容易使学生觉得数学枯燥难学大大打击了学生学习数学的兴趣和信心。而在新课标的观念下所编写的新教材相对改简单了, 例题少了 练习也少了, 老师轻松了。不过新课标给了我们新理念, 新的探究.例题少了是减轻了老师的负担, 课堂教学老师就有了发展与创新的余地;练习少了是减轻了学生的负担, 课堂上学生就有交流讨论的时间;课外又给了学生发展个性,自由探究的天地。这就要求教师的教学从设计到实施,再到反思都必须“以学生为本”,以激发其潜能，促其主动、独立地学习。

一、要让学生觉得数学很有用

我曾看见过这样的一个报道：一个教授问一群外国学生：“12点到1点之间，分针和时针会重合几次？”那些学生都拿出手表，开始拨表针；而这位教授在给中国学生讲到同样一个问题时，学生们就会用数学公式来计算。由此可见，中国学生的数学知识学的太呆板，不能灵活运用，很少想到在实际生活中学习、掌握数学知识。其实学数学就是为了能在实际生活中应用，数学是人们用来解决实际问题的，比如说，上街买东西自然要用到运算，盖房子总要画图纸。类似这样的问题数不胜数，这些知识就从生活中产生，最后被人们归纳成数学知识，用以解决了更多的实际问题。

二、教师应创设贴近学生生活的情景，激发学生的学习潜能，充分调动学生学习积极性

新的教材中，许多小标题都是以疑问的方式出现的，如：“数怎么不够用了？”“能追上小明吗？”“妈妈为你办教育储蓄”等等，非常有趣，很贴近生活，很适合学生的胃口。因此，教师在教学时要认真阅读教材，理解教材意图，在情景创设时，目的性要强，要选取有特色，能激发学生学习积极性和求知欲的素材来创设情景，这样才能达到创设情景的目的。

三、教师成为学生探究性学习的组织者、引导者、合作者

数学既是一种知识形式，又是一种活动，数学教学就是教师引导学生进行数学活动，在师生之间、学生之间通过课堂的交流、合作、探讨获得对数学知识的掌握和运用。例如：我在讲解“有理数的乘方”时，将“有理数的乘方”的“读一读”中一个有趣的故事“棋盘上的学问”让学生以讲故事的方式呈现出来，这时，教师提出问题：你认为“国王的国库里有这么多米吗？”，问题一提出，同学们三三两两在讨论，有的说“有”、有的说“没有”，这时教师抓住时机进行引导，给学生指明探讨方向，精心为学生设计探讨路标，既让学生有自由想象的空间，又引导学生朝着预定的目标进行探讨，而在学生回答问题的过程中教师不断提醒和纠正，及时发现学生真实的思维过程，有利于学生的思考和理解知识，有利于了解学生掌握知识的程度。在倡导培养创新精神和实践能力的今天，更要重视对学生问题意识的培养，问起于疑，疑源于思，课堂上教师要为学生质疑创造足够的空间和时间。每一章节基本上都安排了“想一想”、“议一议”、“做一做”的内容。教师根据教材内容的安排,把学生引进探索、创新的空间,彻底改变在教学中教师包办代替,讲到底的教学方式。

四、教材课后编排了大量的“读一读”环节,教师充分利用这一点延伸课堂教学,丰富学生的知识面

“读一读”的内容有的只是介绍知识的由来，有的是以提问的形式出现,这不仅开阔了学生的知识面,还能激发学生学习数学的热情。如在“矩形、正方形”这一节的课后,“读一读”的内容是“侦察兵密码通信游戏”,它是正方形性质应用的游戏,非常有趣,能充分调动学生自学、阅读的情感和兴趣。要是学生弄不明白又想知道其因由,可以利用课间讨论交流，教师也可以与学生一起探究,和学生一起在知识的海洋里遨游并发展良好的师生关系。

五、教师应充分利用多媒体辅助教学，提高教学效率

在课堂教学中，教师要根据教学内容恰当地运用多媒体进行辅助教学，为学生提供更为广阔的自由活动的时间和空间 ,提供更为丰富的数学学习资源。例如对“展开与折叠”、“截一个几何体”的教学，我利用多媒体开展教学活动，以丰富学生感知认识的途径，促使他们更加乐意学习数学，理解数学，在数学学习中获得更多的成功。

以上几点，是我在近几年的教学中对新课标教学的一些体会。当然我还要不断的总结经验，完善自我，扬长避短，只有这样，才能取得成功。

杨金诺 2006年

第四篇：复合材料论文分解

新型复合材料基体材料发展

李 珈

（北京服装学院 100029 材料学院 高分子材料与工程专业09204班23号）

摘要

通过回顾国内外近代新型复合材料基体材料的发展，分类列举一些具体的研究成果，并总结几种基体材料的应用领域，对现存材料的一些缺点与不足进行思考，对未来基体材料的发展方向给予展望。关键词 复合材料；基体材料

Review of the development on the Matrix for Composites

Li Jia(Beijing institute of Fashion Technology;100029;School of Materials Science and Engineering;

High polymer materials and Engineering;Class 09204 No.23)Abstract: The research progress and variety applications of Matrix for Composites were summarized and reviewed in general.Details on some experimental as well as industrial achievements were listed in categories.Through considering the shortcomings of current materiels used as Matrix,bring out the basic assumption for future development in this field.Keywords: Composites;Matrix 前言

复合材料(Composite materials)，是由两种或两种以上不同性质的材料，通过物理或化学的方法组成的具有新性能的材料。各种材料在性能上互相取长补短，产生协同效应，使复合材料的综合性能优于原组成材料而满足各种不同的要求。随着人们对于高性能材料的要求日益复杂和严格，开发新型的先进的复合材料成为了人们的研究重点。因此总结和了解现代基体材料的发展对于以后的研究有着至关重要的作用。

复合材料根据基体种类可分为树脂基复合材料、金属基复合材料、陶瓷基复合材料、水泥基复合材料等。本文将集中探讨树脂基复合材料。

树脂基复合材料是最先开发和产业化推广的，因此应用面最广、产业化程度最高。根据基体的受热行为可分为热塑性复合材料和热固性复合材料。而热塑性复合材料是发展较晚的，其中包含很多的新型较先进的材料，下面将重点探讨热塑性复合材料的研究发展。正文

1.树脂基复合材料概述 1.1热固性树脂基复合材料

热固性树脂基复合材料是指以热固性树脂如不饱和聚酯树脂、环氧树脂、酚醛树脂、乙烯基酯树脂等为基体，以玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、超高分子量聚乙烯纤维等为增强材料制成的复合材料。

中国树脂基复合材料始于1958年，通过大量引进国外先进技术，发展相当迅猛。在建筑、防腐、轻工、交通运输、造船等工业领域以及建筑，石油化工，交通运输，航空航天及军事领域均有广泛应用。

热固性树脂基复合材料的基体材料主要有环氧树脂，聚酯，聚酰亚胺，酚醛树脂四类。其中，环氧树脂体系是先进基体材料中应用最为广泛的一种树脂体系，现代军队及航空航天领域的许多产品多用它的增强材料来做。下文中将会对一些针对环氧树脂的改性研究及应用进行详细陈述。而酚醛树脂是开发始于1910年的历史最长的合成树脂[1]。而聚酰亚胺则是另一种十分重要的集体材料，十分有名的双马来酰胺（BMI）即是一种特殊的API体系（热固性聚酰亚胺），而通过在聚酰亚胺主链上加入侧基或柔性键，则可以制得热塑性聚酰亚胺（TPI）。1.2.热塑性树脂基复合材料

中国的热塑性树脂基复合材料开始于20 世纪80 年代末期，近十年来取得了快速发展，2000年产量达到 12 万吨，约占树脂基复合材料总产量的 17%，与发达国家尚有差距。[2]过去基体材料主要以PA及PP为主，渐渐地作为热塑性复合材料的基体材料越来越多，如今，新型的，或者说应用于先进复合材料中的基体材料主要有亚芳基聚合物，聚苯硫醚（PPS），聚醚醚酮（PEEK），聚酰胺亚胺（PAI），热塑性聚酰亚胺（TPI），聚苯醚（PPE），以及聚硫醚砜，液晶聚合物，聚醚腈等。下文将就先进复合材料基体树脂材料进行详细的探讨。2.先进复合材料基体材料 下面将针对聚苯硫醚（PPS），聚醚醚酮（PEEK），聚酰胺亚胺（PAI），热塑性聚酰亚胺（TPI），聚苯醚（PPE），以及聚硫醚砜，液晶聚合物，聚醚腈每种基体材料在近些年的发展以及应用领域进行逐一总结概括。

2.1 聚醚醚酮（PEEK）

2.1.1聚醚醚酮(PEEK)优势与性能

聚醚醚酮(PEEK)是一种半结晶性的芳香族线性热塑性工程塑料,由于它兼具芳香族热固性塑料的耐热性、化学稳定性,及热塑性塑料的易加工性的特点，且具有无毒、重量轻和拉伸强度、弯曲强度、抗冲击强度、抗蠕变性、抗疲劳性、耐磨损性、阻燃性、耐辐照性、电绝缘性等综合性能优良的特点，是一种被广泛使用的高性基体材料。通过将不同品种和比例的补强填料和辅助原料,如玻璃纤维、碳纤维、碳纳米管、碳粉、碳化硅、氮化硅、石墨、二硫化钼等经过特殊处理,与聚醚醚酮相复合而得到的聚醚醚酮复合材料常常具有优秀的性能。

2.1.2聚醚醚酮(PEEK)复合材料的应用

目前，此种复合材料,产品已在压力容器、压缩机、水泵、阀门等通用机械中逐渐应用,有的产品已批量生产。比如高温用PEEK复合材料生产的三瓣密封环,用在氢气压缩机上,该压缩机的工况条件恶劣,压力为60MPa,温度为260℃,含有催化剂硬质颗粒等杂质。[3]另外，用PEEK复合材料生产的水泵导轴承、隔板、径向轴承、推力盘等产品,用在舰船水泵上。这些研究开发所得到的PEEK复合材料具有重量轻、强度高、耐高温、耐腐蚀、自润滑性能好、耐磨损、长寿命等优点,在汽车零部件、通用机械、工程机械、炼油、化工、宇航、军工等行业有着广泛的应用前景,是很多高强度、低磨损、长寿命零部件和产品的替代材料。

2.1.3聚醚醚酮(PEEK)的改性研究进展

自2000年以来，单一的聚醚醚酮树脂越来越难以满足人们的要求，于是国内外将研究的重点转向对于聚醚醚酮树脂的改性研究，而聚醚醚酮的改性主要有以下几种手段：

2.1.3.1 无机填料填充改性

用于填充的无机填料一般都是微米、纳米级无机颗粒，如Al2O3、CuO、CaCO3、SiN、Si3N4、ZrO2等。纳米粒子化学反应活性高，并且可以与聚合物界面相互作用，因此，被广泛用于PEEK和其他聚合物的改性。

2004年山东东营石油大学机电学院的彭旭东，马红玉等人以纳米TiO2及聚四氟乙烯(PTFE)作为复合填料, 利用热压成型方法制备了纳米TiO2-PTFE填充聚醚醚酮(PEEK)复合材料，采用销-盘式摩擦磨损试验机考察了纳米微粒对复合材料摩擦学性能的影响，并用扫描电子显微镜观察分析了复合材料磨损表面形貌.得出了填充适量TiO2 有利于PEEK/PTFE复合材料的耐磨性能的提高。[4]2008年国外的R.K.Goyal等将PEEK粉末和Al2O3在酒精中通过磁力搅拌分散均匀,干燥后热压成型制得复合材料试样，并研究了其耐磨性能。[5] 2.1.3.2 连续纤维增强改性

连续纤维增强一般是采用PEEK树脂与长纤维在特定的设备与工艺条件下充分浸渍制得。增强纤维为玻璃纤维、芳纶纤维、碳纤维、麻纤维等。由于改性后的PEEK树脂具有优良的力学性能、冲击性能、耐高温性能而成为高分子复合材料研发与应用的热点领域。

2009年J.Paulo Davim 等分别以30% 碳纤维和30% 玻璃纤维为增强材料，通过挤出成型制得PEEK复合材料，研究了复合材料的耐磨性能和摩擦系数，并与纯PEEK进行对比，得出这种长纤维的添加对于PEEK增强树脂的耐磨性能改善显著，其中玻璃长纤维效果最好。[6]我国西北工业大学的吴新明,齐暑华,贺捷,理莎莎等人于同年12月对长玻纤增强注塑聚醚醚酮复合材料的加工工艺与力学性能进行了实验研究，以含30%的长玻璃纤维增强聚醚醚酮为原材料,采用注塑成型的方法研究了聚醚醚酮复合材料的加工工艺参数包括冷却速率、成型压力、成型温度及模具温度与力学性能的关系,并对模具温度为180℃时PEEK复合材料的微观形貌进行分析,得出综合性能最佳时的参数。[7] 2.1.3.3短纤维增强改性

短切纤维增强的高分子材料的突出优点是易加工成型，挤出、模压、注塑等常规加工方法均适用，短切玻璃纤维和碳纤维具有较高的强度和模量，与PEEK的亲和性好，可起到较好的增强效果。G.Zhang等以短碳纤维、石墨和聚四氟乙烯PTFE）为填料，在400 ℃下热压成型制得PEEK复合材料，发现填充后的PEEK[8]耐磨性提高。2009年，我国四川绵阳中国工程物理研究院化工材料研究所唐明静等人通过熔融共混法制备了聚醚醚酮/碳纤维(PEEK/CF)复合材料。采用差示扫描量热分析法(DSC)、扫描电子显微镜(SEM)、动态热机械分析仪(DMA)、微欧计、高阻计等考察了复合材料的热性能和电性能。[9]该文通过研究聚醚醚酮/碳纤维复合材料的热性能和电性能,得出了有利于拓宽高性能聚合物复合材料在航天、航空和军事领域的应用的研究结果。2.1.3.4 晶须增强改性

晶须是指高纯度单晶生长而成的直径几微米、长度几十微米的单晶纤维。机械强度近似等于原子间价键力的理论强度，是一类力学性能优异的新型复合材料补强增韧材料。

2005年我国李志方以CaCO3晶须为填料，通过热压成型工艺制得PEEK基复合材料，研究发现：在干摩擦条件下，填充CaCO3可明显降低PEEK基复合材料的摩擦系数。[10] 2006年林有希等人同样以CaCO3晶须为填料，利用热压成型方法制备含0%～50%(质量分数)碳酸钙晶须增强聚醚醚酮(PEEK)复合材料,采用MM2200型摩擦磨损试验机研究碳酸钙晶须含量对复合材料与45#钢环配副的摩擦磨损性能 的影响,利用扫描电子显微镜观察复合材料和钢环磨损表面形貌并分析其磨损机理.同样证明了碳酸钙晶须改善聚醚醚酮复合材料的作用。[11] 2.1.3.5聚合物共混改性

共混是开发新材料的一个重要方法,高分子混合物可以通过简便的方法得到，而所得的材料却具有混合组分所没有的综合性能。陈晓媛等研究了聚醚醚酮(PEEK)/ 聚苯硫醚(PPS)共混体系的加工流变行为，共混体系在不同状态下的相容性，以及相容性与力学性能的内在关联得出PPS的加入显著改善共混体系的流动性的结论。[12] 2.1.4 PEEK树脂的应用

PEEK树脂密度小，加工性能好，可直接加工成型要求精细的大型部件。由于具有良好的耐水解性能，耐雨水侵蚀性能以及良好的阻燃性能，故广泛应用与航空航天，电子电器及医疗和汽车制造领域。[13] 2.2 聚醚砜

另外的一种具有芳香结构的聚醚砜（PES）是一种引人注目的高性能工程塑料，它具有优良的力学性能、热稳定性、化学稳定性、抗高温蠕变性以及可加工性能, 其Tg 为225℃，长期使用温度可达180℃。填充适宜填料的聚醚砜复合材料摩擦系数低且耐磨性好，是一种优良的低摩耐磨材料，其中玻璃纤维增强聚醚砜复合材料已经用于轴承和其它滑动元件。

2000年北京航空航天大学赵伟岩，李岩等人利用销-盘摩擦磨损试验机考察了聚醚砜及其复合材料在干滑动摩擦条件下的摩擦磨损性能。得出了碳纤维可以明显地降低聚醚砜的摩擦系数及比磨损率，长纤维能更有效地改善聚醚砜的摩擦磨损性能。当碳纤维的体积分数为15%时，体系的摩擦系数及比磨损率最低。碳纤维体积含量超过20%以后，体系的摩擦磨损性能无明显变化。[14] 2009年李融峰,华熳煜和龙春光利用正交试验方法, 通过物理共混、模压成型工艺,制备了聚醚砜耐磨材料,通过方差分析对材料的耐磨性能进行了研究得出了钛酸钾晶须的加入能够明显改善复合材料的摩擦磨损性能的结论。[15] 2.3聚苯硫醚（PPS）2.3.1聚苯硫醚

聚苯硫醚是迄今为止世界上性价比最高的特种工程塑料，所以尽管聚苯硫醚的发展时间不长，但已成为特种工程塑料第一大品种。Schwartz、Blanchet等人研究了各种无机粒子填充PPS的机械性能与摩擦性质。Ag2S和Cu2S粒子在压模过程中产生塑性形变，在PPS基体中形成光滑界面，XPS表明Ag2S和Cu2S粒子与基体PPS有较强的键合作用，添加Ag2S和Cu2S粒子可明显增大PPS的挠曲强度和挠曲模量，降低PPS的磨损速率，降低PPS的摩擦系数。[16]~[17]袁冠军，周晓东等人采用粉末浸渍工艺制得连续玄武岩纤维和不锈钢纤维增强聚苯硫醚预浸料，预浸料的编织物经层压成型制备了聚苯硫醚复合材料，对复合材料的力学和电磁屏蔽性能进行了研究并得出结论；不锈钢纤维聚苯硫醚预浸料与玄武岩纤维聚苯硫醚预浸料层压所形成的复合材料其力学性能和电磁屏蔽性能均优于铝箔与玄武岩纤维聚苯硫醚预浸料层压所形成的复合材料;[18]

2.3.2 聚苯硫醚的应用

正是由于PPS具有无与伦比的综合性能和诱人的价格, 不仅在航空、航天、核工业、电子电气等高新技术领域作为耐高温、高性能的非金属结构材料获得了应用，而且在普通民用工业领域也有广阔的应用前景。如PPS可制成各种耐高温、耐腐蚀的稀硫酸水介罐、排气阀和出料阀。增强PPS制品可用于电器工业零部件, 如变压器骨架、线圈骨架等。机械行业的泵壳、叶轮等。[19]汽车行业的发动机活塞环、排气循环阀、汽车流量阀、反光灯碗；家电行业干洗机的齿轮等结构和摩擦件, 复印机部件等, 其碳纤维导电复合材料还可用于防静电和电磁波屏蔽产品, 石墨改性PPS可制作耐高温、耐磨蚀、不变形、密封性好的密封环、垫圈等产品。特别是汽车的轻量化和低成本为机械性能好、尺寸精度高、耐高温、耐腐蚀、耐磨的PPS的应用提供了广阔的市场。[20] 2.3.3聚苯硫醚的改性物——聚苯硫醚砜

聚苯硫醚砜(PPSS)是由美国Phillips石油公司开发成功的一种新型特种工程塑料，其研究开发历史已有30多年。它比聚苯硫醚更为优良的热稳定性、更优的抗冲击和抗弯曲性能，从而弥补了聚苯硫醚玻璃化温度和熔点不太高(Tg= 85℃，Tm=285℃)、韧性差、脆性大的缺点。聚苯硫醚砜的增强主要是通过添加纤维进行的，目前, 对聚苯硫醚砜的应用, 主要是利用其优良的耐高温性和优异的抗化学腐蚀性。由于聚苯硫醚砜密度小、强度大, 所以在航天、航空以及汽车工业上得到了广泛的应用, 如采用模压成型技术制成飞机的前机身。聚苯硫醚砜薄膜是极好的分离膜, 主要用于离子交换、电化学电池、渗透膜、燃料电池等如将聚苯硫醚砜/ 聚砜(PPSS/ PSF)合金材料作为离子交换薄膜。

当今发展PPS树脂合金是其改性的重要方向，利用PTFE/ PPS合金可提高PPS的耐腐蚀性。而聚苯硫醚复合材料的生产仍存在很多问题，可以说我国对于此种新型材料的研究并未跨越初级阶段，这在很大程度上将制约我国部分产业整体水平的提高。因此，研究开发部门和工程设计部门应通力合作,尽快建立成熟的PPS工业化装置, 打破技术垄断, 以满足国民经济对PPS日益增长的需求。2.4聚酰亚胺与聚酰亚胺改性材料 2.4.1聚酰亚胺

目前聚酰亚胺已经成为耐热聚合物中应用最为广泛的材料之一。聚酰亚胺的研究和应用得到迅猛的发展, 重要品种有20多个，例如聚醚酰亚胺、聚酰胺-酰亚胺，双马来酰亚胺以及聚酰亚胺纳米杂化材料等，其应用领域也在不断扩大。热塑性聚酰亚胺广泛用于汽车发动机部件、油泵和气泵盖、电子/电器仪表用高温插座、连接器、印刷线路板和计算机硬盘、集成电路晶片载流子、飞机内部载货系统等。[22]

中国科学院化学研究所研制的短纤维和颗粒增强聚酰亚胺复合材料是以PMR型304-KH热固型聚酰亚胺为基体的树脂, 其具有优良的力学性能、耐腐蚀性能、抗辐射性能、自润滑性能、耐磨耗性能、耐高温氧化性能、加工性。[23]

聚酰亚胺作为很有发展前途的高分子材料已经得到充分的认识，在绝缘材料中和结构材料方面的应用正不断扩大。在功能材料方面正崭露头角，其潜力仍在发掘中。但是在发展了40年之后仍未成为更大的品种，其主要原因是，与其他聚合物比较，成本还是太高。因此，今后聚酰亚胺研究的主要方向之一仍应是在单体合成及聚合方法上寻找降低成本的途径。[24] 2.4.2聚酰胺酰亚胺

聚酰胺酰亚胺(PAI)是一种重要的改性聚酰亚胺树脂。它具有耐高温、耐冲击、耐溶剂、耐辐照及良好的蠕变性等特点。[25]尤其是它的制品具有优良的粘接性、耐磨性和易加工成型性，是一种性能卓越的工程材料，在许多领域尤其在电器行业得到广泛的应用。近年来,随着PAI制备技术的发展，高性能的PAI产品不断出现，拓宽了PAI的应用范围,促进了PAI的发展。[26] Hu等通过溶胶-凝胶工艺来制备PAI-TiO2 复合膜，但由于膜的晶性不好，[27]Ranade等采用纳米蒙脱土对PAI进行改性。[28] 此种基体材料的研发在国外，尤其是日本进展迅速，现已应用于诸多领域，如三菱公应用聚酰胺酰亚胺研发的高强度复合软磁性材料。日本住友化学株式会社发明了一种新型耐热光纤, 其耐热性较以往的光纤维有所提高。此外，也用作柔性印刷电路板的制造，电子成像装置，反应装置及管道内部涂料，耐热性树脂轴承，感光树脂，电机永久磁铁及保护膜，耐热及绝缘涂料等。2.5其他新型基体材料 2.5.1 氰酸酯树脂

氰酸酯（CE）树脂是20世纪发展起来的新型热固性树脂，它具有与环氧树脂相类似的加工性能，其固化物具有良好的耐热性、耐湿热性、溶解性和优异的 介电性能而成为极具吸引力的高性能聚合物，广泛应用于多层印刷线路板、光电装置的高速基材、雷达天线罩、高增益天线隐形航空器及结构复合材料等高科技领域。刘敬峰和杨慧丽等人研究了石英纤维增强氰酸酯树脂基复合材料的力学性能和耐热性，对其进行了力学性能测试和热失重分析，并对树脂进行了流变分析。结果表明，该复合材料具有优异的耐热和高温力学性能。[29] 2.5.2 聚四氟乙烯基体材料

玻璃纤维增强聚四氟乙烯(PTFE)复合材料作为天线罩材料已有许多成功应用的实例。姜卫陵等人对高硅氧玻璃纤维布增强聚四氟乙烯复合材料制造生产过程中若干影响因素的试验研究分析,对这种材料介电性能的认识进一步加深，并确定了主要的影响因素。[30] 2.5.3 液晶聚合物分子复合材料

液晶聚合物分子复合材料主要分为溶致性和热致型两种。其中热致型液晶聚合物(TLCP)，通常为完全芳香族聚酯，有较高的链刚度和柔性，可以熔融。热致液晶聚合物与基体混合熔融时会在基体内部形成纤维，因此增强纤维可以在复合材料制备过程中形成，而且可以在基体内很好的分散，起到自增强作用，这种材料也叫原位复合材料。目前广泛应用于原位复合材料的TLCP大多是全芳香均聚聚酯和共聚聚酯。TLCP与各种通用型树脂复合，扩大了通用树脂进入高层次工程材料领域，TLCP与特种工程塑料复合，得到的高性能特种工程塑料合金，可满足航空航天、军事、电子电气、汽车、建筑、船舶等特殊的应用和要求。日本住友化学公司已经研发的PTFE/TLCP以及PEEK/TLCP都是已经工业化的成熟技术。[31] 3.其它新型基体材料概述

除以上总结的若干材料之外，近些年新兴起的研究热点还包括硅树脂及其改性，以及其它聚芳醚基体材料及其改性，此外，一些曾经一度被广泛使用的基础型热固性树脂基体材料也被积极的改性，进而应用与航空航天等高新科技领域，比如环氧树脂的改性，中国自主研发的韧性环氧树脂基体，及新型低黏度的二官

[32]能环氧基化合物已被广泛应用于飞机部件及机身机翼的生产。双马来酰亚胺树脂，广泛应用于航空航天、机械电子、交通运输等工业领域，但是目前商品化的双马来酰亚胺还存在熔点高、溶解性差、成型温度高、固化物脆性大等缺点。结语

1.存在的问题：

一：中国复合材料产业的布局有待调整。国际上树脂原料厂商的数量少、企业规模大，产品多为中小企业制作。而中国却是树脂厂家多而小，这样分散使得不少厂家的树脂产品质量差、能耗大、成本高。二：先进树脂基体材料的研发存在缺口，很多在技术上尚不过关，仍处于被欧美及日本垄断的状态，在高新基体材料领域科研进度缓慢，投入的科研力量不足。2.解决方案：

中国政府应大力扶持新型树脂基体材料的科研与开发，通过扩充科研队伍以及增加科研资金来保障中国先进复合材料的加速发展，继而打破相关产业的止步不前的僵局，使中国向此领域的世界先进水平靠近。3.发展展望：

中国复合材料行业在未来几年的应用和技术发展主要包括：开发能源、清洁、可再生能源用复合材料，包括风力发电用复合材、烟气脱硫装置用复合材料、输变电设备用复合材料和天然气、氢气高压容器。汽车、城市轨道交通用复合材料，包括汽车车身、构架和车体外覆盖件，轨道交通车体等。民航客机用复合材料，主要为碳纤维复合材料，热塑性复合材料约占10％，如机翼部件、垂直尾翼、机头罩等，中国未来20年间需新增支线飞机661架，将形成民航客机的大产业，复合材料可建成新产业与之相配此外，在欧美最近很有市场的船艇用复合材料也将逐渐将触角伸向中国，中国也应当做好相应的基体材料研发来应对这一新兴产业的发展。参考文献

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第五篇：结构抗震概念设计论文

结构抗震概念设计论文

在平平淡淡的日常中，大家肯定对论文都不陌生吧，论文是探讨问题进行学术研究的一种手段。相信写论文是一个让许多人都头痛的问题，下面是小编精心整理的结构抗震概念设计论文，欢迎大家分享。

一、结构抗震概念设计的提出原因及必要性

每栋建筑物都是一个空间结构体，在荷载作用下各构件并非是以脱离体系的单一构件独自工作，而是以相当复杂的方式共同工作，精确计算其作用和受力是相当困难的，在计算地震作用时尤其如此，由于地震作用下的结构构件受力状态的复杂性及不确定性、人们对地震时结构响应认识的局限性和模糊性、理论计算中的假定与实际情况的差异性，注定了在现阶段无论计算工具再如何发展，计算过程再如何严格，其结果也只能是一种比较粗略的估计，甚至有时还根本无法计算。

显然在结构设计中，仅依靠现有理论进行抗震计算往往不能满足结构安全性、可靠性的要求，无法达到预期的设计目标。因此在不确定因素众多，受力状况复杂的结构抗震设计中，抗震概念设计的提出和应用就显得尤为重要了。

二、结构抗震概念设计的涵义

所谓抗震概念设计，一般是指不经过计算，尤其在难以做出精确理性分析或在规范中难以规定的问题中，依据整体结构体系与分结构体系之间的力学关系、结构破坏机理、震害、实验现象和工程经验中所获得的基本设计原则和设计思想，从总体的角度来进行建筑结构的总体布置和抗震细部措施的宏观控制，从而从根本上保证结构的抗震性能。

三、结构抗震概念设计的基本原则和具体要求

（一）建筑场地的选择

地震造成建筑的破坏，除地震动直接引起结构破坏以外，还有场地条件的原因，诸如：地震引起的地表错动与地裂，地基土的不均匀沉陷、滑坡和土体液化等。因此选择有利于抗震的建筑场地是减轻建筑物地震灾害的第一道重要工序。

（二）建筑物的平面、立面及竖向剖面的布置建筑物平面和立面的规则性是抗震概念设计中需要考虑的一个重要因素。

规则的建筑方案体现在：建筑物的平面布置基本对称；结构体型简单；抗侧力体系的刚度和承载力上下变化连续、均匀。因为，简单、对称的结构容易估算其在地震时的反应，容易有针对性的采取抗震措施并对其进行细部处理。因此，这就要求建筑专业的设计人员具有一定的抗震知识素养，应该对所设计的建筑的抗震性能有所估计，避免采用抗震性能差的严重不规则的设计方案。

（三）结构体系的确定和结构布置

结构体系的.确定是结构设计中头等重要的大事。结构设计时应通过综合分析使结构体系尽量合理且经济，应优先采用抗震能力强、延性好、耗能能力强、便于施工且具有多道防线的结构体系（如框架-剪力墙结构，框架-筒体结构，设置耗能连梁的剪力墙结构等），避免采用抗震能力较低的结构体系（如板柱-剪力墙结构，单跨框架结构等），尤其应避免采用看似“合法”（符合规范）但不合理的结构体系（如当房屋高度接近规范框架结构类适用高度上限时，仍采用框架结构，震害表明，框架结构的侧向刚度较小，整体性较差，结构的抗震性能较差，此情况下应采用抗震性能较好的框架-剪力墙结构为宜）。

而在结构布置时，应采用概念清晰、传力途径明确的布置方式，尽量避免造成结构扭转、平面和立面的里出外进、竖向传力杆件的间断与不连续等问题。

（四）多道抗震防线的设置

单一结构体系只有一道抗震防线，一旦破坏就会造成建筑物倒塌的严重后果。特别是当建筑物的自振周期与地震动卓越周期相近时，建筑物由此而发生的共振，更加速其倒塌进程。而如果建筑物采用的是多重抗侧力体系时，第一道防线的抗侧力构件在当第一道抗侧力防线因共振而破坏，第二道防线接替工作，建筑物自振周期将出现较大幅度的变动，与地震动卓越周期错开，使建筑物的共振现象得以缓解，避免再度严重破坏。在双重结构体系中一般应优先选择不负担或少负担重力荷载的竖向支撑或填充墙，或轴压比值较小的抗震墙、实墙筒体等构件作为第一道防线的抗侧力构件，如框架-剪力墙结构中的剪力墙，框架-填充墙结构中的填充墙，单层厂房纵向体系中的柱间支撑，均可作为各自体系中的第一道抗震防线。如因条件限制，只能采用单一的框架体系，则框架就成为整个体系中唯一的抗侧力构件，此时应采用“强柱弱梁”型的延性框架。

在地震作用下，框架梁成为第一道抗震防线，框架柱为第二道抗震防线，用框架梁的变形去消耗地震能量，使框架梁的屈服先于框架柱的屈服，从而保护了框架柱的相对完整，最终达到“大震不倒”的要求。

（五）结构抗震设计关键点的把握

在结构抗震概念设计中，还应注重对结构体系中的关键部位（如薄弱层，加强层等）、关键部位中的关键构件（如加强层的重要竖向构件、转换层的水平转换构件等）、关键构件中的关键节点（如梁柱节点，柱根部位等）几个关键点的把握，从而实现“强柱弱梁、强剪弱弯、强节点强锚固、强柱根弱杆件”的设计理念。

结构抗震概念设计不是拒绝进行复杂结构设计，而是要求在处理复杂结构设计时明确：什么是结构设计的最佳选择？采用不合理的结构方案或结构布置可能会带来什么样的后果？需要采取哪些补救或加强措施，并对这些措施的合理性和有效性做出客观的评价，以保证结构性能目标的实现，确保房屋安全。结构抗震概念设计不是指手画脚的空洞说教，而是具有丰富内涵的实实在在的工作。