结构设计原理总结

结构设计原理总结（共8篇）

结构设计原理总结篇1

常用的结构一般可分为：混凝土结构钢结构圬工结构木结构

钢筋混凝土结构：是由配置受力的普通钢筋或钢筋骨架的混凝土制成的结构混凝土：是用水泥，砂子，石子三种材料经水拌合凝固硬化后制成的人工材料钢筋混凝土的产生：将钢筋和混凝土结合在一起共同工作，混凝土承受压力，钢筋承受拉力，将可以充分发挥各自的优势。钢筋分类：按加工方式不同分为热轧钢筋、冷拉钢筋、热处理钢筋、冷拔钢丝，冷加工方法有冷轧、冷拉、冷拔，预应力钢筋分为高强钢筋、钢绞线、高高强钢丝及钢丝束徐变：在荷载的长期作用下，混凝土的变形将随时间而增加，亦即在应力不变的情况下，混凝土的应变随时间继续增长，这种现象被称为徐变。

徐舒：钢筋在一定拉应力值下，将其长度固定不变，则钢筋中的应力将随时间延长而降低混凝土立方体抗压强度：以变长是150mm立方体标准试件中在20摄氏度正负2度，强度和温度95%以上潮湿空气中养护28d，依照标准制作方法和实验方法测得的抗压强度值。混凝土轴心抗压强度：按照立方体试件相同条件下制作和试验方法所得的棱柱体试件的抗压强度值混凝土抗拉强度：用两端预埋钢筋的混凝土棱柱体做试件，试验时用试验机夹具夹紧两外伸的钢筋施加拉力，破坏在没有钢筋中部截面被拉断，其平均应力。混凝土劈裂抗拉强度：由立方体或圆柱体的劈裂试验测定的抗拉强度

设计：在预定的作用及材料性能条件下，确定构建按功能要求所需要的截面尺寸、配筋和构造要求目标可靠指标：用作公路桥梁结构设计依据的可靠指标

可靠性：结构在规定的时间（设计基准期）内，在规定的条件（结构设计时所确定的正常设计、正常施工和正常使用条件）下，完成预定功能的能力，安全性、适用性、耐久性称为结构的可靠性可靠度：结构在规定的时间内，在规定的条件下，完成预定功能的概率。设计基准期：进行结构可靠性分析时，考虑持久设计状况下各项变量与时间关系所采用的基准时间参数极限状态：当整个结构或结构的一部分超过某一特定状态而不能满足设计规定的某一功能要求时，则此特定状态称为该结构的极限状态

结构抗力：结构构件承受内力和变形的能力。它是结构材料性能扣几何参数等的函数作用：施加在结构上的集中力或分布力，或引起结构外加变形或约束变形的原因，它分为直接作用和间接作用作用标准值：结构或结构构件设计时，采用的各种作用的基本代表值可变作用准永久值：在设计基准期间，可变作用超越的总时间约为设计基准期一半的作用值可变作用频遇值：在设计基准期间，可变作用超越的总时间为规定的较小比率或超越次数为规定次数的作用值梁内钢筋组成：纵向受拉钢筋（主钢筋）、弯起钢筋或斜钢筋、箍筋、架立钢筋和水平纵向钢筋绑扎钢筋骨架：将纵向钢筋与横向钢筋通过绑扎而成的空间钢筋骨架一般用于整体现浇

焊接钢筋骨架：先将纵向受拉钢筋(主钢筋）弯起钢筋或斜筋和架立钢筋焊接成平面骨架，然后用箍筋将数片焊接的平面骨架组成空间骨架。

塑性破坏（延性破坏）：结构或构件在破坏前有明显变形或其他征兆脆性破坏：结构或构件在破坏前无明显变形或其他征兆

配筋率：所有配置的钢筋截面面积与规定的混凝土截面面积的比值

腹筋：把箍筋和弯起（斜）钢筋统称为梁的腹筋

剪跨比：剪跨比是一个无量纲常数，用来表示，此处M和V分别为剪弯区段中某个竖直截面的弯矩和剪力，h0为截面有效高度。广义剪跨比：m=M/Vh0 狭义剪跨比：m=a/h0 配箍率：=Asv/bsv，Asv表示斜截面内配置在延梁长方向上一个箍筋间距sv范围内的箍筋各肢总截面积b表示截面宽度sv表示延梁长方向的箍筋的间距剪压破坏：随着荷载的增大梁的剪弯区段内陆续出现几条斜裂缝，其中一条发展成为临界斜裂缝，它出现后梁承受的荷载还能继续增加，而斜裂缝伸展至荷载垫板下直到斜裂缝顶端的混凝土在正应力剪应力及荷载引起的竖向局部正应力的共同作用下被压酥而破坏

斜截面投影长度：自纵向构件与斜裂缝低端而橡胶至斜裂缝顶端距离水平投影长度充分利用点：在结构中钢筋的长度被充分利用的点

弯矩包络图：沿梁长度各截面上弯矩组合设计值Md的分布图，其纵坐标表示该截面上作用的最大设计弯矩

抵抗弯矩图：以各截面实际的纵向受拉钢筋所能承受的弯矩为纵坐标，以相应的截面位置为横坐标，所作出的弯矩图形。即表示各正截面所具有的抗弯承载能力。

钢筋混凝土构件抗扭性能的两个重要衡量指标：1构件的开裂扭矩2构件的破坏扭矩轴心受压构件：当构件受到位于截面形心的轴向压力作用时的构件

纵向稳定系数 ：考虑构件长细比增大的附加效应使构件承载力降低的计算系数。

长细比：杆件的计算长度与杆件截面的回转半径之比

偏心受压构件：当轴向压力N的作用线偏离受压构件的轴线时。

压弯构件：截面上同时承受轴心压力和弯矩的构件。

界限破坏：受拉钢筋达到屈服应变时，受压区混凝土也刚好达到极限压应变而压碎。

对称配筋：截面的两侧所用钢筋的等级和数量均相同的配筋。

受拉构件：当纵向拉力作用线与构件截面形心轴线重合时成为受拉构件

换算截面：将钢筋和混土两种材料组成的实际截面换算成为一种拉压性能相同的假想材料组成的匀质截面裂缝宽度的影响因素：1混凝土强度等级2钢筋保护层厚度3受拉钢筋应力4钢筋直径5受拉钢筋配筋率6钢筋外形7直接作用性质8构件受力性质

预拱度：施工时预设的反向挠度挠度：结构构件的轴线或中面由于弯曲引起垂直于轴线或中面方向的线位移抗弯刚度：构件截面抵抗弯曲变形的能力

混凝土结构耐久性：混凝土结构在自然环境、使用环境及材料内部因素的作用下，在设计要求的目标使用期内，不需要花费大量资金加固处理而保持安全、使用功能和外观要求的能力。影响混凝土结构耐久性的主要因素：1混凝土冻融破坏2混凝土的碱骨料反应3侵蚀性介质的腐蚀4机械磨损5混凝土的碳化6钢筋锈蚀

预应力混凝土结构：事先人为地在混凝土或钢筋混凝土中引入内部应力，且其数值和分布恰好能将使用荷载产生的内力抵消到一个合适程度的混凝土。

预应力度：由预加应力大小确定的消压弯矩M0与外荷载产生的弯矩Ms的比值。

预应力损失：混凝土的收缩和徐变，使预应力混凝土构件缩短，因而将引起预应力钢筋中的预拉应力下降，成为预应力损失消压弯矩：也就是构件抗裂边缘预压应力抵消到0时的弯矩先张法：先张法是先张拉钢筋，后浇筑构件混凝土的方法。先张法所用的预应力钢筋，一般可用高强钢丝、直径较小的钢铰线和小直径的冷拉钢筋

后张法：先浇筑混凝土后张拉钢筋的方法。张拉钢筋的同时，构件混凝土受到预压 A类部分预应力混凝土：允许出现拉应力且加以限制不允许开裂，拉而有限

B类部分预应力混凝土：允许出现裂缝，裂缝宽度不超过规定值，裂而有限部分预应力混凝土：介于全预应力混凝土与普通钢筋混凝土之间的结构，根据要求施加适量的预应力，配置普通钢筋以保证承载力要求

无粘结预应力混凝土梁：配置主筋为无粘结预应力钢筋的后张法预应力混凝土梁

无粘结预应力钢筋：由单根或多跟刚强钢丝、钢绞线或钢筋，沿其全长涂有专用仿佛油脂涂料层和有外包层，使之与周围混凝土不建立粘结力，张拉时可沿纵向发生相对滑动

部分预应力混凝土受弯构件的设计内容：以确定所需的预应力钢筋、非预应力钢筋的面积及其布置为主要计算目标的截面设计，对初步设计的梁进行承载能力极限状态计算（截面复核）和正常使用极限状态计算（截面验算）

钢筋和混凝土两种有效结合原因：1混凝土和钢筋之间有着良好的粘结力，使两者能可靠地结合成一个整体，在和在作用下能够很好的共同变形，完成其结构功能2他们的温度线膨胀系数比较接近，当温度变化时，不致产生较大的温度应力而破坏两者之间的粘结3包围在钢筋外面的混凝土起着保护钢筋避免锈蚀的作用，保证了钢筋与混凝土的共同作用钢筋混凝土的优缺点：优点1在钢筋混凝土结构中，混凝土强度是随时间而不断增长的，同时钢筋被混凝土所包裹而不致锈蚀，所以钢筋混凝土结构的耐久性较好，其刚度较大，在使用荷载用下的变形较小2可以整体现浇也可以预制装配，并且可以根据需要浇制成各种构件形状和截面尺寸3钢筋混凝土结构所用材料中砂石所占的比例较大，砂石易就地取材，可以降低建筑成本。缺点：1自重大2抗裂性能差，带裂缝工作3施工受气候条件影响，建造期长4费较多的模具和木料5加固和改建较困难，隔热和隔声性能较差三个状况：1持久状况：桥涵建成后承受自重、车辆荷载等作用持续时间很长的状况。该状况是指桥梁的使用阶段。进行承载能力极限状态和正常使用极限状态的设计2短暂状况：桥涵施工过程中承受临时性（或荷载）的状况，该状况对应的是桥梁的施工阶段，一般只进行承载能力极限状态设计3偶然状况：在桥涵使用过程中偶然出现的状况。（可能遇到地震等作用的状况。只进行承载能力极限状态设计作用分类：1永久作用：在结构使用期内，其量值不随时间变化，或其变化与平均值相比可忽略不计的作用（结构重力土的重力土侧压力水的浮力基础变位作用）2可变作用：在结构使用期内，其量值随时间变化，且其变化值与平均值相比较不可忽略的作用（汽车荷载汽车冲击力汽车离心力汽车引起的土侧压力人群荷载汽车制动力风力流水压力冰压力温度作用支座摩阻力）3偶然作用：在结构使用期间出现的概率小，一旦出现其值很大且持续时间很短的作用（地震作用船舶或漂流物的撞击作用汽车撞击作用）受弯正截面破坏形态：1适筋梁破坏（塑性破坏）：a破坏特征：受拉区钢筋先达到屈服强度，后压区凝土被压碎而破坏b破坏性质：梁破坏前产生较大的挠度和塑性变形，有明显破坏预兆，属塑性破坏。c承载能力：取决于配筋率、钢筋的强度等级和混凝土的强度等级。2超筋梁破坏（脆性破坏）a破坏特征：破坏时压区混凝土被压碎，而拉区钢筋应力未达到屈服强度b破坏性质：裂缝比较密宽度较细，破坏前没有明显征兆c承载能力：取决于混凝土的抗压强度3少筋梁破坏（脆性）：a破坏特征：拉区混凝土一开裂．受拉钢筋到屈服强度梁很快破坏b破坏性质：梁破坏前出现一条集中裂缝，宽度较大但很突然，属脆性破坏。c承载能力：取决于混凝土的抗拉强度单筋矩形截面四个基本假定：1平截面假定2受压区混凝土应力图形采用等效矩形，其压力强度取fcd 3不考虑截面受拉混凝土的抗拉强度4．受拉区钢筋应力取fsd斜截面破坏形态：1斜拉破坏（脆性破坏）：a产生条件：一般发生在剪跨比较大（m >3）的无腹筋梁b破坏特征：当斜裂缝一出现，很快形成一条主要斜裂缝（临界斜裂缝），并迅速延伸至荷载作用点，使梁斜向被拉断成两部分。破坏面较整齐，无压碎痕迹，同时，沿纵向钢筋往往伴随产生水平撕裂裂缝。这种破坏即为斜拉破坏。c抗剪能力：斜拉破坏主要是由于主拉应力超过混凝土的抗拉强度，因此梁的受剪承载力很低，破坏荷载等于或略高于主要斜缝出现的荷载。2 剪压破坏a产生条件：一般发生在剪跨比适中即1≤m≤3的无腹筋梁b破坏特征：梁在剪弯区段内出现斜裂缝，随着荷载的增大，陆续出现几条斜裂缝，其中一条发展成为临界斜裂缝。临界斜裂缝出现后，梁还能继续增加荷载，斜裂缝延伸至荷载垫板下，直到斜裂缝顶端的混凝土在正应力和剪应力共同作用下被压碎而破坏，这种破坏称为剪压破坏。c抗剪能力：主要与混凝土强度有关，其受剪承载力比斜拉破坏高。3斜压破坏：a当剪跨比较小（m＜1)b破坏特征：在加载点和支座之间出现一条斜裂缝，然后出现若干条大体相平行的斜裂缝．梁腹被分割成若干个倾斜的小柱体。随着荷载增大，梁腹发生类似混凝土棱柱体被压坏的情况，即破坏时斜裂缝多而密，但没有主裂缝，故称为斜压破坏。c抗剪能力：斜截面受剪承载力主要取决于构件截面尺寸和混凝土抗压强度，受剪承载力比剪压破坏高。

矩形截面纯扭构件的破坏特征：1少筋破坏—一开裂，钢筋马上屈服，结构立即破坏2适筋破坏—纵筋、箍筋先屈服，混凝土受压面压碎3超筋破坏—纵筋、箍筋未屈服，混凝土受压面先压碎4部分超筋破坏—纵筋一部分钢筋先屈服，混凝土受压面被压碎变角度空间桁架模型基本假定：1混凝土只承受压力具有螺旋形裂缝2纵筋和箍筋只承受拉力3忽略核心混凝土和钢筋销栓作用斜弯曲破坏理论基本假定：1通过扭曲裂面的纵向钢筋、箍筋在构件破坏时均已达到其屈服强度2受压区高度近似地取为两倍的保护层厚度，假定受压区的合力近似地作用于受压区的形心3混凝土的抗扭能力忽略不计，扭矩全部由抗扭纵筋和箍筋承担4抗扭纵筋沿构件核心周边对称、均匀布置，抗扭箍筋沿构件轴线方向等距离布置，且均锚固可靠。弯剪扭构件的破坏类型 1弯型破坏 :弯矩作用比扭矩显著,构件破坏时体现为先是与螺旋形裂缝相交的纵筋和箍筋受拉达到屈服强度，最终截面上边缘的混凝土受压破坏 2扭型破坏:扭矩作用显著,顶部纵筋先于构件底部纵筋达到受拉屈服强度，破坏面始于构件顶面发展到两个侧面 3剪扭型破坏：剪力和扭矩都较大 ,破坏时与螺旋形裂缝相交的钢筋受拉并达到屈服强度，受压区靠近另一侧面受拉破坏—大偏心受压破坏（塑性破坏）产生条件：相对偏心距较大，且受拉钢筋配置得不太多时。破坏特征：部分受拉、部分受压，受拉钢筋应力先达到屈服强度，随后混凝土被压碎，受压钢筋达屈服强度。构件的承载力取决于受拉钢筋的强度和数量受压破坏—小偏心受压破坏（脆性破坏）产生条件：1偏心距很小2偏心距较小，或偏心距较大而受拉钢筋较多3偏心距很小，但离纵向压力较远一侧钢筋数量少，而靠近纵向力N一侧钢筋较多时。破坏特征：一般是靠近纵向力一侧的混凝土首先达到极限压应变而压碎，该侧的钢筋达到屈服强度，远离纵向力一侧的钢筋不论受拉还是受压，一般达不到屈服强度。构件的承载力取决于受压区混凝土强度和受压钢筋强度受弯构件产生裂缝的原因：1由作用效应引起的裂缝，（弯矩剪力扭矩以及拉力等）主要通过设计计算进行验算和构造措施加以控制2由外加变形或约束变形引起的裂缝，如混凝土收缩、温度变化、基础不均匀沉降等外加变形或约束变形引起开裂，主要通过采用构造措施和施工工艺加以控制3 筋锈蚀裂缝：由于保护层混凝土碳化，冬季施工时掺氯盐过多导致钢筋锈蚀所至。计算裂缝宽度的三种理论：1粘结滑移理论：裂缝控制主要取决于钢筋和混凝土之间的粘结性能2无滑移理论：表面裂缝宽度是由钢筋至构件表面的应变梯度控制的，即裂缝宽度随着离钢筋距离的增大而增大，钢筋的混凝土保护层厚度是影响裂缝宽度的主要因素3综合理论：考虑了混凝土保护层厚度对裂缝宽度的影响，也考虑了钢筋和砼之间可能出现的滑移。受弯构件变形（挠度）演算的原因：挠度过大，损坏使用功能：如简支梁跨中挠度过大，将使梁端部转角大，引起行车对该处产生冲击，破坏伸缩缝和桥面；连续梁的挠度过大，将使桥面不平顺，行车时引起颠簸和冲击等问题。预应力混凝土结构优缺点：优点1提高了构件的抗裂度和刚度2节约材料，降低造价3结构质量安全可靠4增强结构耐久性5能促进桥梁新体系的发展缺点1工艺较复杂，对质量要求高2需要有一定的专门设备3预应力反拱不易控制4设计要求高预应力混凝土结构的三种概念：1预加应力的目的是将混凝变变脆性为弹性材料2施加预应力的目的是使高强度钢筋和混凝土能够共同工作3预加应力的目的是实现荷载平衡钢筋预应力损失的估算：1预应力筋与管道壁间摩擦引起的应力损失2锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩引起的应力损失3钢筋与台座间的温差引起的应力损失4混凝土弹性压缩引起的应力损失5钢筋松弛引起的应力损失6混凝土收缩和徐变引起的应力损失预拱度的设置：预应力混凝土受弯构件由预加应力产生的长期反拱值大于按荷载短期效应组合计算的长期挠度时，可不设预拱度；当预加应力的长期反拱小于按荷载短期组合计算的长期挠度时应设预拱度，预拱度值按该项荷载的挠度值与预加应力长期反拱值之差采用，即设置预拱度时，按最大的预拱值沿顺桥向做成平顺的曲线部分预应力钢筋的特点：1充分发挥预应力钢筋的作用，利用普通钢筋的作用，节省预应力钢筋与锚具2改善结构性能，允许在使用期间出现裂缝，扩大了应用范围;3设计人员可以根据结构使用要求来选择预应力度的高低结构：一般把构造物的承重骨架组成部分统称为结构常用的结构一般可分为：混凝土结构钢结构圬工结构木结构

混凝土劈裂抗拉强度：由立方体或圆柱体的劈裂试验测定的抗拉强度

结构抗力：结构构件承受内力和变形的能力。它是结构材料性能扣几何参数等的函数

作用：施加在结构上的集中力或分布力，或引起结构外加变形或约束变形的原因，它分为直接作用和间接作用作用标准值：结构或结构构件设计时，采用的各种作用的基本代表值可变作用准永久值：在设计基准期间，可变作用超越的总时间约为设计基准期一半的作用值可变作用频遇值：在设计基准期间，可变作用超越的总时间为规定的较小比率或超越次数为规定次数的作用值梁内钢筋组成：纵向受拉钢筋（主钢筋）、弯起钢筋或斜钢筋、箍筋、架立钢筋和水平纵向钢筋绑扎钢筋骨架：将纵向钢筋与横向钢筋通过绑扎而成的空间钢筋骨架一般用于整体现浇

焊接钢筋骨架：先将纵向受拉钢筋(主钢筋）弯起钢筋或斜筋和架立钢筋焊接成平面骨架，然后用箍筋将数片焊接的平面骨架组成空间骨架。塑性破坏（延性破坏）：结构或构件在破坏前有明显变形或其他征兆脆性破坏：结构或构件在破坏前无明显变形或其他征兆

配筋率：所有配置的钢筋截面面积与规定的混凝土截面面积的比值腹筋：把箍筋和弯起（斜）钢筋统称为梁的腹筋

剪压破坏：随着荷载的增大梁的剪弯区段内陆续出现几条斜裂缝，其中一条发展成为临界斜裂缝，它出现后梁承受的荷载还能继续增加，而斜裂缝伸展至荷载垫板下直到斜裂缝顶端的混凝土在正应力剪应力及荷载引起的竖向局部正应力的共同作用下被压酥而破坏斜截面投影长度：自纵向构件与斜裂缝低端而橡胶至斜裂缝顶端距离水平投影长度充分利用点：在结构中钢筋的长度被充分利用的点

弯矩包络图：沿梁长度各截面上弯矩组合设计值Md的分布图，其纵坐标表示该截面上作用的最大设计弯矩

钢筋混凝土构件抗扭性能的两个重要衡量指标：1构件的开裂扭矩2构件的破坏扭矩轴心受压构件：当构件受到位于截面形心的轴向压力作用时的构件

纵向稳定系数 ：考虑构件长细比增大的附加效应使构件承载力降低的计算系数。

长细比：杆件的计算长度与杆件截面的回转半径之比

偏心受压构件：当轴向压力N的作用线偏离受压构件的轴线时。压弯构件：截面上同时承受轴心压力和弯矩的构件。

界限破坏：受拉钢筋达到屈服应变时，受压区混凝土也刚好达到极限压应变而压碎。

对称配筋：截面的两侧所用钢筋的等级和数量均相同的配筋。

受拉构件：当纵向拉力作用线与构件截面形心轴线重合时成为受拉构件换算截面：将钢筋和混土两种材料组成的实际截面换算成为一种拉压性能相同的假想材料组成的匀质截面裂缝宽度的影响因素：1混凝土强度等级2钢筋保护层厚度3受拉钢筋应力4钢筋直径5受拉钢筋配筋率6钢筋外形7直接作用性质8构件受力性质预拱度：施工时预设的反向挠度挠度：结构构件的轴线或中面由于弯曲引起垂直于轴线或中面方向的线位移抗弯刚度：构件截面抵抗弯曲变形的能力

混凝土结构耐久性：混凝土结构在自然环境、使用环境及材料内部因素的作用下，在设计要求的目标使用期内，不需要花费大量资金加固处理而保持安全、使用功能和外观要求的能力。影响混凝土结构耐久性的主要因素：1混凝土冻融破坏2混凝土的碱骨料反应3侵蚀性介质的腐蚀4机械磨损5混凝土的碳化6钢筋锈蚀预应力混凝土结构：事先人为地在混凝土或钢筋混凝土中引入内部应力，且其数值和分布恰好能将使用荷载产生的内力抵消到一个合适程度的混凝土。

预应力度：由预加应力大小确定的消压弯矩M0与外荷载产生的弯矩Ms的比值。预应力损失：混凝土的收缩和徐变，使预应力混凝土构件缩短，因而将引起预应力钢筋中的预拉应力下降，成为预应力损失消压弯矩：也就是构件抗裂边缘预压应力抵消到0时的弯矩先张法：先张法是先张拉钢筋，后浇筑构件混凝土的方法。先张法所用的预应力钢筋，一般可用高强钢丝、直径较小的钢铰线和小直径的冷拉钢筋

无粘结预应力混凝土梁：配置主筋为无粘结预应力钢筋的后张法预应力混凝土梁

无粘结预应力钢筋：由单根或多跟刚强钢丝、钢绞线或钢筋，沿其全长涂有专用仿佛油脂涂料层和有外包层，使之与周围混凝土不建立粘结力，张拉时可沿纵向发生相对滑动部分预应力混凝土受弯构件的设计内容：以确定所需的预应力钢筋、非预应力钢筋的面积及其布置为主要计算目标的截面设计，对初步设计的梁进行承载能力极限状态计算（截面复核）和正常使用极限状态计算（截面验算）

结构设计原理总结篇2

目前已有的节能定量自闭水龙头主要是利用机械工程原理, 在阀体上下功夫。或通过齿轮啮合、回旋转装置自动实现关闭水龙头功能, 或利用活塞弹簧装置根据水压的大小控制水龙头开合, 而当前一种技术含量较高, 通过红外线反射原理控制水龙头出水的产品在市场上已经投入使用。但前面三种水龙头的设计都不具备自动定量出液的功能。基于此, 我们这次设计的水龙头将研究方向重点放在了定量出液自闭的功能上, 在网页上搜索, 目前极少有这样的设计方案, 其中有一种是将水龙头体、阀杆杠杆 (或液压原理或电磁阀) 和定量容器组成在一起, 利用阀球弹力装置实现该功能, 该方法成本不高, 但是其可靠性还有待提高。另一种是把注射器原理运用到了水龙头设计中来, 使用自来水要拉动水龙头上的注射器泵, 多少高度对应释放的水量。通过拉动手柄高低来选择你想用多少水。这设计颇具创新, 但是由于注射器容量有限, 且用刻度线进行定量不太方便简洁, 我们这次设计将在这方面进行改进。

基于我们对生活细节的观察与思考, 其模型与功能设想都极具创造性与实用性。而且将水流量传感器应用于水龙头装置也是别具匠心的。如果我们设计的产品能达到既定功能, 人们将不再需要使用量水器具进行准确取水, 不再需要担心忘关水龙头带来的后果, 能大大方便人们的生活, 更为重要的是, 它的设计还对日益紧张的水资源起到了节约的功能。

文章设计并研制基于水流量感应器原理的档位可调节自闭水龙头。具有停水自闭功能, 能够根据人们自身的需求, 旋转表盘旋钮, 方便快速的进行用水量的设置, 当达到所设值, 水龙头将自动关闭。

通过项目设计产品的研发与推广应用, 实现节约水资源和方便人们生活的目的。本项目设计产品具有智能、省心、节水等特点, 人们不仅可以轻松定位用水量, 方便计量, 还能在接水过程中, 放心离去, 既省心, 又节约水资源。

1 新型水龙头结构设计

1.1 水流量传感器的设计与选定

水流量传感器装置目前在家用热水器上已经实现了水流量的监控与信息传送功能, 但是如何在空间相对小的水龙头里实现水流体计量是我们研究的重点。

结合传感器技术课程, 对比已有水流量传感器优缺点, 选择合适的传感器;研究传感器在水龙头里面的安装方法和位置, 完成传感器安装。

1.2 手动旋转式水量开关表盘设计与安装

该表盘上设有各种不同规格刻度, 利用齿轮、弹簧、凸轮等, 结合杠杆原理, 即可设计出一个表盘, 表内弹簧存储的势能为一个输入信号。设计、选定并安装表盘。

1.3 控制反馈系统的设计

定量出水的水龙头其实是一个反馈装置。流量计负责监控水流量, 当水龙头流过的水量到达手动设置的值时, 控制反馈系统控制水龙头执行自动关闭功能。

实现该功能拟借助单片机及阀球弹力装置等来实现。该部分选择合适的单片机和电路模式, 对数据存储、信号转换等进行编程, 构建控制运算模块, 实现自动关闭功能。

2 新型水龙头结构设计方案

(1) 研究过程设计及前期准备:查阅文献, 设计研制方案, 确定研究对象和步骤;

(2) 水龙头主体设计:通过CAD模拟制图, 将水龙头主体三维模型绘制出来;

(3) 水流量传感器的安装与调试:结合水龙头的形状、尺寸大小及工作特性, 对已有的传感器如热水器水流量传感器进行改装调整, 还可以参考家用水表流量计原理, 进一步优化。同时对比机械传动原理, 择优选定;

(4) 手动旋转式水量开关表盘安装与调试:咨询相关老师或技术人员, 对市面上已有表盘进行实地考察调研, 基于表盘须与传感器进行对接, 所以还需对购置的表盘进行改造升级;

(5) 节能定量自闭水龙头的安装工作:将传感器、表盘等装入水龙头主体;

(6) 对产品的试验与改造:看其能否实现预定功能, 并对其稳定性实用性进行评估进一步改造, 如图1所示。

3 新型水龙头结构设计关键问题

现在需要解决的最突出的问题是:控制反馈系统的设计, 即如何将表盘设定值作为发出信号传到水流量传感器上, 当到达指定水流量上限, 水流量传感器如何将该信号传出, 使水龙头开关自动实现关闭功能, 表盘清零。

4 结束语

通过文章研究, 掌握了水龙头主体构造和其工作原理, 用CAD设计出了模型。利用水流量传感器、表盘控制器的理论知识, 结合水龙工作特性, 对比其优缺点, 选择最佳组合方案, 研制了一种新型水龙头。该水龙头实现了水流量的监控与信息传送功能, 能够根据人们自身的需求, 自动停水关闭, 对日益紧张的水资源起到了节约具有重要意义。

摘要：结合传感器技术原理, 利用水流量传感器装置, 通过对比已有水流量传感器优缺点, 选择合适的传感器, 研究并设计一种具有节能、自闭、定量出水的水龙头。该水龙头实现了水流量的监控与信息传送功能, 能够根据人们自身的需求, 自动停水关闭, 对日益紧张的水资源起到了节约具有重要意义。

关键词：新型水龙头,结构设计,原理

参考文献

[1]李洪亮, 储江伟.基于STC89C52的车载油耗实时监测系统设计[J].森林工程, 2014, 30 (1) :137-140.

[2]姚宇, 孙成启, 陈亚力, 等.微机系统与接口技术实验系统的硬件设计[J]森林工程, 2014, 30 (1) :88-91.

《电解原理》巧设计篇3

[关键词]高中化学电解原理教学设计

[中图分类号]G633.8 [文献标识码]A [文章编号]1674-6058（2016）08-0099

本节课选自人教版普通高中课程标准实验教科书化学选修4第四章《电化学基础》第三节。电解池是继原电池后电化学基础不可或缺的组成部分，是学生学习“原电池”知识后的自然延伸，它有助于学生系统学习电化学知识，为后续学习电化学知识在生产生活和科研中的应用打好理论基础。

一、新课导入

展示图片：生活中的电镀产品。

知识搜索：电镀（Electroplating）是利用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的过程。这种工艺利用电解作用使金属或其他材料制件的表面附着一层金属膜，可起到防止腐蚀，提高耐磨性、导电性、反光性及增进美观等作用。

提问：如何给物品进行电镀呢？要想电镀就要先了解电解及电解原理。

设计目的：创设情境，引入课题，激发学生的好奇心和求知欲，感受化学与生活的关系。

二、初识电解池

[微型实验]用胶头滴管取少量CuCl₂溶液于药板槽中，用铅笔芯做电极，给CuCl₂溶液通电，接人9 V直流电后，观察在两个铅笔芯上的现象并记录在学案上。注意产物的检测。

[实验注意事项]（1）各小组成员间相互配合，分工合作。（2）注意用电安全，连接电路时不要短路。（3）實验结束后，请尽快断开电路，记录现象。（4）实验后的溶液不要丢弃，电极不要拆卸。

[思考]组织学生从实验现象分析原因。

[动画模拟]通过多媒体的动画设计，模拟电解CuCl₂溶液的微观反应原理。

设计目的：通过直观、生动的动画演示，加深学生对电解池工作原理的认识。

三、研究电解池

[提问]CuCl₂溶液中除了Cu²⁺、Cl^-之外，还有H⁺和OH^-，为什么后者没有放电呢？

引导学生思考：电解质溶液中离子的放电顺序与离子的什么性质有关？

引导归纳：阳极放电顺序：S^2->I^->Br^->C1>OH^->含氧酸根离子。

阴极放电顺序：Ag⁺>Hg²⁺>Fe²⁺>Cu²⁺>H⁺（酸）>Pb²⁺>Sn²⁺>Fe²⁺>Zn²⁺> Al³⁺>Mg²⁺>Na⁺>Cg²⁺>K⁺。

[板书设计]

CuCl₂=Cu+Cl₂↑

阴极：Cu²⁺+2e^-=Cu（与电源负极相连，还原反应）

阳极：2Cl^--2e^-=Cl₂↑（与电源正极相连，氧化反应）

[学以致用]以用碳棒为电极电解饱和食盐水。

可从以下角度思考：（1）通电前电解液中存在哪些离子？这些离子的运动情况怎样？（2）通电后，离子运动发生了什么变化？（3）通电后，在阴、阳两极放电的是什么离子？电极反应式和总反应式怎么书写？（4）电解后，在阴极区和阳极区分别得到的产物是什么？怎样初步检验两极产物的生成？

[思考]同样是电解CuCl₂溶液，如果采用不同的电极材料，电解情况会受到影响吗？

[实验探究]将电解CuCl₂溶液实验后的两电极，交换连接，再电解。观察现象并记录在学案上。

设计目的：利用电解原理分析不同溶液的电解产物，并从实验中得出同种溶液不同电极材料所得产物不同。

四、电解原理的应用

[设计实验]铁钥匙镀铜。

实验用品：直流电源、烧杯、导线、电极（石墨棒、铁片、铜片）；CuCl₂溶液、NaCl溶液、CuSO₄溶液。

设计目的：动手设计，实验验证，巩固和提升所学知识。

[教学反思]本节课的教学在“以学生为主体，以老师为主导”的原则下进行，设计时突出学生对探究过程的体验，培养学生合作精神，提高实践能力。从日常生活中的物品出发，创设情境，激发学生的求知欲，通过自己动手，利用所学知识实验，分析原因，找出原理，让学生掌握知识的同时，体会收获的喜悦。通过探究实验提高学生的参与度，使学生亲身感受电能与化学能转化的过程，突破教学重点。同时，教学过程仍存在一些不足之处，如教学秩序和探究时间没把握好，造成课时前松后紧；实验过程中的污染问题也没有得到很好的解决，建议改用更好的实验装置；少数学生因能力差异，没有积极参与活动，需在今后的教学中对其进行耐心引导和鼓励。

结构设计原理总结篇4

化工原理课程设计是培养学生化工设计能力的重要教学环节，通过课程设计使我们初步掌握化工设计的基础知识、设计原则及方法；学会各种手册的使用方法及物理性质、化学性质的查找方法和技巧；掌握各种结果的校核，能画出工艺流程、塔板结构等图形。在设计过程中不仅要考虑理论上的可行性，还要考虑生产上的安全性、经济合理性。

化工生产常需进行液体混合物的分离以达到提纯或回收有用组分的目的，精馏是利用液体混合物中各组分挥发度的不同并借助于多次部分汽化和部分冷凝达到轻重组分分离的方法。塔设备一般分为阶跃接触式和连续接触式两大类。前者的代表是板式塔，后者的代表则为填料塔。

筛板塔和泡罩塔相比较具有下列特点：生产能力大于10.5%，板效率提高产量15%左右；而压降可降低30%左右；另外筛板塔结构简单，消耗金属少，塔板的造价可减少40%左右；安装容易，也便于清理检修。本次课程设计为年处理含苯质量分数36%的苯-甲苯混合液4万吨的筛板精馏塔设计，塔设备是化工、炼油生产中最重要的设备之一。它可使气(或汽)液或液液两相之间进行紧密接触，达到相际传质及传热的目的。

在设计过程中应考虑到设计的业精馏塔具有较大的生产能力满足工艺要求，另外还要有一定的潜力。节省能源，综合利用余热。经济合理，冷却水进出口温度的高低，一方面影响到冷却水用量。另一方面影响到所需传热面积的大小。即对操作费用和设备费用均有影响，因此设计是否合理的利用热能R等直接关系到生产过程的经济问题。

本课程设计的主要内容是过程的物料衡算，工艺计算，结构设计和校核。

总结

本次化工原理课程设计历时一周，是学习化工原理以来第一次独立的工业设计。在设计过程中不仅要考虑理论上的可行性，还要考虑生产上的安全性和经济合理性。

在上学期的化工原理学习中，我对于精馏塔的认识是很有限的，我们所遇到的精馏塔的计算也仅限于书上的例题和为了考试做的一些资料，它们都是简化了的或者局部的计算，而这次的课程设计让我接触到完完整整的精馏计算和一些辅助设备的计算。让我感觉到，光是平时学习的内容对于在工程方面的应用是远远不够的，这需要我们平时自觉的培养自己的自学能力，设计中我学会了离开老师进行自主学习，参看多本指导书，完善自己的设计。

通过本次课程设计的训练，让我对自己的专业有了更加感性和理性的认识，这对我们的继续学习是一个很好的指导方向，我们了解了工程设计的基本内容，掌握了化工设计的主要程序和方法，增强了分析和解决工程实际问题的能力。同时，通过课程设计，还使我们树立正确的设计思想，培养实事求是、严肃认真、高度负责的工作作风，加强工程设计能力的训练和培养严谨求实的科学作风更尤为重要。

最后，我还要感谢我的指导老师对我们的教导与帮助，感谢同学们的相互支持，与他们一起对一些问题的探讨和交流让我开拓了思路，也让我在课程设计时多了些轻松、愉快。

结构设计原理总结篇5

经过将近一个月的的计算机组成原理课程设计，让我们体会到了苦尽甘来的滋味，这次课程设计使我对上学期蒋永辉老师所教的计算机组成原理的知识得到了巩固和提高.本次课程设计，我的组长是邢王秀同学，他担任了这次课程设计的主要任务。这次计算机组成原理课程设计使我的能力得到了很大的提高，此外使我对上学期所学的计算机组成原理的知识得到了提高，加深了对计算机工作原理的认识。我也体会到了作为一个大学生，要想学有所得，就得学习主动，不要什么都希望别人亲自传授，面对问题要自己去努力解决，多问问身边的同学，多动手查查，多上网找找，所以要想成功就得事事做到细心，耐心，恒心。

在这次课程设计中，我主要承担任务是一位全加器设计；在组长的总体设计下，我们的工作进行的非常顺利，使我们的课程设计达到了来事半工倍的效果；在设计过程中，通过整体设计方案，根据课程任务设计书的要求，把我们组的课程设计报告认真的完成。

这次的课程设计，加强了我们动手、思考和解决问题的能力。巩固和加深了对计算机加法器的并行进位和串行进位的理解，提高综合运用所学知识解决问题的能力。培养了我们选用参考书，查阅手册及文献资料的能力。培养独立思考，深入研究，分析问题、解决问题的能力。通过MAX+Plus II软件的使用，让我们对其中的原理能清楚的掌握。此外，培养了我严肃认真的工作作风，逐步建立正确的生产观念、经济观念和全局观念。而且做课程设计同时也是对课本知识的巩固和加强，平时看课本时，有些问题就不是很能理解，做完课程设计，那些问题就迎刃而解了。而且还可以记住很多东西。认识来源于实践，实践是认识的动力和最终目的，实践是检验真理的唯一标准。所以这个期末测试之后的课程设计对我们的作用是非常大的。

这次的课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很非常重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在整个设计过程中，构思是很花费时间的。但是在组长的帮助下，我们在电路中遇到的关于编辑、编译、调试、仿真中的问题都一一解决了。当然，有时用错了方法，总是实现不了。同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固。

通过这次的课程设计，让我更加了解到计算机组成原理的重要性。以及它对我们专业的发展发挥的作用。对我们而言，知识上的收获很重要，但精神上的丰收更加可喜。让我知道了学无止境的道理。我们每一个人永远不能满足于现有的成就，人生就像在爬山，一座山峰的后面还有更高的山峰在等着你。挫折是一份财富，经历是一份拥有。这次课程设计必将成为我人生旅途上一个非常美好的回忆！同时在做课程设计时要能够从多方面去考虑，去研究，用多种方法去实现

通信原理考试总结篇6

通信目的是传递消息中所包含的信息，进行信息的时空转移，即把消息从一方传送到另一方。

2.为什么要进行载波调制呢？

第一，通过调制，把基带信号的频谱搬至较高的载波频率上，是已调信号的频谱与信道的带通特性相匹配，这样就可以提高传输特性。

第二，把多个基带信号分别搬移到不同的载频处，以实现信道的多路复用，提高信道利用率。

第三，扩展信号带宽，提高系统抗干扰、抗衰落能力，还可以实现传输带宽与信噪比之间的互换。

因此，调制对通信系统的有效性和可靠性有着很大的影响和作用。

3.门限效应：输出信噪比不是按比例随着输入信噪比下降，而是急剧恶化，通常把这种现象称为解调器的门限效应。

4.频分复用是一种按频率来划分信道的复用方式。在FDM中，信道的带宽被分成多个相互不重叠的频段，每路信号占据其中一个子通道，并且各路之间必须留有未被使用的频带进行分割，以防止信号重叠。在接收端，采用适当的带通滤波器将多路信号分开，从而恢复出所需要的信号。

时分复用：借助把时间帧分成若干时隙，各路信号占有各自时隙来实现在同一信道上传输多路信号。

1k=05.无码间串扰的时域条件：h（kTS）=0k为其他数

6.无码间串扰的频域条件：∑ H(ω+2πi/Ts)=Ts|ω|≤π/Ts

7.随参信道：特性随机变化的信道称为随机参量信道。

8.信道容量：是指信道能够传输的最大平均信息速率。

9.通信系统的组成功能：

①信息源：是把各种消息转换成原始电信号。

②发送设备：产生适合于在信道中传输的信号，即使发送信号的特性和信道特性相匹配，具有抗干扰的能力，并且具有足够的功率以满足远距离传输的需要。③信道：是一种物理媒质，用来将来自发送设备的信号传送到接收端。

④接受设备：将信号放大和反变换。其目的是从受到减损的接受信号中正确恢复出原始信号。

⑤受信者（信宿是传送消息的目的地）：功能与信源相反，即把原始电信号还原成相应的消息。

10.数字通信系统的组成功能：

①信息源编码与译码：

一、提高信息传输的有效性。即通过某种数据压缩技术设法减少码元数目和码元速率。

二、完成A/D转换。即当信息源给出的是模拟信号时，信源编码器将其转换成数字信号，以实现模拟信号的数字化传输。

②信道编码与译码：信道编码的目的是增强数字信号的抗干扰能力

③加密与解密：为了保证所传信息的安全

④数字调制与解调：数字调制就是把数字基带信号的频谱搬移到高频处，形成适合在信道中传输的带通信号

⑤同步：使收发两端的信号在时间上保持一致，是保证数字通信系统有序、准确、可靠工作的前提条件。

11.眼图，是指通过用示波器观察接收端的基带信号波形，从而估计和调整系统性能的一种方法。

眼图可以定性反映码间串扰的大小和噪声的大小，眼图还可以用来指示接受滤波器的调整，以减小码间串扰，改善系统性能。同时，通过眼图我们还可以获得有关传输系统性能的许多信息。

12.由于在2PSK信号的载波恢复过程中存在着180°的相位模糊，即恢复的本地载波与所需的相干载波可能同相，也可能反相，这种相位关系的不确定性将会造成解调出的数字基带信号与发送的数字基带信号正好相反，即“1”变“0”，“0”变“1”，判决器输出数字信号全部出错。这种现象称为2PSK的“倒π现象”或“反相工作”。

13.二进制数字调制系统的性能比较：

一、误码率：①对同一调制方式，采用相干解调方式的误码率低于采用非相干解调方式的误码率②若采用相同的解调方式，在误码率相同的情况下，所需要的信噪比2ASK比2FSK高3dB，2FSK比2PSK高3dB，2ASK比2PSK高6dB,③若信噪比一定，2PSK系统的误码率比2FSK的小，2FSK系统的误

码率比2ASK的小。

二、从频带宽度或频带利用率来看，2FSK系统的频带利用率最低。

三、若传输信道是随参信道，2FSK具有更好的适应能力。

14.时分复用的优点：便于实现数字通信、易于制造、适于采用集成电路实现、生产成本较低。

15.伪随机噪声具有类似于随机噪声的某些统计特性，同时又能够重复产生

16.m序列是最长线性反馈移位寄存器序列的简称。

17.本原多项式：一个n次多项式f(x)满足条件①f（x）为既约的；②f（x）可整除（xm+1），m=2n-1；③f（x）除不尽（xq+1），q

18.简述差错控制编码的基本原理

在发送端被传输的信息序列上附加一些监督码元，这些多余的码元与信息码元之间以某种确定的规则相互关联。接收端按照既定的规则检验信息码元与监督码元之间的关系，一旦传输过程中发生错误，则信息码元与监督码元之间的关系将受到破坏，从而发现错误，乃至纠正错误。

19.2FSK通信系统中若“1”码与“0”码对应的信号幅度不相同，对传输信息有影响吗？为什么？

答：没有影响。（3分）

因为2FSK通信系统中，数字信号调制在载波的频率当中，频率对应不同的数字信号，和幅度没有关系。

20.脉冲编码调制：通常把从模拟信号抽样、量化，直到变换成为二进制符号的基本过程。

结构设计原理总结篇7

关键词：化工原理,教学效果,教学内容

《化工原理》是高等院校环境专业(涵盖环境科学和环境工程)的一门必修专业基础课,也是很多高校的考研课程。该课程内容涵盖了化工生产装置中几乎所有的单元操作,而任何一个化工装置基本上都是由若干个单元操作和某一化学反应单元所构成。与其他专业课程相比,该课程具有内容繁杂、抽象、枯燥、难于理解等特点[1,2]。为提高环境专业人才培养的质量,十分有必要对化工原理的教学进行深入探索。作者在多年的教学实践过程中,对如何提高化工原理课程教学效果,进行了一些有益的探索和实践,现总结如下。

1 优化教学内容,突出学科前沿

优化化工原理教学内容是提高环境科学和环境工程专业本科生培养质量的重要环节。而教材作为学科知识的载体,是进行教学活动的基本要素。由于化工装置的发展日新月异,新知识,新理论、新工艺不断涌现,新编和新版教材不断问世。教学过程中,我们既注重知识的系统性,还十分强调知识的先进性和实用性,确定了化学工业出版社王志魁等编著的《化工原理》,广泛吸纳天津大学化工学院柴诚敬等主编的《化工原理》、清华大学出版社出版的蒋维钧等主编的《化工原理》、天津大学出版社出版的夏青等主编的《化工原理》等优秀中文教材中各具特色的知识介绍和论述的内容。同时在备课和讲授过程中,还十分注意阅读外文教材和参考资料,如Wankat主编的“equilibrium stage separteions”,Mccabe的“unit operations of chemical engineering”。在广泛参阅和吸纳各类优秀教材精华的基础上,力求做到授课内容与时俱进、实用性强。安庆师范学院资源环境学院环境专业的学生近年来考研成绩突出,考研学生选化工原理的比例较高,大部分考生该课程的考试成绩非常优秀,这与我们在讲授该门课程时,非常注意介绍化工类前沿知识有一定的关系。

在确定教材及参考资料的基础上,考虑到化工原理课程涉及的面较广,与各学科领域相互渗透,且各学科领域对化工原理知识的需求也各有不同。笔者针对环境专业的特点、有所取舍、有所侧重、选择性讲授。充分了解环境工程专业的特点,未来的就业去向,针对专业特点选择化工原理的教学内容,对其有用的、相关的知识多讲或重点讲授,无用的知识则可删减。目的使化工原理这门课更贴近专业教学,以便调动学生的学习积极性,为其今后的专业发展和创新打好基础。

2 重点难点设计明确得当

《化工原理》这门课程,有很多公式推导和原理分析,这也是本课程的难点重点。本人采用启发式教育,对重点、难点进行合理的归纳、总结,结合典型案例深入讲解剖析,并借助于实验手段强化理解,帮助学生理解和掌握重点、难点。

首先,每章的课程内容按照学习目的、主要学习内容、学习要点、重点掌握的内容、学习时应注意的问题等方面一一列出,让学生一目了然,做到有的放矢,便于复习和总结。

其次,针对课程内容涉及面广、概念多、公式复杂等特点,采用形象教学法,不断的归纳、总结、穿串,比如讲到基本概念“剪切力”时,告诉学生想象一下用剪刀剪纸的场景,不断的想该场景,不但的重复剪切力的概念“剪切是在一对相距很近、大小相同、指向相反的横向外力作用下,材料的横截面沿该外力作用方向发生的相对错动变形现象”[3]。同时把与剪切力相关的切应力、内摩擦力都一同讲解,串成串记忆。

再次,开展专题讨论会,介绍国内外该化工装置在环境专业的应用现状,通过一些案例剖析训练学生分析问题、解决问题的能力。

最后,通过实验演示和创新性实验教学,加深学生对课程基本理论的理解和认识,强化教学内容中重点、难点的把握。

3 采用现代化教学手段、注重教学技巧

化工原理课程的理论性和实践性都很强,所用化工设备学生以前从未接触过,缺乏感性认识[4]。因此,在课堂教学过程中,笔者注意发挥传统教学的长处,并根据不同的教学内容灵活多变地采用不同的教学形式,注重师生互动、启发与引导,尤其注重发挥多媒体在教学中的优势。笔者充分利用多媒体教学的特点,把化工单元操作中的设备结构、操作原理、运行过程等传统教学方式难以解决的教学难点,以动画的形式,生动、直观、活泼地展现在学生面前,增强学生的感性认识,给学生留下深刻印象,有助于加深学生对知识的理解,提高其学习效果。例如在讲授传热过程时,通过非常细致、直观的图片、动画展示热量在不同材料间传输时温度变化、材料性质转变、材料形态变化等,教学效果非常好。

此外,教学技巧的运用在整个教学过程中占有很重的比重。一节课的开头、结尾、不同内容间的过渡、重点的突出等,都是授课过程中非常重要的环节。所有重要性环节处理的好,有技巧性才能更大程度的吸引学生的注意力、增加学习的兴趣,同时提高学习的效果。因此在授课过程中新课的导入、言语的衔接,均应精心设计和巧妙安排。我们的体会是,在新课的导入时,多介绍一下与环境专业相关的问题,或者从日常生活中寻找丰富、生动、直观的例证来帮助学生发现问题,让学生感兴趣,这样更容易带动学生学习的积极性。例如,在讲授吸收这一章时,首先介绍目前吸收剂在环境污染治理中所发挥的作用,以及吸收剂目前的研究现状、研究前景,以便调动环境专业学生学习的兴趣。

4 强化实践性教学的设计

作为环境专业重要的必修课程,化工原理理论教学必须联系实践,引导学生结合实际准确理解和掌握理论知识,培养综合分析和解决实际问题的能力。

首先,笔者根据课程进度适当安排学生进行现场参观。为了使学生更好的了解化工原理的概念、工艺,在课程学习前,为学生安排1周的实习,让学生对设备的工作原理和流程有所了解,并让学生感受到所学知识的先进性、科学性和实用性,有利于提高学生的学习兴趣并深化对理论学习的认识。

其次,加强实验教学。化工原理实验是将化工原理理论与实践联系起来的实践教学环节,有助于提高学生的动手能力以及分析、解决问题的能力[5]。化工原理实验属于工程实验范畴,每个实验相当于化工生产中的一个单元操作,通过实验学生能建立起一定的工程概念。同时实验过程中会遇到大量的工程实际问题,学生可以更实际、更有效地掌握工程实验方面的原理及测试手段,发现复杂的设备与工艺过程同相关数学模型之间的关系。基于此,为锻炼学生的动手能力和分析问题的能力,我们购买了化工基础实验仿真与设计软件。在模拟的实验中,学生自己确定各项参数来完成每项工艺,参数的选择过程便是对学生所学知识的考验,同时也有利于提高学生分析问题的能力。

此外,通过科研训练。让学生积极参与教师的前沿科研活动,使其了解现在化工原理在环境类专业的应用前景,以及目前研究的热点,对于培养学生的科研精神和意识具有重要的意义。

5 结语

化工原理是环境专业的重要基础专业课,努力从理论教学和实验教学等各个层次,着力提高教学效果和教学质量,对于培养合格的环境专业人才是十分重要的。

参考文献

[1]宋勇,彭霞辉,刘静宇.环境工程专业化工原理课程教学初探[J].广州化工,2011,39(19):122-124.

[2]李燕.化工原理课程设计教学存在问题及对策探讨[J].化工高等教育,2012(5):78-79.

[3]王志魁.化工原理[M]北京:化学工业出版社,2009:28-33.

[4]张春芳,白云翔,孙余凭,等.浅谈环境工程专业化工原理教学改革[J].广东化工,2010,37(10):99,106.

浅谈沥青路面设计原理篇8

关键词沥青；路面；设计原理

中图分类号U4文献标识码A文章编号1673-9671-(2011)042-0200-01

0前言

沥青与矿料之间的相互作用是沥青混合料结构形成的决定性因素，它直接关系到混合料的强度、温度稳定性、水稳定性及老化速度等一系列重要性能。本文着重分析沥青混凝土强度形成机理，研究沥青路面设计原理，以期达到提高沥青路面的使用品质和耐久性的目的。但同时沥青路面相对于水泥混凝土路面的缺点是：养护费用成本较高，使用期限短，耐久性差。由于建设施工期间选料、施工工艺控制不当，将会加剧沥青路面的破坏。为此许多路面出现了不少的病害，因此，认识沥青混合料路面强度形成机理，提高沥青路面设计质量，以期达到提高沥青路面的使用品质和耐久性的目的尤为重要。

1沥青混合料工作机理

沥青混合料的强度由两部分组成：矿料之间的嵌挤力与内摩阻力、沥青与矿料之间的粘聚力。就对沥青混凝土强度形成机理以及混合料强度措施进行探讨，从而达到沥青路面使用品质和耐久性的目的。矿料之间的嵌挤力与内摩阻力的大小，主要取决于矿料的级配、尺寸均匀度、颗粒形状、表面粗糙度和沥青含量。沥青混合料按级配构成原则的不同可分为下列3种方式：

1）悬浮密实结构：由连续级配矿质混合料组成的密实混合料，各种级配连续存在，同一档较大颗粒都被较小一档颗粒挤开，大颗粒以悬浮状态处于较小颗粒之中。这种结构通常按最佳级配原理进行设计，密实度与强度较高，水稳定性好，但受沥青的性质和物理状态影响较大，温度稳定性较差。传统的I型和Ⅱ型沥青混凝土（AC）属于此类型结构。

2）骨架空隙结构：较粗颗粒矿料彼此紧密相连，较细集料数量较少，不足以充分填充空隙，其空隙率大。这种结构中，骨料的之间的内摩阻力和嵌挤力起着重要作用，受沥青的性质和物理状态影响较小，温度稳定性好，水稳定性差。抗滑表层（AK）、沥青碎石（AM）属于此类型结构。

3）骨架密实结构：是综合以上两种方式组成的结构。混合料中既有一定数量的粗骨料形成骨架，又根据粗骨料的空隙的多少加入一定细料，形成较高的密实度。

2沥青混合料材料性能

沥青与矿料之间的相互作用是沥青混合料结构形成的决定性因素，它直接关系到混合料的强度、温度稳定性、水稳定性及老化速度等一系列重要性能。沥青与矿料接触后，沥青在矿料表面产生化学组分的重新排列，在矿料表面形成一层扩散结构膜，在此薄膜厚度以内的沥青称为结构沥青，此薄膜以外的沥青称为自由沥青。石油沥青的化学组分主要有沥青酸、沥青酸酐、油分、树脂、沥青质、沥青碳和似碳物等组分。沥青与矿料相互作用时发生多种效应，主要有沥青层被矿物表面物理吸附、沥青与矿料进行的化学吸附、某些种类矿料对沥青组分的选择性吸附。矿料与沥青之间仅有分子作用力存在时则产生物理吸附，物理吸附形成的结构沥青膜遇水易剥落。沥青中的酸性物质（如沥青酸、沥青酸）与碱性矿料在接触面上会发生化学变化，在接触面形成不溶于水的沥青酸盐，这时发生的是化学吸附。化学吸附形成的结构沥青膜具有较高的抗水能力。也只有产生化学吸附，沥青混合料才能具备良好的水稳定性。沥青混凝土中填加矿粉的作用是以裹附与矿粉表面的结构沥青填充矿料之间的空隙，有利于增大沥青混合料的粘着力和水稳定性。矿粉一般采用磨细石灰石粉，也可采用一部分磨细消石灰粉或失效水泥代替矿粉。有时拌和楼会将一部分回收粉尘掺入混凝土中作为替代。矿料对沥青组分的选择性吸附作用，主要产生于表面具有微孔（1L隙直径小于0.02mm）的矿料，如石灰岩、泥灰岩等，微孔具有强大的吸附势能。矿料表面吸附沥青中活性较高的沥青质，树脂吸附于矿料表面小孔中，而分子量较小的油分则沿毛细管被吸收到矿料内部。选择吸附的结果是沥青性质发生变化，树脂和油分相对减少，沥青质和沥青酸相对增加，沥青变稠，粘结力增加，热稳定性和水稳定性得到提高，抗低温和疲劳裂缝能力下降。

3沥青混合料设计要点

1）选择空隙率最低的矿料级配，以降低自由沥青含量。完善拌和与压实工艺可大大提高混合料嵌挤力和水稳定性。选用材质坚固、表面粗糙、形状方正、有棱角的石料，提高矿质骨料之间的嵌挤力与摩阻力。优先使用碱性石料，缺乏碱性石料，可使用中性玄武岩、安山岩、辉绿岩。

2）通过在沥青中添加高聚物改性剂（如热塑性弹性体类SBS、橡胶类3BR）或碳黑、硅粉等改性剂改善沥青性质，进而改善沥青混凝土工作性质。经多方案进行试验、比选，选择合适的矿粉，并确定合理用量，增加混合料中结构沥青含量。矿粉用量过多则需要相应增加拌和时间，否则难于拌匀，易结团，一般取规范规定范围内中值。

3）可使用抗剥落剂，但抗剥落剂品种较多，性能不同，要慎重选择。添加抗剥落剂能改善和提高沥青混合料抗水损害能力，但抗剥落剂对集料和沥青有选择性。因此，不能轻易得出某种抗剥落剂不好或是劣质产品的结论，应通过周密的试验设计来进行筛选。

4结语

综上所述，如果对混合料的配合比设计不当，控制不够，特别是配料和沥清用量不准，会使路面早期出现推拥、油包、松散、坑槽；施工机械设备陈旧、不配套、会使混合料的配合比、计量、拌和均匀性、压实度、平整度受影响；沥青混合料加热过高、拌和时沥青被矿料的高温灼焦、沥青老化、路面强度不足、产生松散、坑槽；碾压温度不宜过高、要注意掌握碾压温度，否则会出现压不实、推移、发生微裂；底基层、基层、路面表层要清除干净、对浮土、浮灰、浮砂如清除不干净，在雨水作用下被行车挤压易造成变软及波及面层；补强松铺系数要控制好，不要导制二次补强层、因二次补强层，无法与下基层紧密连接，易松散、坑槽、网裂。

参考文献

[1]JTJ032-93.公路沥青路面施工技术规范[S].

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