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涉海土木工程概論課程建設(shè)初探
涉海土木工程概論課程建設(shè)初探
楊樹桐，焦雙健，孟珣
（中國海洋大學(xué)工程學(xué)院，山東青島266100）
摘要：結(jié)合中國海洋大學(xué)土木工程學(xué)科在學(xué)校及山東省的地位和特點(diǎn)，提出了發(fā)展涉海土木工程專業(yè)的必要性�！锻聊竟こ谈耪摗肥峭聊竟こ虒I(yè)本科生第一門專業(yè)課，其目的是讓剛剛踏進(jìn)校門的大一新生全面了解所學(xué)專業(yè)，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)熱情。涉海土木工程專業(yè)的建設(shè)，首先應(yīng)該在這門課中融入涉海土木工程的理念。本文首先闡述了涉海土木的概念，明確了其與傳統(tǒng)土木工程和海洋工程的區(qū)別。隨后，針對(duì)《土木工程概論》中的各個(gè)專題，提出如何將涉海理念有效融入其中。進(jìn)而讓大一新生明確我校土木工程專業(yè)的特色之處，為培養(yǎng)具有海洋背景的土木工程專業(yè)的本科生奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
關(guān)鍵詞：涉海土木工程；土木工程概論；海洋背景
基金項(xiàng)目：2013年度中國海洋大學(xué)本科教育教學(xué)研究項(xiàng)目（2013YJ11）（2013YJ20）
作者簡介：楊樹桐，副教授，博士，研究方向?yàn)榻Y(jié)構(gòu)工程。
一、前言
土木工程是個(gè)龐大的學(xué)科，無論是在中國還是在國外，都有著悠久的歷史、長期的發(fā)展歷程。隨著整個(gè)世界的日益變化，建筑也隨科學(xué)的進(jìn)步而發(fā)展。新的力學(xué)理念、新材料的發(fā)明和創(chuàng)造不斷引入建筑中。土木工程，顧名思義，它是建造各種工程的統(tǒng)稱，還包括水利工程、港口工程。而在我國，水利工程和港口工程也成為與土木工程十分密切的相對(duì)獨(dú)立分支。土木工程既指建設(shè)的對(duì)象，即建造在地上、地下、水中的工程設(shè)施，也指應(yīng)用的材料設(shè)備和進(jìn)行的勘測、設(shè)計(jì)施工、保養(yǎng)、維修等專業(yè)技術(shù)。隨著人類社會(huì)的不斷進(jìn)步和發(fā)展，至今已經(jīng)演變成為大型綜合性的學(xué)科，并派生出許多分支，如：建筑工程、鐵路工程、道路工程、橋梁工程、特種工程結(jié)構(gòu)等學(xué)科[1]。
目前，全國擁有土木工程專業(yè)的院校超過400所。我校中國海洋大學(xué)系教育部直屬985、211院校，以海洋科學(xué)與水產(chǎn)為主要研究特色的綜合型大學(xué)，但土木工程專業(yè)的排名在全國僅89位。其原因主要有以下幾個(gè)方面：第一，專業(yè)歷史較短。我校土木工程專業(yè)隸屬于工程學(xué)院土木工程系。學(xué)院于1983年成立。1990年成立工民建專業(yè)，開始招收�？�；1994年開始招收建筑工程專業(yè)本科；1999年更名為土木工程專業(yè)；2006年成立土木工程系。目前主要方向?yàn)榻ㄖY(jié)構(gòu)工程和道橋工程。第二，土木工程學(xué)科在全校屬于弱勢(shì)學(xué)科。中國海洋大學(xué)是以海洋、水產(chǎn)為主要特色，學(xué)校絕大部分資源投入海洋學(xué)科、水產(chǎn)學(xué)科、地學(xué)與海洋工程。傳統(tǒng)的土木工程在海洋大學(xué)的地位較為尷尬。第三，青島地處山東半島，屬于藍(lán)色經(jīng)濟(jì)區(qū)。山東省政府、青島市政府大力發(fā)展海洋產(chǎn)業(yè)，全力支持海洋事業(yè)的發(fā)展。此外，駐青高校中青島理工大學(xué)、山東科技大學(xué)的土木工程學(xué)科歷史悠久，發(fā)展較為全面。因而，我校土木工程的發(fā)展無法得到政府的大力支持。為了改變我校土木工程學(xué)科的現(xiàn)狀，使其在中國海洋大學(xué)、青島市甚至山東省占有一席之地，在傳統(tǒng)土木工程中融入涉海的理念顯得尤為重要。我校土木工程專業(yè)本科生的課程體系建設(shè)中必須將涉海作為特色，而且必須在大一新生中普及涉海土木工程教育�！锻聊竟こ谈耪摗纷鳛橥聊竟こ谈鲗I(yè)課的入門課程，在其中融入涉海土木工程理念，讓學(xué)生深刻領(lǐng)會(huì)專業(yè)的特色。
二、涉海土木工程的定義
涉海土木工程，與傳統(tǒng)的海洋工程有本質(zhì)區(qū)別。傳統(tǒng)的海洋工程，從其所指的結(jié)構(gòu)物角度來看，主要包括兩類：沿岸結(jié)構(gòu)物和近海結(jié)構(gòu)物。沿岸結(jié)構(gòu)物是指水工結(jié)構(gòu)物，如防波堤、海底隧道等。近海結(jié)構(gòu)物指與海上石油勘探及生產(chǎn)有關(guān)的海上石油鉆井平臺(tái)、生產(chǎn)平臺(tái)、貯油罐以及未來可能出現(xiàn)的各種結(jié)構(gòu)物。實(shí)際上，海洋工程多是為海洋石油工業(yè)服務(wù)。涉海土木工程作為一個(gè)新的概念，與傳統(tǒng)的土木工程有一定的區(qū)別，本文將其定義為傳統(tǒng)的建筑物與構(gòu)筑物在海洋環(huán)境中的實(shí)現(xiàn)。換句話說，利用陸上建筑物、橋梁等的設(shè)計(jì)方法和理念，結(jié)合材料耐久性的相關(guān)知識(shí)，為海上建筑物、跨海大橋、海底隧道等涉海的土木工程領(lǐng)域服務(wù)。發(fā)展涉海土木工程，不僅為我校土木工程專業(yè)發(fā)展和學(xué)科建設(shè)提供方向，同時(shí)也響應(yīng)國家大力發(fā)展海洋產(chǎn)業(yè)的號(hào)召。為目前國家重點(diǎn)支持的海島建設(shè)事業(yè)輸送優(yōu)秀人才。
三、《土木工程概論》中融入涉海的理念
《土木工程概論》在整個(gè)土木工程專業(yè)課程體系中起著十分重要的向?qū)ё饔茫缲?fù)著把剛剛高中畢業(yè)的大一新生迎接入土木工程行業(yè)大門并使他們了解、熟悉進(jìn)而熱愛這個(gè)專業(yè)的重要使命[2]。《土木工程概論》這門課程涉及的知識(shí)面很廣，主要包括土木工程材料、基礎(chǔ)工程、建筑工程、交通土建工程、橋梁工程、港口工程、地下工程、水利水電工程、給排水工程、土木工程施工、建設(shè)項(xiàng)目管理、工程防災(zāi)和抗災(zāi)、數(shù)字化技術(shù)在土木工程中的應(yīng)用、土木工程設(shè)計(jì)方法[3]。我校土木工程專業(yè)的《土木工程概論》課程安排在大一的第一學(xué)期，開課9個(gè)周，共計(jì)18學(xué)時(shí)。課程講解以專題的形式進(jìn)行，分別為專業(yè)課程介紹、建筑設(shè)計(jì)概論、工程結(jié)構(gòu)概論、工程材料概論、工程力學(xué)概論、工程施工概論、經(jīng)濟(jì)管理概論、道路橋梁概論和工程防災(zāi)概論。
在每一個(gè)專題中融入涉海的理念，將成為我校土木工程專業(yè)概論的特色和發(fā)展方向。
《土木工程概論》的第一講專業(yè)課程介紹中，應(yīng)首先為大一新生介紹我校土木工程的特色之處，提出涉海土木工程的概念，并讓學(xué)生們明確其與傳統(tǒng)的土木工程和海洋工程的區(qū)別。在此基礎(chǔ)上介紹專業(yè)開設(shè)的課程和學(xué)科的發(fā)展特點(diǎn)。希望通過第一專題的學(xué)習(xí)，使得大一新生在腦海中初步形成涉海土木工程的概念。
土木工程設(shè)計(jì)主要是建筑設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。因而，《土木工程概論》的第二講與第三講是土木工程專業(yè)學(xué)生的入門章節(jié)。以往兩部分的講解中主要針對(duì)的是陸地房屋與橋梁。根據(jù)涉海土木工程的特點(diǎn)，今后這兩個(gè)專題的講解中應(yīng)以海岸與海上建筑作為重點(diǎn)分析的對(duì)象。建筑設(shè)計(jì)方面，將從建筑物體型選擇、通風(fēng)、采光等方面介紹濱海地區(qū)建筑物與海上建筑物的建筑設(shè)計(jì)特點(diǎn)，合理規(guī)劃方案。并為學(xué)生們展示一些海上建筑物的真實(shí)照片或效果圖。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，應(yīng)在講解陸上建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理、結(jié)構(gòu)分類的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)介紹海洋環(huán)境下建筑物與橋梁的特點(diǎn)，主要包括荷載形式、鋼筋選型和混凝土保護(hù)層厚度的確定等。課件中盡可能多搜集一些海上娛樂中心、跨海大橋、海底隧道等的圖片為學(xué)生們展示，同時(shí)介紹涉海結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)。
土木工程材料是土木工程中的一個(gè)重要組成部分。以往該專題的講解主要包括傳統(tǒng)建筑材料、近代建筑材料及現(xiàn)代建筑材料。涉海建筑物和構(gòu)筑物中，由于海洋環(huán)境下氯鹽和硫酸鹽的侵蝕，材料的耐久性問題顯得尤為重要。該部分中，除了目前陸上土木常用的建筑材料外，高耐久性材料應(yīng)為學(xué)生們做一定的介紹。
工程力學(xué)概論是我校土木工程教研室經(jīng)過討論并結(jié)合學(xué)生們專業(yè)課的學(xué)習(xí)情況，增設(shè)的一個(gè)專題。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是通過確定的荷載形式，選擇合適的材料，以經(jīng)濟(jì)為代價(jià)，利用力學(xué)原理對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)。因而，工程力學(xué)是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。但同時(shí)也是土木專業(yè)學(xué)生們學(xué)習(xí)難度較大的課程。在《土木工程概論》中開設(shè)工程力學(xué)概論這一專題，旨在讓大一新生提前在腦海中形成力學(xué)的概念，培養(yǎng)大家學(xué)習(xí)力學(xué)的興趣。為后續(xù)工程力學(xué)課程的學(xué)習(xí)做好鋪墊。以往工程力學(xué)概論專題中主要介紹理論力學(xué)、材料力學(xué)和結(jié)構(gòu)力學(xué)三大力學(xué)，同時(shí)對(duì)土力學(xué)和彈性力學(xué)也做簡單的介紹。但作為涉海土木工程專業(yè)的建設(shè)，考慮到建筑物和構(gòu)筑物所處的環(huán)境，水力學(xué)與流體力學(xué)將成為土木工程專業(yè)本科生的必修課程。因此，工程力學(xué)概論專題中，水力學(xué)也應(yīng)該作為重點(diǎn)介紹的內(nèi)容。且以視頻的方式為學(xué)生們展示流體作用方式和特點(diǎn)。
工程施工概論專題主要包括基礎(chǔ)工程施工、結(jié)構(gòu)工程施工、現(xiàn)代施工技術(shù)、施工組織和施工技術(shù)發(fā)展展望。作為近海及海岸建筑物與結(jié)構(gòu)物的施工，基礎(chǔ)工程施工是關(guān)鍵。該專題宜將海岸地區(qū)吹填土等軟土地基處理和近海地區(qū)樁基礎(chǔ)施工補(bǔ)充其中，并作為重點(diǎn)講解內(nèi)容之一。施工組織設(shè)計(jì)方面，宜結(jié)合港口碼頭施工組織進(jìn)行講解。該部分專題配合相關(guān)的視頻或動(dòng)畫，增強(qiáng)學(xué)生們的感性認(rèn)識(shí)，激發(fā)大家學(xué)習(xí)涉海土木工程的熱情。
道路橋梁概論專題中，除了路面結(jié)構(gòu)、路基、道路線形設(shè)計(jì)、橋梁選型、橋墩等，應(yīng)著重介紹目前世界上已建成的跨海大橋與海底隧道，以體現(xiàn)涉海土木工程的特點(diǎn)。該專題可以大量圖片的方式為學(xué)生們展示美國的金門大橋、我國的東海大橋、杭州灣大橋以及日本的青函隧道、青島的膠州灣海底隧道等世界著名的海底隧道。
以往在工程防災(zāi)概論專題中，主要介紹三種災(zāi)害，即地震、風(fēng)災(zāi)和地質(zhì)災(zāi)害（山體滑坡）。而處于海洋環(huán)境下的結(jié)構(gòu)物，海上的臺(tái)風(fēng)、海浪的沖擊作用，甚至海嘯應(yīng)是涉海土木工程領(lǐng)域常見的災(zāi)害型式。該專題的講解中，應(yīng)重點(diǎn)介紹濱海地區(qū)強(qiáng)臺(tái)風(fēng)和海嘯引起的地質(zhì)災(zāi)害情況，并賦以相應(yīng)的圖片或視頻。在此基礎(chǔ)上通過工程實(shí)例介紹沿海或海上結(jié)構(gòu)抗災(zāi)及改造加固。
四、結(jié)論
為提升中國海洋大學(xué)土木工程學(xué)科在學(xué)校及山東省的地位，結(jié)合學(xué)校特色發(fā)展涉海土木工程專業(yè)勢(shì)在必行�！锻聊竟こ谈耪摗纷鳛橥聊竟こ虒I(yè)本科生第一門專業(yè)課，其目的是讓剛剛踏進(jìn)校門的大一新生全面了解所學(xué)專業(yè)，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)熱情。涉海土木工程專業(yè)的建設(shè)，首先應(yīng)該在《土木工程概論》這門課中融入涉海土木工程的理念。本文首先闡述了涉海土木的概念，明確了其與傳統(tǒng)土木工程和海洋工程的區(qū)別。隨后，針對(duì)《土木工程概論》中的八個(gè)專題，即專業(yè)課程介紹、建筑設(shè)計(jì)概論、工程結(jié)構(gòu)概論、工程材料概論、工程力學(xué)概論、工程施工概論、道路橋梁概論和工程防災(zāi)概論，分別闡述了如何將涉海理念有效融入其中。進(jìn)而讓大一新生明確我校土木工程專業(yè)的特色之處，為培養(yǎng)具有海洋背景的土木工程專業(yè)的本科生奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
參考文獻(xiàn)：
[1]崔京浩。土木工程———一個(gè)平實(shí)而又重要的學(xué)科[J].工程力學(xué)，2007，24（Sup.I）：1-31.
[2]張文華�！锻聊竟こ谈耪摗方虒W(xué)研究[J].教育教學(xué)論壇，2014，（8）：69-70.
[3]葉志明。土木工程概論[M].北京：高等教育出版社，2009.
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