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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
（中國海洋大學工程學院，山東青島266100）
摘要：結(jié)合中國海洋大學土木工程學科在學校及山東省的地位和特點，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校門的大一新生全面了解所學專業(yè)，激發(fā)他們的學習熱情。涉海土木工程專業(yè)的建設(shè)，首先應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《土木工程概論》中的各個專題，提出如何將涉海理念有效融入其中。進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)的本科生奠定堅實基礎(chǔ)。
關(guān)鍵詞：涉海土木工程；土木工程概論；海洋背景
基金項目：2013年度中國海洋大學本科教育教學研究項目（2013YJ11）（2013YJ20）
作者簡介：楊樹桐，副教授，博士，研究方向為結(jié)構(gòu)工程。
一、前言
土木工程是個龐大的學科，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。隨著整個世界的日益變化，建筑也隨科學的進步而發(fā)展。新的力學理念、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獨立分支。土木工程既指建設(shè)的對象，即建造在地上、地下、水中的工程設(shè)施，也指應用的材料設(shè)備和進行的勘測、設(shè)計施工、保養(yǎng)、維修等專業(yè)技術(shù)。隨著人類社會的不斷進步和發(fā)展，至今已經(jīng)演變成為大型綜合性的學科，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。我校中國海洋大學系教育部直屬985、211院校，以海洋科學與水產(chǎn)為主要研究特色的綜合型大學，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)隸屬于工程學院土木工程系。學院于1983年成立。1990年成立工民建專業(yè)，開始招收專科；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。目前主要方向為建筑結(jié)構(gòu)工程和道橋工程。第二，土木工程學科在全校屬于弱勢學科。中國海洋大學是以海洋、水產(chǎn)為主要特色，學校絕大部分資源投入海洋學科、水產(chǎn)學科、地學與海洋工程。傳統(tǒng)的土木工程在海洋大學的地位較為尷尬。第三，青島地處山東半島，屬于藍色經(jīng)濟區(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、山東科技大學的土木工程學科歷史悠久，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科的現(xiàn)狀，使其在中國海洋大學、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，讓學生深刻領(lǐng)會專業(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、生產(chǎn)平臺、貯油罐以及未來可能出現(xiàn)的各種結(jié)構(gòu)物。實際上，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)境中的實現(xiàn)。換句話說，利用陸上建筑物、橋梁等的設(shè)計方法和理念，結(jié)合材料耐久性的相關(guān)知識，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)展和學科建設(shè)提供方向，同時也響應國家大力發(fā)展海洋產(chǎn)業(yè)的號召。為目前國家重點支持的海島建設(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饔茫缲撝褎倓偢咧挟厴I(yè)的大一新生迎接入土木工程行業(yè)大門并使他們了解、熟悉進而熱愛這個專業(yè)的重要使命[2]�！锻聊竟こ谈耪摗愤@門課程涉及的知識面很廣，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)項目管理、工程防災和抗災、數(shù)字化技術(shù)在土木工程中的應用、土木工程設(shè)計方法[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期，開課9個周，共計18學時。課程講解以專題的形式進行，分別為專業(yè)課程介紹、建筑設(shè)計概論、工程結(jié)構(gòu)概論、工程材料概論、工程力學概論、工程施工概論、經(jīng)濟管理概論、道路橋梁概論和工程防災概論。
在每一個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)的課程和學科的發(fā)展特點。希望通過第一專題的學習，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)計主要是建筑設(shè)計與結(jié)構(gòu)設(shè)計。因而，《土木工程概論》的第二講與第三講是土木工程專業(yè)學生的入門章節(jié)。以往兩部分的講解中主要針對的是陸地房屋與橋梁。根據(jù)涉海土木工程的特點，今后這兩個專題的講解中應以海岸與海上建筑作為重點分析的對象。建筑設(shè)計方面，將從建筑物體型選擇、通風、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)計特點，合理規(guī)劃方案。并為學生們展示一些海上建筑物的真實照片或效果圖。結(jié)構(gòu)設(shè)計方面，應在講解陸上建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計原理、結(jié)構(gòu)分類的基礎(chǔ)上，重點介紹海洋環(huán)境下建筑物與橋梁的特點，主要包括荷載形式、鋼筋選型和混凝土保護層厚度的確定等。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生們展示，同時介紹涉海結(jié)構(gòu)的特點。
土木工程材料是土木工程中的一個重要組成部分。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，高耐久性材料應為學生們做一定的介紹。
工程力學概論是我校土木工程教研室經(jīng)過討論并結(jié)合學生們專業(yè)課的學習情況，增設(shè)的一個專題。結(jié)構(gòu)設(shè)計是通過確定的荷載形式，選擇合適的材料，以經(jīng)濟為代價，利用力學原理對結(jié)構(gòu)構(gòu)件進行合理的設(shè)計。因而，工程力學是結(jié)構(gòu)設(shè)計的基礎(chǔ)。但同時也是土木專業(yè)學生們學習難度較大的課程。在《土木工程概論》中開設(shè)工程力學概論這一專題，旨在讓大一新生提前在腦海中形成力學的概念，培養(yǎng)大家學習力學的興趣。為后續(xù)工程力學課程的學習做好鋪墊。以往工程力學概論專題中主要介紹理論力學、材料力學和結(jié)構(gòu)力學三大力學，同時對土力學和彈性力學也做簡單的介紹。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，水力學與流體力學將成為土木工程專業(yè)本科生的必修課程。因此，工程力學概論專題中，水力學也應該作為重點介紹的內(nèi)容。且以視頻的方式為學生們展示流體作用方式和特點。
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)施工補充其中，并作為重點講解內(nèi)容之一。施工組織設(shè)計方面，宜結(jié)合港口碼頭施工組織進行講解。該部分專題配合相關(guān)的視頻或動畫，增強學生們的感性認識，激發(fā)大家學習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、橋梁選型、橋墩等，應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。該專題可以大量圖片的方式為學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。
以往在工程防災概論專題中，主要介紹三種災害，即地震、風災和地質(zhì)災害（山體滑坡）。而處于海洋環(huán)境下的結(jié)構(gòu)物，海上的臺風、海浪的沖擊作用，甚至海嘯應是涉海土木工程領(lǐng)域常見的災害型式。該專題的講解中，應重點介紹濱海地區(qū)強臺風和海嘯引起的地質(zhì)災害情況，并賦以相應的圖片或視頻。在此基礎(chǔ)上通過工程實例介紹沿�；蚝Ｉ辖Y(jié)構(gòu)抗災及改造加固。
四、結(jié)論
為提升中國海洋大學土木工程學科在學校及山東省的地位，結(jié)合學校特色發(fā)展涉海土木工程專業(yè)勢在必行�！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校門的大一新生全面了解所學專業(yè)，激發(fā)他們的學習熱情。涉海土木工程專業(yè)的建設(shè)，首先應該在《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《土木工程概論》中的八個專題，即專業(yè)課程介紹、建筑設(shè)計概論、工程結(jié)構(gòu)概論、工程材料概論、工程力學概論、工程施工概論、道路橋梁概論和工程防災概論，分別闡述了如何將涉海理念有效融入其中。進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)的本科生奠定堅實基礎(chǔ)。
參考文獻：
[1]崔京浩。土木工程———一個平實而又重要的學科[J].工程力學，2007，24（Sup.I）：1-31.
[2]張文華�！锻聊竟こ谈耪摗方虒W研究[J].教育教學論壇，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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