DreamBlooms/HansPub-15000-to-45000 huggingface dataset:
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user: 1. 引言 不同应力路径下，岩体的力学特征有本质性的差别，深入地研究不同应力路径下岩体的变形特征，受到越来越多的学者关注。邱士利等 [ 1 ] 进行了大理岩三轴卸围压破坏试验，探究卸荷速率以及卸荷初始围压对岩石扩容特征和强度变形特征的影响，发现卸围压路径下岩石更容易出现高扩容现象；张军伟等 [ 2 ] 对构造煤开展了分阶段卸围压破坏试验，解析初始围压以及卸荷速率对岩样变形过程的影响；Yoshiyuki Kojima [ 3 ] 利用相似材料进行了隧洞开挖卸荷模拟试验，试验表明，卸荷会导致隧洞的非线性变形加剧，这种非线性特征随着隧洞直径以及埋深比的增加而趋于明显；雷涛等 [ 4 ] 探究了岩体在卸荷过程中内摩擦角、黏聚力、弹性模量、泊松比等宏观参数的变化趋势，发现前三个参数随着卸围压的进行不断劣化，而泊松比呈小幅度增加趋势；朱其志等 [ 5 ] 开展了粉砂岩的常规三轴试验，系统研究其在不同围压下的岩石强度与变形规律。 岩石在外力作用下的变形过程中，内部伴随有能量的聚集与释放，能量的积聚与释放是岩石破坏的本质 [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ]。针对卸荷路径下岩石能量转换问题，黄达等 [ 10 ] 开展的大理岩卸围压试验表明，卸荷破坏岩样在峰值点附近的能量耗散与储存值相对常三轴岩样更少，但其在峰值前、后的应变能转换速率要远大于常规三轴岩样；谢和平等 [ 11 ] 发现若试样应力应变曲线一致，但破坏形式不同，那么其能量释放量也完全不同，从能量的角度出发可以更好地描述岩石变形破坏过程；高速等 [ 12 ] 进行了大理岩峰前与峰后恒轴压卸围压试验，探究大理岩的变形破坏特征与破坏过程中的能量演化规律；陈卫忠等 [ 13 ] 开展花岗岩峰值前、后卸围压试验，采用实际能量U与极限储存能量U0之比定义了新的判别指标，分析岩石卸荷破坏的能量演化规律；刘天为等 [ 14 ] 指出岩石的变形与破坏和能量的变化密切相关，对大理岩进行了常规三轴压缩试验，研究了围压对加载破坏各阶段能量变化的影响。 不论从变形角度，还是从能量角度，对岩体加卸荷破坏的研究已经取得较多的成果。此外，恒轴压卸围压条件下，不考虑轴压的变化对试验结果造成的差异，能更好地分析卸围压对岩样的影响规律。本文开展了大理岩的常规三轴试验，在此基础上操作了恒轴压卸围压试验，进行了变形破坏分析，并从能量角度对加卸荷破坏试验过程中耗散能与弹性应变能的变化规律进行了探究。
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user: 2. 试验方案 2.1. 加荷试验方案 首先开展室内常规三轴加荷破坏试验，为后面的恒轴压、卸围压试验提供数据支撑。试验在中国矿业大学MTS815电液伺服试验机上进行，岩样取自同批大理岩岩块，加工成直径为50 mm高为100 mm的圆柱试样。岩样精度满足试验要求： (1) 采用应力控制施加围压，当围压达到初始设定值时停止；(2) 保持围压恒定不变，通过位移控制以0.003 mm/s的速率继续给岩样施加轴向压力，直至岩样最终破坏时停止。 2.2. 卸荷试验方案 在不同围压下，使大理岩在峰值前、峰值后80%处保持轴压恒定不变，以不同速率卸围压直至破坏，分为三个阶段： (1) 通过应力控制施加围压，加载围压至目标值时停止；(2) 保持围压不变，通过位移控制继续施加轴向压力至定值(峰值前、峰值后应力80%处)；(3) 保持轴力恒定，在峰值前、峰值后按不同的卸荷速率卸围压直至岩样完全破坏。
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user: 3. 加卸荷破坏试验分析 3.1. 加荷试验应力–应变曲线 图1为围压从10 MPa提高至40 MPa范围内，大理岩常规三轴压缩破坏试验应力–应变曲线。曲线共分为五个阶段。 压密阶段(OP段)：岩石内部天然微裂缝在加载初期被压密。 弹性阶段(PA段)：该阶段后期，岩样内部会产生少量裂纹。 屈服阶段(AB段)：岩石内部微裂隙萌生并快速扩展，岩样很快便达到强度极限。 应变软化阶段(BC段)：在此阶段，微裂纹继续扩展，同时相互连接形成宏观裂纹，岩样强度不断下降。 残余阶段(CD段)：几乎不再产生新裂纹，处于宏观裂纹滑移阶段，岩样完全失去承载能力。 图1. 常规三轴压缩试验应力–应变曲线 大理岩在低围压条件下(10 MPa)，峰后曲线下降较快。随着围压的增大，岩样的峰值强度明显提高，延性变形特征逐渐明显，达到峰值强度后并不立即进入应变软化阶段，而是经过相当大的塑性变形后曲线才开始下降，残余强度也越来越接近峰值强度。 3.2. 加荷试验破坏形式分析 图2为大理岩常规三轴压缩破坏形式，岩样的破坏角(剪切破裂面与岩样底面方向的夹角)在图中用黑线标出。单轴加载的岩样，主要表现出劈裂破坏的特征。随着围压的提高，岩样破坏形式呈现为主剪切破坏。其中，单轴压缩岩样的破坏角为64˚，常规三轴试验中，围压从10 MPa提高至30 MPa范围内，各岩样的破坏角均在58˚~61˚范围内变化。表现为随着围压的升高，岩样破坏角减小，使得破裂面间能够承载更大的应力 [ 15 ]。 图2. 大理岩常规三轴试验岩样破坏图片 3.3. 卸荷试验变形分析 以围压20 MPa下，卸荷速率为0.2 MPa/s的大理岩试样为例进行分析，Y01号试样的全过程应力-应变曲线如图3所示。加载初期岩样处于弹性变形阶段，体积变形与轴向变形均沿正向增长，环向变形沿负向增长。此时岩样处于体积压缩，环向膨胀状态，沿轴向的变形量最大，体积变形量次之，而环向应变呈小幅度增长。随着轴力的提升，岩样内部出现损伤，体积应变曲线偏离直线。环向应变沿负向持续增加，到达卸荷点后，增速明显变大。体积应变曲线也在卸荷点处出现拐点，开始沿负方向增长。整个卸荷过程中，产生的轴向变形远远小于环向与体积变形，岩样表现出强烈的体积扩容现象。 如图4为大理岩在峰后80%处保持轴压不变，以0.2 MPa/s的速率卸围压，所得到的全应力–应变曲线(围压20 MPa)。 加载初期岩样的体积应变以及轴向应变同时沿正向增长，岩样处于体积压缩状态。轴向应力–应变曲线快速向右发展，轴向应变增速较快，而环向应变增量较小，增长趋势较弱，在加载前期可以忽略不计。 到达峰值应力附近时，环向应变开始大幅度增长，体积应变开始沿反方向增加，表明岩样开始扩容。 当加载至峰值应力后80%处时，使轴力保持不变，同时开始卸围压。卸荷开始后，环向应变与体积应变值在平台期内成倍增长，期间岩样环向应变增长27.0%，体积应变增长46.9%，而此时轴向应变增值较小，仅为2.3%。说明峰后卸荷时，岩样同样出现了较为明显的扩容现象。平台期过后，轴向应力–应变曲线下降，宏观破坏面已基本形成，但岩样还未完全失去承载能力。最后，当轴向应变值增长至0.005时，岩样完全破坏。 图3. Y01号岩样全应力–应变曲线 图4. Y05号岩样全应力–应变曲线 3.4. 卸荷试验破坏形式分析 图5为大理岩在恒轴压卸围压路径下，峰值前与峰值后不同卸荷速率下的破坏形态。主剪切破坏面与岩样底面呈一定角度，并贯穿整个试样。峰前卸荷与峰后卸荷岩样的破坏角均在62˚~68˚范围内变化。 图5. 大理岩不同卸荷速率下的宏观破坏形态
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user: 4. 加卸荷破坏试验能量分析 4.1. 加荷试验过程能量分析 图6为20 MPa围压下，大理岩的应力–能量–应变演化曲线。在压密段(对应图中AB段)，吸收的总能量主要以弹性应变能的形式储存，两者曲线几乎重合。由于岩石自身缺陷(内部微裂隙与节理的存在)，还需要消耗部分能量用于岩石内部裂隙滑移、压密、闭合等。但此阶段耗散能量值较小，三种能量增长速率普遍较小，该阶段吸收总能量达到0.03 MJ/m 3 。 图6. 大理岩常规三轴压缩破坏试验能量演化曲线 当应力应变曲线进入线弹性阶段(对应图中BC段)，耗散应变能仍在缓慢变化。该阶段后期有少量微裂纹产生，并不是完全意义上的弹性阶段，但消耗能量仍然较少。达到屈服点时，耗散能的值仅为0.02 MJ/m 3 ，而此时总能量已经增长至0.13 MJ/m 3 ；屈服弱化阶段(对应图中CD段)，岩样内部裂纹大量扩展。随着轴向应力的不断提高，岩样内部开始出现应力集中，于是微裂纹追踪着应力集中区域萌生、扩展，需要消耗大量能量，耗散能呈现出迅速增长趋势。该阶段轴向应力增长较慢，而轴向应变快速增长，表明吸收的应变能转化为耗散能的比例增大，弹性应变能增速放缓，在接近峰值应力处也达到峰值0.20 MJ/m 3 ，该阶段随之结束。 应力应变曲线达到峰值应力后，进入应变软化阶段(对应图中DE段)，岩石内部新旧裂纹相互作用，聚集形成主破裂面，必然导致岩样内部积聚的弹性应变能转换成耗散应变能的形式释放。峰值处(D点)总能量曲线与耗散能曲线以较大速率持续增长，此阶段内消耗的能量值最多，占耗散总能量值的50%。表明岩样在宏观破裂面形成之前需要消耗更多的能量。而弹性应变能在前一阶段达到峰值后开始释放，由于围压的抑制作用，弹性应变能呈现出缓慢下降趋势。 进入岩体破坏阶段(对应图中EF段)，此阶段宏观破裂面已经形成，应力–应变曲线不再继续下降，3种能量曲线在E点都出现较为明显的拐点，岩样破坏面基本处于宏观滑移状态。 4.2. 峰前卸荷试验过程能量分析 图7为围压20 MPa下，岩样在峰值应力前80%处保持轴压恒定，以0.2 MPa/s的速率卸围压时的应力–能量–应变演化曲线。这里将轴力保持不变的曲线段定义为平台期。 图7. 峰前恒轴压、卸围压破坏试验能量演化曲线 对应轴向应力–应变曲线压密阶段AB，能量曲线与常规三轴试验相应阶段的能量曲线一致。耗散能量值较低，总能量与弹性应变能曲线相接近，压密段总能量最大值达到0.037 MJ/m 3 。 线弹性BC段，总能量与弹性应变能曲线均以较大速率增长，两者的差异逐渐显现。总能量曲线增速最快，弹性应变能次之，而耗散能曲线缓慢增长。总能量增长至0.15 MJ/m 3 后，随即达到卸荷点。 在峰值应力前80%处开始保持轴压恒定，进入恒轴压卸围压阶段(CD段)，试验机对岩样做功较常规三轴试验变少，总能量缓慢增加。而卸围压导致岩样内部裂纹加速扩展，耗散能增速变大。平台期内弹性应变能的值趋于平稳，直至D点达到储能极限，随即释放。该阶段耗散能最大值达到0.06 MJ/m 3 ，总能量最大值为0.19 MJ/m 3 。 平台期结束后，达到D点处，轴向应力–应变曲线大幅度下降。此阶段裂纹仍在发育扩展。总能量与耗散应变能曲线同步出现拐点(如图)，增长速率明显提高，此后消耗能量占耗散能总值的68%。表明卸荷岩样在平台期结束后(D点)，在完全丧失承载力之前(E点)，需要消耗更多能量。此时围压抑制作用不再强烈，弹性应变能达到储能极限后快速沿破裂面释放，岩样完全破坏，试验结束。 4.3. 峰后卸荷试验过程能量分析 图8为20 MPa围压时，岩样在峰值应力后80%处保持轴压恒定，以0.2 MPa/s卸围压时的应力–能量–应变曲线。 图8. 峰后恒轴压、卸围压破坏试验能量演化曲线 在达到卸荷点之前，能量演化规律与相同围压下的常规三轴类似，各阶段结束时对应的能量值也与常规三轴中十分接近。 达到峰值应力后80%处(E点)，卸荷开始，应力–应变曲线进入平台期，弹性应变能保持不变。平台期结束后，三种能量同时出现拐点(如图)。弹性应变能释放，不断增大的耗散能主导岩样的破坏行为，当耗散能不再继续增加时，岩样完全破坏。 峰值应力后80%处卸荷时，岩样内部储存的弹性应变能已经部分释放，仅剩一部分弹性应变能可沿破裂面释放，此时岩样破坏过程不如峰前卸荷时强烈。 对比上述常规三轴试验与峰值前、峰值后恒轴压、卸围压破坏试验可知：在围压20 MPa下，当岩样达到储能极限，常规三轴试验中对应的弹性应变能为0.20 MJ/m 3 ，占此时岩样总能量的50%；峰值前、峰值后80%处恒轴压、卸围压路径下对应的弹性应变能分别为0.13 MJ/m 3 与0.19 MJ/m 3 ，占总能量比值分别为36%与53%。说明常规三轴与峰值后恒轴压、卸围压试验的弹性应变能峰值相接近，均大于峰值前恒轴压、卸围压路径。前两种试验路径下，吸收总能量可更多转化为弹性应变能。 常规三轴试验中，耗散能最大值达到0.70 MJ/m 3 ，峰值前、峰值后恒轴压、卸围压试验中耗散能最大值分别为0.57 MJ/m 3 与0.6 MJ/m 3 。相同围压下，常规三轴试样需要消耗更多能量才能破坏，卸荷路径比加荷路径下岩样更容易发生破坏。
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user: 5. 结论 (1) 卸荷刚开始岩样就出现了明显的扩容现象，在卸荷过程中，岩样产生的环向与体积应变明显大于轴向应变。 (2) 围压对能量耗散起抑制作用，从而延缓弹性应变能的释放，这种现象在常规三轴试验中尤为明显。卸荷路径下，弹性能释放速率加快，模型破坏更加剧烈。 (3) 常规三轴试验中，岩样的总能量与耗散能曲线在应变软化阶段增长率达到最大，在此阶段内消耗的能量值最多，占耗散总能量值的50%；而峰前恒轴压、卸围压路径下，总能量与耗散能在应力–应变曲线峰后段增长率达到最大，期间消耗能量占耗散能总值的68%，表明峰前卸荷岩样在应力–应变曲线峰后段消耗能量值最多。峰后卸荷岩样在平台期结束位置，耗散能曲线增长率明显减小，表明在此之前，主剪切面基本形成，不再需要大量能量消耗。相同围压下，常规三轴试样需要消耗更多能量才能产生破坏，表明卸荷路径更加危险。
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user: 摘 要 主梁沿梁的长度方向由两种不同材料组成的斜拉桥称为混合梁斜拉桥，一般主跨的梁体为钢梁，边跨的梁体为混凝土梁。某跨铁路桥是一座独塔混合梁斜拉桥，跨越既有铁路线，为了避免施工对铁路影响，采用转体法施工。论文介绍了该桥的结构设计要点以及施工流程，模拟整个施工过程的不同施工阶段，分析计算了不同施工阶段的斜拉索拉力，主梁变形形状，主要构件应力验算结果。为了精确配重，保证结构的稳定，提出称重配重的一般方法及原理。论文计算结果可为该项目施工控制提供理论依据，为类似工程提供参考和借鉴。 关键词 :混合梁斜拉桥，转体施工，施工控制，称重配重，转体系统 Copyright © 2020 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 混合梁斜拉桥的主梁在长度方向上由两种材料组成，全部或部分主跨梁体用钢材，全部或部分边跨梁体用混凝土。混合梁斜拉桥具有诸多优势，因主跨为钢结构自重轻，边跨为混凝土结构自重大，能够避免边跨支点出现负反力，可起到压重和锚固作用，跨越能力比一般斜拉桥更好；又因为有分布较密的后锚拉索，还能提高整座桥的刚度；合理平衡钢材和混凝土的用量，还能在整体上降低工程造价。当斜拉桥跨越山谷、既有铁路或公路时，转体施工法是一种经常使用的方法。转体法施工，是将桥梁结构在非设计轴线位置上进行制造，然后通过转动体系将桥梁结构旋转至设计位置，实现跨越既有线路，相较于预制拼装、悬臂施工，转体法施工具有施工工序简单、施工速度快、节约施工材料、节省施工设备等优点，且施工过程中不影响交通运营，具有明显的经济效益和社会效益。转体斜拉桥是采用转体法施工的斜拉桥，它有着斜拉桥美观造型，能够成为一座城市的标志性建筑，同时兼具转体施工法的优点，所以在跨越既有较宽铁路、公路线路城市桥梁设计中，转体斜拉桥往往成为首选桥型。随着转体斜拉桥往大跨度非对称结构发展，为减小主跨的内力和变形，防止边跨支座出现负反力，需要增大边跨主梁重量和刚度，这时主梁宜采用混合梁。比如吉林四平市东丰路上跨铁路立交桥就是一座采用转体施工的非对称独塔单索面混合梁斜拉桥，跨径布置90 + 169 m，转体重量25500 t，转体角度90˚，该桥完工后四平市铁东到铁西车程将由目前的50 min缩短到10 min，极大地提高城市道路整体交通水平 [ 1 ] [ 2 ]。本文以某座拟建的跨铁路线转体施工混合梁斜拉桥为背景，介绍了该混合梁斜拉桥的转体施工过程与相应的施工过程中的力学性能。
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user: 2. 工程概况 某跨铁路桥梁工程主桥是一座跨径布置为(163 + 51 + 40) m的独塔单索面转体施工混合梁斜拉桥。中跨主梁采用钢箱梁，边跨采用预应力混凝土梁，结构采用塔梁墩固结，边跨设置辅助墩。钢混结合段在边跨侧，距离桥塔中心13 m。桥型布置如图1所示。 图1. 主桥总体布置图 主梁采用混合梁，设计中心线处梁高3 m，梁顶设2%的双向横坡，梁底水平。主跨钢箱梁采用正交异性板扁平流线形封闭钢箱梁，钢箱梁总长度176 m，其中，伸入边跨部分长度13 m，主跨直线段长度67.7 m，曲线段长度95.3 m，曲线段主梁中心线不再是直线，所以主跨兼具弯桥的特征。直线段的钢箱梁宽26.5 m，主跨端部连接匝道，近匝道处梁宽40.1 m，中间设置渐变段。边跨预应力混凝土梁采用等截面单箱五室箱梁，中心线处梁高3 m，混凝土梁总长度78 m。主塔采用钢—混凝土组合结构，塔高88.9 m，自塔底至塔顶依次为：2.8 m嵌入承台塔柱+11.07 m钢–混结合段+75.03 m钢塔柱，钢–混结合段处钢塔内壁浇筑微膨胀混凝土，并采用剪力连接件与钢塔连接，桥塔处横断面布置如图2所示。斜拉索采用中央索面，双索并列，横向间距1.0 m，锚固于中央箱室，钢箱梁上索距为12 m，混凝土梁上索距为6 m，桥塔上索距为1.5 m，全桥共有斜拉索24对，共48根。 该斜拉桥跨越既有铁路，不能采用满堂支架法施工，线路繁忙，如果采用悬臂拼装或浇筑法施工时存在施工过程危及铁路运营的重大安全隐患，同时考虑到桥址处桥梁转动半径范围内基本无建筑物，因此，转体施工法成为最佳选择。
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user: 3. 混合梁斜拉桥转体施工方案 3.1. 施工流程 主桥采用转体法施工，先沿着既有铁路线搭设支架现浇或拼装预应力混凝土梁和钢箱梁，再一次性将桥体平转72˚至设计位置，具体施工流程为： (1) 施工主墩、边墩、辅助墩及转体系统； (2) 安装主塔施工用塔吊，搭设钢箱梁和混凝梁施工用临时支架，使用塔吊施工主塔，如图3所示； (3) 拼装钢箱梁，浇筑混凝土梁，安装好一个主梁节段即挂设该节段的斜拉索，待边跨混凝土箱梁强度达到设计强度的90%时，张拉预应力，主梁施工时，应同时进行边防撞护栏及其上防抛网的安装，如图4所示； 图2. 桥塔处横断面图 图3. 施工临时支架和桥塔 图4. 施工主梁并安装斜拉索 (4) 通过计算进行合理配重，张拉斜拉索，拆除支架，如图5所示； 图5. 配重并张拉斜拉索 (5) 拆除塔吊及部分影响转体的支架，称重配重，进行转体，如图6所示； 图6. 进行转体 (6) 主桥转体就位后，绑扎承台剩余部分钢筋，并进行封铰及主桥支座安装，调整斜拉索索力，并逐步卸除配重，如图7所示； (7) 施工全桥桥面铺装，中央防撞护栏，伸缩缝等附属设施，最后一次调整索力，全桥施工完成。 3.2. 转体施工要点 3.2.1. 理论配重与称重配重 该桥为非对称独塔斜拉桥，主边跨总重量不相等，需要在主跨加临时配重使转动体的重心与转动中心轴线相重合，根据该原则计算的临时配重为理论配重。实际施工中，球铰的设计和施工存在误差，同时材料的偏差、几何尺寸的偏差等会使主梁质量分布与设计存在差异。为了消除这种差异，使实际桥体的重心接近转动中心轴线，保证桥体的安全稳定和转体的顺利进行，需要在转体前进行转动体称重试验，测试转动体不平衡力矩和摩阻力矩，并据此进行配重。 图7. 转体就位后卸除配重调整索力 称重配重采用测试刚体位移突变的方法求得不平衡力矩和摩阻力矩，受力明确，且只考虑刚体作用，不涉及挠度等影响因素，计算结果较准确。在球铰的主边跨两侧分别设置千斤顶，在每个千斤顶上设置压力传感器用以实时读取千斤顶的压力，同时在球铰上转盘四周布置四个百分表用以判断转动体在称重试验过程中是否发生转动。转体结构的称重试验包括测试不平衡力矩、偏心距、摩阻力矩及摩阻系数，称重试验结束后将配重结果和理论计算值进行比较，进一步确定是否需要调整配重以保证转体施工的顺利进行 [ 3 ]。 3.2.2. 转体施工控制 为了使各施工过程结构内力和线形合理，需要多次调整斜拉索索力。主梁施工完毕后进行斜拉索首次张拉，同时在主跨端部施加配重。考虑到如果张拉斜拉索之前配重，支架的安全性大大降低，所以先张拉斜拉索至第一次设计索力的50%后再上100%配重，配重上完后，再调整索力至设计值的100% [ 4 ]。转体至设计位置后，进行第二次索力调整，同时卸除配重，采用同样的方法，先卸除50%的配重，再调整50%的索力，卸除全部配重，索力调整至第二次设计值。施工完附属设施后最后一次调整索力。 由于该桥没有设置合龙段，为了使两侧主梁同时上墩，线形控制是关键。转体前，为了方便转体时梁体能顺利转到桥墩上就位，边墩和辅助墩上的支座垫石都不提前浇筑，转体时只将支座放置墩顶，不安装就位支座，转体到位后再浇筑垫石和就位支座。 在整个施工过程中要随时观测主梁、桥塔应力变化，防止应力超过限值。同时还要观测拉索的应力，控制其安全系数满足最低要求。 正式转体前要进行试转，全面检查牵引动力系统等是否正常。观察每分钟转速，即每分钟转动主桥的角度和悬臂端所转动的水平弧线距离，将转速控制在合理范围内；控制采取点动方式操作，测量每点动一次悬臂端所转动水平弧线距离，在转体初步到位后，为其精确定位提供一定的依据；检查其结构是否平衡、稳定，是否存在故障，关键受力部位是否有裂纹。 3.3. 施工阶段模拟 在不同的施工阶段，斜拉桥的结构体系是不同的，结构体系的变化将导致施工阶段与成桥阶段相比，结构可能会面临更加不稳定的状态。所以设计斜拉桥时，需要对各施工阶段进行分析，研究结构的内力和线形变化，保证结构满足强度和稳定性的要求。使用Midascivil 2015对施工过程进行模拟计算，全桥施工过程可划分为以下7个阶段，如表1所示。 Table 1 Construction stage divisio 施工阶段 施工内容 主要边界条件 主要荷载条件 1 施工主墩 激活主墩底固结 激活自重 2 搭设支架施工主梁， 张拉混凝土梁预应力束 激活梁底弹性连接 激活混凝土梁和钢箱梁横隔板重、 预应力、边跨压重 3 利用塔吊施工主塔 激活桥塔刚臂 4 张拉斜拉索并进行配重 激活施工索力1和中跨配重 5 拆除塔吊和支架，进行转体 钝化梁底弹性连接 6 安装支座，卸除配重，调整索力 激活支座边界条件 钝化施工索力1和中跨配重， 激活施工索力2 7 施工附属设施，调整索力， 全桥施工完成 钝化施工索力2， 激活施工索力3和二期恒载 表1. 施工阶段划分 主要施工模型图如图8~11所示。由于没有模拟边墩和辅助墩，只用边界条件模拟它们对主梁的约束作用，所以阶段4至阶段7在模型图上体现不出变化。 图8. 阶段1：施工主墩 图9. 阶段2：施工主梁 图10. 阶段3：施工桥塔 图11. 阶段4到7：全桥施工完成
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user: 4. 施工中的受力特点 4.1. 索力施工力学分析 在整个施工阶段，为了适应施工荷载的变化和结构体系的转换，满足线形要求，需要多次调整索力。考虑到既能准确模拟结构变化，又能简化计算，施工中需要调整三次索力，分别是： (1) 施加配重并脱架后初始张拉力：施工索力1； (2) 转体到位安装支座卸除配重后的索力：施工索力2； (3) 以及施工完附属设施后成桥索力：施工索力3。 边跨由塔根处到边墩拉索编号依次从S1到S12，中跨由塔根处到边墩拉索编号依次从M1到M12。各施工阶段索力列于表2，为了便于比较，同时列出了设计成桥索力。边跨和中跨索力变化见图12和图13，横轴对应梁上索距，混凝土梁上为6 m，钢梁上为12 m。中跨三个施工阶段索力变化总体来说比较均匀，由塔根到边墩索力逐渐增大，这与斜拉桥力学特性是相符的。斜拉桥主梁可看作为弹性支撑连续梁，假设各拉索竖向分力基本相等，由塔根处到边墩，拉索倾角变小，索力增大。且施工阶段1的M12、M11、M10的索力非常大，是因为转体时配重主要加在这三根拉索处。与中跨相比，边跨的索力变化似乎无规律可循，然而，由于边跨有辅助墩，辅助墩处箱梁内有压重，该处的索力为一峰值。 Table 2 Cable force for each construction stage (unit: kN 拉索编号 施工索力1 施工索力2 施工索力3 设计成桥索力 误差(%) S1 3094.6 2317.7 2987.0 2990.5 0.1 S2 3170.2 2397.1 3099.4 3104.3 0.2 S3 3522.5 2520.3 3273.2 3279.1 0.2 S4 3974.5 2788.4 3637.1 3643.6 0.2 S5 4532.5 3202.5 4188.9 4196.1 0.2 S6 4359.6 2539.5 3329.4 3336.3 0.2 S7 4333.8 3246.1 4218.8 4225.3 0.2 S8 4304.7 3233.2 4181.0 4187.5 0.2 S9 4202.7 3652.8 4710.4 4717.5 0.2 S10 4378.0 3685.0 4753.2 4760.5 0.2 S11 6278.3 4716.3 6097.6 6108.3 0.2 S12 6366.4 4526.4 5877.2 5888.3 0.2 M1 1165.0 1151.4 1502.1 1505.7 0.2 M2 1336.2 1410.3 1843.3 1851.9 0.5 M3 1354.2 1620.9 2115.6 2126.2 0.5 M4 1474.2 1791.2 2331.3 2343.7 0.5 M5 1614.3 1805.3 2342.0 2353.6 0.5 M6 1967.5 2293.1 2967.1 2979.1 0.4 M7 2496.7 2557.5 3303.2 3311.8 0.3 M8 2860.3 3069.2 3959.8 3966.9 0.2 M9 4913.6 3195.7 4120.3 4123.9 0.1 M10 6476.4 3990.1 5145.8 5146.5 0.0 M11 7174.8 4460.0 5752.2 5749.3 -0.1 M12 7350.8 3675.2 4738.3 4732.4 -0.1 表2. 各施工阶段索力(单位：kN) 图12. 边跨索力变化 图13. 中跨索力变化 根据《公路斜拉桥设计细则》的规定，施工阶段斜拉索的安全系数不应小于2.0。整个施工阶段各斜拉索最大应力值列于表3。最大应力763 MPa，出现在M10拉索上，安全系数为1670/763 = 2.2，满足规范要求。 Table 3 Maximum stress value of each cable in construction (unit: MPa 编号 应力 编号 应力 S1 586 M1 462 S2 552 M2 443 S3 614 M3 508 S4 639 M4 509 S5 634 M5 511 S6 610 M6 516 S7 606 M7 575 S8 602 M8 554 S9 588 M9 687 S10 593 M10 763 S11 580 M11 741 S12 588 M12 759 表3. 施工阶段各拉索最大应力值(单位：MPa) 4.2. 线形和应力控制 由于该桥没有设置合龙段，为了使两侧主梁同时上墩，线形控制是关键，尤其是转体时主梁的线形。图14为拆除支架加配重进行转体时的主梁变形形状，其中灰色线是变形前形状。边跨边墩处主梁竖向变位为13 mm，边跨辅助墩处主梁竖向变位为12 mm，中跨边墩处主梁竖向变位为9 mm。 图14. 转体时主梁变形形状 在转体过程中，由于球铰的转动、撑脚间隙的变化等原因，导致转体就位时桥梁的状态和脱架后的状态完全不同 [ 5 ]，所以就位前需要调整桥梁姿态使主梁能够上墩。可利用布置于下承台顶的千斤顶顶上承台，将主梁的标高初步调整到脱架后的主梁标高状态。在撑脚处安置百分表，利用下承台顶的千斤顶顶上承台调整撑脚间隙，当撑脚间隙调整到脱架后的撑脚间隙时，主梁高程也应到设计位置。最后，可以通过调整斜拉索索力调整主梁高程，满足其上墩要求。 为了保证结构的安全，满足强度要求，需要控制结构的应力。对于斜拉桥，除了拉索，其它结构均是以受压为主，应力以拉为正，以压为负，所以在此只列出压应力验算结果，即最小应力验算结果，如图15所示。最大压应力，也即最小应力值出现在桥塔处，为−152.1 MPa，远小于强度设计值。 图15. 应力验算结果
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user: 5. 结语 (1) 该桥转体重量和角度大，该类桥施工控制难度要把握两个方面，其一是没有设置合龙段，必须严格控制线形以满足上墩要求，施工精度要求较高；其二是由于存在平曲线，横桥向存在不平衡力矩增加了转体系统的稳定性难度。 (2) 相关施工阶段模拟分析得到了索力能保证桥梁线形平顺，受力合理，可保证转体施工过程的安全性和稳定性。 (3) 索力分析和线形结果表明，远离桥墩索力较大，但主梁变形规律并不与索力分布一致，表明主梁刚在远离塔索力分布仍有可优化空间，从而实现主梁线形更加合理。 (4) 论文模拟了整个施工过程的不同施工阶段，经验算结构受力合理，线形平顺，满足结构在施工时的安全性和稳定性，能够为后续类似工程提供参考和借鉴。
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user: 摘 要 物联网是继计算机、互联网之后信息技术的又一次发展，本文采用文献资料法和逻辑分析法，以高等学校体育管理为切入点，发现目前高等学校体育管理在教师和学生管理、体育器材管理、体育场地管理方面中存在的问题，根据实际情况应用物联网技术进行解决。面对物联网技术应用中存在的技术、政策、资金等方面限制，提出使用创新物联网核心技术、构建高校物联网布局、完善相应的体育设施等建议，从而促进高效便捷的学校体育管理平台的建立。 关键词 :物联网技术，高等学校体育管理 Copyright © 2020 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 引言 物联网技术是近年来新兴的信息科学技术，通过应用射频识别技术(RFID)、传感器技术、智能技术等技术，将物体与物体连接成一个信息交换的网络。目前，我国基于“互联网+”的时代背景，已将物联网作为战略性新兴产业上升为国家发展重点，《“十三五”规划纲要》中指出要推进物联网感知设施规划布局，发展物联网开环应用。21世纪以来，信息技术不断影响和改变着人们的生活，伴随物联网技术的发展，各行各业都将会发生巨大的改变，体育领域也在其中。本文以高等学校体育管理为切入点，发现目前高等学校体育管理过程中存在的问题，探讨如何通过物联网技术促进高校体育管理工作开展。
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user: 2. 相关概念 2.1. 物联网及物联网技术 “物联网”(Internet of Things)的概念最早是在1999年提出的，当时的定义是指把所有物品通过射频识别等信息传感设备与互联网连接起来，实现智能化识别和管理。2005年，国际电信联盟(International Telecommunication Union， ITU)在报告中确定了物联网的概念 [ 1 ]，提出物联网是通过激光扫描器、射频识别、全球定位系统、红外感应器等信息传感设备，根据固定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息传达和交换，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络 [ 2 ]。 物联网技术是在实现物联网过程中需要运用到的相关技术的总称。孙其博 [ 3 ] 等人归纳和梳理了物联网涉及到的核心技术，并将物联网的技术构成分为四个体系，即：管理与支撑技术、感知与标识技术、网络与通信技术、计算与服务技术，不同的体系涉及不同的应用技术。技术感知与标识技术体系包括传感技术、识别技术等，网络与通信技术体系包括接入与组网、通信与频管等，计算与服务技术体系包括信息计算、服务计算等，管理与支撑技术体系包括测量分析、网络管理、安全保障等。 2.2. 高等学校体育管理 学校体育是学校在教育过程中，发展学生身体素质、促进学生身心健康的必要组成部分 [ 4 ]。学校体育管理的内容一般分为体育课程管理、体育教学管理、课外体育管理三个方面。在高等学校中，由于学生和教师数量多，自主课程安排灵活，学生课余时间多，从而在管理上工作复杂，难度很大 [ 5 ]。因此，高等学校体育管理要遵循高校体育和教育的基本规律，充分利用现有的有限资源，将人力资源、经济投入、物质资源以及信息和时间等因素，用最佳的手段和方法，对高校体育进行计划、组织、控制、评估等一系列的综合活动 [ 6 ]。
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user: 3. 物联网技术在高等学校体育管理中的应用 3.1. 教师和学生管理 在高等学校日常的体育教学过程中，参与的主体是体育教师与学生，体育教师在传授基本体育理论知识和运动技能的同时，还要增强学生的身体素质。而传统的高校体育教学中，由于课堂上学生人数过多，教师对学生的出勤、运动技能的学习程度和学生的体质状况难以准确把握。另外，体育教师上课多在室外，地点有时不固定，学校管理人员对体育教师出勤的考察监督困难。 针对教师和学生管理中出现的问题，首先在学生和教师的出勤方面，可通过建立基于RFID技术的人员管理系统，录入教师和学生的基本信息。学生参与体育课程和进行课外体育活动前后刷卡记录，相关数据将传输到网络服务器并保存，系统实时反馈学生参与体育运动情况给体育教师，利于教师对学生期末成绩的合理评价。学校管理人员也可通过教师的刷卡记录，了解教师的迟到早退情况。其次，在学生体质健康状况方面，可利用传感器技术，让学生在课堂上佩戴相关设备，每次课程中获取学生运动过程中的心率、体温等生理基本参数。设备还带有警报模块，当监测到学生生理参数发生异常时，警报模块会触发蜂鸣器并自动联系120。通过一学期连续监测学生的生理参数，将形成一张完整的数据图表，教师可了解体育教学对学生身体状况的影响，为体质测试提供有效的数据参考 [ 7 ]。最后，在完善系统各项功能的同时，还需使用安全网络管理技术保护教师和学生的个人信息不被泄露。 3.2. 体育器材管理 体育运动种类繁多，对应的体育器材也不同，目前高校对体育器材的管理主要是安排人员管理，并且只针对体育课程需要提供器材。每天器材借还的过程，负责人都要反复清点器材数量并记录，过程十分繁琐且容易出错。 物联网技术中的RFID技术是物品识别的关键技术，在物流行业使用最多，该技术已在高校食堂、图书馆中广泛应用 [ 8 ]。在体育器材的管理上利用RFID技术，在器材上贴上具有唯一性电子标签，管理人员通过预置的网络系统管理和监控体育器械的借出和归还情况，老师和学生利用网络信息平台了解器材的库存信息，在对应的机器上自主地借还器材 [ 9 ]。电子标签中还具有定位功能，实时跟踪器材的移动轨迹，当器材被带出了学校管理人员设置的活动区域范围，标签会自动发出警告声并报警。在体育教学过程中，可以利用感知技术对体育器材进行全程数据跟踪，在网球、排球、足球等教学课程中，通过球内放置的电子标签，更好的了解球的飞行路线及走向，提升教学训练水平与能力。物联网技术在体育教学中的应用还体现在可穿戴式设备上，通过智能传导学生身体信息，更好的实施教学计划，提升教学质量和效率。 3.3. 体育场地管理 据国家体育总局统计，在全国的体育场馆中，学校体育场馆占比达66%，基本上每个高等学校都会有自己的体育场馆 [ 10 ]。为了国民体质健康，国家要求学校体育场地向社会开放，高校体育场地在进行正常学生上课的同时，还要满足全民锻炼的需要。因此，学校对体育场地进出人员、开放时间安排、场馆设施的管理上难度加大 [ 11 ]。如何实现体育场地的高效和信息化管理，是目前高校体育场地管理工作中需要解决的重要问题。 在应对这个问题时，物联网技术将会发挥重要作用。学校可以利用感知与标识技术、网络与通信技术、计算与服务技术等，形成一个体育场地智能控制和信息共享平台。门禁系统实时监控和反馈体育场地的人员流量，防止场地内人员过多而拥挤造成的安全事故出现。智能的照明系统根据门禁系统反馈的场地人数以及光照度的变化调节体育场地的灯光设施，安排较少的工作人员检查故障，节约体育场地的管理和运营成本。计算机网页或手机APP应用及时发布场地人员和项目安排的详细情况，校外人员以身份证信息进行注册，校内人员的信息自动从校园卡系统中获取，人员登录后能够实时了解各个场地的安排和使用情况，进而调整自己的活动内容和项目选择，选择空余的体育场地参与体育活动。
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user: 4. 建议 上文针对高等学校体育管理中教学主体客体、教学器材、教学场地出现的三个方面问题，应用物联网技术加以解决和优化。对比物联网在其他行业的应用程度，如物流行业、制造行业，物联网技术在高等学校体育管理的应用还处于初步探索和学习阶段，学校体育管理如何合理有效运用物联网技术，存在技术、政策、资金等方面的限制，需要认真的面对和解决。 第一，将可穿戴式设备应用于日常教学中，提升教学质量的高效性。通过信息传导，教师可以了解并监督学生运动的状况，改善不标准动作，使学生始终明确自身的学习情况，提升教学效果，减少因动作不当导致的运动损伤；在进行长跑、游泳等教学任务时，可穿戴式设备可用于检测心跳、血压等身体机能，一旦出现异常情况，可以进行相应的教学调整，危险时进行救助和监督，保障学生的安全。在高校历年体测中，学生猝死时有发生，利用腕表等设备及时了解学生身体状况，可以有效避免伤病的发生。根据高校的具体资源配置，建立物联网教学室，提升可穿戴设备的利用，以点带面逐步推动物联网在高校体育教学中的应用普及。 第二，推动智慧场馆建设，辅助高校体育管理。高校体育教学离不开场馆和场地，物联网的广泛应用使场馆建设更加人性化，有效缓解场地供给不足，提升场地资源信息化，改善利用率。在智慧体育场馆建设中，始终遵循“以人为本”，将学生放在首位，以提升教学质量、提高学生能力为基础提供服务。提升体育场馆的可持续能力，长时间大批量的教学任务必须要求智能设备的可循环使用能力，以实现资源的高效性与利用最大化。严把体育场馆安全关，利用物联网技术，保障无死角监控、门禁安保系统、消防照明系统、通气排风的日常检测与维护更新，重视体育场馆的安全建设。 第三，构建高校物联网布局，完善网络信息平台。学校体育应用物联网技术需要在原有体育设施的基础上改进升级，使每个物品都有自己的标识，实时反映物品信息变化情况到网络信息平台。而庞大的物品交互数据产生，需要强大的计算机数据储存与处理能力，所以加强网络信息平台的构建是物联网运作的关键环节。物联网技术应用于高校体育管理，必须建立统筹兼顾的网络信息平台，将人员、器材、场地信息统筹考虑。高校主管人员根据学校自身的体育资源特点，树立技术立校、科技兴体的责任与目标，在全校范围内规划布局物联网感知设备。当物联网新技术应用在学校体育管理中时，需要加强学校主管部门的协调与互动，及时解决技术实施过程中出现的新情况、新问题，将学校体育物联网不断扩大。此外，技术的升级和创新以及新技术大范围投入使用的背后都需要强大的资金支撑，学校管理部门应合理计划物联网发展过程中每个阶段的资金分配，控制预算，节约开支。
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user: 5. 结论 本文以高等学校体育管理为切入点，发现高等学校体育管理中存在教学主体客体、教学器材、教学场地出现的三个方面问题，根据实际情况应用物联网技术提供解决建议。面对物联网技术应用中存在的技术、政策、资金等方面限制，提出将物联网技术融入教学、完善相应的体育、设施场馆构建高校物联网布局等建议，从而促进高效便捷的学校体育管理平台的建立。
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user: 摘 要 本文提出采用布里渊光时域分析技术，在某长大桥的行车方向布设传感光缆，通过荷载对比、长期应变监测等试验，实现桥梁纵向整体的线性应变测量。结果证明该技术既突破了传统点式传感器的空间连续监测瓶颈，实现分布式连续应变测量，又能用于桥梁车流荷载信息的监控及趋势预测等，对桥梁等重大结构的健康监测具有重要意义。 关键词 :布里渊，分布式，光纤传感，荷载试验，钢箱梁 Copyright © 2020 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 原理介绍 桥梁是交通设施的重要组成部分，桥梁在使用过程中由于交通负载、地震和风载等各类荷载作用，可能出现一定的疲劳和损伤。由于能够实时提供桥梁安全状态的关键数据，因此桥梁结构健康监测系统显得尤其重要。此外，桥梁结构健康监测系统是交通设施数字化方向的重要组成部分，智慧高速建设促进了桥梁结构健康监测系统的研究和发展。传统桥梁结构健康监测系统所用的应变传感器为振弦应变计等点式传感器，而对于空间跨度大的特大桥，点式传感器无法实现全覆盖监测，存在一定的空间局限性，另外传感器成本高，施工和维护难度大。 近20年来分布式光纤传感技术发展迅速，已经被广泛的应用于多个行业，尤其是结构监测领域。布里渊光时域分析技术 [ 1 ] (Brillouin Optical Time Domain Analysis，简称BOTDA)是一种新型光纤传感方法，可用于结构物的应变、温度 [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] 监测，分布式光纤传感技术不仅可对目标进行空间上的全范围连续监测，还具有抗电磁、抗腐蚀、防水、耐久性、高精度、空间分辨率高、定位精度高、远距离传输等优点。BOTDA原理如图1所示。 图1. BOTDA原理 从单频窄线宽光源分出两束光，一路调制为脉冲信号光，一路调制为扫频信号光，分别从传感光纤两端射入，然后反射光从环形器输出到探测器，当两路光的频率差落在布里渊光谱内(10 GHz附近)，光纤中产生受激布里渊效应，能量从泵浦光向探测光发生转移，使探测光的受到增益。因为泵浦光是脉冲调制的，故类似时域反射原理，背向散射的探测光的时域分布反映出光纤各位置点所受布里渊增益的情况；固定泵浦光频率，对探测光频在布里渊光谱进行扫描，即得到光纤各点的布里渊增益谱；增益谱峰处的频移(布里渊频移)与光纤所受应变成正比关系，所以测得光纤各点的布里渊频移值，可由以下公式得到光纤各点所受应变： Δ ν B = C 11 × Δ ε + C 12 Δ T 其中 Δ ν B 是布里渊频移变化量， Δ ε 是应变变化量， Δ T 是温度变化量， C 11 及 C 12 分别是布里渊频移应变系数和频移温度系数，因此通过检测布里渊信号的频移值可获得沿光纤分布的温度及应变信息，实现分布式传感。
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user: 2. 试验概况 目前，分布式光纤传感技术在中小型桥梁的应用较为成熟 [ 5 ] [ 6 ]，但应用范围有限，推广意义小。本文将分布式光纤传感技术应用于大型桥梁的健康监测中，具有较强的实践意义和推广价值。 所应用的长大桥是某大型千米级斜拉桥，该桥主孔跨度超千米。大桥日均超过10万通行量，在大桥结构的承载能力检测中，采用最新的分布式光纤传感技术进行连续分布式监测，在主桥和边跨钢箱梁梁底铺设分布式传感光缆，具体布设如下图2所示。 图2. 分布式传感光缆布设示意图 图2为某大桥的分布式传感光缆布设示意图，图中黑线代表传输光缆，红线代表应变光缆，应变光缆沿钢箱梁梁底部从G截面一直铺设到A截面，然后折回铺设到G截面，再用传输光缆引致大桥桥头，接入分布式光纤应变分析仪中，全长接近4 km。
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user: 3. 测量结果 采用自研的FS-3000型分布式光纤应变分析仪，该设备具有操作简便、界面友好、性能稳定等优点，测量距离最远可达100 km，空间分辨率最小为0.2 m。通过荷载对比试验验证分布式光纤传感测量的准确性，通过长期监测研究车流量和桥梁应变分布。荷载试验重载车进行加装，测试现场如图3所示。 3.1. 静载对比 静载荷之前，桥面清空，测量桥梁初始应变，主要测量工况有：B-B截面静载、E-E截面静载、F-F截面静载、E-E截面偏载。 图3. 加载试验图 (1) B-B截面静载 其中B-B截面静载工况分为B-B弯矩和B-B挠度，B-B弯矩为26辆荷载车荷载于B截面位置，B-B挠度为40辆荷载车加载于B截面位置，得到两根光缆的应变分布如图4所示。 图4. B-B截面静载应变分布图 (2) E-E截面静载应变分布 其中E-E截面静载工况分为E-E弯矩和E-E挠度，E-E弯矩为26辆荷载车荷载于E截面位置，其余车辆原地不动，E-E挠度为52辆荷载车加载于E截面位置，得到两根光缆的应变分布如下图5所示。 (3) F-F截面应变分布 F-F截面静载试验工况为26辆车前进至F-F截面，两根光缆的应变分布如图6所示。 (4) E-E截面偏载 E-E截面偏载试验工况为39辆车偏载于E-E截面一侧路面。 从图7中可得，偏侧光缆应变最大值大于中侧光缆应变值。 分别选取分布式光纤关键截面应变值测量值与应变片测量值对比，如表1所示。 静载试验表明分布式光纤测量的应变值与应变计测量值对比，最大误差在5 με以内，测量准确度高，可以满足实际测量应用。另外，分布式光纤应变监测系统可以有效测量桥梁的整体应变分布，与荷载位置准确对应。 图5. E-E截面静载应变分布图 图6. F-F截面静载应变分布图 图7. E-E截面偏载静载应变分布图 3.2. 荷载应力线 荷载应力线加载如图8所示，荷载点从左侧边跨中间位置逐渐移动到右侧边跨中间位置，每到一个荷载位置，进行一次全桥光纤的应变数据采集。 将不同荷载点所测量得到的应变数据进行汇总，如下图9所示。 Table 1 Strain comparison of distributed fibers with gauge 分布式光纤与应变计应变测值对比 截面位置 F截面中侧 E截面中侧 B截面中侧 F截面偏侧 E截面偏侧 B截面偏侧 光纤 (με) 应变片 (με) 光纤 (με) 应变片(με) 光纤 (με) 应变片(με) 光纤 (με) 应变片(με) 光纤 (με) 应变片 (με) 光纤 (με) 应变片 (με) 工况2 −15.05 / −20.29 / 87.56 92.3 −7.11 / −14.02 / 101.49 98.7 工况3 −44.73 / −44.11 / 77.35 78.8 −38.9 / −45.82 / 85.44 82.6 工况4-1 −71.34 / 196.3 192.2 −62.96 / −69.11 / 216.32 216.6 −67.24 / 工况4-2 −100.3 / 210.47 214.4 −80.13 / −91.65 / 233.03 232 −83.8 / 工况5 71.8 73.9 53.68 / −26.28 / 87.13 87.8 87.58 / −50.52 / 工况6 −37.86 / 165.48 162.5 −31.12 / −37.13 / 189.96 186.6 −32.58 / 最大误差 2.1 4.1 4.74 0.67 3.36 2.84 表1. 分布式光纤与应变片测值对比 图8. 某大桥应力线荷载点加载位置图 图9. 荷载应力曲线变化图 通过应力线测试可得： (1) 分布式光纤可以给出荷载移动时主梁应力线的分布，实现全桥的连续应变测量。 (2) 分布式光纤能够定位受力位置，为桥梁结构受力分析和定位受力异常位置提供依据。 3.3. 长期监测 采用分布式光纤对桥梁进行为期15天连续监测，测量时间间隔为30分钟，总共720次测量。 中侧光缆和偏侧应变光缆的应变长期变化曲线叠加的效果如图10所示。 图10. 分布式光纤长时间监控应变变化曲线 图11. E截面中间光缆长时间监控应变变化曲线 从图中可得，在对全桥进行15天连续的应变监控下，中间光缆和偏侧光缆在跨中位置为正向应变，说明跨中位置受车流荷载影响，桥面下压导致光缆正向应变增加；而在左右两侧桥塔位置呈现负向应变，说明由于大桥桥塔部位受到约束，在车流荷载的影响，桥面出现上弓起的现象，导致光缆受挤压出现负向应变。 对跨中位置(E截面)的受力状态进行长时间对比分析，作出受力状态的变化曲线如图11所示。 两条光缆E截面跨中位置点应变呈现周期有序的应变变化，应变值均为正向应变。说明桥面在车流荷载，桥梁底板光缆受拉，中间光缆应变变化较大，边侧光缆应变变化较小，最大应变约为100 με。每天应变最大的时间段为下午三点到六点之间，符合每天的实际车流量。
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user: 4. 总结 本文采用基于布里渊光时域分析的分布式光纤传感技术，实现了长大桥的连续分布式应变测量。荷载对比试验结果表明，分布式光纤传感测量误差小于5 με。采用分布式光纤传感对长大桥结构进行长期监测，即可实现长大桥应变的时间和空间的连续测量，也可给出车流量的变化状态。该技术不仅可以应用于长大桥健康监测，还可以用于桥梁超载监控、车流分析等场合，对智慧交通发展具有重大意义。
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user: 摘 要 具身认知理论使教育由传统的抑身扬心转向了对身体感知的关注，教育更加关注学习环境、身体感知和教学活动。针对当前学前教育存在的教学环境“离身化”、教学内容“小学化”、教学方法“填鸭式”、教学管理“严掌控”等问题，从具身认知角度出发，提出了营造具身的学习环境、重视活动在教育中的作用、倡导寓教于乐的教学方式，尊重和解放幼儿身体，促进学前教育事业的健康发展。 关键词 :具身认知，学前教育，身体，环境，活动 Copyright © 2020 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0). http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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user: 1. 具身认知：教育的身体转向 (一) 身体与心灵的二分：从柏拉图到笛卡尔 身体和心灵与世界的关系是亘古长新的哲学难题。西方哲学史上存在着心灵–身体二分观点及心灵统摄身体等根深蒂固的非具身哲学。柏拉图在《斐多篇》中，以神话故事的形式描述了灵魂至高无上的地位。若灵魂的羽翼丰满即可主宰世界，灵魂依赖理性获得真知，若羽翼受损，灵魂便坠落大地，投向肉身。因此要获得灵魂的升华，就必须要摆脱感觉与身体的羁绊与干扰 [ 1 ]。亚里士多德虽强调灵魂的形式和身体质料构成了生命的完整，灵魂依赖身体，但灵魂能够摆脱身体束缚而独立，将理智灵魂放到了至高无上的神性地位。到近代哲学之父笛卡尔，他认为“灵魂”是个体思维的本原，身体及其他事物的存在从属于心智，将身体和心智看作完全独立的实体，坚持抑身扬心，开启了身心二分的强调理智的哲学传统。 受身心二元论的影响，人们看待问题渐渐抱持身心二分的观点，致使我们的教育教学萦绕着一种“离身”文化。许多教育者把教育仅仅看成一种脱离了身体的心智培养训练活动，学习只是进行思维加工的活动，注重心理习得而忽视身体的影响，带来许多教育症结：教学远离生活；幼儿沦为知识存储器，失去多样个性发展的可能；教师沦为知识灌溉者，缺乏自主性等。 (二) 具身认知：教育的身体启示 随着理智主义，身心二元理论的深入影响，许多问题陷入无法解释的矛盾之中。此后，以胡塞尔、梅洛·庞蒂为代表的现象学家引入身体主体的概念，重新解读心智、身体及认知与外部世界的关系。梅洛·庞蒂否认先验意识结构，将身体主体上升到主导性的位置。身体并不是心智的低阶附属，是兼备知觉和运动力的联合属性，身体对外部世界的成熟反应标志着心智认知的发展。这意味着，我们只有将外在可观察的身体过程与相关的内省体验结合在一起才能对心智作出说明 [ 2 ]。瑞士的皮亚杰的发生认知论强调生理机制、身体与环境关联机制的重要，个体通过身体动作与环境的互相作用推动认知的不断发展。“认识既不是如传统经验主义所假定的主体受教于他以外之物，也不是像先验主义或天赋论所坚持的认识源于主体内部生成的结构；认识起源于主客体之间的相互作用。而作为身体本身和外界事物之间的接触点的中介物并不是知觉，而是可塑性要大得多的身体活动(动作)本身” [ 3 ]。法国的杜威强调“做中学”，重视幼儿的感觉运动，认为身体感觉运动是幼儿发展智慧的前提。而我国的庄子在其著作《庄子》中亦体现了具身观念，其中“庖丁解牛”的寓言故事，将牛的身体之肌含括于手的动作中，阐释庖丁的“游刃有余”正是身体中手的外显，从而强调了以身体知。 具身认知引发传统意识哲学的倒塌，开启了对身体、心智及世界关系的新认识，给教育教学提供了崭新的视角，一些新的教学理论为解决当前教育教学存在的问题，正确引导教育教学的改革方向提供了基础。首先，具身认知强调认知是“身、心、境”和谐统一的一体，人们总是处在具体多变的环境中，环境影响人的认知过程和认知结果，强调了环境在认知中的重要性。其次，人的认知发端于身体，依赖身体，认知是有感觉的、鲜活的、运动的身体的体验。再次，重视活动在教育中的作用，制定科学的活动计划，构建身心交融的教学环境、根植于生动鲜活的生活世界，关注对生命价值的培养目标，使个体生命不断在教育教学中获得身心统一的体验成长。