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随着CFRP材料向土木工程领域的逐渐渗透,它的应用范围越来越广,CFRP材料在土木工程中的应用经历了纤维片材、纤维棒材和纤维型材等几种材料形式。CFRP材料在土木工程领域应用的不断扩大,其优越性也逐步发挥出来,受到越来越多的关注,因此开展关于CFRP在土木工程中应用的课题十分有必要。土木工程中应用的CFRP产品形式主要有短纤维、片材(纤维布材和板材)、棒材和索材、拉挤型材、缠绕型材、格栅及手糊制品。根据CFRP材料制成的产品形式的不同主要有以下几个方面的应用:①C-乱向短纤维,加入混凝土中,可大大提高混凝土结构的抗裂性、延性和承载力等多种性能;②CFRP片材,用于既有结构加固修补,有大量的工程应用,其技术已基本成熟;③将碳纤维长丝制成棒材,在混凝土中代替钢筋用于新建结构,主要用于海洋工程结构及需电磁波透过的工程结构,国外已有较多研究,并开始应用,也可制成杆件,建造各种空间结构,如网架、网壳以及拱、壳和穹顶等,形成大跨空间建筑结构体系;④将碳纤维加工成束状或绳状形成索材,用于大型土木工程的拉索或悬索结构,该方面应用在锚具连接上尚未能很好地解决,但仍有一定的应用;⑤CFRP拉挤型材,可做成工字形、槽形、管形、箱形等基本型材,形成轻质楼板、桥板;⑦CFRP格栅,可用于补强飞机场跑道、桥面和公路,早在1996年,美国通往加拿大的401#高速公路的数座桥面上采用碳纤维补强。本文主要从以下几个方面综述CFRP材料在土木工程中的应用:CFRP片材在加固混凝土结构和钢结构中的应用研究;CFRP棒材在空间结构中的应用研究;CFRP索材在桥梁结构中的应用研究;CFRP锚固系统的应用研究。
2CFRP片材的应用研究
CFRP片材主要应用在建筑结构加固中,20世纪80年代末至90年代初起源于欧美和日本等发达国家,方法为利用树脂类粘结剂将碳纤维粘贴到结构或构件的表面,形成复合材料,通过碳纤维与构件的协同工作来提高结构和构件的承载力和延性。此技术在90年代得到广泛应用,经过1995年日本阪神地震检验,并在1999年中国台湾省地震后的修补和重建中发挥了重要作用,使人们对这一新技术有了进一步的认识,在国内已经引起重视,并着手研究和开发。
2.1CFRP加固补强混凝土结构
对混凝土工程进行加固,是目前CFRP在土木工程中应用最成熟的技术,关于这方面的研究主要集中在对加固后构件的抗弯、抗剪、抗压抗疲劳等。抗弯加固(图1)就是将碳纤维片材用胶结剂外贴于构件的受拉面与混凝同承受荷载,以提高构件的受弯承载力,达到抗弯加固的目的。目前国内外主要是运用试验和有限元分析的方法分析影响加固性能的因素,并用试验数据和分析数据提出承载力公式,进而改进加固的方法。2000年以来,东南大学、清华大学、哈尔滨工业大学、天津大学等都对CFRP加固的钢筋混凝土和预应力钢筋混凝土构件进行了弯曲试验,得到影响加固效果的主要因素有碳纤维布的层数(加固量)、混凝土强度、配筋率、碳纤维布端锚固情况等[1];另外,岳清瑞、赵国藩和郑国栋等[2,3]还研究了二次应力状态以及既有荷载的存在对加固效果的影响,提出了提高梁底碳纤维布的抗剥离能力的方法[4]。抗剪加固(图2)主要是将碳纤维片材粘贴于构件的剪跨区,利用碳纤维布对混凝土的约束来抑制剪切裂缝的开裂和发展,达到抗剪加固的目的。与抗弯加固类似,抗剪加固的主要研究也主要集中在用试验研究和有限元分析的方法对加固后构件的抗剪承载力提高程度、破坏形式以及影响加固的因素进行研究和分析[5,6],并针对破坏形式提出了一些解决方案。抗压加固(图3)的研究主要是实验研究,将CFRP片材外贴在钢筋混凝土柱上进行受压试验研究,能提高柱子的承载力和延性[7]。在这些静力性能研究的基础上,很多学者提出了疲劳性能的问题,并针对加固后的钢筋混凝土构件进行了疲劳试验的研究,结果表明,加固后的混凝土构件疲劳寿命提高、疲劳变形减小、抗裂性能提高[8]。近两年,东南大学的袁鑫等[9]对高温环境下的粘贴CFRP板前后的RC箱梁做了疲劳试验研究,得出高温环境下使用的箱梁桥顶板经过CFRP加固后承载力、刚度和疲劳强度都提高了;同济大学的商兴艳[10]通过试验研究了L形外贴纤维片材加固震损的钢筋混凝土框架节点的抗震性能;顾威、李宏男等[11]对加固的受损轴压钢管混凝土进行了试验研究。国外在CFRP加固混凝土结构方面也进行了深入研究,近几年Badawi和Wahab提出一种内嵌式的加固方法,即在混凝土构件表面挖槽,在槽内涂环氧胶,然后粘贴CFRP材料(图4),并对这种加固的构件进行了抗弯、抗剪和抗疲劳试验研究[12-14],加固效果比外贴方式好。图4内嵌式加固方法Fig.4StrengthwithNSMCFRPproduct
2.2加固钢结构
在土木工程中,钢结构的损伤具有局部性和多发性等特点,且不可能立即退役。采用传统的焊接和用螺栓、铆钉连接加钢板的加固方法存在焊接残余应力、削弱截面等很多弊端。采用碳纤维布进行加固补强,可手工完成,具有良好的耐腐蚀性,不会出现钢板加固后的锈蚀现象。CFRP加固修护钢结构就应运而生,但是它起步晚,其研究和应用均处于初始阶段,主要是进行数值模拟和数值分析,试验研究很少。在梁的受拉面粘贴CFRP片材,提高其抗弯承载力和抗弯刚度;在梁的腹板粘贴CFRP片材,提高其抗剪承载力;对疲劳损伤钢结构进行加固,提高剩余疲劳寿命;CFRP布环向缠绕钢管柱,避免钢管的局部失稳,提高柱的抗压承载能力;对钢结构节点的加固以及结构耐久性加固等。由于疲劳是钢结构损坏的主要原因之一,清华大学的郑云、叶列平[15]对CFRP加固的含中央疲劳损伤裂纹的钢板进行了理论分析,计算得出其剩余疲劳寿命得到显著提高。张宁等[16]通过试验研究分析得出拉应力状态下碳纤维布加固钢结构K形焊缝,可改善钢构件的疲劳性能,延长钢结构疲劳构件的使用寿命。对预应力CFRP板加固钢板的受拉疲劳试验研究[17],分析了应力比、CFRP板刚度、预应力及粘结胶性能等因素对疲劳裂纹扩展的影响,试验结果表明:加固后结构的疲劳寿命提高16倍以上。CFRP加固钢结构的破坏形式仍然是以粘结层的剥离破坏为主,是影响CFRP加固钢结构性能的重要因素,碳纤维布与钢结构之间的粘结性能直接影响加固效果。根据试验结果,在粘结端部,界面剪应力最大,随粘贴长度的增大,界面传递的剪应力减小,碳纤维复合材料受到的正应力增大,承载力也逐渐提高,但当粘结长度增大到一定值时,只是胶层弹性长度增大,承载力不再提高。岳清瑞、彭福明等通过静力拉伸试验(粘结材料选用双组份环氧类粘结剂)对碳纤维布与钢结构之间的粘结应力进行了分析,最后得到了碳纤维布加固钢结构时的有效粘结长度为80mm~100mm。碳纤维与钢构件之间的粘接性能是碳纤维加固修复钢结构研究领域的一个重要课题,但是加固钢结构胶粘剂材料的研究较少,成为制约这项技术应用的主要问题,应加强这方面的研究;碳纤维布端部存在严重的应力集中,锚固显得异常重要,尤其是在碳纤维布的端部,这个问题也应该深入研究。
3CFRP管材及其组合构件的应用研究
结构的自重限制空间结构向超大跨度发展,轻质高强的纤维复合材料的出现为解决这一问题提供了有效的途径,CFRP材料在加固现有结构中的良好表现,使人们认可了其高强、轻质、耐腐蚀的性能,研究能否将CFRP制成杆件用于空间结构中,以跨越更大的跨度,具有重要的意义。2004年清华大学的钱鹏等[19]以日本Toray-TT00SC碳纤纱作为原材料,用铝合金制作连接件,采用卷带成型法制成了CFRP圆管。对CFRP杆件轴向进行了受力试验,采用ANSYS软件对杆件的进行了分析计算,得出CFRP管的破坏形式。CFRP材料的各向异性使纯CFRP杆件以节点连接破坏为主,不能充分发挥材料的优点,且破坏具有脆性特征。2006年蒋燕等又提出了CFRP-铝合金组合杆件[16](由铝合金管外包CFRP布制作而成),对其进行了拉伸试验研究、轴心受压稳定试验研究和弯曲试验研究,试验表明:组合管的破坏模式与铝合金管的破坏模式较为接近;组合构件的弹性阶段抗弯刚度和极限承载力比纯铝构件大大提高。根据试验研究和理论分析得到了轴心受压承载力计算公式和组合管局部屈曲承载力计算公式,并提出了组合构件抗弯刚度的计算方法,建议了组合长管轴压稳定承载力的计算方法。基于这些杆件性能的基本研究,钱鹏等将CFRP-铝合金组合杆件用于Keiwitt网壳和网架中[21],运用有限元的方法建立了网架和网壳的模型进行了分析,得出组合管网壳的承载力和刚度比铝合金网壳高,对几何缺陷和非对称荷载的敏感性都比较小,且自重比较小。国内外很多学者都认为CFRP-铝合金组合管发展潜力巨大。从经济上看,CFRP-铝合金组合管比铝合金管要贵,但是长期经济效果要优于铝合金管,因此经济效益较好。铝合金的无磁性和不与CFRP材料发生电化学反应的性质也让其代替钢材成为这一组合管的首选材料。2009年哈尔滨工业大学的张亮泉等[22]以T700SC-12K碳纤维(日本东丽公司)和环氧树脂为材料和基体,采用纤维缠绕成型工艺,正交对称铺设CFRP铺层,设计了不同尺寸的CFRP圆管,并进行了压缩和拉伸试验,采用有限元软件ABAQUS考虑单层纤维受拉断裂、受压屈曲和扭折、在横向拉力和剪力作用下基体开裂以及在横向压力和剪力作用下基体破碎,对CFRP圆管的破坏进行数值模拟分析,结果与试验所得数据总体吻合较好。得出受压破坏以纤维受压后扭折致使纤维折断和基体开裂为主要破坏模式,受拉破坏以纤维拉断为主要破坏模式。这种CFRP管的性能如表1所示。张亮泉和欧进萍[23]提出用上述方法制成的CFRP圆管建立平板网架结构,并对它们进行了有限元分析(分析中均假设节点具有足够的强度和刚度不发生破坏,网架结构的破坏发生于杆件上),得到随着跨度的增加,CFRP网架的竖向位移明显小于钢网架,跨度越大越明显,CFRP网架的跨越能力可提高30%;CFRP网架抗震性能优于钢网架。用Pushover分析方法分析CFRP网架失效模式得出,要充分发挥CFRP网架材料的高强度优势,关键因素是提高支座的变形能力。上述所有的分析都是建立在节点具有足够的强度和刚度不发生破坏的假设条件上,但是CFRP杆件之间的连接一直是制约其发展的关键因素。2012年张亮泉[24]提出了一种由CFRP管材为受力主体,钢板为端部支撑的新型组合构件(图5)。在构成空间结构时,构件之间仍然可以采用焊接节点和螺栓球节点,很好地解决了杆件之间的连接问题。采用数值分析的方法研究其受压性能,其抗压承载力有很大的离散型,需要后期具体的模型试验才能确定其准确的抗压性能。
4CFRP索材的应用研究
碳纤维增强聚合物(CFRP)筋材具有轻质、高强、耐腐蚀、抗疲劳性能好等优点,已在桥梁工程中得到应用,成为大跨度桥梁拉索的理想材料。因为CFRP索只受拉力且为纯CFRP材料成型,因此可以最大程度的发挥CFRP材料的力学性能。目前CFRP索主要应用在桥梁结构中,国内外有很多已经建成的CFRP拉索斜拉桥,如表2所示。东南大学Rc&Pc结构教育部重点实验室联合相关单位完成了国内第1座CFRP拉索斜拉桥(江苏大学人行桥)的设计与建造,该桥全部拉索均采用CFRP材料。长安大学的梅葵花、东南大学的吕志涛[25]采用解析法分析了CFRP斜拉索的静力特性,发现CFRP拉索的垂度只有钢索的1/5,使得拉索倾角和允许应力相等时CFRP拉索的极限长度是钢索的5倍有余,拉索长度相同时CFRP索的承载效率比钢索高得多;随着跨度的增大,钢拉索承受外荷载的能力急剧下降,而CFRP拉索承受外荷载的比重仍非常高。梅葵花推导了斜拉索设计时待求参数的精确计算公式,并从精确解析式中直接得出忽略拉索弹性伸长的近似解;建立了CFRP拉索的非线性参数振动模型,采用数值分析的方法,分析了各种因素对拉索在参数振动特性的影响,得出拉索振动的拍频、幅值与拉索静拉力、激励幅值以及阻尼等有关,且在参数振动发生机率、参数振动响应以及抑制参数振动难易程度上,CFRP拉索优于钢拉索。鉴于上述CFRP拉索相对于钢拉索的优势,其在桥梁结构中的应用研究越来越多,目前主要集中在CFRP斜拉桥和CFRP缆索悬索桥的研究。东南大学土木系通过具体的算例分析了1000m级斜拉桥的几何非线性影响量,并计算了其在温度荷载下的静力反应;采用有限元法对比分析了CFRP索斜拉桥和钢索斜拉桥的主要动力特性,提出了若干优化CFRP斜拉桥的理论依据。东南大学的吕志涛主持了国内首座CFRP索桥(江苏大学人行桥)的设计和应用研究[27],研制了黏结型CFRP拉索锚具,并对其进行了有限元分析和试验研究;研究了CFRP拉索的制作和安装工艺并提出了拉索的张拉方案。江苏大学的周士金等[28]对以苏通长江公路大桥为参考对象,建立斜拉桥的有限元动力模型,并采用等轴向刚度准则将钢索替换为CFRP索,与钢索斜拉桥在同一地震波作用下的地震响应差异和抗震性能,得到CFRP索斜拉桥的位移和内力地震响应值较小,在抗震性能方面具备一定的优势;对首座CFRP索斜拉桥进行了有限元分析和荷载试验、动态试验,为CFRP索桥梁的动态建模、动态特性分析、抗震抗风设计及CFRP新型缆索材料在桥梁工程中的进一步推广应用提供一定的参考依据。2006年郑宏宇等[29]提出将CFRP索用在悬索桥中,并分析了CFRP拉索体系悬索桥的优势、可行性以及推广和应用所面临的问题。2011年东南大学的马文刚等[30]采用有限元建模的方法对钢缆锁悬索桥和CFRP缆索悬索桥分别进行了恒载、活载、温度作用的对比分析计算,得出CFRP缆索悬索桥在恒载作用下的内力和温度作用下变形比钢缆锁小,但是由于刚度较小,在活荷载作用下竖向变形比钢缆索桥大7%;2012年同济大学的李扬[31]基于分段悬链线法和通用有限元程序也对钢缆锁悬索桥和CFRP缆索悬索桥的静力性能进行了对比研究,得到了同样的结论,且进一步对CFRP缆索悬索桥的刚度进行了参数分析,考虑的设计参数包括桥跨布置方式、矢跨比、边中跨比、主梁抗弯惯矩、桥塔抗弯惯矩和中央扣,提出了改善结构刚度设计的建议。CFRP索比重小、刚度小,其抗风性能尤为重要,同济大学的李扬和肖汝成[32]用非线性有限元计算方法,对主跨2000m~5000m的钢缆索和CFRP缆索悬索桥的抗风性能进行了对比分析,得到其抗风性能确实比较差,必须采取相应的改善措施。针对锚固困难、CFRP索造价高,用在斜拉桥中整体刚度低等问题,同济大学的熊文和肖汝诚[33]提出CFRP与钢组合截面斜拉索和CFRP与钢组合结构斜拉索两种方案,前者是将CFRP与钢形成组合截面斜拉索(图6),后者是将CFRP斜拉索与钢斜拉索分别应用于同一桥梁不同跨度区域,在保证两种斜拉索良好力学性能的同时优化了经济性能。综上所述,CFRP材料作为超长跨度斜拉桥的拉索材料与传统的钢拉索相比有很多优势:强度大;相同条件下,CFRP拉索的承载效率比钢拉索高得多;CFRP拉索的比重小,减轻基础施工的难度。但作为一种新型材料,在使用上也存在一些问题,CFRP的抗剪性能较差,导致CFRP索有折点时脆断,且CFRP拉索的锚固非常困难,需要设计一种专门的锚具来解决这个问题。
5CFRP锚固系统的应用研究
由于CFRP筋的横向抗剪强度较低,常常发生横向剪切破坏,导致无论是用作受压构件的CFRP棒材还是用作受拉构件的CFRP索材都难以采用传统的连接方式和锚固方式对其进行连接和锚固,CFRP筋锚固体系的研发成为能否将CFRP材料应用于实际工程的关键。因此,近几年关于CFRP筋锚具的研究和开发方面有不少研究。目前,国内外研究的适用于CFRP筋(索)的主要锚具形式有粘结型、夹片型和复合型(夹片-粘结型)3种,粘结性锚具是其中性能比较稳定,性能比较好也是已经应用到工程中的锚固形式。
5.1粘结型锚具
粘结型锚具由套筒、螺母、端堵和封盖组成,其中端堵和封盖上设有相对应的定位孔,以使筋材相互间隔一定的距离并保持平行,典型的失效形式有两种:CFRP筋破坏和CFRP筋从锚具中被拔出。后一种破坏应该通过增强锚具的粘结性能避免,影响锚具粘结性能的主要因素有锚具形式、粘结长度、填充材料等。国内首座CFRP索斜拉桥采用的就是粘结型锚具,针对此锚具东南大学的吕志涛、梅葵花和江苏大学的刘荣桂等都进行了试验研究[34],对采用树脂封装和微膨胀水泥封装的直筒式和直筒加内锥式锚具进行了静载试验,对CFRP筋在不同的粘结长度、不同锚具形式以及不同的填充材料等情况下的拔出荷载进行试验对比,得到了这些锚具的荷载-滑移曲线。梅葵花提出了一种直筒式粘结型锚具的粘结应力的分布模型,采用解析法分析了其极限承载力,采用有限元法分析了内锥式和直筒+内锥式锚具在其使用荷载下的受力性能。2006年同济大学的薛伟辰和王晓辉[35],通过48个拉拔试件对CFRP绞线筋与不同环境介质之间的粘结性能进行了较为系统的试验研究,并与钢绞线进行了比较。湖南大学的方志、蒋田勇和同济大学的梁栋[36],通过静载试验研究了不同表面形状和锚固长度的CFRP筋在超高性能混凝土RPC、环氧铁砂、环氧石英砂和普通混凝土等四种不同粘结介质中的受力锚固特征,得出CFRP筋的表面形状显著影响其锚固性能,在其他条件相同时RPC对CFRP筋的锚固性能最好,并进一步对其在RPC中的锚固性能进行了详细的试验研究,开发了一种以活性粉末(RPC)作为粘结介质的粘结式锚具,并对其进行了静载试验和疲劳试验,得出CFRP筋的表面形状对以RPC作为粘结介质的粘结式锚具的锚固性能有着决定性影响,建立了平均粘结强度、平均粘结强度对应的滑移量、临界锚固长度以及粘结滑移本构模型等计算式,试验表明该锚具具有良好的抗疲劳性能。西安交通大学的侯苏伟等[37]在大量试验研究和前人研究成果的基础上,改进传统的内锥型锚具,提出了一种以环氧树脂为粘结介质的新型内锥式锚具,并对其进行了静载试验和疲劳试验,证明新形粘结型锚具具有100%的锚固效率系数,且能安全通过疲劳试验。
5.2夹片型锚具
夹片型锚具由传统钢绞线锚具发展而来,主要由锚环、夹片、软金属管、CFRP筋等部分组成,由于CFRP筋的抗剪性能差,传统夹片型锚具“切口效应”明显,在受荷端易发生夹断破坏,应做如下改进:夹片与筋材间增设软金属管,夹片与锚环间设置角度差,减小夹片倾角。夹片型锚具结构相对简单、组装方便,便于工程现场安装。但滑移量较大,易产生应力集中,锚固效率较低。东南大学的丁汉山等[38]设计了一种单孔夹片式锚具,用来锚固单股CFRP筋并进行了试验研究,试验中典型的锚具失效模式有两种,一种为碳筋在有效张拉长度范围内拉断,另一种是碳筋在锚固区域被夹片剪断,是应避免的破坏模式。得出了锚固长度、夹片与锚环之间的交角等对锚具锚固性能的影响。湖南大学的蒋田勇和方志也对传统的夹片式锚具进行了改进,改进后的夹片式锚具由凹齿曲面的夹片、锚杯、塑料薄膜以及薄壁铝套管等组成,对不同锚杯倾角、预紧力、塑料薄膜、凹齿间距和深度以及铝片厚度的锚具进行了静力试验研究[39],试验过程中试验试件的破坏形式有滑移破坏、夹断破坏和拉断破坏;对不同锚杯长度和锚杯内壁倾角的夹片式锚具进行了疲劳性能试验研究,得出该类锚具具有良好的动力抗疲劳性能,锚杯内壁倾角一定时,锚杯长度越大,锚具组装件的疲劳性能越好。西南交通大学的诸葛萍、侯苏伟、强士中研制了CFRP筋夹片式锚具,它由锚杯、4片夹片和金属套管组成,对不同齿距的夹片、不同材质和壁厚的套管以及不同的预紧力进行了正交试验[40],以考察不同参数对CFRP筋夹片式锚具综合锚固性能的影响,提出的CFRP筋夹片式锚具理论计算,锚具性能稳定,锚固效率系数高,抗滑移安全系数高,CFRP筋滑移量小,适用于锚固高强的CFRP筋。由于影响夹片式锚具的参数很多,而且相互之间是相互制约、相互影响,所以更优的参数组合还有待于进行更深入的研究与分析。
5.3复合型锚具
由于粘结型锚具和夹片式锚具在应用到CFRP中有各自的局限性,研究的方向逐渐转向复合型锚具的研发和研究,目前国内对这方面的研究较少,只有湖南大学的蒋田勇、方志和北京工业大学的詹界东、杜修力做了一些试验研究。蒋田勇和方志[41]提出了复合式锚具,由楔紧锚固端和黏结锚固端组成,其中,楔紧锚固端包括锚杯、带有凹齿的夹片、铝套管以及塑料薄膜,粘结锚固端包括钢套筒和黏结介质活性粉末混凝土RPC,并对此锚具进行了静载试验,研究了锚杯长度、钢套筒长度、夹片预紧力、筋材预张拉力等试验参数对复合式锚具锚固性能的影响。北京工业大学的詹界东等[42]也提出了一种夹片—粘结型复合式锚具,并进行了静载试验和动载试验,验证了其良好的锚固性能。目前,对于锚固系统的研究,主要是通过改变形式、尺寸、粘结材料和锚固长度来设计锚具的形式,通过有限元分析和试验研究来获得具体锚固形式的最终锚固性能,对于锚固系统的锚固机理和内部荷载传递机制研究不深入,而且锚固系统尺寸和重量较大,是阻碍CFRP索(筋)广泛应用的主要因素。
6结论
一、论文篇幅:3000—4500字,论文必须包含200字左右的中、英文摘要及3-4个关键词。
二、论文格式:
(一)题目、署名及层次格式、文字、字数要求:
1、文稿采用A4幅面word文档;中文标题为三号宋体,正文为小四号仿宋体;英文字体为TimesNewRoman,标题字号为三号,字母全部大写;如有副标题,另起一行,首字母大写,正文为小四号字体;文稿应加注页码。
2、题目居中,署名及单位标在题目下,例如:数字城市化进程王赵(大学系,北京100001)(设计院,天津300001)需作叙述时,可在当页下方划一条横线,在横线下加说明。
3、摘要和关键词,写在题目下、正文前。
4、论文的层次,统一要求采用:11.1(占一行或接排。当接排时,标题后要加标点)1.1.1*1.1.1.1
(二)文稿和图稿其它要求:
1、正确阐述技术内容。名词术语应符合国家有关标准、规范。如所采用的名词术语尚未编定时,可采用各业务部门和科研单位常用的名词术语,不要任意用简称、方言。
2、准确使用标点符号,注意:(1)标题、图题、表名后及公式后不用标点;(2)阿拉伯数字的起止(范围)号用“~”,如:“20~30”,“8%~10%”,“0~10oC”
3、对正文中的某些问题需加以说明时,可用“呼应注”(也叫脚注),即在所要加注处的右上角标注“①、②……”,同时在本页末留出位置,划一横线与正文隔开,在横线下注明“①、②……”。
4、计量单位采用国务院颁发的《中华人民共和国法定计量单位》,一律用拉丁文书写。
5、外文字母写成印刷体,同时注意将正斜体、大小写分清楚。
6、数字的书写(统计数、各种计量及图表编号等各种顺序号)均用阿拉伯数字,世纪、年代、月、日和时刻均用阿拉伯数字,并一概用全称。
7、表格、公式、样图均要编号,每篇论文加注流水号,例如:图1、图2,表1、表2,公式⑴、公式⑵。
8、照片要求清晰、层次分明,非彩印书尽量用黑白照片。墨线图要大小适当,图线要规整。照片、图稿等电子文件需备份一份随稿件一并提交。
9、参考文献的项目要列全,例如:[1]主编.结构力学.北京:出版社,2003[2]主编.城市规划.上海:出版社,2001
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图表:
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二、论文格式:
(一)题目、署名及层次格式、文字、字数要求:
1、文稿采用A4幅面word文档;中文标题为三号宋体,正文为小四号仿宋体;英文字体为TimesNewRoman,标题字号为三号,字母全部大写;如有副标题,另起一行,首字母大写,正文为小四号字体;文稿应加注页码。
2、题目居中,署名及单位标在题目下,例如:数字城市化进程王赵(大学系,北京100001)(设计院,天津300001)需作叙述时,可在当页下方划一条横线,在横线下加说明。
3、摘要和关键词,写在题目下、正文前。
4、论文的层次,统一要求采用:11.1(占一行或接排。当接排时,标题后要加标点)1.1.1*1.1.1.1
(二)文稿和图稿其它要求:
1、正确阐述技术内容。名词术语应符合国家有关标准、规范。如所采用的名词术语尚未编定时,可采用各业务部门和科研单位常用的名词术语,不要任意用简称、方言。
2、准确使用标点符号,注意:(1)标题、图题、表名后及公式后不用标点;(2)阿拉伯数字的起止(范围)号用“~”,如:“20~30”,“8%~10%”,“0~10oC”
3、对正文中的某些问题需加以说明时,可用“呼应注”(也叫脚注),即在所要加注处的右上角标注“①、②……”,同时在本页末留出位置,划一横线与正文隔开,在横线下注明“①、②……”。
4、计量单位采用国务院颁发的《中华人民共和国法定计量单位》,一律用拉丁文书写。
5、外文字母写成印刷体,同时注意将正斜体、大小写分清楚。
6、数字的书写(统计数、各种计量及图表编号等各种顺序号)均用阿拉伯数字,世纪、年代、月、日和时刻均用阿拉伯数字,并一概用全称。
7、表格、公式、样图均要编号,每篇论文加注流水号,例如:图1、图2,表1、表2,公式⑴、公式⑵。
8、照片要求清晰、层次分明,非彩印书尽量用黑白照片。墨线图要大小适当,图线要规整。照片、图稿等电子文件需备份一份随稿件一并提交。
9、参考文献的项目要列全,例如:[1]主编.结构力学.北京:出版社,2003[2]主编.城市规划.上海:出版社,2001
(三)文稿最后应有附件页,注明作者个人信息,内容见下表:作者基本情况表姓名性别职称工作单位职务联系电话(固定电话请注明本地区号)传真通信地址邮编E-mail
知识扩展:英语论文的标准格式
英文论文格式均以美国土木工程师协会出版社的标准格式为准。
英语论文用激光打印机打印,打印稿为黑白稿,彩色打印件会影响出版效果。版心:A4纸,上、下页边距3.5cm,左、右页边距均为3.25mm。论文内容宽不得超过14.5cm,长不得超过22.5cm。
字体和字号:正文,标题,作者联络信息和图表中的文字均为TimesNewRoman12号字。可以跟据需要使用同类字体中的粗体,斜体。
行距:单倍行距。
页码:论文正文和文后所附图例都需添加页码。页码为阿拉伯数字,位于页面下方居中。
文体:文章应语法正确,技术用词准确。标题应该以最简洁的语言概括文章内容。如果标题较长,请采用Title:Subtitle的形式。
数学公式:文中的数学公式不得手写,必须打印。公式如果在文中多次被引用,应该编号。公式之间,公式和正文之间都应该空一行。单位:文中所用的度量衡单位应为国际单位。可在括号内,单位对应表中列出其他单位。有关国际单位的使用(StandardPracticeforUseofTheInternationalSystemofUnits)可以通过电话1-800-548-2723向ASCE索取。其他相关使用参考文献,如ANMCMetricEditorialGuide,5thed,1992可向美国国家公制协会索取(AmericanNationalMetricCouncil,1735N.LynnStreet,Suite950,Arlington,VA22209-2022)
图表:
标题说明和图例:插入的图表应该以出现顺序编号(Figure1,Figure2,Table1,Table2)。图的说明和标题,包括图的序号应该位于图的下方。表的说明和标题,包括表的序号应该位于表格上方。
位置:图可以插入到正文中,或者集中放在文章最后。如果在正文中插入图,尽量放在页面的顶部或尾部。不要选择文字环绕图形的对齐方式,可选择上下环绕方式。
底纹:插图中不要选择带阴影或底纹,否则会影响印刷效果。
照片:如果文中需要附上照片,在文中出现照片的地方贴上其黑白光面冲洗照片,标题说明位于照片下方。照片将和正文一起缩印,请不要提供彩色照片,以免影响印刷效果。
扫描图:印刷后的扫描图不如原件清晰。如果文中有扫描图,请提供灰标扫描图。
作者联络信息:请用横线和正文隔开。联络信息可以为一位作者或所有作者的,包括以下内容:作者全名;所属学会;学历或授予的荣誉;所在单位;通讯地址和电子邮箱;电话和传真。
参考文献:所有参考文献为单倍行距,放在文章最后,按照第一作者姓氏的字母顺序排列。如有同一作者的两篇以上文献,按出版年代先后排列。正文中引用参考文献时,作者和出版年代应该放入括号内。由于上标缩印后会变小,难于辨认,正文中不使用上标标注参考文献。所列出的参考文献应当在正文中都有所引用,如果正文中没有引用,请将文献列入文章最后的附加信息(AdditionalInformation)部分,或者相关材料(RelatedMaterials)部分。
毕业论文范例:基于Java的毕业论文管理系统设计与实现
摘要:系统的设计主要是针对在校外实习的学生毕业论文过程管理,主要解决了指导老师和实习生在完成毕业设计及论文工作上面的繁琐,也从另一方面有效的对论文及其相关文档的管理,能进一步的提高工作的效率。系统地分析了实习生论文管理系统开发的背景、意义,概述了系统实现所需要的关键技术。本系统使用的编程语言是Java,使用了当前流行的SSM组合框架实现系统的搭建,采用了MVC设计模式,使系统各模块之间解耦,从而使系统具有高内聚,低耦合的特性,前端页面的设计主要用到了BJUI框架,减少了页面布局的困扰,也方便管理。后台使用MySQL数据库,通过将所有技术合理的融合,最终实现了这个系统。
关键词:毕业论文管理;Java;MVC
中图分类号:TP311文献标识码:A文章编号:1009-3044(2017)32-0103-03
目前市面上的管理系统很多,但是针对在外实习的学生毕业论文管理方面的系统还是很少出现的,老师与在外实习生之间开展论文开题报告等环节都还是比较分散的去管理。本系统设计的主要目的是帮助导师和学生,通过一个网络管理平台更好地完成毕业设计及论文工作。该文从使用的框架和设计模式、系统设计、数据库设计及功能模块的实现等方面进行阐述。
1系统框架
1.1持久层MyBatis
先来说说为什么会出现Mybatis。我们原来使用JDBC和数据库进行交互不也可以实现正常的业务处理么,为什么非要使用框架呢,答案很简单:框架使我们开发出来的系统更加高效,维护方便,稳定,Mybatis将我们平时在Dao方法里面写的sql语句全部抽出来放在一个单独的文件中进行管理,方便了我们后期的维护,所以持久层框架是很有必要的。最重要的是他能够解决代码冗余的问题,而且能够实现对数据结果集的封装。
MyBatis框架根据XML配置文件创建SqlSessionFactory,SqlSessionFactory再根据配置获取一个SqlSession。SqlSession包含了执行sql所需要的所有方法,完成对数据的增删改查和事务提交等,用完之后关闭SqlSession。
1.2控制层Struts2
Struts2是一个基于JAVAEE的MVC模式实现经典框架,在Struts2框架中,视图通常由HTML、JSP和Struts2标签表示,JSP页面结合Struts2的标签库构成了视图组件的主体[1]。在该框架下,Struts2的主要作用是充当控制层来进行后台与前端页面的数据交互和转发请求的操作。Struts2框架实现的核心技术是通过Filter拦截所有请求,然后根据相应的URI去执行相应的任务请求的分发工作,在这过程中涉及多种拦截器和过滤器,最后才能到达真正请求对应的Action。
1.3框架Spring
Spring致力于J2EE应用的各层的解决方案,而不是仅仅专注于某一层的方案。可以说Spring是企业应用开发的“一站式”选择,并贯穿表现层、业务层及持久层。然而,Spring并不想取代那些已有的框架,而是与它们无缝地整合。在本系统中Spring担任所有类实例化的容器,通过它整合了Struts2,MyBatis框架,实现了MVC设计模式,有助于开发的维护和成本的降低。
1.4视图层B-JUI
B-JUI框架是基于现在流行的Bootstrap样式及其丰富的jQuery库来实现的开源框架,只要使用过HTML的用户就可以很便捷的去使用此款客户端框架,将框架放入你的项目中,然后就可以简单的配置HTML属性,进行开发,其是对Bootstrap样式及其丰富的jQuery进行封装的,我们只需要使用class属性去调用相应的样式即可。所以就算没有js开发经验的程序员也能够创建出漂亮的前端展示页面。
2MVC设计模式
模型(Model)-程序员编写程序应有的功能(实现算法等等)、数据库专家进行数据管理和数据库设计(可以实现具体的功能)。
视图(View)-界面设计人员进行图形界面设计。
控制器(Controller)-负责转发请求,对请求进行处理。
MVC设计模式实现的业务处理和视图展示的分离,降低了每個模块之间的耦合度,达到了系统的设计目标和整体要求[2]。目前最流行的就是MVC设计模式,structs、spring、hibernate、JSF等则是实现MVC模式最流行的框架方案[3]。
3数据库设计
MySQL是一个轻量级关系型数据库管理系统,他是跨平台的,所以这让它在同类型的数据库下具有很大的竞争优势,Mysql是在控制台上面进行操作的,然后也出现了一些Mysql的图形式的客户端的免费软件,供我们更好地去操作数据库,Mysql具有开源,简便易用的优点,我们可以针对自己的需求去修改源码,重新打包编译。本系统设计表中的Id均为主键,数据表及属性如下:
1)文件管理表(Filemanage)。属性分别为Id、filename、filename、Filepath、Uploadtime、Md5。
2)开题报告表(Ktbg)。属性分别为Id、Xtdy、Zywt、Lwsl、Lwtg、Ckwx、Zdlsyj、Stuid、Status、Name、StuNum。
3)老师拟题表(lsnt)。属性分别为Id、Lwtm、Zdls、Xtlx、Rwyq、Uid。
4)论文表(Lw)。属性分别为Id、Stuid、Fileid、Status、Name、StuNum。
5)我的资源表(Myzy)。属性分别为Id、Fileid、Stuid。
6)任务书表(Rws)。属性分别为Id、Zynr、Jbtq、Yjrw、Mb、Ckwx、Xyyj、Status、tuid、Stunum、Name。
7)老师学生管理表(Teawithstu)。属性分别为Id、Stuid、Teaid。
8)用户表(Users)。属性分别为Id、Userid、Userpwd、Role、Username。
9)问题反馈表(Wtfk)。属性分别为Id、Stuid、Fklx、Fknr、Dsjd、Status、Title。
10)选题审批表(Xtspb)。属性分别为Id、Stuname、Stunum、Zdls、Lwtm、Tmly、Tmlx、Xtly、Zdlsyj、Lwxzyj、Status、Stuid。
11)学习资料表(Xxzl)。属性分别为Id、Type、Fileid。
12)制定计划(Zdjh)。属性分别为Id、Name、Stunum、Lwxtstime、Lwxtetime、xdrwststime、xdrwsetime、zxktbgstime、zxktbgetime、sclwstime、sclwetime、Status、Stuid。
13)资源链接表(Zylj)。Id、Type、Name、url。
4系统功能设计
系统实现了类似于‘单点登录’的功能,用户登录时系统采用验证码的机制防止机器注册等不安全因素,而且在系统中设置了会话超期的功能,如果在session中该字段消失了,就表示此次会话结束,一旦会话结束,就必须重新登录系统,系统是通过jsp的重定向实现的,会先请求服务器,此时是否有会话还没有结束,如果没有结束,就会跳转到正在执行的会话页面,如果没有则转向登录页面,如图1所示。
5详细设计
5.1学生模块
根据需求分析学生应包括在线选题,在线学习,制定计划(严格按计划执行),上传(综合实训和毕业设计)各阶段文档和视频,与导师互动等功能,分析之后得到学生需要的模块截图如图3所示:
学生制定完计划之后,还可以回头来查看,所以此页面还得具有会显得功能,即当学生第一次进入页面进行编辑的时候,页面时空,当学生第二次进入时,里面展现的值是上一次录入的,并且是不能修改,所以在整个系统中,是用status变量来控制它们,让一个页面可以根据不同的status呈现不同的值。
选题模块,该模块主要是通过集合存储从数据库传过来的值,然后在页面通过遍历,获取到所有的选题,每个页面还带有分页功能,此功能主要是借助BJUI控件开发出来的。通过从页面中传到后台的limit和start参数,利用mysql中的limit进行限制,从而实现分页的功能。
任务进度模块,数据库中每个表都会有一个status字段,每次打开审核结果页面时,都会去读取该字段,来判断学生提交的报告有没有通过。
在资源上传模块,为了提供论文的上传和后面模块的学习资料的上传及其学生自己开发的系统的上传,此模块中主要是通过BJUI的一个上传组件(data-toggle="upload")来操作的,他传递给后台一个文件流,后台只要写一个文件变量和其对应,就可以接收了,然后进行流的操作,就可以实现文件上传的功能,当论文上传成功之后,还可以进行论文的下载查看,主要是用于导师审核。
系统开发模块主要使用到的是文件的上传与下载功能,上传功能和上面模块类似,并且还提供了删除功能,删除功能使用的是ajax的异步请求,ajax的异步请求功能它只会刷新页面的部分数据,而不会请求整个页面,造成资源的浪费。
在线学习模块又分为在线资源和我的社区两个子模块,在线资源模块主要是老师上传的一些学习资料和一些在线链接,它里面的内容又会按照不同的学科进行分类。在线学习模块的第二个功能是社区功能,学生可以在这里进行提问,然后由老师解答,它的首页面列出了该生自己提出的所有问题及其解决的状态。
5.2导师模块
选题是老师给学生提供选题的一种方式,学生可以在参考选题节点下获取到老师的选题,而且老师的选题中的指导老师字段必须是老师自己,不可修改的。
审核计划模块的功能主要是通过改变每个表中的status字段的值来决定他们通过不通过,而且在页面中会根据status的状态值,来显示通过或者不通过,当还没有审核时,他是一个通过或不通过按钮,审核成功时会有一个回调结果,用来提示用户的操作狀态。
在线支持模块主要是老师对学生们提出的问题进行解答的功能模块,老师可以看到学生提出的所有问题,而且可以无限次的解答,任何导师都可以解答学生提出的问题。
5.3管理员模块
该模块就是用来管理学生和导师及其他们之间的关联,同时管理员还要具备管理用户和管理进度的权限。而且在每个模块上都支持根据某个属性进行模糊查询,还支持刷新功能。其中,进度管理主要是修改学生制定的计划时间,因为系统中规定学生提交的计划书一旦通过,所有流程都会按照此计划走,所以如果某一阶段的任务超出了时间规定,我们就不能进入此节点去完成相应的任务,我们必须借助管理员的权限去修改计划,让学生的流程得以进行。
6总结
本系统主要运用了JAVA编程语言及SSM框架技术,搭建出了一个MVC设计模式的论文管理系统。系统具有使用简单、维护成本低、后台代码分层清晰等优点,另外登录入口采用密码和验证码的双重验证,在安全方面做了保证。系统中有些模块还存在代码过于繁琐,前端界面设计过于简单等不足之处,后续会进行代码的优化和前端界面设计的改进,进一步完善系统。
参考文献:
[1]聂常红,唐远强.基于Struts2的Web应用开发研究[J].现代计算机,2014(22):52-57.