固体力学研究方向精选(九篇)
第1篇：固体力学研究方向范文
关键词:滕固;艺术美学;民族主义;以史代论
滕固作为近代艺术史学研究的奠基者[1],将艺术研究的重心移向了艺术品自身,强调艺术自身发展的逻辑性和历史性,形成了立足于作品自身的“风格分析”的研究路径,强调艺术发展的自律性和研究方法的科学性。余时英先生在阐释“大学者”时曾言,大学者不仅是在自己的专业领域有突出的贡献,更重要的是能够承前启后,在此领域内开辟一片新的天地,成为此领域发展史上的中心人物[2]。滕固堪称这样的能人巨匠。他在近代艺术史学的研究中,受到德国艺术史学研究方法的影响,强调田野考察和实物考证的研究方法,由此形成了其艺术美学研究中以史代论的美学特征;同时,由于其特有的“士人”情怀,其思想中充斥着民族主义的美学旨趣。二者共同构筑了其艺术美学思想的独特表征。
一、民族主义的美学旨趣
滕固出生于清朝末期,自幼受过良好的传统文化教育,拥有深厚的国学涵养。其不仅酷爱古诗文和书画艺术,而且具有传统文化“士人”的情怀。与此同时,其又身处“借思想文化以解决社会问题”的社会语境下。那个时代,有志之士纷纷希求通过西方的思想文化以解救中国于水火之中,滕固也不例外。滕固希求以艺术为切入点,通过引入西方的研究视角来重新整合中国的艺术资源,实现中国艺术研究的现代转型,以此为中国艺术研究的现代转型奠定思想根基。换而言之,不论其艺术研究,还是艺术研究方法和价值评价标准的选择,其出发点都是立足民族的需要和振兴。这种民族主义的美学旨趣渗透到滕固的艺术史研究及其艺术思想中,具体地表现为以下几点:1.体现在其艺术研究的出发点和立脚点上滕固生活的年代正处于传统中国向近现代中国转型的古今交替之际。期间,“天朝大国”的昔日荣耀转变为“国破家亡”的今日危局,国家何去何从成为摆在有志之士面前亟待解决的问题。在“技术学习”(推崇师夷长技以制夷)和“制度学习”(学习西方的政治制度)相继失败之后,中国学人意识到唯有思想的转变才能够救中国。因此,纷纷希求通过学习西方的先进思想来塑造新的国民性,构建现代思想文化体系,以实现国家救亡的目的。滕固作为其中的一份子,亦然如此。其希求通过艺术学学科的建立,构建基于艺术自身系统的研究体系,为中国的现代转型提供文化保障。中国传统文化的内容几乎被划定在“经史子集”四部中。这种传统的文化归类模式已经不能适应时代的发展,急需构建与现代文化相适应的现代学科门类。基于传统文化分类体系的模糊性,为了寻求现代社会转型的文化保障,建立起中国自己的艺术学、艺术史学、文学、美学等学科,实现中国古代学术发展的现代转型,中国学人就不得不学习、引进西方的先进思想和理论来改造中国传统的思想文化,以此建立起中国的现代化的学术科目。滕固艺术研究的出发点就是这样,就是意欲建立起中国自己的现代艺术学、艺术史学。在我国,传统文化体系中没有“美术”一科,更不用说“艺术”或“艺术史”这样的科目,只有“画工”一科。而且,“画工”一科不只包括我们现在说的“艺术”,还包括“技术”。另外,艺术也主要是指书、画两方面,它们被看作是闲暇时的一种娱乐方式。传统的艺术理论研究也仅限于技巧的记述以及作品的品评、作者的传记这样片断式的记录,而不探究艺术发展的前因后果;仅仅以作者兴趣或朝代分期来叙述作品,为艺术发展分期,而不探究艺术发展的独特规律及艺术自身所具有的分期标准;仅仅关注艺术的外在因素,而不关注艺术作品本身的研究。这种艺术研究的方式不具有现代意义上的“艺术学”含义,对艺术发展的研究也不包含现代意义上“史”的观念。所以,为了适应中国由传统向现代转型的现实需要,需要建立现代意义上的艺术学、艺术史学。滕固的出发点是建立起中国自己的现代艺术学、艺术史学。所以,其立足点自然就是中国传统的学术资源了。新文化运动否定了中国传统,之后,中国大量引进国外的思想文化。无根引进的西方思想文化在中国显得生硬而飘摇,中国在建立现代艺术学、艺术史学的道路上仍找不到出路。滕固以被否定的中国传统思想文化为基础,引进西方先进的思想和理论,在中西思想融合的基础上建立起中国自己的现代艺术学、艺术史学。2.体现在其艺术研究的取材上滕固的艺术研究主要在其艺术史和艺术考古学研究。滕固在留学日本回来后写成了《中国美术小史》。之所以写这本小书,一方面是受梁启超的教示,更重要的一方面是由于滕固“一年来承乏上海美专教席,同学中殷殷以中国美术史相质难”[4]。所以,《中国美术小史》的完成,事实上是应对中国美术史发展的现实困境完成的一部真正由中国人自己撰写的现代美术史著作。同时,其是第一部中国现代意义上的美术史著作,有人将其称为“民族精神的风格史”[3]。在继《中国美术小史》之后,滕固将着重点放在了断代史的研究上。其断代史研究的取材则大多来自汉唐时期,如他写了《唐宋绘画史》《唐代史壁画考略》《唐代艺术的特征》《南阳汉画像石刻之历史的及风格的考察》《霍去病墓上石迹及汉代雕刻之考察》等。其对断代史的研究取材较倾向于唐代,主要基于两点:(1)在滕固看来,这个时期是中国艺术发展的鼎盛时期,可以与意大利的文艺复兴时期相媲美。这段时期,不仅各艺术门类都取得了辉煌的成就,而且国民的民族自信和文化融合共同促生了民族的坚强意志,彰扬了一种积极向上的生命力量,实现了人性的启蒙。唐代的这种气象恰如滕固所言:“绝不产生于偶然,而孕育于绵延增长的诸要素之间,承受新颖的滋养和刺激,从而自己选择,自己锻炼,至适当程度蜕化而为一种特异的坚强的生命。”[4]它是斗争的结果,是经历痛苦历练后的生命焕发。(2)唐代也是政治经济文化一片繁荣的时期,因此,滕固对唐代艺术的研究影射着他对唐代繁荣时期的缅怀,以及他对唐代艺术发展的高度评价。他要通过唐代的艺术研究,使人们看到唐代中国的繁荣,从而激起人们的信心,使人民坚信中国还会出现唐时代的辉煌,中国会走出低谷,走向光明。所以,滕固对唐代艺术的研究隐含着他的苦心孤诣,他借艺术史发展的高峰时期来影射救国家于危亡时刻的强烈的民族主义愿望及爱国情怀。3.体现在其艺术研究的发展动力上艺术的发展有其自身的规律,但仅仅从艺术形式风格方面的变化来探究,并不能说明艺术发展的深层原因。故,滕固采取了内向观与外向观相结合的方式来阐释艺术的发展,并且将文化视为一个十分重要的外部因素,且尤其注重民族文化的核心民族精神。在滕固看来,艺术的发展变化虽然离不开外来文化的影响和滋养,但舍本逐末,否弃自身文化根基的做法只能是徒劳。其细数了辛亥革命后十几年的的文化现状,指出:“西学东渐的潮流,日涨一日;艺术上也开始容纳外来思想、外来情调,揆诸历史的原理,应该有一转机了。”[4]然而,忽视了民族精神,外来思想只能是无根的浮萍,缺乏稳定性和根基性,终究化为泡影。只有在民族精神的激发下,外来文化才能焕发其活力,才能共同促进中国近现代艺术的构建和发展。因为“民族精神是国民艺术的血肉,外来艺术是国民艺术的滋补品;徒恃滋补品而不加自己锻炼,欲求自发,是不可能的事!所以旋转历史的机运,开拓中国艺术的新局势,有待于国民艺术的复兴运动。”[4]基于此种观点和认知,滕固在谈到造成中国艺术的发展进入到混交时期和鼎盛时期的原因时,认为其是外来文化的影响而非民族精神的渗透,传递出了一种蔑视的态度。比如,在谈论印度与中亚西亚的佛像艺术对中国佛像艺术的影响这个论题时,滕固肯定了其对中国佛像艺术的影响,认可中国佛像艺术在孕育时期受其启发,但是否认其为决定性因素。在滕固看来,中国佛像艺术的产生和成熟乃是基于本民族,其精神指向和根本价值都根植于中国文化。即使使用陋拙的方法,同堀多朝系和犍陀罗的艺术相比较,中国佛像艺术也有其独特的民族精神蕴含其中。而且,这才是其存在和立于世上的根本因素和原初动力[4]。在谈到昌盛时期的艺术发展时,滕固亦秉持上述观点。他认为:“中国艺术,在魏、晋、南北朝时,被外来思想与外来的式样引诱了以后,中国艺术的本身,得了一种极健全、极充实的进展力。自隋、唐、五代,至宋,一直进展,混血艺术的运命,渐渐转变了而成独特的国民艺术。所以这个时代,可以说是中国美术史上的黄金时代。”[4]从滕固这些具有民族主义倾向的言论中,可以明显地看出,在滕固的心目中,只有纯中国的艺术才是艺术发展的高峰时期,才是艺术史发展的昌盛时代。外来文化的影响和混血艺术的产生只是独特的国民艺术产生的基础和垫脚石,而不是艺术发展的高峰。在这里,滕固的民族主义审美倾向一目了然。综上所述,在滕固的艺术研究中,民族主义的美学旨趣是很明显的,且在其艺术研究中间接地决定着其艺术研究发展的方向及其所想要达到的目的。
二、以史代论的美学特征
在滕固的艺术研究中,民族主义的美学旨趣显而易见。这种民族主义的美学旨趣不是简单的理论空谈,滕固在具体的实证研究中都有贯彻和体现。除了艺术研究中民族主义的美学旨趣外,滕固的艺术研究还有另外一个明显而独特的特征,那就是滕固艺术研究中体现出来的以史代论的美学特征。与同期的艺术研究者相比,“史”的观念是滕固不同于他人的一个显著的特征。滕固的艺术研究不仅运用了现代的艺术史观、史的观念,还运用了现代的艺术研究方法。他从艺术作品本身出发,注重第一手资料的运用。尤其在其艺术研究后期,滕固甚至直接转向了艺术考古学的研究。他注重实地考察,讲求田野式的考察方式,用自己的亲历亲见来研究艺术,主张从对扎实的历史材料及资源的梳理与研究中得出艺术研究的结论。换句话说,艺术研究的结论是在对史的分析过程中一步一步揭示出来的,有着扎实的根基和深刻的内涵,而不是空中楼阁似的理论逻辑推演。滕固的这种以史代论、注重实证的美学特征,在其后期的论文著作中都有体现,如《唐关于院体画和文人画之史的考察》《唐代式壁画考略》《唐代艺术的特征》《汉代北方艺术西间的小考察》《圆明园欧式宫殿残迹》《征途访古述记》《燕下都班规瓦当上的兽形纹饰》等文章,以及《中国美术小史》和《唐宋绘画史》。具体来讲,滕固艺术研究中注重“史”的观念的美学特征主要表现在以下几个方面:1.表现在其艺术研究的态度上滕固对艺术研究所采取的研究态度,在其文章中有明确的表述,那就是对艺术的研究要以艺术作品本身为出发点,从真实可见的艺术作品出发来对艺术展开研究,而不是照前人的描述或品评来研究艺术及艺术的发展状况。也就是说,对艺术的研究不是要兜售旧时艺术研究者的研究方法,通过研究者的文字记录或描述品评来研究艺术,而是要尽量采用第一手资料,从现实存在的艺术作品出发研究艺术。滕固在其艺术史研究当中曾表现出他对所处特殊时代实物资料缺乏的担心,以及由此带来的研究上不完美的遗憾。其还多次明言对实物资料缺乏的遗憾和惋惜。就实物资料的缺乏对其研究造成的不便,他曾在《唐宋绘画史》的牟言中有过清晰的表述。在滕固看来,中国古代绘画史研究多是人物和作品的品藻类评述,缺乏将众多艺术品展示出来用以比较和研究。一方面是由于中国尚缺少可以将中国的艺术品一一展示、陈列的宏大博物馆;另一方面是由于珍藏字画等艺术品属于个人爱好,完全用于私人间的交流,属于私藏品,众多时候珍藏人有秘而不宣的心态。这样就导致了绘画史研究深受“资料”缺乏的困扰。不得已,其在艺术研究中只能继续依仗于冰冷的文字记录,只能在可能的范围内尽量地使用真迹或图谱。这种遗憾之情我们也可以从其语言表述中清晰感知。如:“现在的讲述,仍不免要兜旧时绘画史作者的路径靠那些冰冷的记录来说明;当然在可能的范围内,可以引用真迹或图谱的地方尽量引用。”[4]滕固不仅在艺术研究中表现出注重艺术作品的实证性的态度,而且在艺术研究方法上同样也表现出了注重实证的科学主义精神。2.表现在其艺术研究的方法上一方面,滕固深受以沃尔夫林为代表的艺术科学学派的影响,主张对艺术进行科学的研究,以探究艺术自身发展的规律。所谓科学,“是构成的一种概念,据某种方法改造它的对象,而入于主观,即概念的构成;那么通常一般文化的方法,而入于主观,也是概念的构成,这是同样的。”[4]也就是说,用文化的方法来改造它的对象,虽入于主观,但同样是科学。它是采用“价值关系法以决定一次所生的事实”[4],对这仅存在一次的事实展开研究,从而对其有一个科学的分析与掌握,以确定其独特的价值。因此,滕固认为,艺术学首先是一门科学,要对艺术作品进行客观科学的分析研究,即滕固所主张的从艺术作品的形式风格上进行一层一层的分析,这种分析可以由客观标准来衡量。其次,是一门文化科学。它寻求的不是如自然科学中存在的普遍规律,而是在对艺术的研究中除去同质的东西,艺术学收集有价值的异质的东西,用个别化的方法在特殊的法则上下功夫,寻求仅出现一次的艺术现象的独特的价值。另一方面,表现在滕固具体采用的研究方法上,“大胆假设、小心求证”。他提出一个结论,不是单纯地从逻辑上进行推演,而是通过众多具体的实物资料,一步一步地对其所提出的结论进行论证,进行修正补充,即采用“自下而上”的实证主义研究方法,而不是“自上而下”地进行抽象的逻辑推演。在《唐代式壁画考略》一文中,滕固通过对他在文虚舟先生和顾荫亭先生那里看到的一批前代壁画的仔细观察,从“线势”“色彩”“人物表现中尚肌的风格”和“妇人乘骑”这四个方面来分析断定这批壁画“含有唐代的多分性很强”[4]。滕固的这种注重从实际的艺术作品出发,并通过对其形式和风格的考察来研究艺术的方法,在其艺术研究中比比皆是,如《中国绘画史》《唐代式壁画考略》《南阳汉画像石刻之历史的及风格的考察》等。在其后期的艺术考古学研究当中,这种实证性的研究方法显得更为突出。3.表现在其思想的“史学情结”中无论是民族主义的审美旨趣,还是以史代论的美学特征,都不是按照从理论到理论这样抽象的逻辑推演演化而来的,而是在其整个研究过程中都渗透着一种“史”的观念。滕固对艺术的研究以“史”为出发点,也以“史”为归宿点。以史为出发点,是说滕固的艺术研究都是从具体现实的艺术作品出发的,而不是从理论出发;以史为归宿点,是说要阐明艺术发展的前后因果关系,即探明艺术发展的规律。所以,滕固意义上的“史”,不是仅仅对历史事件的记载,而是要探明其中的因果关系。故,他反对中国从前的绘画史及其写作方法。在滕固看来,中国古代的绘画史要么是某一朝代的断代史性质的书写模式,要么是分门别类的某一艺术门类的研究模式。呈现出来的整体样貌是一种“随笔札记”的样态,缺乏艺术发展间的关联性,甚至是艺术发展的动力性因素,即所谓的“有果而无因”。而现代意义上的美术史则应探究艺术发展的深层原因,要求“在这些贫乏的材料里琢磨一下,找出些‘发生的’(Genetisch)那种痕迹。”[4]这种“痕迹”就是所谓的“因果关系”。在滕固的艺术研究中,他取得突出成就的地方就是关于艺术史的研究,即注重事件发展的历史过程。滕固的艺术研究突破了从抽象理论出发的研究理路,而认为艺术研究应当以“史”为出发点,一切以史为依据,在艺术的发展历史过程中对其中的艺术事件进行考察。在《对院体画与文人画之史的考察》《汉代北方艺术西渐的小考察》等文章中有明显的体现。另外,滕固在艺术研究中,还是通过对具体历史的考察来得出结论的,即艺术中的结论都要放回到艺术史的发展过程中去考察,寓论于史,以史代论。他在艺术思想的研究中注重史实,追求在具体的环境下对事物或艺术的发展作出客观评价,注重事物或艺术的发展过程,在发展过程的基础上进行客观评价。换句话说,就是注重艺术或事物在历史中的具体评价,而不是脱离史实,单纯地凭借现时流行的或抽象的理论来对艺术或事实进行抽象评价,如对于长期以来受贬斥的院体画价值的评价等。总之,在当代,滕固的思想及研究作风没有成为过去,他的“史”的观念与“民族性”的立场仍是我们今天艺术研究、美学研究的重要基点。他的治学长处,尤其是对风格发展的精道分析,从内向观出发与外向观研究相结合的方法,以及为了深入研究而保持与文物、博物馆界的密切联系和通力合作,充分重视实物资料的作用等主张,同样也是我们今天艺术研究、美学研究的努力方向。
参考文献:
[1]陈平.读滕固[J].新美术,2002(4).
[2]陈平原.有思想的学问家[J].文学自由谈,1992(2).
[3]杨振宇.滕固和中国美术史的现作模式[J].新美术,2005(3).
第2篇：固体力学研究方向范文
关键词：GFRP锚杆、破坏模式、两界面应力、剪切破坏
1引言
玻璃纤维增强全螺纹塑料筋 （GFRP）是一种新型复合材料，其主要由不饱和的树脂基质和玻璃纤维束组成，玻璃纤维锚杆具有良好工程性能[1-3]。目前，国内外已有很多关于玻璃纤维锚杆用于临时支护的应用实例，但玻璃纤维作为永久支护应用于工程的案例却很少，玻璃纤维锚杆具有良好的抗腐蚀的特性，研究将其作为永久支护形式将具有非常广阔的前景。
GFRP锚杆不仅可以有效解决普通锚杆支作为永久支护的易腐蚀性问题，而且GFRP与混凝土或水泥砂浆具有良好的变形协调能力。玻璃纤维锚杆与普通螺纹钢锚杆的相比在力学性能、性价比等方面也具有明显优势[5]。 在工程实践和试验中发现，GFRP 锚杆抗剪强度、塑性变形比普通钢锚杆差，具有明显的脆断现象。有必要对玻璃纤维锚杆的破坏模式进行系统研究，现分析工程实践中玻璃纤维锚杆的几种常见破坏模式。
2 GFRP锚杆的破坏模式
GFRP锚杆的破坏区域可以归纳为以下5种情况[4]：锚杆杆体和注浆体界面上因粘结强度不足导致的剪切破坏；注浆体内部因强度不足或缺陷产生的导致的倒锥形破坏；注浆体与围岩界面上因抗剪强度不足导致的破坏；围岩体内部因强度不足或缺陷导致的破坏；GFRP锚杆因杆体强度不足导致的破坏。
2.1 GFRP锚杆与注浆体界面的剪切破坏
玻璃纤维锚杆杆体与注浆体界面的剪切破坏是由于锚杆杆体与注浆体界面上的抗剪强度不足导致的，该界面处的抗剪强度主要有：粘着力、机械咬合力与摩擦力。锚固体系在发挥作用时，锚杆杆体与注浆体界面、注浆体内部、注浆体与围岩界面、围岩内部均有剪应力出现，当锚杆与注浆体界面上的剪应力先达到其极限抗剪强度时，就会产生上述破坏形式。锚杆采用光圆杆，锚固长度又不太长，锚杆与注浆体的粘结强度不高等情况下，会发生此种模式的破坏。
2.2 注浆体内部的剪切破坏
锚固体系在受力时，锚杆周围锚固体的应力分布十分复杂，目前为止，关于这方面的力学特性的研究比较少。锚固体系中注浆体主要承受沿荷载方向的拉应力和垂直与荷载方向的剪应力，而注浆体的抗拉强度和抗剪强度都很小，达到其极限抗拉或抗剪强度时，即锚固体系就发生注浆体内部的剪切破坏。这种破坏形式一般发生在锚固直径比较大，锚杆杆体与注浆体界面、注浆体与围岩界面、围岩体内部都有较高的抗剪强度，在荷载传递时，注浆体内部的存在缺陷或达到其抗拉或抗剪强度时，注浆体内部出现锥形破裂面，锚杆连同部分注浆体被拔出。
2.3注浆体与岩土体界面剪切破坏
注浆体及岩土体是两种不同的材料，其物理力学性质可能相差较大，注浆体与岩土体之间就会形成薄弱面，该界面往往是锚固体系中最薄弱的环节。锚固体系锚固力的大小主要取决于该界面的粘结强度，该界面上粘结强度的大小主要与注浆体与岩土体的弹性模量和强度有关。
大量试验表明，该种破坏模式与锚孔的粗糙程度和注浆体与岩土体的相对强度有关，通过提高锚孔的粗糙程度可以大大提高注浆体与围岩的粘结力、摩擦力以及机械咬合力，进而提高界面抗剪强度。界面剪切破坏面的具置取决于注浆体与岩土体的相对强度，当岩土体的强度高于注浆体的强度时，破裂面就会偏向注浆体一侧，此时界面强度由注浆体的物理力学特性所决定。相反，当岩土体的强度比注浆体的强度低时，破裂面就会偏向岩土体一侧，此时界面强度与岩土体的物理力学特性有关。
2.4 岩土体内部剪切破坏
锚固体系破坏时破裂面没有在注浆体内以及其界面上，而是存在于距注浆体与岩土体界面一定距离的岩土体内部。岩土体内部的剪切破坏形态表现为锚固体和部分岩土体呈锥形被拔出，可以根据破裂面锥形区域内的抗剪强度来确定锚固体系锚杆的最大锚固力。岩土体往往是分布着节理和各种缺陷的非均质体，如何正确确定破裂面的范围以及形状是利用锥形体计算极限锚固力的关键。在极限拉拔荷载作用下，岩土体锥形破裂面的具体形状，到目前为止，普遍被人们接受的假设为[6]：破裂面为圆锥面，在地表处该破裂面与水平面成（45°-φ/2）夹角。根据埋深的不同分别研究发现，当锚杆锚固深度较浅时破裂面形状近似呈抛物线型，当锚固深度较深时破裂面假近似呈圆柱型。
2.5 GFRP锚杆杆体的破坏
锚固体系中，两个界面（CFRP锚杆杆体与注浆体界面、注浆体与岩土体界面）上的抗剪强度较高，岩土体比较完整且强度较高，锚杆杆体因锈蚀或者自身缺陷时，两个界面上和岩土体内应力还没有达到极限抗剪强度，锚杆自由段的抗拉强度或者锚固段的抗剪强度已经达到其极限，这是锚固体系的破坏表现为锚杆杆体的破坏。
锚杆拉拔力的方向和玻璃纤维锚杆体纤维丝是平行的，玻璃纤维锚杆沿纤维方向具有较高的抗拉强度，在锚固段，荷载传递时，螺纹锚杆与注浆体之间产生能阻止相对滑动的机械咬合力，其力的方向和纤维丝是交叉的，因此，发挥作用的主要是纤维丝的剪切强度。玻璃纤维的抗剪强度远远小于其抗拉强度，虽然锚固段锚杆沿杆体所受的拉应力比自由段衰减很多，但由于锚杆拉拔产生的剪应力却有可能大于玻璃纤维的抗剪强度，从而引起破坏。
3结论
锚固体系的破坏是一个锚杆杆体、注浆体和围岩体三种介质相互作用的复杂过程，但是经过大量的实验证明，控制玻璃纤维锚杆锚固体系破坏的主要因素是：锚杆杆体与注浆体界面抗剪强度与注浆体与岩土体界面抗剪强度。两个界面的力学性质对锚固体系极限承载力起决定性作用，两个界面的力学性质受到锚杆表面的形态、锚杆直径、锚固剂（注浆体）性质、岩土体性质等因素的影响，所以要研究两界面的力学性质就要综合考虑以上因素，这是未来研究玻璃纤维锚杆锚固机理研究的方向。
参考文献
[1]闫莫明，徐祯祥，苏自约主编.岩土锚固技术手册[M].北京：人民交通出版社，2004.
[2]贾新，袁勇，李焯芬.新型玻璃纤维增强塑料砂浆锚杆的黏结性能试验研究[J].岩石力学与工程学报，2006，10（10）：2108～2114
[3] 袁勇，贾新，闫富友.岩石GFRP锚杆的可行性研究[J].公路交通科技，2004，21（9）
[4]李国维， 高磊. 全长黏结玻璃纤维增强聚合物锚杆破坏机制拉拔模型试验[J]. 岩石力学与工程学报， 2007， 26（8）： 1653-1663.
第3篇：固体力学研究方向范文
作者简介：屈文俊（1958），男，河南辉县人，教授，博士研究生导师，工学博士，Email：。
摘要：针对2008年“5·12”汶川地震中砌体结构教学楼大量倒塌这一惨痛教训，总结了实际工程中砌体结构房屋的整体性缺陷以及常用的加固方法；采用通用有限元分析软件ANSYS建立了一个典型砌体结构教学楼（预制多孔板装配式楼盖）的数值模型，施加经修正后的汶川地震波，并利用有限元时程分析方法，分析了使用现浇混凝土叠合层加固前后该砌体结构教学楼在汶川地震波下的响应，重点对比了结构的模态、变形以及应力水平。结果表明：现浇混凝土叠合层可以使墙体的变形得到有效约束，横墙和纵墙的加速度基本一致，墙体变形以及最大应力均得到减小，这说明增设现浇混凝土叠合层是一种有效的加固预制板楼盖的方法。
关键词：砌体结构；抗震性能；有限元分析；现浇混凝土叠合层；预制板
中图分类号：TU375 文献标志码：A
0 引 言
2008年“5·12”汶川地震中大量教学楼毁坏倒塌，造成大量学生伤亡，这一惨痛教训使得整个社会对教学楼安全的重视程度提高到一个新的水平。笔者经过对地震现场的实地调查以及查阅相关文献[12]，总结出地震区倒塌的教学楼具有以下典型特点：多为砌体结构，且使用预制板楼盖。对于砌体结构，如何保证结构的整体性和侧向承载力是抗震加固设计的关键。本文中重点研究旨在增加楼板的平面外刚度而增设现浇混凝土叠合层的加固方法对于房屋抗震性能的影响。
1 现有砌体结构教学楼抗震性能分析
在地震中建造年代比较早的砌体结构教学楼大都采用预制板装配式楼盖，空心预制板直接搭在承重墙体或大梁上，使得空心预制板的整体性、平面外刚度不足，地震时作用于楼、屋面板上的水平剪力无法传递至附近的抗震横墙，只能依靠窗间墙及其大梁下的扶壁柱承受地震力，产生较大变形后，使窗间墙或扶壁柱在偏心较大的重力作用下垮塌，进而使整个楼、屋面板倒塌[3]。同时，楼、屋盖的平面外刚度不足还会影响到抗震设计中地震作用的分配，同样会影响到砌体结构的静力计算方案[4]。因此，对于砌体结构，楼、屋盖的平面外刚度对房屋的整体受力性能有重要影响。
针对这种地震破坏现象，中国学者提出了多种加固方法，如增大窗间墙的截面尺寸，提高窗间墙的承载力，改善窗间墙的延性等，但这些方法并没有从本质上改进砌体结构的整体抗震性能[59]。为了使抗震横墙在地震中承担大部分地震力，应从提高装配式楼、屋盖的整体性入手。《建筑抗震加固技术规程》（JGJ 116—98）[10]中建议的预制楼板的整体性加固方法是增设钢筋混凝土现浇层或增设托梁，其中增设托梁的方法由于施工技术复杂、经济资源花费较大等原因，极少在实际工程中采用。目前，大多数实际工程中多采用的加固方法是增设现浇混凝土叠合层。本文中以典型砌体结构教学楼为研究对象，采用通用有限元软件ANSYS分析现浇混凝土叠合层对砌体结构房屋抗震性能的影响。2 抗震性能有限元分析
2.1 模型概况
本文中以上海市中小学教学楼抗震鉴定加固项目为依托，建立一个典型砌体结构教学楼有限元模型，教学楼结构平面和立面见图1。
上海市中小学教学楼大部分是建造于20世纪七八十年代的砌体结构，混凝土强度等级为C20，砂浆强度等级检测评定为M2.0，烧结粘土砖的强度等级为MU10。建筑砌体墙厚度为240 mm，承重大梁尺寸为240 mm×400 mm，大梁下承重柱尺寸为240 mm×240 mm。空心预制板尺寸为240 mm×3 000 mm，板间间距为80 mm。空心预制板厚度为120 mm，按照弯曲模量一致的原则折算成实心预制板，厚度为114 mm。
结构建模时，忽略窗间墙的作用，采用实体单元模拟砌体材料，壳单元模拟预制板结构。结构所输入的地震波由国家强震动台网中心提供，为四川什邡市八角镇地震观测台未经校正的数据，共持时225 s，步长0.005 s，45 000个点。在不影响加速度波形的前提下，本文中选取第30～60 s的波进行计算，步长取为0.02 s，总共1 500个计算点。根据文献[11]中推荐的加速度校正方法，本文中对第30～60 s的加速度波进行了校正。
2.2 加固前的结构有限元分析
本文中把房屋结构的长轴方向（纵墙方向）作为x方向，把短轴方向（横墙方向）作为y方向。表1为加固前砌体结构教学楼的前6阶模态。由表1可以看出，结构第1振型表现为y方向的一阶平动，说明x方向抗侧刚度大于y方向抗侧刚度，这
是由于x方向的横墙较大，而y方向纵墙由于门窗洞口的影响，抗侧刚度较小。图2～11为结构加固前的试验数据。
从图2，3可以看出：教学楼顶层在汶川地震波作用下的y方向最大位移为49.1 mm，墙体倾斜率为0.271%，低于《危险房屋鉴定标准》（JGJ 125—99）中规定的结构最大倾斜率为0.7%；顶层加速度时程最大值为39.86 m·s-2，放大系数为6.86。
从图4～6可以看出，纵墙与横墙的变形并不同步，且变形量存在较大差异。从图8～11可以看出，纵墙与横墙均出现了塑性变形。
砌体教学楼的横墙与纵墙在汶川波地震作用下不同响应的分析如下：
（1）图3表明，纵墙的加速度总小于横墙，由于楼盖平面外刚度不足，两者的加速度在地震初期之后并不同步。
（2）图4～6同样说明，在汶川地震波下砌体教学楼纵墙的y方向变形始终大于横墙的y方向变形，峰值时纵墙变形为横墙变形的137.5%。从位移角峰值的对比可以看出，每层纵墙的位移峰值均比横墙大2～3倍。
（3）图7中的纵墙剪力很小，剪力最大值为377.3 kN，横墙仍然承担了绝大部分基底剪力，剪力最大值为2 482.3 kN。
（4）横墙的主拉应力最大值为1.49 MPa，纵墙的主拉应力最大值为0.68 MPa。
2.3 加固后的结构有限元分析
为模拟现浇混凝土叠合层的加固效果，本文中利用壳单元Shell181模拟现浇混凝土叠合层，利用其填充原预制板拼接缝。表2为加固后砌体结构教学楼的前6阶模态。砌体房屋经现浇混凝土叠合层加固后，因为结构形式及结构的主要抗侧力构件——横向及纵向砌体墙并未改变，因此其动力特性与未加固结构保持一致，其前4阶模态和自振频率与未加固结构基本相同，只有第5阶模态由y方向二阶平动变为x方向三阶平动，由于第5阶模态自振频率较高，其他地震中参与系数非常小，故对结构的地震响应影响不大。图12～21为加固后结构的试验数据。
教学楼顶层y方向最大位移为28.4 mm，墙体倾斜率为0.161%，比未加固前减小42.16%。结构
5.42 s After Strengthening的速度时程与加速度时程均比未加固时减小，最大速度由0.634 3 m·s-1减小到0.464 7 m·s-1，最大加速度由39.86 m·s-2减小到35.38 m·s-2，分别减小了26.74%和11.24%。
图14～16非常明显地体现了现浇混凝土叠合层加固对墙体变形的约束作用，纵墙和横墙变形基本同步。在图14中，纵墙与横墙的变形时程几乎完全重合，由此可见，加固的效果十分明显。
从图18可以看出，砌体结构的平面外变形基本一致，在地震作用下楼盖的变形基本保持不变。图19～21均可以说明，楼盖和屋盖经过增设现浇层加固后横墙墙体应力增大，塑性变形区域增大，塑性应变也随之增大；纵墙的应力大幅减小。
3 结 语
（1）加固后，横墙与纵墙的加速度基本一致，两者差异较小，并且横墙的加速度与纵墙的加速基本上同时达到各个峰值。而在加固前，横墙与纵墙的加速度存在差异，纵墙并不能通过屋盖系统与横墙变形保持一致，纵墙的加速度在地震作用阶段中总小于横墙。
（2）现浇混凝土叠合层加固后，纵墙变形有所减小，汶川地震波作用下变形由49.1 mm减小到28.4 mm。这是由于屋盖系统的平面外刚度提高，使其变形受到约束。同时，横墙的变形同样有所减小，变形由35.7 mm减小到27.6 mm。
（3）在纵墙侧向变形减小的同时，墙体应力也随之减小。加固前，纵墙的主拉应力在汶川地震波作用下为0.68 MPa，加固后减小到0.4 MPa。但是横墙的应力变化很小，加固前主拉应力为1.49 MPa，加固后为1.67 MPa。
参考文献：
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《空间结构》2014年征订通知
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第4篇：固体力学研究方向范文
关键词：岩土工程 锚固 新技术 发展趋势
一，岩土锚固的概念和历史
岩土锚固技术是指埋设于岩土体中的受拉杆件，用以将结构物的拉应力传递给深部的稳定地层或加固不稳定的岩土体，形成拉杆与岩土相互作用，共同工作的体系。岩土锚固是岩土工程领域的重要分支。在岩土工程中采用锚固技术，不同于传统的岩土工程加固手段，它不仅能充分调用和提高岩土体自身的稳定性和强度，还可以大大节约结构物体积和自重，减小造价，并有利于施工安全和施工进度。锚固技术现已经成为提高岩土工程稳定性和解决复杂的岩土工程最经济最有效的方法之一。岩土锚固已在我国边坡、基坑、矿井、隧洞、地下工程，坝体、航道、水库、机场及抗倾、抗浮结构等工程建设中获得了广泛的应用。
随着我国大力兴建基础设施，特别是对交通、能源、水利和城市基础设施建设力度的加大，岩土锚固将展示出十分广阔的应用前景。
二，岩土锚固工程技术的现状
2.1锚杆的分类
目前工程中使用的锚杆有很多种，根据不同的标准可以有不同分类。按照锚杆和岩体的锚固方式，可分为黏结性锚杆、机械式锚杆和基地扩张式锚杆。根据一个钻孔内安装锚杆单元的数量，可分为单孔单一锚和单孔复合锚。按照是否预先施加张力可以分为预应力锚杆和非预应力锚杆。按照锚杆受荷后锚固段内的灌浆体的受力状态可分为拉力型锚杆和压力型锚杆。
2.2锚固系统可能的失效方式
锚杆在发挥作用时，荷载通过锚杆与灌浆体、灌浆体与岩体的相互作用传递到深层岩体中，根据锚固系统的组成与特点，锚固系统在承受荷载时可能以下列一种或几种形式发生破坏：
（1） 锚杆的强度破坏：发生这种破坏的可能原因是锚杆的设计或材料选用不当；
（2） 灌浆体被压碎或破裂：锚杆与砂浆的机械咬合作用导致砂浆中产生横向和轴向开裂，砂浆强度不足时易发生此种破坏；
（3） 周围岩土体破坏：可能由于岩土体强度太低或锚固段长度不够；
（4） 灌浆体与锚杆接触面破坏：是拉力型锚杆失效的主要形式之一，多数情况下是锚固长度不足导致的，也可能是因为注浆体强度较低。
（5） 岩土体与灌浆体接触面破坏：这种破坏多发生在软岩和土层，主要原因是围岩较软，接触面附近抗剪强度低。
2.3锚杆荷载传递机制的改善
大量的实验研究和实测结果证实，传统的拉力（集中）型或压力（集中）型锚杆受力时，其锚固长度上粘结应力分布是很不均匀的，当采用长锚固段时，粘结应力分布长度是有限的，粘结效应会呈现渐进性破坏现象。随着锚杆上荷载的增大，在荷载传至固定长度最远端之前，在杆体与灌浆体或灌浆体与地层界面上就会发生粘结效应逐步弱化或脱开的现象
为了从根本上改变拉力型锚固方法的弊端，冶金部建筑研究总院等单位成功研制了单孔复合锚固方法。该方法时在同一钻孔中安装几个单元锚杆，而每个单元锚杆有自己的杆体，自由长度和固定长度，而且承受的荷载也是通过各自的张拉千斤顶施加的，并通过预先补偿张拉，而使所有单元始终承受相同的荷载，承载力可提高30%――200%。
2.4软土锚固取得重大突破
软土主要由细粒土组成，一般具有松软、含水率高、孔隙率大、压缩性高和强度低的特点，主要分布在沿海一带。改革开放以来，沿海地区高层建筑蓬勃兴起，并要求快速经济地建造一大批深基坑工程，它为软土锚固的发展提供了契机。
我国的软土锚固技术进步主要体现在三个方面：
1）采用可重复灌浆技术，大幅度提高了软土中锚杆的承载力。
2）基本掌握了软土中锚杆蠕变变形和预应力值变化的规律。对塑性指数大于17的软土（不包括淤泥）在锚杆荷载作用下的蠕变变形及锚杆荷载随时间的变化特性进行了较深入的研究，提出了一些基本认识。
3）在实践中，找到了控制软土基坑周边位移的若干有效方法，主要有：
①在地下水位较高的软土地层中开挖基坑，应设可靠的止水帷幕，组织坑边地下水的流失。
②适当加大桩墙结构尺寸和加密锚杆，以提高支护结构刚度。
③锚杆成孔采取“跳钻”，即在水平方向上每隔2――4个锚杆孔位钻孔，并随即完成扦筋、注浆作业，使单位时间内对单位体积土体的扰动范围降低到最小程度。
④土方开挖要分层实施，使荷载作用的应力调整缓慢发生。基坑周边应随开挖，随锚固，使无支承条件下坑边所暴露的时间尽可能少，所敞露的时间尽可能少，所敞露的面积尽可能小。
⑤当坑边有密集建（构）筑物时，可在建（构）筑物周边设置垂直向的微型桩，以改变应力传递途径，减少基坑周边位移对建（构）筑物的影响。
2.5锚固结构的长期工作性能
锚杆的长期工作性能一直困扰着岩土工程师们，特别是近20年来，我国岩土锚固技术在土木、水利水电、铁（水）路交通以及市政基础工程建设中取得了空前的广泛应用，其规模之大，应用量之多已跃居世界之首。因而研究岩土锚固的长期工作性能，对重大岩土锚固工程实施安全性评价，对安全度不足或出现病害的锚固工程采用有效的处理措施，对永久性岩土锚固工程的设计、施工、防腐以及岩土锚固工程标准制定等方面都具有重要的意义。
岩土锚固结构的使用寿命取决于锚杆的耐久性，对寿命的主要威胁则来自于氢脆和电化学腐蚀。
清华大学、重庆交通科研设计院以示范工程渝黔公路的一段岩土锚固结构实例进行腐蚀程度评估研究，将物元理论引入层次分析法，建立了包括锚固段（自由段）和锚头等岩土锚固结构腐蚀程度的多层次评估模型及其评估指标，并确定各项指标的评估标准和评估模型各部分的初始权重。
中冶建筑研究总院有限公司结合在长期荷载传递机制、长期性能和安全评价研究成果的基础上，提出了锚杆锁定荷载（初始预应力）变化量、锚杆现有承载力降低率、被锚固的岩土体和结构物变形速率以及锚杆的腐蚀损伤程度为主的安全控制指标；建立了包括风险源识别、长期性能检测、监测项目于方法、安全评价的临界技术指标以及安全度不足锚固工程的处治方法等项内容的安全评价模式。并对所收集到的国内外17项被检验的岩土锚固工程长期性能状况进行了分析研究，研究结果表明：具有足够安全度的锚杆设计、锚杆全长完善的防腐措施，采用能改善力学与化学稳定性的锚固结构、规范的锚杆验收试验、完善系统的长期性能检测盒维护管理体系是提高岩土锚固的长期性能、确保锚固工程的长期安全工作的主要途径和方法。
2.6岩土锚固的无损检测方法
岩土锚固具有隐蔽性，发现其质量问题比较困难，而一旦发生事故处理起来怎更难。要保证锚固系统的质量，除了需对其进行合理设计、施工之外，对岩土锚固工程的健康监测也必不可少。通过对岩土锚固系统的检测，在施工阶段可以验证并优化锚杆支护参数，保障施工安全；在锚固系统运营期间，可以实现对其安全状态的监测，评估。
目前，我国规范中规定的及实际工程中使用的锚杆锚固质量及受理状态监测方法是对其进行拉拔试验，锚杆拉拔试验在一定程度上可以反应其整体的抗拔性能，即可以确定锚杆的极限承载力、变形特性、设计合理性和施工质量等，但仅靠此来对锚固系统进行评定还是远远不够的，因为拉拔试验本身存在着如下问题：
首先，拉拔试验不能反映锚杆真实工作状态下的性能，不能确定锚杆各段的锚固力。当锚杆发挥作用时，其不同部段的功能是不同的，因此，锚固质量的好坏不但跟锚杆的整体抗拔力有关，还和各段的锚固能力有关。
其次，拉拔试验不能对锚杆的锚固质量作充分的肯定，如对于全长粘结式锚杆，对锚杆承载力起作用的是锚固段，而在拉拔试验中，张拉段与锚固段共同向外受力，会导致结果偏大，给人一种满足承载力的假象。
第三，拉拔检测手段既费工又费时，抽检的样本数十分有限，难免以偏概全，不能满足对锚杆进行大面积检测的需要。
最重要的是，拉拔试验是一种破坏性的检测方法，实际操作中会对经锚杆加固的岩体产生新的扰动，降低锚杆对围岩的加固作用，这对软岩或较破碎岩层尤为不利。
哈尔滨工业大学硕士研究生白金超提出利用计算机技术和物联网技术，构造出FBG-FRP锚杆及其智能检测系统，监测分为以下几个部分：（1）钻孔过程监测。通过位置和压力等传感器来记录钻入深度随时间、工作气压等参数的关系，结合地质勘探报告，可以分析围岩的力学性能。（2）锚固力监测。该文采用FBG传感器，此传感器具有耐久性好，抗侵蚀能力高等优点，且体积小、易布置；另外它还能方便地使用波分复用技术在一根光纤中串接多个传感器，实现多点线式分布测量。（3）锚固密实度监测。通过应力波的反射和透射特点，通过特定的传感器接收信号并传输进入计算机中进行分析，从而得出锚杆的长度和锚固状态。（4）围岩压力的监测。采用哈尔滨工业大学周智等基于光纤光栅传感器原理开发出的新型的光前光栅土压力传感器。该传感器具备FBG的优点，对岩土工程有着很好的适用性，另外其还具有温度自补偿和温度测量的功能。
三，岩土锚固的前进方向
为了适应工程建设的需要和推动本学科的发展，应紧紧围绕以下课题，展开科学研究和技术创新：1）新型锚固结构及其综合配套技术研发；2）岩土锚固结构与周围介质传力力学机制研究；3）地震、冲击、交变等动荷载作用下，岩土锚固结构力学性能及破坏机制研究；4）永久型岩土锚固工程长期性能评估及安全评价；5）岩土锚杆工厂化生产及其标准化建设。
参考文献
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【5】 白金超。岩土锚固的FBG-FRP锚杆及其智能监测系统。哈尔滨工业大学工学硕士学位论文，2008年7月
第5篇：固体力学研究方向范文
关键词：预应力 CFRP筋 锚固体系 弹性夹环
中图分类号：TU757 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）05（c）-0027-02
碳纤维复合材料（CFRP）是纤维复合材料（FRP）的一种，与工程中普遍使用的钢材相比，具有高强、质轻、耐电磁、耐腐蚀及减震性能好等特点，应用前景非常广阔，尤其是应用在超大跨桥中（如超大跨悬索桥的主缆，超大跨斜拉桥的拉索等）。在预应力梁中用它来代替易受环境腐蚀而失效且松弛损失大的预应力钢筋也有着很好的经济效益。然而，由于其横向抗剪强度较低，仅为纵向抗剪强度的10%左右[1]。在很多使用过程中，锚具的性能起控制作用而不是CFRP筋本身的强度，因此，需要研发新型CFRP筋专用锚具以提高CFRP筋的横向抗剪强度。国内外众多学者在CFRP筋锚固体系方面已做了很多研究工作，相继研究出了各种新型锚具，但在技术上还不够成熟。在工程应用中往往因锚具施工时夹片不能完整进入锚环或分离式夹片错位进入锚环而导致锚具失效，表明在这方面有待进一步研究。
1 国内外CFRP筋锚具的研究现状
1.1 国外研究现状
CFRP筋锚具是在早期各种纤维聚合物（FRP）筋锚具的基础上发展起来的。1989年，Wolff和Miesser等提出了采用环氧砂锚固FRP筋；20世纪90年代初至90年代末期间Hod-hod、Uomoto、Nanni、Reda、Sayed-Ahmed等人采用夹持式锚具分别对各种FRP筋材进行锚固试验研究，，Erki和Rizkalla1993年在对FRP筋进行锚固研究时，在锚固区加设软金属套管包住FRP筋材以避免局部咬伤。
20世纪90年代，日本、加拿大和美国等国的学者纷纷对传统的夹片式锚具进行了改进研究，并取得了丰富的成果[1]。1998年，Sayed-Ahmed和Shrive等研究了一种新型夹片式锚具，由锚杯、四片式的夹片以及铜软套管等组成，其中锚杯和夹片均采用不锈钢材料如图1所示[3]。该锚固系统属于楔型锚具系统，锚杯和夹片存在着较小的角度差以及在FRP筋的锚固区套上软套筒等措施有利于提高锚固性能[3]。1998年，Kerstens等在夹片式锚具的研究中，夹片采用尼龙材料，锚杯采用钢材，试验研究结果表明锚固效率系数达到了90%。2003年，Mahmoud等试验研究了新型混凝土楔型锚固系统，其中夹片以及锚杯的组成材料为超高强混凝土材料，且锚杯外侧用CFRP布包裹以提高锚杯的抗裂能力如图2所示[6]。试验表明，新型混凝土锚具具有较高的承荷能力和较强的抗腐蚀能力[6]。
1.2 国内研究现状
对于CFRP筋锚固体系的研究，我国不少学者也作出很大努力，文章简单概述如下：2007年，同济大学薛伟辰和张蜀泸研制开发了适用于CFRP锚杆的夹片式锚具，通过拉拔试验研究了CFRP筋与不同介质之间的界面粘结强度；湖南大学的蒋田勇、方志对机械夹持式锚具进行了研究，河海大学的张作诚对CFRP筋灌浆式锚具和夹片式锚具分别进行了研究。宁波大学的诸葛萍等研制了CFRP筋夹片式锚具，并对不同齿距的夹片、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，以考察不同参数对CFRP筋夹片式锚具综合锚固性能的影响。东南大学的郭范波在吕国玉关于碳纤维增强塑料预应力筋锚具的设计基础上，通过理论分析和试验得出，锚具预紧力的大小与碳筋的滑移量有关，对碳筋的极限张拉强度没有影响。
目前，国内的研究主要集中在CFRP筋粘结式锚具方面，而对于CFRP筋夹片式锚具的研究还较少。为了加快CFRP筋在中国实际工程中的应用，应在国外现有研究成果的基础上，对传统的夹片式锚具进行改进，使之适合锚固CFRP筋[1]。
2 现有CFRP筋锚具综述
对CFRP筋锚具的研究主要基于减小CFRP筋的径向剪切应力峰值和增大锚固区化学胶结力、摩擦力、机械咬合力等锚固力的思想[1]。目前，针对CFRP筋的横向效应，国内外一些研究机构相继研制了一系列新型锚具，从锚固原理上，基本可分为三类：楔形夹持式锚具、粘结型锚具、复合型锚具。
2.1 楔形夹持式锚具
2.1.1 分离夹片式锚具
分离夹片式锚具由传统钢绞线锚具发展而来，主要由锚环、夹片、软金属套管、CFRP筋等部分组成，在夹片的内锥作用下，由摩擦力和机械咬合力对CFRP筋进行锚固[1]。夹片的齿距和齿深、套管壁厚、夹片锚杯的锥度及长度等是夹片式锚具锚固性能的主要影响[1]；其优点是设计灵活、施工方便、互换性好；缺点是夹片在夹持过程中易产生应力集中，损伤FRP筋。
2.1.2 锥塞式锚具
锥塞式锚具的原理同夹片式锚具相似，由锥形锚环和锥塞组成，CFRP筋束放置在锚环内，并从中心均匀劈开，沿锚环径向均匀分布，锥塞从CFRP筋劈裂处顶进锚环，夹紧CFRP筋。该锚具避免了夹片对CFRP筋的夹持，但是由于CFRP筋在锚具前段不是直线型，存在角变现象，容易产生应力集中导致CFRP筋破坏，对CFRP筋的强度发挥有影响，并且对施工技术要求比较高，实际工程中较少使用。
2.2 粘结型锚具
FRP筋材是将FRP纤维通过树脂浸渍胶合而成的，树脂与树脂或树脂与水泥浆体之间有粘结性能，粘结型锚具就是通过界面间的胶结力、摩擦力以及表面凸凹产生的机械咬合力传递剪力的。目前粘结型锚具在国外最为常见。粘结型锚具的优点是对CFRP筋的环向压力小，避免了CFRP筋的夹伤破坏，锚固效率较高。缺点是该种锚具不易对中，锚固长度大，压力灌胶工艺复杂，对粘结介质的性能要求较高。
3 新型弹性夹环式锚具的研制
通过分析上述CFRP筋锚具的优缺点，并结合CFRP筋自身特性，本文设计出一种能避免锚固区CFRP筋发生破坏的结构简单、施工方便、能重复使用的新型弹性夹环锚具。
3.1 设计方案
一种新型弹性夹环式锚具，包括用于套设在CFRP筋锚固区的软金属套管、呈倒锥形的弹性夹环、锚环和锚垫板。弹性夹环紧密套设在软金属套管的中部，整体卡嵌在锚环的锥形孔中，顶端沿其径向设置有三个上矩形槽，底端沿其径向设置有三个下矩形槽，上矩形槽与下矩形槽沿径向交错分布上矩形槽和所述的下矩形槽的宽度分别为0.4～0.6mm，深度分别为所述的弹性夹环长度的3/4-4/5，软金属套管与CFRP筋之间的摩阻角大于弹性夹环与锚环之间摩阻角和弹性夹环的圆锥角之和，以使预应力碳筋锚固良好，不致滑移。
3.2 创新点
本CFRP筋锚具在软金属套管选用薄壁铝套管或铜套管其内径与CFRP筋直径相同，使得套管与CFRP筋更好的锚固；弹性夹环为圆柱形，且内孔设置为圆角，使得端口受力得到良好过渡，内壁设置有凹凸不平的纹路，提高弹性夹环与软金属套管之间的摩擦力；上矩形槽和所述的下矩形槽的宽度分别为0.4～0.6mm，当弹性夹环向锚环推进时就可以很快对CFRP筋起到了夹持作用；锚环的内锥角略小于弹性夹环的外锥角且两者锥角差为0.05°-0.1°，弹性夹环的圆锥角小于或等于锚环与弹性夹环之间的摩阻角，可以防止预紧完毕卸载后弹性夹环回弹出锚环，使得锚具能够自锁。
4 结语
结合当前预应力CFRP筋锚具的研究现状，系统地归纳和总结目前的研究成果，在此基础上，提出一种夹片可整体同步跟进的弹性夹环式锚具的设计方案，但未就本设计方案作相关实验论证，该种锚具的锚固效率系数及各项参数有待确定。
参考文献
[1] 诸葛萍，任伟平，强士中，等.碳纤维（CFRP）筋锚固体系的研究现状及应用[J].中外公路，2010，30（2）：158-163.
第6篇：固体力学研究方向范文
关键词：饱和土 非饱和土 动荷载
中图分类号：TU41 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）04（b）-0225-01
土力学是运用工程力学的理论和方法来研究土体力学性质的学科[1]。它在实际工程如地基、挡土墙、土工建筑物中都有重要的应用。研究土力学，对我们从事土木工程活动的人士来说具有重要意义。本文根据土力学发展历史，分析当前土力学研究缺陷，预测土力学未来的发展。
1 土力学的发展历程
土力学历史悠久，起源于人类生产生活所积累的经验，古时候人们用压实土料修筑堤坝防洪，用夯实土基兴修各类工程等均属于土力学的范畴。近代土力学的发展开始于1776年库仑土压力理论的提出[1]。此后，1856年法国科学家达西发表了著名的达西渗透定律，1857年英国科学家郎肯发表了郎肯土压力理论，这些理论促进了近代土力学的发展。1925年太沙基提出了有效应力原理及渗透固结理论，从此土力学成为一门独立的科学。1950年后人类在土的基本性质、测试手段、计算技术、加固方法等方面均有较大发展。1980年后，土力学出现了新的分支，如计算土力学[2]，海洋土力学等。
土力学自成立以来经历两个发展阶段。第一阶段即1925年―1960年的近代土力学阶段，这一阶段土力学都是以太沙基理论为基础而展开研究的，但由于该理论过于片面，土体性质过于复杂，导致很多问题无法深入研究。第二阶段即1960年后的现代土力学阶段，以罗斯科为代表的临界土力学创立，从此人类对土体本构关系的研究步入了新的境界。人们开始综合考虑研究土体受力后的应力、应变、强度、稳定性以及它们和时间之间的关系[3]。
2 土力学当前发展中存在的问题
纵观土力学的发展历程，虽然取得了很大的进步，但是仍然存在着不少问题。
2.1 土力学理论不够完备
土力学是一门以实验为基础的理论学科，但是由于土体性质复杂，到目前为止，仍处于半经验办理论的发展阶段，未能形成公认的基础理论。太沙基把土体的压密和渗透结合起来推导出的一维固结微分方程能很好的反映土体单向固结的机理，但是在多维固结问题上并不适用。比奥固结理论能解出孔压分布，给出位移场，获得土体应力应变非线性、弹塑性和骨架的流变情况，但是参数确定的偏差会导致工程计算结果和实际测量结果差别很大[1]。所以这些理论都有自身的局限性，不能符合一般土体受力状态下的性能。
2.2 解决非饱和土问题方法欠缺
传统土力学理论只适用于解决饱和土的问题，其规律也是根据饱和土试验得出。然而工程中遇到饱和土的情况十分罕见，即使是软土地区，其表层土也不会是饱和的。将处理饱和土的方法应用于非饱和土不是很妥当，因为土的特性随其含水量有很大的不同，如膨胀土遇水后体积会膨胀，而失陷性黄土遇水后体积会收缩，而且它们的强度也会因遇水而降低[3]。于是有人提出了非饱和土强度理论，这些理论都是以吸力及为计算依据，但是由于吸力测试技术不够成熟，存在很多问题，不能被广泛采纳。
2.3 动荷载作用下土体规律的研究还不成熟
研究动荷载作用尤其是循环动荷载作用下土的力学特性，在道路的建设和维护方面具有重要意义[4]。尽管国内外开展了不少这方面的研究，提出了相关理论，但是动荷载作用下土体的变形、强度、以及液化规律比静荷载作用更复杂、更难把握，所以相关研究结论适用条件和范围都很有限，理论就更不成熟了。
3 土力学发展方向预测
土力学是研究土体特性的学科，土是经过漫长的地壳运动而形成的，不同地域的土其成分有很大的差异，即使是同一地方的土因所处的地层不同性质而相差很大，而且土的构造和结构对土的性质也有至关重要的影响，因此土的特性很强。土有的时候是饱和的，有的时候是不饱和的，有时可以看成是连续的介质，有时又不能看成连续的介质，它具有弹性、粘性和塑性等性能，这些都说明了土体的性质十分复杂。因此研究土力学需要采用理论、试验相结合的方式。
3.1 土的微观和细观研究
土是由固、液、气三相组合而成，土颗粒之间固液气三相的相互作用决定了土的力学性质区别于其他一切材料。土体强度、变形的宏观规律是与其微观结构直接相关的，通过微观试验研究，以探究土的非线性、弹塑性、各向异性、流变性等问题，可以更清楚的认识宏观规律的机理，从而初步把握其宏观规律。因此，微观和宏观相结合有可能使土体力学特性的研究出现转机。
3.2 土体的原位试验和无损探测
室内试验和原位试验之间存在着不可忽视的差别，室内试验时，压缩模量是在无侧向变形条件下测出的，而土的初始应力状况与沉积条件有关；在完全相同的条件下测量土的沉降量，试验结果表明压缩模量越大的土，它的计算沉降和实测沉降相差越大[3]。现有原位实验方法如标准贯入试验，触探试验只能用于小型工程，钻孔取土愈深，土的结构破坏愈大，试验结果的可靠度也就越差。因此发展更加先进的测探技术，可以克服取土后土结构的巨大变化和应力状态的改变，能大大提高试验结果的精确性。
3.3 非饱和土的研究
非饱和土力学理论之所以没能像饱和土力学理论一样同步发展，最主要的原因是影响非饱和土性质因素众多，关系复杂，它很难像饱和土那样找出应力应变之间一一对应的关系。此外非饱和土特性测试技术难度比饱和土大得多，这进一步制约了非饱和土理论的发展。由于非饱和土中存在气体，较之饱和土性质大有区别而且更加的复杂，研究非饱和土中固、液、气之间的相互影响关系成为解决非饱和土问题的重要出路。今后非饱和土的研究将着重于土体表面吸力的测定，土-水特征性能表征等方面。
4 结语
正如太沙基所说：土力学既是一门科学，又是一门艺术[1]。工程实践经验具有不可替代的重要意义。随着科技的进步，各种研究方法和手段不断进步，各种各样的工程勘察设备和试验设备得以研制，电子计算机的应用水平和实验测试技术的自动化程度不断提高，今后土力学的发展将呈现蓬勃的朝气。
参考文献
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第7篇：固体力学研究方向范文
作者：王大巍 房清敏 孙兆忠
【关键词】 颈椎侧块;椎动脉;内固定术;颈椎曲度
自从RoyCamille采用颈椎侧块固定技术以来，相关的解剖学、进针技术、生物力学及临床应用的研究使颈椎侧块内固定技术得到了广泛的应用，现总结综述如下。
1 颈椎侧块相关的解剖学研究
1.1 颈椎侧块 临床所称“侧块”指的是颈椎峡部和下关节突。明确侧块的边界对正确选择进针点有重要意义，侧块的上缘为上关节突关节面的最低点，下缘为下关节突的最远点，内缘为椎板与关节突的结合部，外缘为骨性边缘。侧块厚度及上关节突关节面的倾斜角度可指导术中进钉深度及方向的参考依据。对此，国内的研究认为[1]，侧块前后径为(7.0±1.2)～(8.2±1.7)mm，其中C3～C6接近，C7最短;测得上关节突关节面与水平面的平均倾斜角度分别是C3～C6较为接近，为48.4°±8.3°～53.2°±5.9°，C7较大为62.7°±5.4°。
1.2 椎动脉 椎动脉起自锁骨下动脉，经C7椎体前方，向上穿C6～C1的横突孔，由枕骨大孔入颅腔。如将侧块分成4等份，椎动脉投影位于内上和内下两个区域，章庆峻等[2]研究认为侧块后表面中心点距椎动脉距离为(13.99±1.63)mm。Xu等[3]和Ebraheim等[4]发现横断面上C3～C5的横突孔外缘与侧块中心点连线成内偏角，男性6.0～6.3°，女性5.3～5.5°。而C6则成外偏角，男性6.4°，女性5.4°，国内研究发现[5]，C3～6横突孔外缘与入钉点连线和矢状轴之间均成外偏角，平均7～8°，最大角度是12.1°。因此，由中点向外偏斜15°就可避开椎动脉[5]。
1.3 颈神经根 颈神经根从侧块前方通过，位于椎间孔的下部，并占据了横突间孔的下半部。颈神经根走行于侧块内上、内下及外下三个区域内，外上区是唯一安全区。螺钉尖端在此区穿透关节突前方最为安全。Xu等[6]对侧块后方中点与颈神经根的关系进行了研究，发现侧块后方中点距上、下位神经根的距离分别是5.7 mm、5.5 mm。可见由侧块后方中点或稍内侧进钉并向外上方倾斜是安全可行的。
1.4 颈脊神经后支 颈脊神经在通过椎间孔后，分为前支和后支。后支绕过上关节突，在其基底部转向后方，支配相应的小关节囊、韧带肌肉等。Ebraheim等[7]研究认为上关节突尖部到脊神经后支上缘的平均距离，在C5最大(7.4±1.6)mm，在C7最小(5.5±2.9)mm;颈神经后支的走向与上关节突关节面形成一定夹角，在C3 为23.7°，在C5为29.8°，到C7降为23.3°，由此可见进钉时侧块螺钉的方向应当避免指向上关节突基底部的前外角，以免伤及颈神经后支。
2 进针技术
RoyCamille技术:进针点为侧块中点，矢状面垂直进针，水平面针尖外偏10°。进针长度为14～15 mm;Magerl技术:进针点为侧块中点稍内上方2～3 mm，矢状面头倾30°，水平面针尖外偏25°，进针长度为15～16 mm;Louis技术:进针点为下关节面外侧缘内侧5 mm，下关节面下缘下3 mm，矢状面和水平面均垂直进针，不能穿透腹侧皮质。Anderson技术:进针点为侧块中点内1 mm，矢状面针尖向头侧偏30～40°，水平面针尖外偏10°，进针长度为16～18 mm。An技术:进针点为侧块中点内侧1 mm，矢状面针尖向头侧偏15～18°，水平面针尖外偏30～33°，进针长度为10 mm左右。在临床中，应用较多的是RoyCamille技术和Magerl技术。另外，国内尹庆水等[8]的改良Magerl法进钉点选在可视侧块中点内下1～2 mm处，进钉深度13.2～16.4 mm，进钉角度分别为矢状面45°，水平面29°。
3 生物力学研究
3.1 侧块固定与其他后路内固定的比较 颈椎后路的固定中，椎弓根螺钉固定比侧块固定有较高的稳定性，但在椎板减压情况下，侧块螺钉固定可满足临床需要，且侧块固定相对安全。Klekamp等[9]认为经关节突螺钉技术在每个水平上都比侧块螺钉技术有更大的拔出强度。而DalCanto等[10]研究认为，在颈椎2个节段固定中，单纯经关节螺钉固定与侧块钉板固定具有同等的生物力学稳定性。
3.2 进针技术的比较 由于临床应用中RoyCamille技术和Magerl技术应用较为广泛，因此两者的比较研究较多。Ebrahei等[11]研究认为：RoyCamille技术螺钉进针深度从C3[(15.7±1.7)mm]到C7[(11.3±0.8)mm]逐渐减少;Magerl技术从C3到C6在15～16 mm范围内，而C7最小为13.8 mm。由于Montesano等[12]研究认为，有效的螺钉长度是生物力学强度的关键，因此，Magerl法的生物力学强度优于RoyCamille法。而Barrey等[13]研究后发现，在C3～4用RoyCamille技术的螺钉显示比用Magel技术的螺钉明显较高的拔出力，在C5～6组则没有明显差别。并认为脊柱水平和性别是预示拔出抵抗力的主要因素。
3.3 进针深度的研究 Heller等的生物力学实验显示，直径3.5mm的皮质骨螺钉，穿透侧块双层骨皮质时具有最大的拉出阻力，比单皮质固定要强20%[14]。而Muffoletto等[15]按Magerl法进针，认为14 mm的单皮质螺钉能提供与双皮质螺钉固定相当的结构稳定性，而且其安全性大大提高。Stemper等[16]通过对下颈椎侧块的解剖学研究认为：Magerl技术和RoyCamille技术安全的进针长度都是在C4～C6最长，而C3稍短，C7最短;Magerl技术的平均螺钉长度要比RoyCamille技术在C3～C6上长2.6 mm，在C7水平长1.3 mm。相同节段的螺钉长度男性比女性长。
3.4 不同节段的比较 关于抗阻力研究，Swank等[17]研究认为，不同节段螺钉拉出阻力有显著差异，拉出阻力以C4最大，而上下两侧渐变小，C7 侧块抗拔出力较小，建议C7采用椎弓根螺钉技术固定。Sekhon[18]研究后认为，在C7节段大部分侧块螺钉固定牢固，不需要椎弓根螺钉的固定。Smith等[19]发现螺钉松动易发生在颈椎侧块钢板的头尾两端。Barrey等[20]研究认为，RoyCamille技术较容易损伤关节面，特别是在C5和C6节段。在C3和C4节段，RoyCamille技术是最好的选择。但在C5和C6，RoyCamille技术和Magerl技术没有生物力学上的差异，Magerl技术安全，但操作相对复杂。
3.5 侧块固定失败后的解决方法 Hostin等[21]研究用直径3.5mm的螺钉的Magerl技术侧块固定失败后的解决方法，他比较了用4.0 mm的螺钉采用Magerl技术的原轨道进入和改用Roycamille技术，在生物力学上没有显著差异(382 N Magerl，351 N RoyCamille)，而采用椎弓根螺钉固定则显示了极大的抗拔出阻力(566 N)。
4 临床应用
4.1 器材的选择 目前，临床报道的侧块螺钉内固定技术主要有钉板技术和钉棒技术。An等[22]研究认为，由于C3～C7上下相邻关节中心点的距离变化较大(9～16 mm，平均13 mm)，因此，选择合适的钢板较困难。但目前应用的Axis钛金钢板[23]已较好的解决了这一问题。钉棒固定不受这种限制，但占据的空间较大。Grubb等[23]使用钉棒系统行单皮质固定，钉板系统行双皮质固定，结果发现钉板的旋转稳定性强，而钉棒屈曲稳定性强，破坏力矩高;钉板的主要破坏方式为侧块骨折和螺钉松动，钉棒为上螺钉松动拔出，认为钉棒的屈曲稳定性优于钉板。Deen等[24]通过对21例患者进行了术后1 年的随访，认为钉棒系统比其他方法优越。
4.2 侧块内固定的适应证及禁忌证 原则上凡是引起颈椎椎间关节破坏的损伤和疾患，各种创伤导致的颈椎后方结构的稳定性破坏以及需要后路减压的颈椎不稳定的， 只要其侧块结构保持完整， 均可采用侧块固定。对椎体骨折、椎间盘损伤致脊髓前方受压神经根损伤，椎体压缩性骨折高度丢失大于25%者，应视为禁忌证[26]。
4.3 侧块内固定的并发症 ①解剖相关的，包括脊髓和椎动脉、神经根、关节面及关节突的损伤：脊髓和椎动脉的损伤，国内外文献罕见报道[27]，关于神经根损伤，标本研究中RoyCamille法的神经根损伤率为0.8%，Magerl法的神经根损伤率为7.3%。关节面和关节突损伤:RoyCamille法的关节面损伤率为22.5%，而Magerl法的关节面损伤率为2.4%;关节突骨折的概率在RoyCamille法为6%， 而在Magerl法为7%。② 内固定物相关的并发症：包括螺钉松动、拔出、折断，钢板的断裂。Magerl法的螺钉松动率为0～3.8%;RoyCamille法的螺钉松动率为1.1%，螺钉脱出率为0.2%。③ 其他的并发症：包括医源性椎管狭窄(2.6%)，感染(1.3%)，再脱位(2.6%)，假关节形成(1.4%)，术后相邻节段椎体退变(3.8%)等。
4.4 术后颈椎曲度的改变 对于这方面的研究较少，Pateder等[28]从手术后即刻到长期随访的影像学检查发现，颈椎侧块固定的前后曲度改变平均在2°(范围为0～6°)。
综上所述，颈椎侧块内固定技术是一种安全、可靠的颈椎后路固定方式。其手术操作相对简单，生物力学可靠，不影响单开门等其他手术方式的进行，适应证非常广泛。只要明确颈椎侧块的解剖及毗邻的解剖关系，采用正确的进针方法及合适的内固定器材，即可大大减少其并发症的发生。
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第8篇：固体力学研究方向范文
颈椎的侧块位于椎体的后外侧、椎弓根和椎弓的结合部，由分别向头侧突出的
上关节突和向尾侧突出的下关节突组成，左右各一。相邻节段的上下关节突构成小
关节，并将侧块连接在一起形成一个骨性柱状体。双侧的小关节和侧块同前方的椎
体及椎间盘一起构成颈椎的椎间关节并形成三个相互平行的骨性圆柱，这种结构形
成了颈椎稳定的基本框架[1]。有关侧块的详尽解剖学测量数据尚未见报告。
howards观察到相邻侧块中心间的距离平均为13mm，螺钉在侧块内以向头侧15
°、向外侧30°进入，深度为10－11mm时不会触及神经根[2]，这在一定程度上反
映了侧块的高度和前后径长度。脊神经根从侧块前方通过，它是侧块周围的重要结
构之一，从侧块后方中点到神经根的平均距离为5.6mm[3]。脊神经后枝是围绕侧块
的又一重要结构，ebraheim发现脊神经后枝平均高度从c3(2.2±0.6)mm到c7(1.2±
0.2)mm渐趋减小，脊神经后枝到上关节突尖端的平均距离在c5最大(7.4±1.6)mm，
而在c7最小(5.5±2.9)mm，脊神经后枝与侧块上关节面的夹角范围是23.3°±14.
3°到29.8°±11.2°[4]。颈椎小关节的完整对维持颈椎的稳定性有很大的作用。
zdeblick等对人体颈椎标本在轴向负荷下的伸屈和旋转运动做了观察，发现小关节
被切除50%后其抗扭力能力明显降低。在伸屈运动中，有关颈部的应力变形，在完
整标本、椎板切除的标本和25%小关节切除的标本间无显著差异，而在小关节切除
50%的标本上应变增加了2.5%，在切除75%和100%的标本上则增加了25%[5]。rober
t[6]的研究证实：椎板切除破坏了颈椎的稳定性，而侧后方小关节融合，可使椎板
切除后的颈椎重新获得稳定并防止进行性畸变的发生。其方法是经小关节钻孔，用
钢丝将纵形条状骨块绑在小关节上。融合的目的在于防止颈椎的旋转不稳、畸形或
微小运动引起的滑椎。52例病人中，有50例稳固融合，未发生畸变和不稳。richa
rd等在一项包括两个椎体及周围结构的颈椎运动节段的剪力试验中发现：小关节被
切除50%以上时，其抗剪力的能力被显著削弱(实验中发生小关节骨折)[7]。无论是
单侧或双侧小关节切除都明显地改变了颈椎功能单位耐受屈曲负荷的力量。josep
h等人的生物力学试验表明，单侧小关节切除致使其承载屈曲负荷的能力平均降低
31.6%±9.7%，而双侧小关节损伤则平均降低53.1%±11%[8]。liming等人的研究更
进一步证实了小关节损伤对颈椎整体稳定性的影响。通过对c4－c6运动节段的试验
发现：旋转运动的幅度随小关节切除范围的增多而增加，最大变化发生在双侧小关
节切除50%和75%的标本，同时其纤维环所受应力也随之增加；在侧屈试验中，旋转
度增加11%，纤维环应力增加30%。他们认为小关节切除造成纤维环应力的增加大于
椎间关节强直所引起的应力增加，双侧小关节切除50%以上，可显著增加纤维环的
应力和运动节段的活动幅度[9]。
由此可见，颈椎小关节对保持颈椎的稳定起着重要作用。两侧的侧块及关节对
颈椎后方的稳定起了支柱作用，小关节的破坏即意味着颈椎整体稳定性的破坏；相
反，小关节的稳定便构造了颈椎整体的稳定。
2 颈椎侧块在后路内固定中的应用
尽管有关侧块的解剖学测量的研究未见报告，但与侧块有关的颈后路内固定方
法却早已用于临床。最早采用钢板螺钉作颈后路经侧块内固定的是roy－camille，
此后magerl和seemann对此技术进行了改进，以期增加螺钉与侧块的咬合力，其主
要不同在于螺钉在侧块中的轨迹不同[2]。heller等[10]从解剖学上对roy－camil
le和magerl的技术作了比较，在26个新鲜颈椎标本上依据roy－camille或magerl描
述的方法将螺钉拧入c3－c7侧块，以确定两种方法对神经根，椎动脉和小关节所构
成的潜在危险。在roy－camille技术中，进钉点在侧块中心(小关节后面顶点)，螺
钉方向：由后内侧指向前外侧，与矢状面成10°角，以避开椎动脉，螺钉直径3.5
mm，穿透前后双层骨皮质。而在magerl技术中螺钉进点在侧块中点内上2－3mm，向
上倾斜与上关节突关节面平行，向外倾斜25°，螺钉贯穿前后骨皮质，尖端位于关
节突前面的上外侧。以上两种方法，钉尖所在位置是否合适，以侧块的三区分级系
统(three zone grading sys—tem)决定，即将侧块分为上、中、下三区，上区从
上关节突上缘至横突上缘根部；中区在横突根部上下缘之间；下区从横突根部下缘
到下关节突下缘。侧块的上1/3(上区)代表magerl技术螺钉尖端所在的位置，下1/
3(下区)是roy－camille技术钉尖所在的正确位置。在实验中，对每一个螺丝钉的
位置根据其对神经根、椎动脉的潜在危险，对小关节的影响，及所在的区进行评估
。结果表明，roy－camille技术损伤神经根的可能性很小，螺丝钉进入三区以外的
可能性较小；而magerl技术损伤小关节的危险性较小，两种技术均未构成对椎动脉
和脊髓的威胁。实验还表明出现神经根损伤的机会与外科医生的技术熟练程度有关
，一旦技术熟练以后发生神经根损伤的机会将明显降低。该实验采用直径3.5mm的
皮质骨螺钉，但未涉及钉长以及采用此种螺钉的解剖学依据。howards等对c3-c7小
关节之间的距离、c7-t2椎弓根的形态也进行了研究，目的是确定颈后路经侧块钢
板螺钉内固定的潜在危险性。为此他们对22个颈椎标本进行了研究，发现从c3-c7
上下相邻两侧块中心之间的距离在不同个体变化较大，范围从9-16mm，平均13mm，
钢板的设计必须适应在不同个体和不同节段间的这种变化。由于神经根在上关节突
前外侧穿出，因此向内侧和向头侧的角度越大，损伤神经根的可能性越大，螺钉理
想的穿出点在横突上缘与侧块的结合部。进钉点在侧块中心内侧1mm，进钉深度7－
18mm，平均10mm[2]。anderdon等对30例颈椎不稳的病人进行了颈后路a0重建钢板
内固定和植骨术，所采用的进钉点和howards方法相同，进钉方向：向外10°，向
上30°－40°(平行于上关节突关节面)[11]。ebraheim等基于对脊神经后枝所在位
置的测定认为magerl和anderson的进钉途径较roy－camille技术更易伤及脊神经后
枝，而引起单侧颈背痛或感觉异常[4]。
侧块的正前方是位于横突孔中的椎动脉。ebra-heim等的解剖学研究证实了向
外10°的进钉方向不会对椎动脉构成威胁[12]。以上所述多针对于手术危险性的探
讨，而john等则着重研究了不同类型的螺钉与侧块结合力的大小。研究采用12个新
鲜颈椎标本，先经放射学检查确定标本完好无损，然后再经ct扫描测定每一标本c
2－c7椎体松质骨骨密度；试验采用6种不同直径和不同螺纹的螺钉，(2.7、3.2、
3.5、4.5mm皮质骨螺钉，3.5mm松质骨螺钉，3.5mm自攻螺钉)，准确固定到颈椎侧
块上，然后测定螺钉的轴向拉出阻力。对所得数据进行分析以决定螺钉直径、螺纹
形状、颈椎节段、骨密度以及是否穿透双层骨皮质等因素与拉出阻力的相关性。实
验结果显示：最大拉出阻力为直径3.2、3.5和4.5mm的皮质骨螺钉，并且均需穿过
双层骨皮质；最小拉出阻力为3.5mm自攻螺钉(无论是穿过单层或双层骨皮质)。椎
体松质骨密度与拉出阻力无关，不同颈椎节段骨密度无显著差异，然而在不同节段
螺钉拉出阻力却有显著性差别，拉出阻力最大的是c4，向头、尾侧顺延则逐渐变小
。研究资料提示：医生不仅要考虑螺钉的类型和大小，也要考虑螺钉应钻透单层或
双层骨皮质，穿透双层骨皮质会对局部解剖结构构成更大危险，但是由于首尾侧颈
椎侧块与螺钉咬合力更弱，在这些部位螺钉钻透双层骨皮质是可取的[[[[13]。ma
rgaret e.smith等采用人颈椎标本和roy－camille钢板作了一项颈椎稳定装置的
生物力学试验，发现roy－camille钢板可有效地固定严重不稳或严重损伤的颈椎；
螺钉脱出最易发生在颈椎的头尾端，即钢板两端的螺钉是固定的薄弱环节[14]。m
icheal的临床病历统计分析支持以上结果。17例多节段颈椎病患者采用后路经侧块
内固定，l例出现c7侧块螺钉松动(无症状)[15]。颈椎侧块旁的另一重要解剖结构
是椎弓根。由于椎弓根内固定技术在胸腰椎的广泛应用，提示人们对颈椎进行类似
的固定，而螺钉的入点就在侧块上。为此国内孙宇等对50例健康成人颈椎椎弓根进
行了观察，表明c3－c7具备了行椎弓根螺钉内固定的条件，为螺钉的设计和手术定
位提供了解剖学依据[16]。ladd等则更详尽地研究了颈椎椎弓根的形态以及椎弓根
钉的进钉部位和方向，并对经椎弓根内固定和经侧块螺钉内固定进行了生物力学试
验。结果证实，椎弓根螺钉的拉出阻力显著大于侧块螺钉的拉出阻力[17]。王东来
等对下颈椎椎弓根内固定作了进一步的解剖学研究，对进钉点做了精确定位。19例
临床应用中无一例神经、血管及内固定并发症[18]。但就颈椎所受负荷而言，经侧
块内固定是否即能达到固定要求，而不必再采用更为复杂的经椎弓根内固定技术，
尚需进一步研究。
3 几种颈椎内固定技术的比较
颈后路内固定技术已成为颈部损伤、不稳定的有效治疗方法。gill等对四种不
同的后路内固定方法作了比较，通过生物力学实验，试图揭示不同手术方法所能提
供的相对稳定性。这些术式包括：(1)rogers棘突间钢丝内固定；(2)halifax椎板
钩；(3)经侧块1/3管状钢板内固定(采用单层骨皮质螺钉)；(4)经侧块1/3管状钢板
，双层骨皮质螺钉内固定术。通过人体颈椎标本的屈伸运动试验，发现上述第四种
术式提供了最强劲的稳定性，而其它三种方法所能达到的稳定性则相对薄弱[19]。
weis等人的研究也表明，后路经侧块内固定对颈椎运动节段和全颈椎的稳定作用明
显大于后路钢丝内固定[20]。roy－camille对颈后路钢丝内固定和钢板内固定进行
了体外实验，在韧带损伤的模型中，棘突间钢丝内固定增加了33%的屈曲稳定性，
而经侧块钢板内固定则增加了92％的稳定性。gill等发现，所有后路内固定技术对
屈曲型韧带损伤病例的固定效果均优于garspar前路颈椎钢板[19]。jettery等通过
体外动物模型试验和人体颈椎标本试验对椎板下钢丝内固定、rogers钢丝内固定、
bothlman三重钢丝内固定、ao钩板内固定以及cas－par前路钢板内固定进行了比较
。在抗屈曲和旋转稳定方面以上任何两种方法之间均无显著差异，然而caspar前路
钢板与所有后路内固定方法相比，却明显增加了颈后部应。因而在治疗屈曲损伤中
效果较差[21]。
就经侧块钢板内固定术本身而言，不同进钉方向或螺钉在侧块中不同的走行距
离所提供的稳定作用也有差异。montesano和jnach比较了roy－camille和magerl两
种方法，发现magerl技术具有更可信的稳定作用[11]。在后路内固定技术中，最稳
定的当属magerl钩板技术，尤其是在抗屈曲应力方面。板的上部由螺钉固定在侧块
上，下部成钩状钩在下位椎骨的椎板上。
在伸展型损伤中，后路钢丝内固定技术的稳定作用较差，在此情况下，后路钢
板却能发挥更可信的稳定作用。尽管rogers mcfee，edwards等分别报道了颈后路
钢丝内固定技术对于不同类型颈椎损伤的可信疗效，但对于多节段椎板切除及椎板
、棘突骨折的病人，钢丝内固定技术的应用也受到了限制[11]。joseph证实在节段
性推板切除的颈椎，经关节突和椎板切除节段以下颈椎棘突穿钢丝捆绑纵形骨块不
能维持颈椎的稳定性[20]。
4 结 论
4.1 双侧侧块关节和前方的椎体、间盘结构共同构成了颈椎稳定的基本框架
。以上结构的破坏即意味着颈椎稳定性的破坏。
4.2 颈后路内固定技术正在被越来越广泛地应用，术式可概括为两类：一是钢
丝捆绑式内固定，二是经侧块钢板、螺钉内固定，其中后者具有更广泛的用途。
4.3 经侧块钢板螺钉内固定术，其进钉部位和角度各有不同，有代表性的为r
oy－camille和magerl两种方法，后者稳定性更好，手术对神经根，椎动脉，小关
节损伤的发生率与术者的熟练程度有关。
4.4 经椎弓根内固定技术的可行性，已有实验论证，并已初步用于临床。由于
经侧块内固定已能达到满意的固定，因此是否有必要采用经椎弓根内固定尚待论证
。此外二者的手术危险性尚未比较。
4.5 检索5年的中外文资料，未见有关侧块的详尽解剖学测量数据的报告。但
johng heller的实验中采用了直径3.5mm的螺钉，howards的研究发现相邻侧块中
心间的距离平均13mm，螺钉进钉深度平均10－11mm。这在一定程度上勾画了侧块的
大小。
4.6 经生物力学试验显示，直径3.2、3.5、4.5mm的皮质骨螺钉，穿透双层骨
皮质，具有最大的拉出阻力，其中3.5的螺钉力量最大。经侧块钢板螺丝钉内固定
，钢板首尾两端的螺钉是固定的薄弱环节。
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第9篇：固体力学研究方向范文
从60年代起，固定化酶的研究迅速发展，综述和专著大量涌现，人们不断地探索新的固定化材料和方法。酶的固定化（Immobilization of enzymes）是用固体材料将酶束缚或限制于一定区域内，仍能进行其特有的催化反应，并可回收及重复利用的一类技术[1]。固定化之后酶的构象改变，可以提高酶的活性，也可以对其选择性进行调控。
固定化酶是近十余年发展起来的酶应用技术，不仅在化学、生物学及生物工程、医学及生命科学等学科领域的研究异常活跃[2]，得到迅速发展和广泛的应用，如酶传感器和DNA的纯化等[3]。而且因为具有节省资源与能源、减少或防治污染的生态环境效应而符合可持续发展的战略要求，具有诱人的应用前景。而对于Fe3O4磁性固定化酶而言，Fe3O4具有较高的机械强度和催化活性，且具有磁性，容易分离，在催化分解有机污染物领域具有潜在的应用前景，对对硝基甲苯具有催化降解活性，可为有机污染治理提供新的材料与方法[4]。
国内酶固定化载体的研究取得了很大的进展，载体材料研究范围从传统的以聚合物材料为主发展到聚合物材料和无机材料共同发展的局面；聚合物载体材料的研究朝着功能化和精细化的方向发展；固定化酶朝着高活力保持率、长使用寿命、易于分离和可再生等方向发展；固定化所采用的载体会直接影响固定化酶的性质。用于酶固定化的载体种类很多，包括纤维素及其衍生物、壳聚糖及其衍生物、凝胶材料、有机合成聚合物等。近些年来，磁性物质作为一种绿色载体正逐渐成为研究的重点，它具有以下优点：有磁性，可方便简单地进行分离和磁性导向；具有很好的生物相容性；表面含有大量功能团；分散性好；机械强度高，磁响应强；不易溶胀，不易受微生物侵蚀，使用寿命长；传质阻力小，热稳定性好等。但是天然磁性物质成本高，难以满足酶工程领域的大规模应用要求。如果将人工合成的磁性介质与酶偶联，就能使酶也具备相应的磁性，并利用磁响应实现生物分离等操作。磁性粒子便是一种使用较为广泛的人工合成磁性物质。它是指粒径极小的具有铁磁性或亚铁磁性质的颗粒，通常为纳米级[5]。
固定化酶的研究始于1910年，正式研究于20世纪60年代，70年代已在全世界普遍开展。固定化酶的制备方法有物理法和化学法两大类。物理方法包括物理吸附法、包埋法等。物理法固定酶的优点在于酶不参加化学反应，整体结构保持不变，酶的催化活性得到很好保留。但是这种固定化酶结合性差，在受到离子强度、PH值变化影响后会从载体上游离下来。化学法包括离子结合法、共价结合法和交联法等[6]。是将酶通过化学键合连接到天然的或合成的高分子载体上，使用偶联剂通过酶表面的活性基团将酶偶联起来，而形成结合更牢固的固定化酶。
与游离酶相比，固定化酶在保持其高效专一及酶催化反应条件温和的特性的同时，又克服了游离酶的不足之处，呈现贮存稳定性高、分离回收容易、可多次重复使用、操作连续可控、工艺简便等一系列优点。而对于磁性固定化酶来说，它除了具备固定化酶稳定性好、可以多次使用等优点外，还具备酶与载体结合牢固、不会因底物浓度高或因有盐离子存在而轻易脱落、载体对蛋白质的固载量大、具有超顺磁性（即在有磁场作用时才表现出磁性[7]。铁磁性物质的颗粒小于临界尺寸时，在一个较强的外磁场存在下，磁性微粒有较好的磁响应性，可以从悬浮介质中分离出来，当撤去磁场后磁性微粒无磁性记忆，又会很快均匀地分散在介质中，这种性质就是超顺磁性。例如：无外磁场时，Fe3O4的临界尺寸为25.0nm）、在外磁场存在下极易将酶从反应体系中分离出来等特性[8]。
目前，固定化酶在国内外都得到广泛的重视和应用。虞和慈、刘光荣等人，用戊二醛做交联剂将酶和明胶载体进行交联。经交联后，不仅酶和明胶牢固地结合，且明胶本身失去了水溶性，从而得到理想的固定化。采用0.18～0.32mm细度的明胶，按明胶：酶液1：0.5（w/v）吸附后，以适量的25%戊二醛交联30分钟后即可得到分散性良好的微粒明胶固定化酶。采用此种固定化酶，裂解10%青霉素，6-APA收率可达84%以上。这种固定化酶在缓冲液中低温存放一年后，活力仍保留90%以上，在柱和搅拌罐两种反应器中，酶的半寿期分别为730小时和248小时[9]。崔娟研究了Lipase QL的固定化，选择载体涂布法为酶固定化方法，硅藻上为固定化载体，得到的固定化酶具有较高的转酯活力，为含相同蛋白量游离酶转酯活力的14.3倍，酶的回收率达到89%[10]。
鉴于固定化酶的稳定性仍然有待提高，2007年浙江大学的一项科研成果又进一步完善了这个方面。高稳定性固定化酶的制备方法，首先采用酶、水、表面活性剂、有机溶剂、单体或预聚物、以及交联剂等构建微乳体系，然后加入少量的反应底物诱导出酶活性构象，通过加热、紫外光照或直接辐射等方式引发自由基聚合反应，实现酶在高度交联载体中的包埋固定化。该方法具有制备工艺简单、酶活收率高、稳定性好、适用环境范围广、制作成本低以及所制得的固定化酶机械强度大等优点。
脂肪酶是一类特殊的酰基水解酶。作为工业用酶，加强酶稳定性和使用寿命方法之一的固定化受到了广泛的关注。商业化树脂或多孔材料（如MCM-41）作为固定化的载体一直以来都被广泛研究，但价格相对昂贵，限制了其大规模的应用，而Fe3O4纳米磁性粒子廉价易得，制备工艺简单，克服了其他固定化酶载体的缺点[11]，越来越受到广大科研工作者的重视。
在对载体的活化过程中，戊二醛（GA）、碳二亚胺（EDC）和N，N' -二环己基碳酰亚胺（DCC）是最常用的功能试剂， GA通过形成席夫碱的形式偶联载体和酶分子上的氨基，后两者则可以通过缩合反应使酶氨基和载体羧基直接偶联形成肽键，适用于带羧基和带氨基的载体[12]。
可见，固定化酶的应用前景十分广阔，固定化酶有许多优点，尤其是稳定性和可重复使用性使其在许多领域得到广泛应用。固定化酶技术是一门交叉学科技术，目前已得到长足的应用和发展，也受到越来越多人的关注。
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