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2CFRP片材的應用研究
CFRP片材主要應用在建筑結構加固中，20世紀80年代末至90年代初起源于歐美和日本等發達國家，方法為利用樹脂類粘結劑將碳纖維粘貼到結構或構件的表面，形成復合材料，通過碳纖維與構件的協同工作來提高結構和構件的承載力和延性。此技術在90年代得到廣泛應用，經過1995年日本阪神地震檢驗，并在1999年中國臺灣省地震后的修補和重建中發揮了重要作用，使人們對這一新技術有了進一步的認識，在國內已經引起重視，并著手研究和開發。
2．1CFRP加固補強混凝土結構
對混凝土工程進行加固，是目前CFRP在土木工程中應用最成熟的技術，關于這方面的研究主要集中在對加固后構件的抗彎、抗剪、抗壓抗疲勞等?？箯澕庸?圖1)就是將碳纖維片材用膠結劑外貼于構件的受拉面與混凝同承受荷載，以提高構件的受彎承載力，達到抗彎加固的目的。目前國內外主要是運用試驗和有限元分析的方法分析影響加固性能的因素，并用試驗數據和分析數據提出承載力公式，進而改進加固的方法。2000年以來，東南大學、清華大學、哈爾濱工業大學、天津大學等都對CFRP加固的鋼筋混凝土和預應力鋼筋混凝土構件進行了彎曲試驗，得到影響加固效果的主要因素有碳纖維布的層數(加固量)、混凝土強度、配筋率、碳纖維布端錨固情況等［1］;另外，岳清瑞、趙國藩和鄭國棟等［2，3］還研究了二次應力狀態以及既有荷載的存在對加固效果的影響，提出了提高梁底碳纖維布的抗剝離能力的方法［4］?？辜艏庸?圖2)主要是將碳纖維片材粘貼于構件的剪跨區，利用碳纖維布對混凝土的約束來抑制剪切裂縫的開裂和發展，達到抗剪加固的目的。與抗彎加固類似，抗剪加固的主要研究也主要集中在用試驗研究和有限元分析的方法對加固后構件的抗剪承載力提高程度、破壞形式以及影響加固的因素進行研究和分析［5，6］，并針對破壞形式提出了一些解決方案?？箟杭庸?圖3)的研究主要是實驗研究，將CFRP片材外貼在鋼筋混凝土柱上進行受壓試驗研究，能提高柱子的承載力和延性［7］。在這些靜力性能研究的基礎上，很多學者提出了疲勞性能的問題，并針對加固后的鋼筋混凝土構件進行了疲勞試驗的研究，結果表明，加固后的混凝土構件疲勞壽命提高、疲勞變形減小、抗裂性能提高［8］。近兩年，東南大學的袁鑫等［9］對高溫環境下的粘貼CFRP板前后的RC箱梁做了疲勞試驗研究，得出高溫環境下使用的箱梁橋頂板經過CFRP加固后承載力、剛度和疲勞強度都提高了;同濟大學的商興艷［10］通過試驗研究了L形外貼纖維片材加固震損的鋼筋混凝土框架節點的抗震性能;顧威、李宏男等［11］對加固的受損軸壓鋼管混凝土進行了試驗研究。國外在CFRP加固混凝土結構方面也進行了深入研究，近幾年Badawi和Wahab提出一種內嵌式的加固方法，即在混凝土構件表面挖槽，在槽內涂環氧膠，然后粘貼CFRP材料(圖4)，并對這種加固的構件進行了抗彎、抗剪和抗疲勞試驗研究［12-14］，加固效果比外貼方式好。圖4內嵌式加固方法Fig．4StrengthwithNSMCFRPproduct
2．2加固鋼結構
在土木工程中，鋼結構的損傷具有局部性和多發性等特點，且不可能立即退役。采用傳統的焊接和用螺栓、鉚釘連接加鋼板的加固方法存在焊接殘余應力、削弱截面等很多弊端。采用碳纖維布進行加固補強，可手工完成，具有良好的耐腐蝕性，不會出現鋼板加固后的銹蝕現象。CFRP加固修護鋼結構就應運而生，但是它起步晚，其研究和應用均處于初始階段，主要是進行數值模擬和數值分析，試驗研究很少。在梁的受拉面粘貼CFRP片材，提高其抗彎承載力和抗彎剛度;在梁的腹板粘貼CFRP片材，提高其抗剪承載力;對疲勞損傷鋼結構進行加固，提高剩余疲勞壽命;CFRP布環向纏繞鋼管柱，避免鋼管的局部失穩，提高柱的抗壓承載能力;對鋼結構節點的加固以及結構耐久性加固等。由于疲勞是鋼結構損壞的主要原因之一，清華大學的鄭云、葉列平［15］對CFRP加固的含中央疲勞損傷裂紋的鋼板進行了理論分析，計算得出其剩余疲勞壽命得到顯著提高。張寧等［16］通過試驗研究分析得出拉應力狀態下碳纖維布加固鋼結構K形焊縫，可改善鋼構件的疲勞性能，延長鋼結構疲勞構件的使用壽命。對預應力CFRP板加固鋼板的受拉疲勞試驗研究［17］，分析了應力比、CFRP板剛度、預應力及粘結膠性能等因素對疲勞裂紋擴展的影響，試驗結果表明:加固后結構的疲勞壽命提高16倍以上。CFRP加固鋼結構的破壞形式仍然是以粘結層的剝離破壞為主，是影響CFRP加固鋼結構性能的重要因素，碳纖維布與鋼結構之間的粘結性能直接影響加固效果。根據試驗結果，在粘結端部，界面剪應力最大，隨粘貼長度的增大，界面傳遞的剪應力減小，碳纖維復合材料受到的正應力增大，承載力也逐漸提高，但當粘結長度增大到一定值時，只是膠層彈性長度增大，承載力不再提高。岳清瑞、彭福明等通過靜力拉伸試驗(粘結材料選用雙組份環氧類粘結劑)對碳纖維布與鋼結構之間的粘結應力進行了分析，最后得到了碳纖維布加固鋼結構時的有效粘結長度為80mm～100mm。碳纖維與鋼構件之間的粘接性能是碳纖維加固修復鋼結構研究領域的一個重要課題，但是加固鋼結構膠粘劑材料的研究較少，成為制約這項技術應用的主要問題，應加強這方面的研究;碳纖維布端部存在嚴重的應力集中，錨固顯得異常重要，尤其是在碳纖維布的端部，這個問題也應該深入研究。
3CFRP管材及其組合構件的應用研究
結構的自重限制空間結構向超大跨度發展，輕質高強的纖維復合材料的出現為解決這一問題提供了有效的途徑，CFRP材料在加固現有結構中的良好表現，使人們認可了其高強、輕質、耐腐蝕的性能，研究能否將CFRP制成桿件用于空間結構中，以跨越更大的跨度，具有重要的意義。2004年清華大學的錢鵬等［19］以日本Toray-TT00SC碳纖紗作為原材料，用鋁合金制作連接件，采用卷帶成型法制成了CFRP圓管。對CFRP桿件軸向進行了受力試驗，采用ANSYS軟件對桿件的進行了分析計算，得出CFRP管的破壞形式。CFRP材料的各向異性使純CFRP桿件以節點連接破壞為主，不能充分發揮材料的優點，且破壞具有脆性特征。2006年蔣燕等又提出了CFRP-鋁合金組合桿件［16］(由鋁合金管外包CFRP布制作而成)，對其進行了拉伸試驗研究、軸心受壓穩定試驗研究和彎曲試驗研究，試驗表明:組合管的破壞模式與鋁合金管的破壞模式較為接近;組合構件的彈性階段抗彎剛度和極限承載力比純鋁構件大大提高。根據試驗研究和理論分析得到了軸心受壓承載力計算公式和組合管局部屈曲承載力計算公式，并提出了組合構件抗彎剛度的計算方法，建議了組合長管軸壓穩定承載力的計算方法?；谶@些桿件性能的基本研究，錢鵬等將CFRP-鋁合金組合桿件用于Keiwitt網殼和網架中［21］，運用有限元的方法建立了網架和網殼的模型進行了分析，得出組合管網殼的承載力和剛度比鋁合金網殼高，對幾何缺陷和非對稱荷載的敏感性都比較小，且自重比較小。國內外很多學者都認為CFRP-鋁合金組合管發展潛力巨大。從經濟上看，CFRP-鋁合金組合管比鋁合金管要貴，但是長期經濟效果要優于鋁合金管，因此經濟效益較好。鋁合金的無磁性和不與CFRP材料發生電化學反應的性質也讓其代替鋼材成為這一組合管的首選材料。2009年哈爾濱工業大學的張亮泉等［22］以T700SC-12K碳纖維(日本東麗公司)和環氧樹脂為材料和基體，采用纖維纏繞成型工藝，正交對稱鋪設CFRP鋪層，設計了不同尺寸的CFRP圓管，并進行了壓縮和拉伸試驗，采用有限元軟件ABAQUS考慮單層纖維受拉斷裂、受壓屈曲和扭折、在橫向拉力和剪力作用下基體開裂以及在橫向壓力和剪力作用下基體破碎，對CFRP圓管的破壞進行數值模擬分析，結果與試驗所得數據總體吻合較好。得出受壓破壞以纖維受壓后扭折致使纖維折斷和基體開裂為主要破壞模式，受拉破壞以纖維拉斷為主要破壞模式。這種CFRP管的性能如表1所示。張亮泉和歐進萍［23］提出用上述方法制成的CFRP圓管建立平板網架結構，并對它們進行了有限元分析(分析中均假設節點具有足夠的強度和剛度不發生破壞，網架結構的破壞發生于桿件上)，得到隨著跨度的增加，CFRP網架的豎向位移明顯小于鋼網架，跨度越大越明顯，CFRP網架的跨越能力可提高30%;CFRP網架抗震性能優于鋼網架。用Pushover分析方法分析CFRP網架失效模式得出，要充分發揮CFRP網架材料的高強度優勢，關鍵因素是提高支座的變形能力。上述所有的分析都是建立在節點具有足夠的強度和剛度不發生破壞的假設條件上，但是CFRP桿件之間的連接一直是制約其發展的關鍵因素。2012年張亮泉［24］提出了一種由CFRP管材為受力主體，鋼板為端部支撐的新型組合構件(圖5)。在構成空間結構時，構件之間仍然可以采用焊接節點和螺栓球節點，很好地解決了桿件之間的連接問題。采用數值分析的方法研究其受壓性能，其抗壓承載力有很大的離散型，需要后期具體的模型試驗才能確定其準確的抗壓性能。
4CFRP索材的應用研究
碳纖維增強聚合物(CFRP)筋材具有輕質、高強、耐腐蝕、抗疲勞性能好等優點，已在橋梁工程中得到應用，成為大跨度橋梁拉索的理想材料。因為CFRP索只受拉力且為純CFRP材料成型，因此可以最大程度的發揮CFRP材料的力學性能。目前CFRP索主要應用在橋梁結構中，國內外有很多已經建成的CFRP拉索斜拉橋，如表2所示。東南大學Rc＆Pc結構教育部重點實驗室聯合相關單位完成了國內第1座CFRP拉索斜拉橋(江蘇大學人行橋)的設計與建造，該橋全部拉索均采用CFRP材料。長安大學的梅葵花、東南大學的呂志濤［25］采用解析法分析了CFRP斜拉索的靜力特性，發現CFRP拉索的垂度只有鋼索的1/5，使得拉索傾角和允許應力相等時CFRP拉索的極限長度是鋼索的5倍有余，拉索長度相同時CFRP索的承載效率比鋼索高得多;隨著跨度的增大，鋼拉索承受外荷載的能力急劇下降，而CFRP拉索承受外荷載的比重仍非常高。梅葵花推導了斜拉索設計時待求參數的精確計算公式，并從精確解析式中直接得出忽略拉索彈性伸長的近似解;建立了CFRP拉索的非線性參數振動模型，采用數值分析的方法，分析了各種因素對拉索在參數振動特性的影響，得出拉索振動的拍頻、幅值與拉索靜拉力、激勵幅值以及阻尼等有關，且在參數振動發生機率、參數振動響應以及抑制參數振動難易程度上，CFRP拉索優于鋼拉索。鑒于上述CFRP拉索相對于鋼拉索的優勢，其在橋梁結構中的應用研究越來越多，目前主要集中在CFRP斜拉橋和CFRP纜索懸索橋的研究。東南大學土木系通過具體的算例分析了1000m級斜拉橋的幾何非線性影響量，并計算了其在溫度荷載下的靜力反應;采用有限元法對比分析了CFRP索斜拉橋和鋼索斜拉橋的主要動力特性，提出了若干優化CFRP斜拉橋的理論依據。東南大學的呂志濤主持了國內首座CFRP索橋(江蘇大學人行橋)的設計和應用研究［27］，研制了黏結型CFRP拉索錨具，并對其進行了有限元分析和試驗研究;研究了CFRP拉索的制作和安裝工藝并提出了拉索的張拉方案。江蘇大學的周士金等［28］對以蘇通長江公路大橋為參考對象，建立斜拉橋的有限元動力模型，并采用等軸向剛度準則將鋼索替換為CFRP索，與鋼索斜拉橋在同一地震波作用下的地震響應差異和抗震性能，得到CFRP索斜拉橋的位移和內力地震響應值較小，在抗震性能方面具備一定的優勢;對首座CFRP索斜拉橋進行了有限元分析和荷載試驗、動態試驗，為CFRP索橋梁的動態建模、動態特性分析、抗震抗風設計及CFRP新型纜索材料在橋梁工程中的進一步推廣應用提供一定的參考依據。2006年鄭宏宇等［29］提出將CFRP索用在懸索橋中，并分析了CFRP拉索體系懸索橋的優勢、可行性以及推廣和應用所面臨的問題。2011年東南大學的馬文剛等［30］采用有限元建模的方法對鋼纜鎖懸索橋和CFRP纜索懸索橋分別進行了恒載、活載、溫度作用的對比分析計算，得出CFRP纜索懸索橋在恒載作用下的內力和溫度作用下變形比鋼纜鎖小，但是由于剛度較小，在活荷載作用下豎向變形比鋼纜索橋大7%;2012年同濟大學的李揚［31］基于分段懸鏈線法和通用有限元程序也對鋼纜鎖懸索橋和CFRP纜索懸索橋的靜力性能進行了對比研究，得到了同樣的結論，且進一步對CFRP纜索懸索橋的剛度進行了參數分析，考慮的設計參數包括橋跨布置方式、矢跨比、邊中跨比、主梁抗彎慣矩、橋塔抗彎慣矩和中央扣，提出了改善結構剛度設計的建議。CFRP索比重小、剛度小，其抗風性能尤為重要，同濟大學的李揚和肖汝成［32］用非線性有限元計算方法，對主跨2000m～5000m的鋼纜索和CFRP纜索懸索橋的抗風性能進行了對比分析，得到其抗風性能確實比較差，必須采取相應的改善措施。針對錨固困難、CFRP索造價高，用在斜拉橋中整體剛度低等問題，同濟大學的熊文和肖汝誠［33］提出CFRP與鋼組合截面斜拉索和CFRP與鋼組合結構斜拉索兩種方案，前者是將CFRP與鋼形成組合截面斜拉索(圖6)，后者是將CFRP斜拉索與鋼斜拉索分別應用于同一橋梁不同跨度區域，在保證兩種斜拉索良好力學性能的同時優化了經濟性能。綜上所述，CFRP材料作為超長跨度斜拉橋的拉索材料與傳統的鋼拉索相比有很多優勢:強度大;相同條件下，CFRP拉索的承載效率比鋼拉索高得多;CFRP拉索的比重小，減輕基礎施工的難度。但作為一種新型材料，在使用上也存在一些問題，CFRP的抗剪性能較差，導致CFRP索有折點時脆斷，且CFRP拉索的錨固非常困難，需要設計一種專門的錨具來解決這個問題。
5CFRP錨固系統的應用研究
由于CFRP筋的橫向抗剪強度較低，常常發生橫向剪切破壞，導致無論是用作受壓構件的CFRP棒材還是用作受拉構件的CFRP索材都難以采用傳統的連接方式和錨固方式對其進行連接和錨固，CFRP筋錨固體系的研發成為能否將CFRP材料應用于實際工程的關鍵。因此，近幾年關于CFRP筋錨具的研究和開發方面有不少研究。目前，國內外研究的適用于CFRP筋(索)的主要錨具形式有粘結型、夾片型和復合型(夾片-粘結型)3種，粘結性錨具是其中性能比較穩定，性能比較好也是已經應用到工程中的錨固形式。
5．1粘結型錨具
粘結型錨具由套筒、螺母、端堵和封蓋組成，其中端堵和封蓋上設有相對應的定位孔，以使筋材相互間隔一定的距離并保持平行，典型的失效形式有兩種:CFRP筋破壞和CFRP筋從錨具中被拔出。后一種破壞應該通過增強錨具的粘結性能避免，影響錨具粘結性能的主要因素有錨具形式、粘結長度、填充材料等。國內首座CFRP索斜拉橋采用的就是粘結型錨具，針對此錨具東南大學的呂志濤、梅葵花和江蘇大學的劉榮桂等都進行了試驗研究［34］，對采用樹脂封裝和微膨脹水泥封裝的直筒式和直筒加內錐式錨具進行了靜載試驗，對CFRP筋在不同的粘結長度、不同錨具形式以及不同的填充材料等情況下的拔出荷載進行試驗對比，得到了這些錨具的荷載-滑移曲線。梅葵花提出了一種直筒式粘結型錨具的粘結應力的分布模型，采用解析法分析了其極限承載力，采用有限元法分析了內錐式和直筒+內錐式錨具在其使用荷載下的受力性能。2006年同濟大學的薛偉辰和王曉輝［35］，通過48個拉拔試件對CFRP絞線筋與不同環境介質之間的粘結性能進行了較為系統的試驗研究，并與鋼絞線進行了比較。湖南大學的方志、蔣田勇和同濟大學的梁棟［36］，通過靜載試驗研究了不同表面形狀和錨固長度的CFRP筋在超高性能混凝土RPC、環氧鐵砂、環氧石英砂和普通混凝土等四種不同粘結介質中的受力錨固特征，得出CFRP筋的表面形狀顯著影響其錨固性能，在其他條件相同時RPC對CFRP筋的錨固性能最好，并進一步對其在RPC中的錨固性能進行了詳細的試驗研究，開發了一種以活性粉末(RPC)作為粘結介質的粘結式錨具，并對其進行了靜載試驗和疲勞試驗，得出CFRP筋的表面形狀對以RPC作為粘結介質的粘結式錨具的錨固性能有著決定性影響，建立了平均粘結強度、平均粘結強度對應的滑移量、臨界錨固長度以及粘結滑移本構模型等計算式，試驗表明該錨具具有良好的抗疲勞性能。西安交通大學的侯蘇偉等［37］在大量試驗研究和前人研究成果的基礎上，改進傳統的內錐型錨具，提出了一種以環氧樹脂為粘結介質的新型內錐式錨具，并對其進行了靜載試驗和疲勞試驗，證明新形粘結型錨具具有100%的錨固效率系數，且能安全通過疲勞試驗。
5．2夾片型錨具
夾片型錨具由傳統鋼絞線錨具發展而來，主要由錨環、夾片、軟金屬管、CFRP筋等部分組成，由于CFRP筋的抗剪性能差，傳統夾片型錨具“切口效應”明顯，在受荷端易發生夾斷破壞，應做如下改進:夾片與筋材間增設軟金屬管，夾片與錨環間設置角度差，減小夾片傾角。夾片型錨具結構相對簡單、組裝方便，便于工程現場安裝。但滑移量較大，易產生應力集中，錨固效率較低。東南大學的丁漢山等［38］設計了一種單孔夾片式錨具，用來錨固單股CFRP筋并進行了試驗研究，試驗中典型的錨具失效模式有兩種，一種為碳筋在有效張拉長度范圍內拉斷，另一種是碳筋在錨固區域被夾片剪斷，是應避免的破壞模式。得出了錨固長度、夾片與錨環之間的交角等對錨具錨固性能的影響。湖南大學的蔣田勇和方志也對傳統的夾片式錨具進行了改進，改進后的夾片式錨具由凹齒曲面的夾片、錨杯、塑料薄膜以及薄壁鋁套管等組成，對不同錨杯傾角、預緊力、塑料薄膜、凹齒間距和深度以及鋁片厚度的錨具進行了靜力試驗研究［39］，試驗過程中試驗試件的破壞形式有滑移破壞、夾斷破壞和拉斷破壞;對不同錨杯長度和錨杯內壁傾角的夾片式錨具進行了疲勞性能試驗研究，得出該類錨具具有良好的動力抗疲勞性能，錨杯內壁傾角一定時，錨杯長度越大，錨具組裝件的疲勞性能越好。西南交通大學的諸葛萍、侯蘇偉、強士中研制了CFRP筋夾片式錨具，它由錨杯、4片夾片和金屬套管組成，對不同齒距的夾片、不同材質和壁厚的套管以及不同的預緊力進行了正交試驗［40］，以考察不同參數對CFRP筋夾片式錨具綜合錨固性能的影響，提出的CFRP筋夾片式錨具理論計算，錨具性能穩定，錨固效率系數高，抗滑移安全系數高，CFRP筋滑移量小，適用于錨固高強的CFRP筋。由于影響夾片式錨具的參數很多，而且相互之間是相互制約、相互影響，所以更優的參數組合還有待于進行更深入的研究與分析。
5．3復合型錨具
由于粘結型錨具和夾片式錨具在應用到CFRP中有各自的局限性，研究的方向逐漸轉向復合型錨具的研發和研究，目前國內對這方面的研究較少，只有湖南大學的蔣田勇、方志和北京工業大學的詹界東、杜修力做了一些試驗研究。蔣田勇和方志［41］提出了復合式錨具，由楔緊錨固端和黏結錨固端組成，其中，楔緊錨固端包括錨杯、帶有凹齒的夾片、鋁套管以及塑料薄膜，粘結錨固端包括鋼套筒和黏結介質活性粉末混凝土RPC，并對此錨具進行了靜載試驗，研究了錨杯長度、鋼套筒長度、夾片預緊力、筋材預張拉力等試驗參數對復合式錨具錨固性能的影響。北京工業大學的詹界東等［42］也提出了一種夾片—粘結型復合式錨具，并進行了靜載試驗和動載試驗，驗證了其良好的錨固性能。目前，對于錨固系統的研究，主要是通過改變形式、尺寸、粘結材料和錨固長度來設計錨具的形式，通過有限元分析和試驗研究來獲得具體錨固形式的最終錨固性能，對于錨固系統的錨固機理和內部荷載傳遞機制研究不深入，而且錨固系統尺寸和重量較大，是阻礙CFRP索(筋)廣泛應用的主要因素。
中圖分類號：H3-4 文獻標志碼：A 文章編號：1005-2909（2016）05-0039-05
一、從“學”到“用”的碩士生專業英語內涵
專業英語（English for Specific Purpose，簡稱ESP），特指與某種職業、學科或目的相關聯的英語[1]。根據學習者的語言使用目的和語言環境，專業英語又分為職業英語（English for Occupational Purpose，簡稱 EOP）和學術英語（English for Academic Purpose ，簡稱EAP）[2]兩大分支。對于碩士研究生而言，專業英語教學的主要內容是學術英語，學習目的一般可歸納為了解與本專業相關的專業知識，及時掌握學科發展動態及加強學術交流（發表學術論文或參加國際學術會議），以下文章中所提專業英語皆為學術類專業英語。
專業英語作為通用英語（ English for General Purpose，簡稱EGP） 的變體，有兩個基本特點：（1）專業英語具有獨特的詞匯、句法和結構模式。簡要地說， 科技文體正式、客觀，詞匯以中性的技術與半技術詞為多，語法以被動語態與名詞化為主[3]。（2）專業英語具有明顯的專業內涵，需采用與學習者關系最密切的語言素材來進行授課。對學習者而言，學習專業英語是為了了解專業英語的特
點，掌握相關的專業英語基礎知識，但更重要的是學習者在學習專業英語的過程中就開始積累和擴充專業知識，實際上這也是學習專業英語的最終目的。
遵照《中華人民共和國學位條例》《中華人民共和國學位條例暫行實施辦法》的基本要求，以教育部頒發的《非英語專業研究生英語教學大綱》為依據[4]，上海理工大學土木工程系制定的碩士研究生培養方案要求學生除了完成基礎英語課程外，還必須修滿36學時的專業英語課程（2學分）。新修訂的教學大綱將專業英語定位為現代信息社會中土木工程人才必須掌握的一門重要語言工具，通過應用這門語言工具可及時獲取專業信息、掌握學科發展動態、發表科研成果及進行國際學術交流。
研究生專業英語教學質量需要通過選擇恰當的課程教學內容和采用合理的教學方法來得到保證，而這一切必須符合專業英語的教學規律。學以致用不是一步完成的，從“學”到“用”英語是逐漸過度的[5]，大體可以分為兩個階段：第一階段“學”，即學習專業知識應當如何用英語表達。這里的專業知識涉及的內容應當是學生已熟悉的專業基礎知識，這一階段的主要任務是學生積累專業詞匯，熟悉專業文體。第二階段“用”，即學生通過以英語為載體的書籍、期刊學習本專業的新理論、新技術，以及發表英語學術論文、參加國際學術會議等。
文章結合學校環境與建筑學院土木工程學科研究生專業英語的教學實踐進行專業英語學以致用的探索。
二、“學”階段的主要教學內容及方法
“學”階段學的是英語，“專業英語”一詞中“專業”和“英語”的關系是學生通過已經習得的專業知識更快更好地學習英語在專業領域的表達方式，包括詞匯、語句及語言風格。由于專業英語素材多、詞匯多、語句晦澀難懂，因此這一階段的教學內容必須專業對口、難易適中，且為學生在本科階段已基本掌握的專業知識。這是因為相關的背景知識是決定專業英語理解水平的重要因素之一， 例如土木工程碩士研究生在本科階段學習了“混凝土”、“鋼筋混凝土”及“預應力混凝土”，因此可以快速理解在“concrete（意為混凝土）”前加上“reinforced-”可以獲得“鋼筋混凝土”的英文，或在前面加上“pre-stressed”可以獲得“預應力混凝土”的英文。又如，“workability of fresh concrete”對于無土木工程專業背景的學生來說可能意味著“新鮮混凝土的可使用性”，但對于土木工程碩士研究生來說，它的含義顯而易見，“新拌混凝土的和易性”。由此可見，具有一定的專業知識背景對于理解、掌握專業英語是非常有幫助。
在“學”階段的教學中使用的專業英語教學資料取自多本國際知名土木工程專業系列英語教材，例如結構力學方面有R. C. Hibbeler編著的《Structural Analysis》經典教材，巖土力學方面有B. M. Das編著的《Principles of Geotechnical Engineering》，K. Terzaghi等編著的《Soil Mechanics in Engineering Practice》等著作。
鑒于專業英語安排的學時相對較少（2學時/周×18周，共36學時），為獲得較好的教學效果，必須對教材內容有所取舍，做到突出重點、挈領提綱。對于選定的典型材料，教師可以幫助學生進行相關背景的知識回顧，使學生快速進入語境，應用專業知識進行預測性閱讀，然后才進行關鍵段落、關鍵句、關鍵詞的剖析及講解。
“學”階段的授課以教師指導、學生積極參與的方式進行，使學生可以主動參與并與教師進行交流溝通。通常對于一個典型材料，教師首先通過朗讀使學生獲得正確的英語發音，然后通過原文翻譯，講解專業概念及語句結構。在目前的英語教育測試系統中，為了更好地達到公平公正，大量運用了客觀選擇題，導致學生缺失基本的語法、句法和語言應用能力，從而對內容理解不準確、更有甚者理解錯誤，因此教師在開始階段的引導是非常必要的。接下來是學生參與部分，訓練學生的英文朗讀與正確翻譯原文的能力，從糾正詞匯發音、糾正翻譯錯誤著手，通過一定量的段落朗讀及翻譯練習來提高閱讀英文經典教材及準確理解其含義的能力。
三、“用”階段的主要教學內容及方法
“用”階段用的是英語，“專業英語”一詞中“專業”和“英語”的關系是：（1）學生通過以英語為載體的學術論文、講座、國際會議等形式獲得本專業的先進科學知識及技術成果；（2）并且能夠自己撰寫英語論文、作演講、在國際學術會議上作報告。通過“學”階段的學習，學生已經掌握了一部分基本的專業英語單詞、語句及表達方式，在“用”階段的教學內容上可以提升詞匯、句式結構的難度，并且更有針對性地選擇期刊論文作為專業英語教學資料。與土木工程英語教材相比，期刊論文對寫作體例有更嚴格的要求，國際標準化組織（International Organization for Standardization）、美國國家標準化協會（American National Standards Institute）和英國標準協會（British Standards Institute）等國際或國家組織都對科技論文的寫作體例做了規定，基本內容一般包括：Title標題；Abstract 摘要；Keywords關鍵詞；Introduction引言；Material and method equipment and experimental procedure 材料與方法，設備與實驗過程；Results結果；Conclusions結論；Acknowledgments致謝；References參考文獻），有時還包括Discussion 討論及Appendix附錄。期刊論文與經典教材相比的另一個不同點在于教材上的專業內容多數已為學生熟知，學生通過專業知識背景來學英語；而期刊論文上登載的大多是最新的科學技術，部分為綜述類文獻，學生通過閱讀期刊論文可以及時地掌握專業動態、獲取專業知識。
為學校土木工程碩士研究生專業英語課程選擇的學術論文均取自土木工程方面的國際主流學術期刊，有美國土木工程師學會（American Society of Civil Engineers，簡稱ASCE）出版的雜志期刊，以及聯邦德國的施普林格出版公司（Springer-Verlag GmbH & Co. KG）、荷蘭的埃爾塞維爾科學出版公司（Elsevier Science Publishers）、美國約翰?威利父子公司（John Wiley & Son， Inc.）等著名國際出版社出版的學術期刊。這些期刊覆蓋了土木工程的方方面面，包括巖土工程、結構工程、橋梁工程、隧道工程、土木工程材料等。對于每本用于專業英語素材選取的期刊，都會介紹其主要涉及的學術領域及期刊的出版偏好，例如偏向基礎實驗、理論推導或工程實例分析等，使學生在今后選擇期刊發表科研成果時可以有的放矢。
由上所述可知，專業英語在“用”階段的課程內容安排上有兩條主線：（1）第一條主線是土木工程專業英語文獻各部分的寫作技巧與注意事項，包括摘要、引言、正文（分為試驗研究型、理論研究型及試驗研究結合理論研究型）、結論、致謝及參考文獻等；（2）第二條主線是土木工程專業涉及的專業內容，包括地基基礎、混凝土結構、高層建筑結構、道路及橋梁等。在課程安排上，這兩條主線并不是互相孤立的，而是緊密結合在一起，如表1所示。表1學校土木工程碩士研究生專業英語課程安排的教學內容及學時分配，從中可以看出，在專業英語課程的“用”階段，每一個專業知識板塊和文獻寫作體例所包含的內容是一一對應，相輔相成的。例如在講解知識板塊“土力學與地基基礎”時，會挑選這方面的正文作為教學材料，又或在講解知識板塊“混凝土結構”時，會挑選這方面的引言作為教學材料，這樣學生不僅能學習專業英語詞匯及寫作技巧，還能及時了解土木工程專業方面的最新科研動態。又例如
以某一期刊為例，從官網主頁進入作者投稿須知界面（Guide for Authors），講解該期刊對論文各部分寫作格式的特殊要求，然后進入投稿界面，詳細介紹投稿步驟直至投稿完成。
從表1還可看出，各個知識板塊的學時并非均勻分配的，而是存在一定的靈活性，這主要是考慮到課程的教學內容應該是任課教師本人最熟悉、背景知識功底最深厚的部分，作者在之前的學習工作中基本從事“土力學與地基基礎”和“混凝土結構”這兩方面的科研和教學，因此對該部分內容比較熟悉，授課時可以更生動、講解可以更清晰。
在專業英語“用”階段的教學實踐中安排了內容1和內容2。內容1對應的培養目標是“學生通過以英語為載體的學術論文、講座、國際會議等形式獲得本專業的先進科學知識及技術成果”；內容2對應的培養目標是“并且能夠自己撰寫英語論文、作演講、在國際學術會議上作報告”。內容2的教學安排是由學生自由組合、選取適合的演講題目、進行英語小組演講，這部分內容主要訓練學生在閱讀理解專業英語文獻的基礎上，如何進行專業表達，提高英語的聽、說能力。周奇和朱林菲[6]調查研究發現學生普遍希望增設聽說環節。依據自身教學實踐，要讓小組演講不流于形式應做到以下幾點。
（1）演講內容。必須取自近5年國際主流土木工程期刊上的學術論文，強調“近5年”期限是因為科技文獻的寶貴之處在于登載的專業理論及技術都是最新的，學生通過閱讀近期文獻可以了解符合時展、科技發展的專業學科方向。由于剛入學的碩士研究生對本專業的國際學術期刊不熟悉，一般會指定一些，例如巖土力學方面有《Géotechnique》《Computers and Geotechniques》《Canadian Geotechnical Journal》《Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering》等，巖石力學方面有《International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences》《Rock Mechanics and Rock Engineering》等，結構、材料方面有《Journal of Structural Engineering》《Cement and Concrete Research》《Cement and Concrete Composites》等。
（2）演講形式。由學生自由組合形成4～5人為單位的演講小組，對所選擇的演講題目按照內容簡介（Outline）、引言（Introduction）、內容主體（main body）、結論（conclusions）進行解說，每位組員都必須上臺演講，總用時控制在13～15分鐘。
（3）提問環節。在每組演講完畢后，其余小組進行提問，演講組可指派任何組員進行回答。
（4）評分標準。演講得分由教師打分（權重40%）和學生打分（權重60%）共同決定。學生打分成績由除演講小組外的其余小組給出，取平均值，評分標準如表2所示：（a）演講長度直接關系到組員是否對演講內容熟悉、組員之間是否有排練及配合；（b）PPT應盡量避免大段文字，要以標題、圖、表為主，培養學生的表達能力，而不是機械性地重復PPT上內容；（c）演講內容必須符合國際發展動向的土木工程學科最新科研成果；（d）演講者需使用專業、流暢的語言進行演講；（e）回答問題環節考核學生是否真實掌握演講內容，以及是否查閱相關參考文獻獲取相關專業知識。
在專業英語課程的“用”階段，學生進行專業演講，提高專業聽、說能力是難點。為了達到預期的培養目標，除了精心安排課堂教學內容和采用合理教學方法以外，還進行了課外拓展。學院土木工程學科一直與國外知名大學土木工程學科有緊密交流合作，僅2015年就有兩位上海市教委“海外名師”項目入選外籍專家來到學院作短期訪問交流（德國亞琛工業大學工程地質與水文地質研究所所長Rafig Azzam教授和澳大利亞臥龍崗環境、土木與采礦學院的Cholachat Rujikiatkamjorn教授）。在此期間，專家們給研究生做了若干次專題報告，都是目前國際上土木工程的熱點問題。學生通過聽報告及提問，既獲得了專業知識，又學到了作演講報告的技巧，提高了聽說能力，有助于較好地完成小組演講。
四、考核方式
進行一定方式的考核是測試學生對課程知識與技能掌握程度的手段之一，同時也為任課教師檢驗自己的教學成果、改進教學方法與手段提供依據。在學院專業英語教學大綱中明確規定，課程最終成績由三部分組成。
（1）平時成績（10%），該部分成績參考出勤率和課堂參與程度。
（2）小組演講（30%），由教師和學生的權重打分決定（參見上一節內容）。
（3）期末考試（60%），包括翻譯（Part 1 Translation）和寫作（Part 2 Writing）兩部分。其中翻譯包括中譯英、英譯中的詞匯及段落翻譯，要求譯文忠于原文、語句通順流暢、表達正確無重大語法錯誤。寫作部分要求學生對所給圖片或表格進行專業性英語描述，要求條理清晰、內容準確，符合專業文獻的表達方式和語言風格。
綜上所述，對考核方式進行了優化設計，避免了專業英語測試中經常會遇到的尷尬問題，即專業英語考試等同于翻譯考試。從考核結果和評教系統的測試結果可以看出，這樣考核方式較為合理，被大部分學生所接受，同時也達到了全面測試學生聽、說、讀、寫、譯能力的效果。
五、結語
科學技術創新離不開科技信息的及時獲取與利用，因此專業英語能力的重要性在現如今信息國際化的時代越來越突出。文章從學院碩士研究生專業英語課程的教學實踐著手，對從“學”到“用”英語的兩階段教學進行了探索。經過專業英語課程的訓練學習，碩士研究生初步具備了利用專業英語及時獲取專業信息、掌握學科發展動態、發表科研成果及進行國際學術交流的能力。
參考文獻：
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[2] 李亞東. 土木工程專業英語[M]. 成都： 西南交通大學出版社， 2011.
[3] 林秋華. “科技英語”教學方法初探[J]. 高等教育研究， 1995， （1）： 29 - 30， 36.
