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赴德国柏林艺术大学交流人员周记摘抄(二)

    6月13日晚上是柏林一年一度的“科学之夜”,全柏林及周边地区的70多个高校或科学实验室开放参观。我参观了柏林工大的结构实验室。这个实验室是全德国最大的土木工程实验室,其所在地之前是一个飞机制造厂,建于1909年,飞机场搬家后,此场地1984年被柏林工业大学买下,将其作为实验室。

    其中的涡轮机制造大厅被作为土木工程实验室。这个实验室跨度近40m,123m长,25m高,钢结构三铰拱排架。100多年来,除了窗户改为电动开合、吊车改为自动化以外,没有经过任何改建加固,所有结构构件均是初始时期的,且经过鉴定仍然坚固如初,不得不令人佩服其耐用性。

    科学之夜这天,在这个巨大的实验室里布置了很多展台,多数是关于结构、材料、力学、动力学、建筑等等。


    德国西部,尤其是与荷兰交界处有很多风力发电站,高速路两边时常可见高耸的风车。这个扇叶是由玻璃纤维聚合材料制作,强度大,刚度也大,但是自重很轻,可以大幅度提高风车发电的效率,更好的利用风能。图中是利用电脑及超声波为扇叶探伤并测试应变。

    到了最重要的结构实验室。首先介绍一下柏林工大结构实验室的代表人物,弗兰茨·迪辛格。这位大师1951年就去世了,但在他的有生之年里,他致力于预应力悬索大桥、混凝土薄壳的设计研究,并开创性的提出了混凝土收缩及徐变的理论。因此柏林工大结构实验室仍在继续致力于轻型结构的研究,包括轻型混凝土、碳纤维材料在结构中的应用等等。

    一位中国博士生所做的碳纤维桥的项目实验格外引人注目。桥跨度15m,桥面为清水混凝土板铺设在碳纤维带上。碳纤维由桥两端的锚具固定并施加预应力。由于碳纤维仅能受拉,抗剪承载力太弱,且纤维间易撕裂,因此其锚固问题是所有相关实验室都关心并致力于解决的课题。此桥中所应用的锚具是来自瑞典的工程实验室的专利。



    这是另一位来自中国的结构博士生用碳纤维做的轻型结构屋面。充分利用了碳纤维抗拉强度高的特点,屋面所有构件均受拉。这里的碳纤维带锚固在周边的环梁和柱子的节点处,每个碳纤维带都是一个没有开口的环,避免了纤维带撕裂。这个锚固方法的专利正在申请中。

    这个实验室的另一个主要课题是超轻混凝土。这种混凝土中掺入了一种特殊的粘土颗粒,细小的空气颗粒可以在混凝土中占较大比例,使得超轻混凝土的密度甚至小于水,可自然漂浮于水上。同时由于混凝土中的大量细微空气颗粒,此混凝土的保温性能非常优秀。若用其作结构外墙,甚至可以省去保温层。他们还用这种混凝土制作了几艘小船,已经下水玩过好几回了。

    不光是和这些专业有关的人员来参观各个科学实验室,很多家长带着孩子们来玩,工作人员都耐心的讲解,并安排了很多有趣的游戏或者实验让小朋友们参与。孩子们在这里不只是学到了知识,更重要的是激发出了他们对科学强烈的兴趣