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[論文摘要]獨(dú)立董事制度的有效運(yùn)作和發(fā)揮作用是建立在上市公司股權(quán)結(jié)構(gòu)得以解決的基礎(chǔ)上,而不是執(zhí)行了獨(dú)立董事制度,就能解決上市公司的一切問題。獨(dú)立董事制度只是在若干特定交易中起到了某種程度上的作用,因此,只有在恰當(dāng)?shù)亟鉀Q我國上市公司股權(quán)結(jié)構(gòu)這一根本問題的同時(shí),不斷完善獨(dú)立董事制度,才可能使其真正發(fā)揮應(yīng)有的作用。
2001年8月,中國證監(jiān)會(huì)頒布了《關(guān)于在上市公司建立獨(dú)立董事制度的指導(dǎo)意見》(以下簡稱《指導(dǎo)意見》),要求境內(nèi)外上市公司應(yīng)當(dāng)在2002年6月30日以前,按照該《指導(dǎo)意見》的要求修改公司章程,聘任適當(dāng)人員擔(dān)任獨(dú)立董事。
根據(jù)2004年由《上海證券》報(bào)發(fā)起的“中國資本市場系列調(diào)查報(bào)告”中顯示,首份中國獨(dú)立董事調(diào)查報(bào)告中的數(shù)據(jù)和事實(shí)卻不容樂觀:63%的獨(dú)立董事為上市公司董事會(huì)提名產(chǎn)生,超過36%的獨(dú)立董事為第一大股東提名,獨(dú)立董事的產(chǎn)生尚難以規(guī)避一股獨(dú)大的問題;35%的獨(dú)立董事從未發(fā)表過與上市公司大股東或者高管等實(shí)際控制人有分歧的獨(dú)立意見。另外,獨(dú)立董事的行使權(quán)力環(huán)境有待進(jìn)一步改善,關(guān)于獨(dú)立董事的激勵(lì)制度與其所承擔(dān)的風(fēng)險(xiǎn)還不夠匹配,獨(dú)立董事對(duì)風(fēng)險(xiǎn)難以進(jìn)行有效把握等,都是問卷調(diào)查中揭示出的核心問題。而這些問題,顯然不是制定獨(dú)立董事制度的初衷。債轉(zhuǎn)股、MBO、獨(dú)立董事,這些舶來品到了中國都顯得束手無策,怪不得有人戲言“中國和尚、外國和尚,都念不好中國的這本經(jīng)”。這究竟是因?yàn)槭裁?追本溯源,首先需要了解獨(dú)立董事制度的根源。
一、獨(dú)立董事制度的根源
獨(dú)立董事制度是公司治理結(jié)構(gòu)(Corporate gov-ernance)的一個(gè)具體范疇,起源于英美公司法,是單層次董事會(huì)結(jié)構(gòu)國家為了彌補(bǔ)董事會(huì)監(jiān)督不力而設(shè)立的制度。20世紀(jì)60年代,西方國家不少公司內(nèi)部管理高層人員同時(shí)兼任董事會(huì)成員,并對(duì)公司董事提名具有很大影響,如此,實(shí)際形成了高管人員控制董事會(huì),進(jìn)而控制公司的現(xiàn)象。這種情況使得單層次下的董事會(huì)決策職能與監(jiān)督職能相互沖突,難以監(jiān)控。為此,以美英為代表的英美法系國家在20世紀(jì)60一70年代之后,在不改變單層次模式下,通過設(shè)立獨(dú)立董事制度以達(dá)到改善公司治理,提高監(jiān)控功能,實(shí)現(xiàn)公司價(jià)值與股東利益最大化的目的。國外的經(jīng)驗(yàn)表明,推行獨(dú)立董事制度是一種切實(shí)可行的方法,但這一制度能否良好地運(yùn)作,在很大程度上卻取決于法律制度、公司環(huán)境以及公司管理層的積極配合等多方面因素。
由于特殊的歷史原因,中國絕大多數(shù)上市公司只是經(jīng)過了股份制改造這一過程,但與真正的股份制企業(yè)還相距甚遠(yuǎn),特別是在股東權(quán)益保護(hù)工作上存在許多的困難與缺點(diǎn),股東權(quán)益面臨著來自政府部門、大股東、公司經(jīng)營者、中介機(jī)構(gòu)等其他各方主體的侵害。董事和經(jīng)理在公司治理中的透明度、負(fù)責(zé)性和誠實(shí)性普遍較差,大股東濫用其一股獨(dú)大的控制股東地位、侵害公司財(cái)產(chǎn)、侵犯中小股東利益等問題更是屢見不鮮。而我國現(xiàn)有的以監(jiān)事會(huì)為主的監(jiān)督機(jī)構(gòu)又存在著監(jiān)督不力,無法真正地發(fā)揮監(jiān)督作用,監(jiān)事會(huì)甚至在某種意義上成了董事會(huì)的附屬機(jī)構(gòu)。基于這樣的現(xiàn)實(shí),獨(dú)立董事制度才被引人中國,以期達(dá)到通過獨(dú)立董事加強(qiáng)監(jiān)督職能,完善公司治理結(jié)構(gòu)的目的。但在過去的三年多里,獨(dú)立董事制度在實(shí)際的運(yùn)作中,卻遇到了重重障礙,引起了眾多爭議。
二、獨(dú)立董事制度在中國面臨的困境
(一)獨(dú)立董事不獨(dú)立
究其原因,有以下幾點(diǎn):一是在《指導(dǎo)意見》中,有一個(gè)非常關(guān)鍵的問題未得到有效的解決,即獨(dú)立董事如何產(chǎn)生?如果獨(dú)立董事均由大股東推薦,并且經(jīng)過股東大會(huì)投票選舉的話,獨(dú)立董事很有可能名義上是代表中小股東利益,實(shí)際上還是代表著大股東的意志,受大股東的影響或操控。這時(shí),獨(dú)立董事非但不可能發(fā)揮其應(yīng)有的作用,反而成了名正言順的大股東意志的代言人。事實(shí)上,這確實(shí)是中國獨(dú)立董事的現(xiàn)實(shí)處境,無怪乎有了這樣的嘆息:‘名為誰所提,錢為誰所給,話為誰所說,手為誰所舉’!二是按照《指導(dǎo)意見》的規(guī)定,獨(dú)立董事的報(bào)酬由上市公司承擔(dān),報(bào)酬過低,獨(dú)立董事很難有積極性去從事責(zé)任大、難度高的工作;報(bào)酬太高,又很難保證獨(dú)立董事的獨(dú)立性。三是根據(jù)《指導(dǎo)意見》的現(xiàn)行規(guī)定,獨(dú)立董事在董事會(huì)中的比例只設(shè)定了一個(gè)下限三分之一,而在美國的董事會(huì)中,獨(dú)立董事的比例多達(dá)三分之二,人數(shù)的欠缺影響了獨(dú)立董事的獨(dú)立性,使得其無法在公司決策中起主導(dǎo)作用,也在其監(jiān)督作用上大打折扣。
(二)獨(dú)立董事與監(jiān)事會(huì)的沖突
如前所述,在形式上看,我國采取了雙層的董事會(huì)結(jié)構(gòu),既有董事會(huì)又有監(jiān)事會(huì)。而根《指導(dǎo)意見》的規(guī)定,單從人員組成上又與雙層制有所不同:監(jiān)事會(huì)由職工代表和股東組成,而董事會(huì)中除有執(zhí)行董事,又強(qiáng)調(diào)有一定比例的獨(dú)立董事。這樣,兩個(gè)會(huì)的職能就很難做到清晰的分工。我國目前的現(xiàn)實(shí)是,大多數(shù)監(jiān)事會(huì)基本上沒有發(fā)揮什么作用,董事會(huì)又是內(nèi)部人(管理層或大股東)起控制作用,因此內(nèi)部監(jiān)管的能力很弱。改善這一局面的方法大致有以下幾種:在現(xiàn)行的董事會(huì)中增加獨(dú)立董事的比例,達(dá)到超過半數(shù),可是這樣又會(huì)沖淡監(jiān)事會(huì)的作用;修改監(jiān)事會(huì)的組成,仿效大陸法系的國家,使其主要由外部董事組成;甚至,在目標(biāo)一致的前提下,如果能夠明確分工、各行其職、各負(fù)其責(zé),還可以創(chuàng)造性地同時(shí)運(yùn)作獨(dú)立董事和監(jiān)事會(huì)這兩個(gè)監(jiān)督機(jī)制。但從證監(jiān)會(huì)的《指導(dǎo)意見》來看,在我國上市公司引人獨(dú)立董事制度后,如何做好獨(dú)立董事與監(jiān)事會(huì)監(jiān)督職能的定位區(qū)隔及其協(xié)調(diào)問題卻只字未提,而現(xiàn)行的《公司法沖寸此的規(guī)定更是滯后。由此,上市公司中監(jiān)事會(huì)和‘新的”董事會(huì)對(duì)公司業(yè)務(wù)的監(jiān)督(監(jiān)察)職能的關(guān)系又當(dāng)怎樣處理?二者監(jiān)督職能上的重疊與沖突應(yīng)當(dāng)怎樣處理?是否在這“兩會(huì)”之間還會(huì)出現(xiàn)監(jiān)視權(quán)力真空?關(guān)于這些這問題,《指導(dǎo)意見》并未加以詳細(xì)解釋。
(三)獨(dú)立董事的法律定位欠缺
上面闡述的主要是如何通過法律的規(guī)定,來解決獨(dú)立董事與監(jiān)事會(huì)可能發(fā)生的職能交叉與沖突。然而實(shí)際上,關(guān)于一種新制度的立法,所涉及到的因素遠(yuǎn)不只這一個(gè)方面。作為外來制度,獨(dú)立董事制度還無法與中國現(xiàn)行的法律制度實(shí)現(xiàn)成功對(duì)接,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)本土化。因?yàn)楝F(xiàn)有的關(guān)于獨(dú)立董事制度的規(guī)范性文件效力層級(jí)過低,與其他相關(guān)法律的效力層級(jí)不在同一水平線上;同時(shí)又無法從其上位法(如《公司法》、《證券法》等)中為其找到依據(jù);而且在現(xiàn)有的公司治理結(jié)構(gòu)框架內(nèi),獨(dú)立董事與監(jiān)事會(huì)在職能上還存在著不可避免的沖突。由于無法實(shí)現(xiàn)本土化,獨(dú)立董事制度在我國就成了“無源之水”、無本之木”。試問這樣的制度怎么能夠呈現(xiàn)出勃勃生機(jī)呢?同時(shí),現(xiàn)行的獨(dú)立董事制度并沒有對(duì)獨(dú)立董事的責(zé)任追究問題,特別是對(duì)獨(dú)立董事怠于行使職權(quán)的責(zé)任追究問題作出專門規(guī)定。這無疑是獨(dú)立董事制度設(shè)計(jì)的一大缺欠。該缺欠的存在不僅意味著獨(dú)立董事在違法、違規(guī)時(shí),得不到應(yīng)有的‘罪當(dāng)其過,的懲罰,同時(shí)也意味著獨(dú)立董事不必為自己的碌碌無為付出任何代價(jià)。這在當(dāng)前獨(dú)立董事本來就“三緘其口”的情況下,對(duì)上市公司的規(guī)范運(yùn)作無疑毫無裨益。 三、改進(jìn)完善獨(dú)立董事制度的建議
在提出改進(jìn)完善獨(dú)董制度之前,有一點(diǎn)必須明確:即獨(dú)董制度的有效運(yùn)作和發(fā)揮作用是建立在上市公司股權(quán)結(jié)構(gòu)得以解決的基礎(chǔ)上,而不是執(zhí)行了獨(dú)董制度,就能解決上市公司的一切問題。即使在美國,現(xiàn)實(shí)告訴我們,獨(dú)立董事制度也只是在若干特定交易中起到了某種程度上的作用,例如解除不稱職的行政總裁、限制無益于利益最大化的收購、減少高級(jí)管理人員收購公司等現(xiàn)象。但中國的現(xiàn)實(shí)是,中國的上市公司問題大多還停留在‘初級(jí)”階段,豪奪多于巧取,獨(dú)立董事制度這樣“精致”的調(diào)節(jié)機(jī)制究竟有多大的用武之地,還很難做出一個(gè)明確的論斷。因此,只有在恰當(dāng)?shù)亟鉀Q我國上市公司股權(quán)結(jié)構(gòu)這一根本問題的同時(shí),加以完善獨(dú)立董事制度,才可能使其真正發(fā)揮應(yīng)有的作用。
(一)確保獨(dú)立董事的真正獨(dú)立性
首先,改進(jìn)獨(dú)立董事的選任機(jī)制,加強(qiáng)獨(dú)立董事行業(yè)建設(shè)。在獨(dú)立董事的選任機(jī)制上,可采取兩種方式:一種是由董事會(huì)提出獨(dú)立董事應(yīng)具備的條件和素質(zhì),經(jīng)股東大會(huì)批準(zhǔn)后向一定范圍或整個(gè)社會(huì)進(jìn)行公開招聘,然后由股東大會(huì)批準(zhǔn);另一種是采取累積投票制選舉獨(dú)立董事,中小股東可將其有效投票權(quán)總數(shù)集中投給一個(gè)或幾個(gè)獨(dú)立董事候選人,使其當(dāng)選。這種方式有利于抵制大股東的“一言堂”,也有利于激發(fā)廣大中小股東參與公司管理的積極性。從獨(dú)立董事隊(duì)伍本身的建設(shè)來說,筆者認(rèn)為獨(dú)立董事應(yīng)當(dāng)走向職業(yè)化,如成立全國性或區(qū)域性的獨(dú)立董事協(xié)會(huì),人員由各行各業(yè)包括法律、財(cái)經(jīng)、科技、管理等各類專家人才組成。這些人員進(jìn)人董事會(huì)可以直接由協(xié)會(huì)推薦,證監(jiān)會(huì)考核認(rèn)定,上市公司董事提名委員會(huì)審核提名,最后進(jìn)人股東大會(huì)表決程序,并以累積投票方式產(chǎn)生。
其次,提高獨(dú)立董事的構(gòu)成比例。根據(jù)經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織(DECD)統(tǒng)計(jì),2000年初美國獨(dú)立董事占董事會(huì)中的比例已經(jīng)高達(dá)62 %,在西方實(shí)行“一元制”公司治理機(jī)關(guān)構(gòu)造的國家中,獨(dú)立董事的比例正呈現(xiàn)出逐步上升的趨勢。獨(dú)立董事數(shù)量的多寡,直接關(guān)系到大股東對(duì)提案權(quán)支配的困難程度,是獨(dú)立董事制度有效性的基礎(chǔ)性環(huán)節(jié)。根據(jù)我國現(xiàn)行《公司法》,股份有限公司董事最少可以有5人,最多不超過19人。截至2002年6月30日,在上市公司強(qiáng)制實(shí)行獨(dú)立董事制度后,大股東完全可以通過增加現(xiàn)有董事人數(shù),在扣除1/3獨(dú)立董事,并保留其他股東董事成員不變的情況下,輕而易舉地使第一大股東保持過半數(shù)董事席位。況且,除第一大股東董事之外,難保其他個(gè)別董事不會(huì)有“尋租”的可能。因此,獨(dú)立董事比例下限設(shè)計(jì)至少應(yīng)在2/5到1/2之間,此時(shí),大股東的操縱難度幾乎要擴(kuò)大一倍,而獨(dú)立董事在董事會(huì)中才能擺脫弱勢群體的地位,真正發(fā)揮獨(dú)立董事制度的有效性。
(二)建立和完善有關(guān)獨(dú)立董事制度的法律條例
從國外的經(jīng)驗(yàn)看,獨(dú)立董事的地位與作用多在((公司法》或《證券法》中加以說明,然后落實(shí)到證券交易所的上市規(guī)則中。我國現(xiàn)行法律缺乏關(guān)于獨(dú)立董事制度的相關(guān)規(guī)定,因此,制定《獨(dú)立董事法》,建立我國的獨(dú)立董事法律制度顯然是大勢所趨。
一部法律的出臺(tái)會(huì)牽涉到諸多方面,不可能一毗而就。那末,至少在短期內(nèi)應(yīng)當(dāng)有一定的專門條例,或者是關(guān)于《公司法》的補(bǔ)充說明條文來對(duì)以下主要問題加以闡述:
一是獨(dú)立董事應(yīng)當(dāng)擁有什么權(quán)利,承擔(dān)什么義務(wù)。明確的權(quán)力與義務(wù)是獨(dú)立董事制度有效運(yùn)行的前提:獨(dú)立董事在董事會(huì)中應(yīng)具有否決權(quán),被獨(dú)立董事否決的議案如果再議時(shí),要有全體董事的三分之二以上同意才能通過,并且要在公開披露的決議中列明獨(dú)立董事的意見。選任獨(dú)立董事或獨(dú)立董事去職都須對(duì)外公布。董事會(huì)對(duì)外的公告應(yīng)有獨(dú)立董事意見。
但隨著跨度的增大,從幾百m到3000m,加勁梁的高跨比越來越小,(1/40-1/300);安全系數(shù)也隨之下降,由以前的4-5下降為2-3。另外,由于其柔性大,頻率低,對(duì)風(fēng)的作用很敏感。由于缺乏必要的監(jiān)測和相應(yīng)的養(yǎng)護(hù),世界各地出現(xiàn)了大量橋梁損壞事故,給國民經(jīng)濟(jì)和生命財(cái)產(chǎn)造成了巨大損失。浸沒在氣流中的任一物體,都會(huì)受到氣流的作用,這種作用通常稱為空氣力作用。當(dāng)氣流繞過一般為非流線形(鈍體)截面的橋梁結(jié)構(gòu)時(shí),會(huì)產(chǎn)生渦旋和流動(dòng)的分離,形成復(fù)雜的空氣作用力。當(dāng)橋梁結(jié)構(gòu)的剛度較大時(shí),結(jié)構(gòu)保持靜止不動(dòng),這種空氣力的作用只相當(dāng)于靜力作用;當(dāng)橋梁結(jié)構(gòu)的剛度較小時(shí),結(jié)構(gòu)振動(dòng)得到激發(fā),這時(shí)空氣力不僅具有靜力作用,而且具有動(dòng)力作用。風(fēng)的動(dòng)力作用激發(fā)了橋梁風(fēng)致振動(dòng),而振動(dòng)起來的橋梁結(jié)構(gòu)又反過來影響空氣的流場,改變空氣作用力,形成了風(fēng)與結(jié)構(gòu)的相互作用機(jī)制。當(dāng)空氣力受結(jié)構(gòu)振動(dòng)的影響較小時(shí),空氣作用力作為一種強(qiáng)迫力,引起結(jié)構(gòu)的強(qiáng)迫振動(dòng),當(dāng)空氣力受結(jié)構(gòu)振動(dòng)的影響較大時(shí),受振動(dòng)結(jié)構(gòu)反饋制約的空氣作用力,主要表現(xiàn)為一種自激力,導(dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)的自激振動(dòng)。當(dāng)空氣的流動(dòng)速度影響或改變了不同自由度運(yùn)動(dòng)之間的振幅及相位關(guān)系,使得橋梁結(jié)構(gòu)能夠在流動(dòng)的氣流中不斷汲取能量,而該能量又大干結(jié)構(gòu)阻尼所耗散的能量,這種形式的發(fā)散性自激振動(dòng)稱為橋梁顫振。橋梁顫振物理關(guān)系復(fù)雜,振動(dòng)機(jī)理深?yuàn)W,因而橋梁顫振穩(wěn)定性研究也經(jīng)歷了由古典耦合顫振理論到分離流顫振機(jī)理再到三維橋梁顫振分析的發(fā)展過程。
一、古典耦合顫振理論
盡管由氣動(dòng)彈性影響所引起的機(jī)翼動(dòng)力失穩(wěn)現(xiàn)象早在人類實(shí)現(xiàn)空中飛行夢(mèng)想的最初年代里已經(jīng)觀察到了,但是非定常機(jī)翼顫振理論直到20年代初才取得了實(shí)質(zhì)性的進(jìn)展。
Theodorsen機(jī)翼顫振理論
Bleich懸索橋顫振分析
KLoppel/Thiele諾模圖
Van der Put計(jì)算公式
二、三線橋梁顫振分析
Scanlan提出的非定常氣動(dòng)力計(jì)算模型較好地解決了非流線形截面的非定常氣動(dòng)力描述問題,其中二維顫振分析最為簡單實(shí)用。但是隨著橋梁跨徑的日益增大,結(jié)構(gòu)剛度急劇下降,特別是側(cè)向剛度的下降,導(dǎo)致了側(cè)彎與扭轉(zhuǎn)振型緊密耦合。此外,結(jié)構(gòu)各階自振頻率的差異很小,兩個(gè)或兩個(gè)以上振型參予顫振的可能性逐漸增加,因此,為了提高橋梁顫振分析精度,有必要尋求更精確的三維橋梁額振分析方法。
1、時(shí)域分析法
盡管橋梁顫振分析一般是在頻域內(nèi)進(jìn)行的,但是也出現(xiàn)了一些時(shí)域分析方法。早在70年代初,Scanlan,Behveau和Budlong采用飛行器設(shè)計(jì)中的傳遞函數(shù)首先提出了全時(shí)域分析方法,Bucher和Lin將這種方法推廣到了耦合模態(tài)顫振。但是,這一方法的主要困難在于尋找與實(shí)驗(yàn)所確定的氣動(dòng)導(dǎo)數(shù)相對(duì)應(yīng)的合適的過渡函數(shù),特別是當(dāng)截面為非流線型時(shí),難度更大。近年來。人們之所以投入了大量的精力從事開發(fā)有效的非定常氣動(dòng)力的時(shí)域表達(dá)式,主要是因?yàn)檫@種時(shí)域表達(dá)式既可與有限元結(jié)構(gòu)計(jì)算模型相結(jié)合又能包含幾乎所有的非線性因素,而這些非線性因素以前是一概忽略的。時(shí)域方法的發(fā)展是與諸如日本Akashi橋、丹麥Storebraelt橋和意大利的Messina橋等超大跨度橋梁的規(guī)劃和設(shè)計(jì)緊密聯(lián)系在一起的。
2、多模態(tài)耦合顫振
三維橋梁顫振分析更多地是采用頻域分析方法。放棄片條假定后的三維橋梁顫振分析方法的應(yīng)用還只有很短的歷史,這種分析主要通過兩種不同的途徑來實(shí)現(xiàn):第一條途徑是將頻率或時(shí)域內(nèi)的非定常氣動(dòng)力直接作用到結(jié)構(gòu)的三維有限元計(jì)算模型上,一般稱為直接方法I第二條途徑是把結(jié)構(gòu)響應(yīng)看作是分散在各階模態(tài)上的影響,然后將各階模態(tài)所對(duì)應(yīng)的響應(yīng)疊加起來,稱為模態(tài)疊加法。
3、全模態(tài)顫振分析
全模態(tài)顫振分析方法是由本文作者提出的一種適合于大跨度橋梁顫振計(jì)算的方法,它是在scanlan非定常氣動(dòng)力假定基礎(chǔ)上建立起來的一種頻域內(nèi)顫振分析的精確方法,是對(duì)多模態(tài)顫振分析的一種推廣
三、橋梁安全監(jiān)測的意義
1994年10月韓國漢城發(fā)生了橫跨漢江的圣水大橋中央斷場50m,其中15m掉入江中,造成死亡32人、重傷17人的重大事故。據(jù)稱造成橋梁在行車高峰期突然斷裂的原因是長期超負(fù)荷運(yùn)營,鋼梁螺栓及桿件疲勞破壞所致。
1940年完工的主跨853m的塔可馬大橋(Tacoma Narrows),只使用了三個(gè)月,便在19m/s的風(fēng)速下成了塌橋事故:1951年主跨1280m的金門大橋于風(fēng)速15-1520m/s時(shí)因振動(dòng)而造成橋體部分損壞,過去十幾年里,我國已建成一批大跨度橋梁,僅上海就有南浦、楊浦和徐浦大橋等具有世界先進(jìn)水平的橋梁,另外,香港的青馬大橋和虎門的虎門大橋又是我國首次建立的懸索橋,近年來我國特別是沿海地區(qū)交通發(fā)展迅速。迫切需要建立一大批大跨度橋梁。為了確保這些耗資巨大,與國計(jì)民生密切相關(guān)的大橋的安全耐久,必須對(duì)這些大橋進(jìn)行連續(xù)的監(jiān)測。
四、橋梁位移監(jiān)測儀器的現(xiàn)狀
大跨度橋梁受風(fēng)荷載,車載,溫度和地震影響較大,而在沿海地區(qū)一般無地震,主要受臺(tái)風(fēng),車載和溫度的影響,為保證其在上述條件下的安全運(yùn)營,必須研究橋梁在上述條件下的實(shí)際位移曲線,而目前對(duì)風(fēng)的研究僅局限于理論和模型實(shí)驗(yàn),對(duì)實(shí)橋在風(fēng)作用下的研究還不充分,對(duì)車載的研究也只是在特定時(shí)間和空間下進(jìn)行。主要原因是測試儀器的不合理.對(duì)大橋不能連續(xù)實(shí)時(shí)監(jiān)測。目前用于結(jié)構(gòu)監(jiān)測的儀器主要有:經(jīng)緯儀、位移傳感器、加速度傳感器和激光測試方法。
上海楊浦大橋就采用的是全站儀自動(dòng)掃描法,對(duì)各個(gè)測點(diǎn)進(jìn)行7s一周的連續(xù)掃描,其缺點(diǎn)是各測點(diǎn)不同步以及大變形時(shí)不可測。位移傳感器是一種接觸型傳感器,必須與測點(diǎn)相接觸,其缺點(diǎn)是對(duì)于難以接近點(diǎn)無法測量以及對(duì)橫向位移測量有困難。
加速度傳感器,對(duì)于低頻靜態(tài)位移鑒別效果差,為獲得位移必須對(duì)它進(jìn)行兩次積分,精度不高,也無法實(shí)時(shí)。而大型懸索橋的頻率一般都較低。激光法測試精度較高,但在橋梁晃動(dòng)大時(shí)由于無法捕捉光點(diǎn)也無法測量。
五、橋架空全監(jiān)測的理論研究現(xiàn)狀
傳統(tǒng)檢測手段可以對(duì)橋梁的外觀及某些結(jié)構(gòu)特性進(jìn)行監(jiān)測。檢測的結(jié)果一般也能部分地反映結(jié)構(gòu)當(dāng)前狀態(tài),但是卻難以全面反映橋梁的健康狀況,尤其是難以對(duì)橋梁的安全儲(chǔ)備以及退化的途徑作出系統(tǒng)的評(píng)估。此外常規(guī)的檢測技術(shù)也難以發(fā)現(xiàn)隱秘構(gòu)件的損傷。目前得到普遍認(rèn)同的一種最有前途的方法就是結(jié)合系統(tǒng)識(shí)別,振動(dòng)理論,振動(dòng)測試技術(shù),信號(hào)采集與分析等跨學(xué)科技術(shù)的實(shí)驗(yàn)?zāi)B(tài)分析法。
關(guān)鍵詞:砼材料;廣義非線性;強(qiáng)度理論;破壞函數(shù)
1 砼材料三維破壞面的一般特性
砼材料強(qiáng)度的影響因素包括試件規(guī)格、溫度、養(yǎng)護(hù)時(shí)間、加載速度、水灰比等,而砼強(qiáng)度理論的研究對(duì)象多為砼材料強(qiáng)度與砼材料應(yīng)力狀態(tài)的關(guān)聯(lián)性,即砼材料強(qiáng)度變化規(guī)律與應(yīng)力狀態(tài)間的關(guān)聯(lián)性。一般而言,主應(yīng)力空間的破壞面可用來描述多軸應(yīng)力砼材料的強(qiáng)度規(guī)律,而破壞面所分布的各個(gè)點(diǎn)皆代表該點(diǎn)坐標(biāo)應(yīng)力組合條件下砼材料的破壞狀態(tài)。
大量研究結(jié)果顯示,一切同性砼材料的破壞面皆具備如下特性:破壞面呈三軸對(duì)稱性;破壞面表現(xiàn)出光滑、連續(xù)、外凸等形態(tài);破壞面的頂點(diǎn)分布在平均應(yīng)力軸的拉端方向,但壓端開口方向沒有交點(diǎn)分布;偏平面上的破壞曲線類似于三角形,且破壞曲線在平均應(yīng)力無限增大的情況下類似于圓形(見圖一)。
砼材料破壞面的試驗(yàn)規(guī)律(或本質(zhì)特征)是砼材料強(qiáng)度理論的指導(dǎo)原則。針對(duì)砼材料破壞面的本質(zhì)特征,本文將從如下方面展開論述:若破壞面分布在主應(yīng)力空間范圍內(nèi),則一切同性砼材料的破壞面皆具三軸對(duì)稱性,而破壞面的中線與平均應(yīng)力軸重合,此時(shí)破壞面的控制位置可用坐標(biāo)原點(diǎn)與拉端頂點(diǎn)間的間距描述出來,由此體現(xiàn)了砼材料的內(nèi)聚力效應(yīng)(或三向拉伸強(qiáng)度)。
2 砼材料的廣義非線性強(qiáng)度理論
2.1 偏平面上的破壞函數(shù)
就某一參考平面應(yīng)力Pr而言,針對(duì)同一偏平面上三軸拉伸應(yīng)力條件或三軸壓縮應(yīng)力條件,前者的不同砼材料抗剪強(qiáng)度必然比后者更小,而連續(xù)光滑的破壞曲線多分布于Mohr-Coulomb強(qiáng)度外包線外和Mises圓內(nèi),即分布在SMP準(zhǔn)則與Mises準(zhǔn)則間。由此可得如下函數(shù)式:
其中,σ0——砼材料的三項(xiàng)拉伸強(qiáng)度;Mf——砼材料在參考應(yīng)力Pr處的破壞應(yīng)力比,其滿足Mf=q*/pr;n——平均應(yīng)力影響程度的常數(shù),即平均應(yīng)力效應(yīng)指數(shù)。
2.3 主應(yīng)力空間上的廣義非線性強(qiáng)度理論
就三維主應(yīng)力空間而言,描述砼材料破壞規(guī)律應(yīng)該嚴(yán)格遵循如下步驟:以過坐標(biāo)原點(diǎn)的直線取代子午面上的破壞曲線直接把偏平面上的破壞函數(shù)與三軸壓縮子午面上的破壞函數(shù)合二為一,以此創(chuàng)建砼材料強(qiáng)度理論。砼材料的廣義非線性強(qiáng)度理論如下:
主應(yīng)力空間內(nèi)砼材料的廣義非線性強(qiáng)度理論的破壞面主要通過α、Mf、σ0、n等砼材料參數(shù)獲取形狀多樣的連續(xù)光滑破壞面,且各參數(shù)間始終保持著相互獨(dú)立狀態(tài),并對(duì)砼材料的強(qiáng)度特性予以描述,即主應(yīng)力效應(yīng)、摩擦特性、內(nèi)聚力效應(yīng)、平均應(yīng)力效應(yīng)。若α取0,則破壞面與偏平面的截面屬SMP曲線;若α取1,截面屬M(fèi)ises圓;若α介于0到1間,截面亦分布在Mises圓與SMP曲線間。若σ0取0,坐標(biāo)原點(diǎn)處于破壞面內(nèi)。若n取0,破壞面呈柱形筒且與平均應(yīng)力軸平行;若n取1,破壞面呈錐面且中線為平均應(yīng)力軸。因此,砼材料的廣義非線性強(qiáng)度理論屬于一個(gè)完整的強(qiáng)度理論體系。
3 結(jié)語
綜上所述,砼材料的非線性強(qiáng)度理論的特征表現(xiàn)在如下各個(gè)方面:表達(dá)式相同、砼材料參數(shù)僅有4個(gè)、各材料參數(shù)的物理意義皆很明顯;對(duì)砼材料強(qiáng)度本質(zhì)屬性的描述既簡單又合理,其中包括中主力效應(yīng)、平均應(yīng)力效應(yīng)、內(nèi)聚力效應(yīng)等;囊括了Mises準(zhǔn)則和SMP準(zhǔn)則等破壞準(zhǔn)則。總體而言,砼材料的非線性強(qiáng)度理論屬于一個(gè)非線性強(qiáng)度理論體系。
參考文獻(xiàn)