桥梁工程概述范例6篇

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桥梁工程概述

桥梁工程概述范文1

一、基于桥梁寿命耐久性的材料研发

1.桥梁全寿命与结构耐久性设计

传统设计理论主要关注于结构的安全,没有涉及桥梁使用期的管理、养护、维修、构件更新、拆除等诸多问题。同时,在投资决策上,只注重建设期的投资成本,而不重视桥梁整个寿命周期内的总成本。要卓越地跨越就需要逐步建立基于耐久性的全寿命设计理念,制定相应的规范和标准,使桥梁在设计和建造阶段就考虑到全寿命的使用性能和要求。对于巨型桥梁工程,投资巨大,应提高桥梁的设计寿命。1500m以上跨度的应考虑200年寿命期。相应地,对钢材和混凝土性能提出了更高的耐久性要求,还应开发耐腐蚀、耐疲劳的超高性能材料,以适应桥梁高寿命的需求。

2.高性能材料研发及其结构体系的创新

建造材料的革新始终是推动桥梁工程发展的主要动力之一。从20世纪40年代起,各类轻质高强的高性能复合材料陆续登场。纤维增强聚合物(FRP)以其轻质、高强、耐腐蚀的优良性能成为一种颇具发展前途的新型材料。

FPR是各向异性材料,可根据工程需要采用不同材料、纤维含量和铺陈方式等不同工艺设计出不同强度指标、弹性模量及特殊性能要求的FRP构件。可以预见,今后复合材料将更普遍地出现在桥梁工程中。伴随着新型材料的应用,传统桥梁结构体系可能从强度问题转变为刚度问题,因此必须加强研发与复合材料相匹配的新型桥梁结构体系;同时在计算、设计、制造、连接等方面,建立起一整套不同于传统材料的设计理论和方法,推动桥梁工程进入新的发展时期。

3.超深水基础建造技术

跨海长桥建设必然会遇到超深水基础问题,目前已建桥梁的最大基础水深长桥采用了“加筋土隔震基础”和预制装配的桥墩。而琼州海峡中线和台湾海峡的水深均超过80m,因此对于水深为65-100m的超深水水域,需要开发出一种既便于深水施工,又经济耐久的新型深水基础形式,同时还要研发相应的大型基础施工装备创新施工装备和监测设备的研发跨海长桥非通航孔的上部结构和下部基础墩身一般采用预制结构,部件质量将接近万吨级甚至更重,必须采用大型浮吊整体吊装施工以减少海上作业。目前挪威的“天鹅号”起重能力则达到

9000吨。

4.跨海长桥建设目标实现发展路径选择

为了满足未来跨海长桥建设的需要,应当开发大型浮吊和巨型造桥机等施工装备。研发最先进的机电一体化技术,发展大型施工装备(建筑机器人),使更大的上、下部预制构件都能迅速、准确就位。智能监测设备(传感器、诊断监测仪、便携式计算机)以及大型智能机器人施工设备的创造发明,将使桥梁的施工、管理、监测、养护、维修等一系列现场工作实现自动化和远程管理。

5.桥梁设计理论和技术的发展

与新理念、新材料、新工艺建造桥梁相匹配的桥梁设计理论将得到发展和完善;桥梁抗风和减、隔震技术将进一步发展以抵御强风、大震和恶劣天气的影响。技术和计算机处理能力的不断提高以及结构分析软件的不断进步将使桥梁设计更加精细化。在桥梁建设过程中实现继机械化、电气化、电子信息化之后的第4次工业革命――智能化,研发适合于桥梁工程的BIM软件。

展望未来的桥梁工程,桥梁人将面临许多挑战,但同时也将迎来可以跨越宽阔海峡、战胜自然灾害、化解飓风,具有全新姿态和功能,跨越能力卓越的新桥梁。

二、高性能材料在桥梁工程中的应用型革命进程

材料的进步对桥梁工程的促进是革命性的。木材、石材是天然材料,混凝土和钢材特种人造材料在工业革命后成为土木工程的主要结构材料。除传统混凝土与钢材往高性能方向发展外,近20年来,FRP和智能材料也取得长足进展。本节主要介绍高性能混凝土和FRP材料。

1.超高性能混凝土

混凝土桥、钢桥和钢-混凝土组合桥梁的疑难问题长期悬而未决,根本原因是混凝土构件自重过大,组成结构的材料和连接的静力或疲劳抗拉性能不足;而发展以UHPC材料为基础的新型桥梁结构,有望根治以上重大疑难问题。解决钢桥面结构开裂和铺装层破损的对策。面对正交异性钢桥面钢结构易疲劳开裂和铺装层频繁破损的难题,采用强化抗拉能力的RPC替代传统的钢桥面沥青混凝土铺装,形成钢―RPC组合桥面结构。研究表明,这种桥面系能大幅提高钢桥面的刚度,显著改善铺装层的应力和降低钢结构疲劳应力幅,可基本消除疲劳开裂的风险。该结构2011年应用于广东省肇庆市马房大桥钢桥面,检测结果表明,采用钢-RPC组合桥面结构后,车载作用下钢桥面纵肋和面板中的应力平均降幅分别达到80%和92%。

2.超高性能混凝土自重开裂问题

解决钢-混凝土组合梁自重大及负弯矩区混凝土易开裂的对策。提高钢-混凝土组合梁的抗裂安全性及降低自重,是扩大和完善钢-混凝土组合梁在超大跨桥梁上应用的唯一出路。由于UHPC的高强和高弹模,与钢结构组合协同受力的能力强大,故可直接将UHPC层浇注在钢梁上,形成钢-UHPC组合桥梁结构。通过对跨径110m左右的传统钢-预应力混凝土组合连续箱梁桥与钢-UHPC轻型组合梁桥对比计算,结果表明:钢-UHPC轻型组合梁的抗裂能力是钢-预应力混凝土组合梁的4倍,超载能力前者是后者的2.45倍,但自重仅为前者的47%,故有望彻底解决传统钢-混凝土组合梁负弯矩区易开裂和自重大的缺点。

3.纤维复合材料

CFRP材料凭借着其比强度高、抗疲劳、耐腐蚀等优良性能脱颖而出,成为土木工程的研究热点。CFRP索(筋)锚固体系的研发是CFRP材料应用于实际工程的关键问题之一。目前,CFRP筋锚固形式主要有粘结型锚具、夹片型锚具、复合型锚具。粘结型锚具。对以水泥砂浆为粘结介质的粘结型锚具的锚固性能进行了研究。梅葵花对直筒粘结型、直筒+内锥粘结型锚具的锚固性能和受力进行了对比试验。方志等对CFRP筋表面形状、粘结锚固长度、粘结介质、套筒内壁倾角等影响参数进行不同组合,得到了各设计参数对锚固性能的影响。

4.智能材料与纳米材料

混凝土中加入纳米材料,成为纳米混凝土,可从微观改善混凝土性能,在材料内部产生众多具有特殊性能的界面相、改善界面摩擦耗能能力和局部塑形耗能能力,进而提高材料的强度、弹性模量、疲劳性能和阻尼性能;混凝土中加入适量纤维,成为纤维增强水泥基复合材料,可以限制裂缝的宽度,提高混凝土抗拉、抗弯和抗剪强度,大幅提高延性、韧性、抗疲劳、抗冲击性能;加入乳胶微料、硅粉、甲基纤维素等聚合物增强掺合料,可制成具有大阻尼特征的混凝土。

通过掺加功能相材料,使传统材料在保持原有基本力学性能不变的情况下,获得一些特殊功能,是材料学科发展的一个主要趋势。学习航空航天领域的“智能材料与结构系统”,混凝土领域的自感知混凝土、自集能混凝土、智能感知骨料等智能混凝土也获得较大进展。以压电陶瓷、磁致伸缩合金、形状记忆合金以及电磁流变液等为代表的智能材料取得了长足进展。智能材料与土木工程的交叉融合是新兴学科和研究方向的原动力,推动了智能土木结构的发展。与传统结构相比,智能结构具有自感知、自控制、自修复、自愈合、自回复、自集能的特征。将智能感知材料、智能驱动和阻尼材料、压电材料与土木工程结合,分别形成了结构健康监测、结构振动控制、自集能智能结构研究方向。

三、小结

桥梁工程施工中对材料、理论、装备、计算机技术的需求和应用效果方面,已经日渐形成具有较高应用水准的一个新局面。新世纪的桥梁工程有着更为广阔的发展舞台,同时也面临着严峻的技术挑战,我们可以对未来桥梁工程结构、材料和施工发展的进程,呈现出具有无限美好的想象空间。

参考文献

[1] 肖汝诚.桥梁结构体系[M].北京:人民交通出版社,2013.

桥梁工程概述范文2

关键词:公路桥梁 钢筋砼构件 可靠度理论 计算方法

中图分类号:U4 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2013)03(c)-0-01

随着国民经济的发展,公路桥梁的地位越来越重要。现阶段,桥梁形式亦多为砼桥梁,这一论断在世界范围内皆成立。但是,因公路桥梁结构老化、营运环境恶劣、车辆荷载增加及养护维修工作不到位等因素的影响,公路桥梁结构损伤现象屡见不鲜,且其相应地导致了公路桥梁结构营运状况不佳、承载能力下降等问题。由此可得,加强公路桥梁耐久性、可靠度评估,确保公路桥梁安全畅通意义重大。

1 公路桥梁耐久性的评估方法―基于可靠性理论

所谓公路桥梁耐久性评估,其主要是指以特定信息为依托,对既有公路桥梁的可靠性予以准确的分析,并基于分析的基础上,提出相关针对性强。公路桥梁结构可靠度理论最突出的特点当属其基础为概率统计。概率统计对公路桥梁结构存在不确定性予以了肯定,并以公路桥梁结构可靠度的各影响因素作为随机变量,且通过恢复各影响因素的自然特性,再以数据为依托对此种客观变异性予以表达。基于可靠性理论法以可靠度计算方法为基本方法,即以统计方法及实测方法为基本方法,以可靠度数学理论为基本理论依据,并通过计算得出公路桥梁结构的可靠指标或实现概率,且以或对公路桥梁结构的安全水平予以衡量。随着公路桥梁结构耐久性及可靠度评估方法的深入研究,可靠性理论的应用也变得更广,甚至覆盖了结构工程的各领域。就公路桥梁设计而言,我国桥梁设计方式已经随着新桥规的编订而发生了相应地转变,即从容许应力设计方式到承载能力极限状态设计方式(以概率统计为基础)。研究结果显示,承载能力极限状态设计方式的科学性更强,且其设计理论及设计思想也更加科学和完善。此外,承载能力极限状态设计方式也为公路桥梁结构耐久性及可靠度评估提供了有力的理论依据。

2 结构可靠度理论的基本理论及基本计算方法

2.1 可靠度的基本原理

结构的可靠度。公路桥梁结构的可靠度以适用性、安全性及耐久性为主。如果工程结构实际承载能力与要求承载能力间一致,则该工程结构具备安全性;如果工程结构实际使用功能与要求使用功能间一致,则该工程结构具备耐久性及适用性。就工程结构的功能函数()而言,若R/S均服从正态分布,则R/S的平均值及标准差可表示为及,且结构功能函数(Z=R-S)亦服从于正态分布,则Z=R-S否认平均值及标准差表示为和。随机变量Z的分布图见下图,其中Z

由上图可得,从0至(平均值)间的间距度量标准可为标准差,即。此外,与间的关系为一一对应,即随着的增大而减小;随着的减小而增大。由此可得,、均可用作工程结构可靠性的衡量指标,其中属可靠指标。那么,工程结构失效概率满足如下函数式:

2.2 验算点法或JC法

验算点法或JC法是可靠度分析方法的一种,亦是一次二阶距的一种,其应用范围较广。所谓一次二阶距法,其主要是指将随机变量的一阶距及二阶距应用到可靠指标计算之中,且仅对功能函数泰勒级数展开式的一次项予以适当考虑。

两个正态随机变量的情况.在极限状态下,两个随机变量满足如下函数式(极限状态方程):

上述方程式中,R/S间相互独立,且其均服从于正态分布。

就ROS坐标系而言,极限状态方程为一条直线,其倾角呈45°。经过及计算后可得,及的新坐标系,现通过平移坐标系可得到另一个新坐标系(见下图):

由方程式及可得,变换原坐标系等效于正态分布标准化,其中及属标准正态变量。通过一系列方程式的计算及转换求的,原坐标系ROS与新坐标系间的关系满足如下函数式:

由解析几何相关理论可得,上述函数式为坐标系内标准型法线式直线方程,(常数项)为至极限状态直线间的法线长度,及为(法线)在坐标向量方向的方向余弦,其中为设计验算点。若、、、的取值既定,则工程结构可靠指标、设计验算点均可准确求的,且对应的失效概率函数式为:

3 结语

综上所述,钢筋砼施工在世界范围内各个国家均得到了广泛的应用,则世界各国对公路桥梁钢筋砼构件可靠度及耐久性的研究也相当深入。公路桥梁钢筋砼耐久性的评估方法很多,该文着重谈论了基于可靠度理论的评估方法。此外,公路桥梁钢筋砼构件可靠度的计算方法包括JC法及蒙特卡洛法,该文就JC法进行了详细地阐释。

参考文献

桥梁工程概述范文3

关键词:模糊综合评价;桥梁施工;风险评估

中图分类号:U445 文献标识码:A 文章编号:1006-8937(2013)23-0152-02

随着桥梁工程的迅速发展,我国的桥梁施工项目也越来越多。桥梁施工项目相对于一般的施工项目,它的建设涉及更多的技术要求、安全要求和管理要求。可以说,桥梁的施工是一项复杂的系统化工程,在整个桥梁施工的过程中,施工安全和风险规避是非常重要的一项工作。施工的风险存在于整个施工过程,比如结构的损害、人员的伤害及伤亡等,主要分为自然因素和人为因素。全面地、深入地识别风险,对重点的、具有代表性的风险因素进行评估可以有效地降低风险产生的概率。

1 桥梁施工阶段风险的特点

风险是指可能发生的对有机体产生损失或者损害的事件。对桥梁施工而言,风险是指会影响施工正常进行的不确定的事件。风险的产生会导致整个施工项目的失控,比如,人员伤害事件、质量问题、工期拖延、计划变更等等。这些风险事件不仅可能会导致施工企业经济损失,甚至可能会导致整个施工项目的失败。桥梁施工的风险特点可以总结为以下几点。

1.1 基础施工风险的难预测性

桥梁的基础施工会受到施工地点的地质环境和水文环境的影响。然而,这些环境有时候并不十分明了,也具有一定的复杂性。有时候,水文环境的突变可能会彻底改变施工方案。桥梁基础是在桥梁施工中占据极其重要的部分,它的质量情况可能会影响整个桥梁施工的成败,以及施工企业的经济效益。

1.2 施工阶段的风险因素具有相关性

桥梁的施工涉及多个工序,各个工序相互衔接。任一工序的风险会直接影响下一工序的开展和成效。同时,风险的产生还会直接影响很多相关风险指标的评价。因此,桥梁施工的风险评价需要确立风险因素的相关性。

1.3 结构施工的风险具有一定的规律性

结构的施工具有较大的难度,并且工序复杂。但是,结构施工由于多年的经验积累已经具有非常完善的相对固定的施工流程,这使得结构施工的风险具有一定的规律性,正确认识这些规律可以较好地防范结构施工的风险。

1.4 风险概率的估算困难

桥梁施工的风险事件难以通过重复的类似事件来估计概率,因此其风险概率具有不确定性。基于这种情况,在评估桥梁施工的风险概率时,有时候也会采用定性的方式,不过定量评估仍是很多施工单位追求的评估方式。

1.5 施工过程的风险管理收益明显

我国在桥梁施工的风险管理方面还处于初级阶段,施工单位的管理人员专业素质相对低下,施工管理相对经验不足,因此,投入一定的管理成本极大地控制施工风险,施工管理的发展空间很大,相对收益会十分明显。

2 桥梁施工常见的风险事故

桥梁施工的风险一般可以分为两大类,即自然风险和人为风险,自然风险包括一些极端天气和自然灾害,比如极度酷热、寒冷、暴血天气和地震、海啸、泥石流、洪水等。人为因素包括桥梁设计的错误,员工疏忽和违规操作等。

2.1 桥梁主体结构建筑风险

桥梁的主体结构工程也称为基础工程,包括地基和基础,这两点是桥梁结构的核心,主体结构风险的事故包括位置偏移,地基不均匀沉降,地基的渗透破坏、地基的滑动等等。

2.2 混凝土结构风险

混凝土结构包括钢筋混凝土和预应力混凝土结构,混凝土结构的强度不够、结构错位、混凝土裂缝和混凝土空洞、混凝土原材料质量不佳、施工工艺不正确、预应力存在问题等等。

2.3 临时设施的风险

临时设施包括脚手架、施工作业平台设施、施工挂篮、桥梁施工便道和其他设备。这些设备存在的潜在问题都会给桥梁施工带来风险。统计表明,脚手架导致的建筑安全事故在全部事故中占有相当大的比例。风险事故如脚手架塌落、脚手架的部件坠落等。施工平台也是风险源的一部分,施工平台不稳定可能会导致非常严重的后果。同样的情况还包括施工便道、施工挂篮等。

2.4 其他结构风险

其他结构风险包括钢结构的风险、砌石工程的风险和桥拉索、桥吊杆等的风险。钢结构风险一般有焊接质量的问题、结构变形、接口松动、断裂等。砌石工程一般包括所用石料存在问题,砂浆质量不合格,砌筑的工艺或方法不严格规范等。桥拉索、桥吊杆的问题一般包括施工工艺导致的拉索腐蚀、拉索质量问题,接口问题等。这些都会给桥梁的日后运作带来风险。

2.5 意外风险

桥梁施工的意外风险包括高空坠落,火灾事故,机械设备损伤事故和环境污染事故。施工现场操作人员的高空坠落会导致施工人员伤亡,给社会和家庭带来难以挽回的悲痛,现场火灾更是非常严重的风险事故,机械设备的损伤包括设备损坏,人身伤害如卷入、触电等。环境污染是近年来非常重视的一个事故源,一般是施工过程中产生的废弃物随意丢弃、有害气体随意排放所导致。

3 基于模糊综合评价的施工风险评估

模糊算法是近年来非常受推崇的一种数学算法。由于生活中很多事物具有模糊性,不能完全用是或者否来进行回答。因此推出模糊集的概念。模糊集就是将所有具有模糊概念描述的属性对象归为同一集合。将这种算法用于桥梁施工风险的评估具有十分可行的意义,因为桥梁施工的风险源很多,风险源的界定存在一定的模糊性,在风险的评估方面,很难用绝对的答案来回答。假设集合U代表模糊综合评判的因素所组成的集合,集合V代表评价结果所组成的集合,给定模糊矩阵K进行模糊变换。参照下式:

XοK=Y,yi=xj×kij;

其中,ο运算符号为模糊合成运算,可以采用小中取大的运算,也可以进行简单的矩阵乘运算,X的取值需要考虑U中各个因素的相对权重,而K值的选取可以通过统计的方法获得。

在这些需要考虑的全部因素中,并不是每个因素的影响力是相同的,因此需要对不同的影响因素进行分级考虑和综合评判,我们可以采用模糊层次的分析方法来进行,对各个层次的风险因素确定一个合理的风险系数,从而确定风险的级别程度,在桥梁施工中,风险事态包括了上文分析的种种,将这些因素综合起来,就可以得到风险评估的结论。

根据上文的分析,以钻孔桩成孔成桩为例,将所有风险事件列为8类进行分析,分别是1:桩位偏移;2:塌孔;3:斜孔;4:缩径、扩径;5:断桩;6:混凝土不密实、离析、混凝土有空洞;7:钢筋笼上浮、露筋;8:封底失败、埋管、卡管、堵管。将风险源分为7类,分别是1:测量仪器;2:设备;3:自然因素;4:材料;5:地质环境;6:工艺操作失误;7:人员操作失误。

上述8个风险事件可以分别用Y1、Y2、Y3、Y4、Y5、Y6、Y7、Y8来表示,在该层次下又包括了诸多的指标层因素,分别用X1~ X7来表示,从而建立成孔成桩质量风险层次模型,由于上述因素对风险的影响程度不同,因此依据各个指标的重要程度确定相应的权重,我们分别记为A的矩阵,分别表示为X对Y的权重系数Ai=(axi,ayi)。最后,确定风险评语为8个等级,依照危险程度划分为V1、V2、V3、V4、V5、V6、V7、V8,其中V1为最高危险,V8为最低危险。

在层次分析法的基础上确定风险因素的层次隶属关系后,再建立相应的集合,包括:建立风险事件,即评价对象集合。在此为上述的8种风险事件;建立风险源集合,即评价因素集合。在此为上述的7种风险源;建立评价结语集合,即对每个风险事件给予的评语,在此为上述的8个级别。

依照上述方法,再依照模糊集理论算法就可以对桥梁施工的风险进行评估。

4 结 语

本文对桥梁施工风险的特点和常见的风险事故进行了分析,提出以模糊综合评价的方法对桥梁施工风险进行评估,实验计算证明,利用该方法进行风险评估具有一定的可行性和准确性。也证明施工企业在收入一定的风险管理人力与物力之后,可以极大地控制风险发生的概率。

参考文献:

[1] 葛长荣.广州市重大危险源的辨识和评价及其风险防范策略[D].广州:南方医科大学,2006.

[2] 林晓毅.桥梁施工风险管理体系的构建[J].科技资讯,2007,(15).

[3] 李德元,靳方倩.桥梁施工阶段的风险因素的识别[J].今日科苑,2011,(2).

[4] 王强.桥梁工程施工阶段风险管理研究[J].硅谷,2009,(24).

[5] 王军.工程项目风险管理在桥梁施工中的应用[J].黑龙江交通科技,2010,(8).

[6] 郑海龙,王卫邦,郭锋锋.桥梁施工风险管理分析与探讨[J].科技创新导报,2010,(23).

[7] 陈自力.桥梁工程项目风险管理认识与运用[J].科技创新导报,2010,(31).

[8] 彭飞.浅谈桥梁施工的风险评估与风险管理[J].科技创业月刊,2008,(12).

[9] 束懿,张领先.风险项目管理在软土路堤施工中的应用[J].山西科技,2009,(6).

[10] 周云贵.浅谈国道公路工程项目进度风险的规避[J].科技致

桥梁工程概述范文4

关键词:桥梁概念设计;教学方法;桥梁史;课程设计

中图分类号:G64241;U441 文献标志码:A 文章编号:

10052909(2015)04008403

桥梁不仅能够满足人们跨越障碍、到达彼岸的心理需求,同时也是生活环境中使人印象深刻的标志性结构物,常常成为审美对象和文化遗产[1]。桥梁具有结构物和艺术品两种属性,传统的桥梁工程教学因受时代所限,只关注结构物这一属性,教材多为从苏联翻译过来的实用性教材,教育学生按规范进行设计,其影响延续至今[2],致使学生形成思维定式,严重限制了学生创造性思维的发展。教学内容重在材料选择、构造设计、内力计算,主要解决的是结构概念设计的问题。随着技术和经济的发展,桥梁,特别是城市桥梁的美观越来越受到重视,设计人员开始注重造型的表现力和隐喻,造型概念设计也应运而生。在关注造型设计的同时,还要考虑桥梁与周边环境(自然环境、社会环境、人文环境)的关系。因此,桥梁概念设计宏观上包含了结构概念设计、造型概念设计、桥梁景观设计三个部分。这三者在设计中同时进行、相互融合。在教学中,结构概念设计通常由桥梁工程课程来解决,其它两项则由桥梁概念设计课程来解决。

一、课程设置

桥梁概念设计课程适用于高等学校土木工程专业道路、桥梁方向和道路桥梁与渡河工程专业,属于专业选修课,通常在学完材料力学、结构力学、结构设计原理之后开设,使学生有能力对所设计桥型的结构杆件进行力学分析和计算。该课程原来安排在桥梁工程课程之后,此时学生均已掌握了桥梁的规范设计法,从上交的概念草图作业中可以看出,学生的思维定势已经形成,在规范规定桥型基础上微调的较多,充满创造性的桥型较少。后将该课程提到桥梁工程课程之前,这时上交的概念草图作业出现了很多优秀方案,既有创新又有可行性。由于课程安排在桥梁工程课程之前,必然会担负起桥梁工程概论的教

学任务,介绍五种基本桥型及其构造特点,占用学时较少,满足该课程基本需要即可。随着课程的推进,有些学生会对原始设计产生怀疑,因为与规范桥型差距较大,此时尽量建议学生保留原始的设计形式,无论造型繁杂,还是夸张,甚至是造型荒谬都没有关系,鼓励学生运用学过的一切力学知识和结构知识,动用一切工程手段,解决原始设计出现的新问题,实现自己的设计意图,以此激发学生的创造性思维,提高解决工程问题的能力。

二、教学内容

课程教学主要包括桥梁概念设计综述、桥梁史、桥梁造型设计与桥例、桥梁规范分类与适用范围、桥梁景观设计、桥梁色彩与夜景设计、综合应用、方案比选和评价方法等。在这些内容中,桥梁史是经常被教师简略介绍而在这里要重点强调的。由于传统教育内容过于保守,容易养成工程师循规蹈矩的习气,缺少创新精神,培养出的许多工程师并不清楚他们在桥梁设计和施工中所采用的技术大多是发达国家在20世纪50~70年代所创造发明的。我们虽然在规模和跨径上有所超越,但技术并没有新的突破。这种满足于跟踪和模仿的习惯,正是中国工程教育不重视培养学生创新理念的结果[3]。要想明确我们现在所处的位置,回顾知识的层次和增长过程将有助于我们找到现时的理念是在何时首次出现,又在何处被采用[4]。因此,介绍桥梁史,特别是现代桥梁工程发展史上的那些重大创新就显得尤为重要。通过详细介绍这些创新得以提出的原因、实现的条件、应用的过程和造成的影响,让学生更加全面地了解何为创新、如何创新。如果再介绍创新者及其性格,就会形成立体形象,加深教学印象。例如著名的桥梁设计师莱昂哈特(Fritz Leonhardt),除了设计了很多造型优美的桥梁之外,他还是各向异性钢桥面板的发明人,并首创斜拉桥倒退分析法、下层移动托架施工法和顶推施工法,他对桥梁工程的探索精神让人敬佩。马拉尔(Robert Maillart)的坎坷人生和对板结构的执着,梅恩(Christian Menn)的坚强性格和对矮塔斜拉桥的贡献[5],这些都能促使学生去深入这些桥梁大师们的世界,并且以他们的眼光来看待他们的工作,避免思维僵化,更好地理解桥梁绝非只是“按规范要求进行设计”,而是有很多种设计思路,有非常丰富的处理方法,有广阔的创新空间。这就是为什么要突出桥梁史这部分内容重要性的原因,它可以很好地承接“桥梁造型设计与桥例”部分的教学,体现造型设计的灵活性和多样性。

三、教学方式

对于桥梁概念设计这种综合性较强的课程,采用多元教学方式是必然的趋势,每一种教学手段都要与教学内容相匹配 [6]。桥梁概念设计综述和桥梁史这两部分多采用媒体辅助教学,通过介绍大量工程实例,让学生加深理解,加深印象[7]。

桥梁规范分类与适用范围部分采用多重解释性多媒体课件教学,也就是通过精选桥例串起多个知识点(包含景观、色彩、夜景等),使同样一套课件在讲授一遍主要知识点之后,还可以进行多次解释,每一次解释都换一种思考方式。比如在介绍拱桥分类这个知识点时,桥例不但要考虑拱桥各种类型的对比,而且还要反映出夜间景观的设计规律,或者桥体色与景观色之间的关系,这样在第一次课上讲完拱桥分类,在第二次课刚开始进行简要的复习,然后启发学生重新看待桥例,发现这些桥例中体现出来的新的规律。如果综合了三个知识点,就可以对同样的课件进行三次解释,让学生养成多视角多观点看问题的习惯。几次课后,学生就会主动思考首次出现的众多桥例中是否蕴含着其它的原则或规律,学习自主性得到了有效调动。

其它的教学内容则采用多媒体教学辅以模块化课程设计。在讲授桥梁造型设计与桥例这部分内容时,学生开始进行概念草图构思和绘制,随着课程的进展,不断丰富完善自己的造型设计。比如在讲授桥梁规范分类与适用范围时,学生就根据所学的新知识论证所构思桥型的可行性,并相应地作出修改。教师在这个过程中的指导要谨慎,

尽量保留学生的原始设计思路,

不要轻易否定任何设计的可能性,引导学生思考解决措施;也不要直接给出建设性意见,而是提供多样的参考资料,由学生自主选择具体的处理办法。到了桥梁景观设计部分,学生要在原设计基础上,进行景观设计,并对桥梁造型做进一步修正。课程结束,学生要提交一份详尽的课程设计过程记录,把课程设计每一阶段的所思所想以及所作出的修改仔细记录整理,同时提交最后的桥型方案。通过课程设计、课堂学习和讨论,学生可以把所学到的知识应用到设计中,更好地理解知识要点,教师也能及时地把握学生在设计中出现的问题,并随时调整教学方案

四、考核方式

考核分过程记录和桥型方案、平时作业、期末考试三部分。各自的权重可以根据实际教学情况作出调整。其中,平时作业和教学内容相互配合,比如在“桥梁规范分类与适用范围”部分,要求学生分组提交调查报告,调查校园周边的人行桥的结构、细部、使用情况等。在讲授桥梁景观设计时,要求每组学生反复调查其周边环境,并提出景观设计意见。这种类似于项目教学法的作业形式能很好地调动学生的学习自主性。虽然作业在课程开始前就已经提前设计,但是在实际操作的过程中还会遇到一些新问题,比如有的作业可操作性差,或由于特殊情况无法完成,也可以取消、合并,或者更改。

五、结语

由于中国对桥梁概念设计的研究起步较晚,国外研究成果的译介和国内的探索与实践是同步进行的,这就要求教师要密切关注学科发展动态,及时更新自己的专业知识,同时还要学习先进的教学经验,不断摸索适合某一教学内容的教学方法,以确保高效的知识传递和人才培养。概念设计是桥梁之魂,也是工程区别于科学的关键,更是现代工程教育的核心内容[3],因此要意识到该课程的重要性,在教学中体现出创新思维的应用,及时反思教学中出现的问题,为培养出新一代的桥梁工程人员贡献出自己的一份力量。参考文献:

[1]伊藤学.桥梁造型[M].北京:人民交通出版社,2001.

[2]项海帆.桥梁概念设计[M].北京:人民交通出版社,2011.03.

[3]项海帆,潘洪萱,张圣城,范立础.中国桥梁史纲[M].上海:同济大学出版社, 2009.09.

[4]马修・韦尔斯.世界著名桥梁设计[M].北京:建筑工业出版社,2003.03.

[5]王应良,高宗余.欧美桥梁设计思想[M].北京:中国铁道出版社,2008.05.

桥梁工程概述范文5

[关键词]钢筋混凝土梁式桥耐久性系统可靠度剩余使用寿命

系统可靠度理论是一门新兴的边缘学科,将其应用于桥梁结构评估中,可以科学准确地评价桥梁结构系统的可靠性,从而正确指导桥梁结构的设计,同时也可以为不同类型桥梁的评估提供统一的标准。本文采用增量荷载的全局临界强度分枝-约界准则搜寻体系的主要失效模式。分析计算流程见图1.1所示。

1 计算体系可靠指标

1.1 系统中随机变量的相关性

实际的结构系统的能力之间、荷载之间是互相联系的,同时由于各失效模式都包含着部分相同的随机变量,因此多个构件可靠度与体系可靠度的本质区别在于必须考虑各组成构件之间的相关性。桥梁本身是一种较复杂的结构系统,针对钢筋混凝土梁式桥,进行整体分析时,相关性影响不可忽视,梁式桥结构各构件随机变量的相关性主要分为:构造相关性、荷载与加载工况相关性和破坏模式相关性等几类。

梁式桥结构是由若干构件(包括:主梁、传力系统、墩台、基础等)组成,共同承受外荷载的结构系统。因此不同的构造方式都会使不同构件之间产生影响作用,它们之间的相关性不可忽视。

桥梁在设计基准期内,结构可能同时受一种或多种荷载的作用,同时结构必然会承受设计预期要求的恒载、汽车荷载、人群荷载、温度变化以及混凝土收缩徐变等荷载影响,以上诸多荷载作用及其影响因素之间也或多或少的相关性。对于梁式桥,同一种荷载的中载和偏载工况,受力主梁截面抗力包含相同的影响因素,因此包含相同影响因素的不同加载工况之间的相关项必须考虑。

梁式桥体系破坏依次包括构件失效和整体失效。构件失效的相关性是由作用在结构中各构件上的共同荷载组合或构件中具有共同的抗力因素形成的,对于梁式桥而言结构体系存在着不同的失效模式,任何一种失效模式出现,体系都会破坏。所以各种失效模式间相关性无法忽视,这也就是梁式桥体系可靠度相关性研究的关键。

综上所述,梁式桥体系可靠度分析时,上述前两种相关性通过对实际工程的结构构造分析和受力分析可以做出判断,第三种相关性的判定,必须通过对结构的分析找出各种失效模式之间的层次关系,适当的将其分为串联和并联结构的子系统,对于并联系统就必须关注其相关性。

1.2 系统可靠度指标的计算

梁式桥是个n次超静定结构,因此当桥梁结构中某一部分构件失效后,整个桥梁系统不会因此而破坏失效,而是剩下的构件进行内力重分配,使结构系统能继续承受外荷载的作用,当失效的构件数目达到一定数目时,系统形成机构进而失效破坏。

梁式桥的失效包括脆性破坏、延性破坏以及弹性破坏,每种失效模式可视为一个并联子系统,这些子系统的串联构成了整个系统,一般用混联模型描述桥梁结构系统,如图1.2为梁式桥结构系统可靠度指标的计算通用模型图。

通过图1.1可知,要计算梁式结构体系的失效概率,必须首先计算出各主要失效模式的失效概率,再根据基本模型计算出具有相关性的失效模式之间的相关系数,然后再采用以低维联合概率近似多维联合概率的近似方法,本文采用微分等价递归算法计算结构体系的失效概率和可靠度指标。

2 确定体系系统的目标可靠度指标及寿命预测

2.1 确定体系目标可靠度指标

桥梁结构系统目标可靠度指标即可靠指标的目标可靠度,是桥梁结构设计所预期的可靠度指标,在理论上应该按照各种结构的重要性、失效后果、破坏性质、经济指标等因素以优化的方法,通过分析确定。确定了目标可靠指标,就有了桥梁体系可靠性评估的标准。现行的基于可靠度理论的桥梁评估的基本思路就是通过各构件影响因素的统计参数,得出构件的可靠度,然后与评价体系中的最低可靠度指标进行对比,从而评价既有桥梁的当前承载力状态以及其剩余使用寿命。同理基于桥梁结构系统可靠度的评价和剩余使用寿命,其基本思想是类同的。当桥梁的可靠指标大于目标可靠指标时,认为结构处于安全状态;当桥梁的可靠指标小于目标可靠指标时,则认为桥梁结构处于危险状态,需要采取一定的措施(维修或加固)方能继续使用或者直接拆除。然而现行的设计规范以及评价规范都是基于构件的可靠度理论来确定的。考虑到统计资料的不足,一般构件的目标可靠度指标采用校准法来确定。

目前《公路工程结构可靠度设计统一标准》(GBT 50283-1999)规定了构件目标可靠度指标值。既有桥梁在极限状态下的结构系统可靠度评估时基于结构整体承载性能和整体失效,从现有的工程事故实例分析结果以及实验结果观察看,结构失效后,桥梁的某些主体构件并没有破坏失效,因此认为既有桥梁的系统目标可靠度指标应该大于结构中关键构件的目标可靠度指标。由此本文认为,对于既有梁式桥的可靠性评估及剩余使用寿命预测,桥梁结构的系统目标可靠度指标值应该在构件目标可靠度指标的基础上提高。

由于统计资料不够完备以及在结构可靠度分析中本身就引入了近似假定,计算出来的目标可靠度指标与结构的实际失效概率还是在某一范围内的近似,并且国内针对于既有桥梁结构体系的的目标可靠度指标以及最低可靠度指标尚无比较科学的研究成果。为了既有桥梁结构自身的安全性和考虑经济上的合理性,因此本文建议基于结构系统可靠度的评估,可参考对于目标可靠度指标的取值在当前规范关于构件可靠度指标的基础上提高一个水平,具体建议值见表1.1。

关于最低可靠度指标的取值采用基于构件可靠度评价的方法,根据工程实际情况等因素适当选用下面两种标准:

2.2 基于系统可靠度的既有梁式桥剩余寿命的预测

我们认为当梁式桥结构系统可靠度指标低于最低可靠度指标时,即为桥梁使用寿命的终止。

桥梁工程概述范文6

关键词:桥梁施工 安全管理 施工事故

中图分类号:U445 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2015)04(a)-0201-01

桥梁工程是在复杂多变的社会环境和自然条件下运作的,施工桥梁受施工材料、施工条件、时间、温度、湿度等多种外界因素影响。施工中桥梁易出现体系转换、桥梁结构稳定性、应力张拉等问题,工程施工的安全施工时有发生,施工风险不容忽视。

1 桥梁施工的风险分析

1.1 风险分析整体框架

风险是指特定时期、特定环境下,损失发生的可能性和与期望结果的差异性。不同领域的风险表述也各不相同,但风险的存在是客观必然的,风险造成的损失具有不确定性。桥梁在施工的各个环节中都存在诸多安全因素,一旦爆发安全事故,后果将非常严重。桥梁的施工风险分析是指对桥梁在施工阶段的不确定性因素识别,对风险事故发生概率与损失大小进行估计,并进一步制定风险决策与相应的风险应对措施。桥梁施工的风险分析包括风险的识别、风险评估、人因可靠性分析、风险的决策与应对措施等几个方面。桥梁施工的风险分析首先要对桥梁项目进行风险识别。通过识别风险,为降低风险产生的可能提供有效依据。风险识别时,首先要寻找桥梁项目在施工中可能存在的风险,分析这些风险的不利后果,计算这些风险的出现概率,并对风险进行相应的分类。风险的识别阶段是桥梁施工的管理者有效地识别风险的一个定性的过程。通过这个过程,找出是施工风险的成因,识别出关键的风险,从而了解风险的性质。风险识别包括收集数据资料、分析因素不确定性、风险事件的排序、编制风险识别的书面报告等内容。

1.2 桥梁的施工风险特点

桥梁在施工阶段的风险贯彻于整个项目的施工、管理阶段。该阶段中风险一旦发生,管理者将丧失对整个项目的整体控制能力,项目极有可能出现工期延迟、项目成本攀升、施工计划变更、整体效益受损等问题。桥梁在施工过程中的风险主要来源于如下几个侧面:(1)桥梁结构复杂程度:复杂的桥梁结构,分析内力繁琐且易出错,加大风险的评估难度。(2)桥梁结构本身特性:桥梁悬于空中,跨度越大,其截面越易被破坏,风险也就越大。(3)施工人员技术层次:技术的成熟度越高,桥梁项目的施工风险就越低。(4)施工环境:桥梁施工周边的气候条件、河流分布、地理地貌等因素影响着施工风险。

1.3 桥梁施工阶段的风险事故

桥梁施工中的风险(见表1)主要来源于泥石流、海啸、滑坡、暴风雪等自然风险,以及设计错误、施工操作不当、施工管理问题等人为风险。按照风险事故的表现分类,可将风险事故分为桥梁结构质量问题导致的缺陷、桥梁施工过程的临时性项目导致的经济损失或人员伤亡、其他事故等。

2 桥梁的施工安全管理

2.1 安全管理概述

所谓安全管理就是企业在生产经营中,为实现安全的生产而组织和使用人力、财力、物力等各种物质资源的过程。安全管理的核心是以人为本,是一项全员、全方位、全过程的系统管理,强调法制化建设与企业的安全文化建设。桥梁施工的安全管理是为了提高安全管理整体水平,降低施工的事故率,实现本质的安全。

2.2 桥梁的施工安全管理对策

对于桥梁施工的安全管理,业主与承包商具有决定性作用,政府主要是监管、引导、规范的作用。业主在施工中应自觉规范投资行为,理性谨慎决策,可通过如下措施来完善施工中的安全管理:合理选择安全的工程项目承包商;要求设计中考虑施工安全;资助现场的安全奖励方案;聘请足够的安全管理人员;通过合同来约束项目各参与方的安全责任。目前我国业主方对安全生产的认识仍不够全面,政府等监管方对业主的安全监管可通过业主责任保证担保制度来落实。安全思想要贯彻于整个工程项目,选择安全合适的承包商就是控制成本的关键。建立政府业主的信用、信誉公开化制度,可增加公众对政府业主的监督力度,工程承包商在选择业主时,如其信用不太好,也可进行合理地双向选择。

3 结语

桥梁施工的风险分析有利于提高施工方的风险管理水平,也利于保险公司对施工阶段的桥梁进行合理投保。风险分析作为一项较新的课题,涵盖范围广,未来还有诸多问题需做进一步的探索与研究。该文分析了桥梁施工建设中风险的特点,总结了风险事故类型,进而从安全管理的角度提出了桥梁施工中的风险事故应对措施,为桥梁施工实际提供必要的借鉴意义。

参考文献

[1] 罗吉・弗兰根,乔治・诺曼.工程建设风险管理[M].李世蓉,徐波,译.中国建筑工业出版社,2000:28-38,67-73.