2021-4-10 | 橋梁工程論文
1.我國橋梁建設技術的現狀
近年來我國投入了大量資金進行基礎設施建設,建造了很多大跨徑的橋梁建筑,但有創新性的新結構、新材料、新設備、新工藝卻很少出現。橋梁跨度的增加,帶來技術難度的增加,但并不是跨度大了,就是創新了。我們注意到在上述23座國內跨徑達到世界前十的橋梁中,真正有世界影響的創新技術并不多。另外我國的專利數量每年數以萬計,但真正在國內外有影響力的只占0.1~0.2%。這些都說明我國的創新水平和創新能力還處于相對較低的水平。創新是科學技術發展之本,它影響到橋梁工程的發展、橋梁工程人才的培養和中國橋梁的國際地位。對學生“創新理念”和“創新思維能力”的培養應作為橋梁工程教學的重要任務來抓。
2.增強對創新理念的認識
橋梁工程建設的理念:簡單地說就是要修什么樣的橋,怎樣來修建。大的原則是要修建安全、適用、經濟、美觀、耐久和環保的橋,而怎樣更好地實現這個原則,或者說使這幾個方面做得更好,就必須要創新。例如在橋梁的耐久性方面:目前的現狀是橋愈修愈多、愈修愈大,但橋梁的使用壽命卻愈來愈短;2007~2011年五年內,全國垮了至少17座大橋,其平均壽命不足20年,特別是2011年七月份不到十天時間內跨了4座橋,有些橋梁壽命還不足12年,引起了全國震驚。這就告訴我們:一定要樹立橋梁長壽命的理念,必須要創建保持和延長橋梁壽命的核心技術。
創新在形式上有:原始創新、集成創新和引進消化吸收再創新三種。原始創新是最高層次的,也是我們著力追求的,但后兩種是目前階段最多的創新形式,也是以原始創新為基礎的。目前對創新有兩種心態必須糾正:一種是認為創新簡單、隨意,到處都是國內首創、國際領先,這是不科學的;另一種則認為創新很難很神秘,這也是不必要的。鄧文中先生對創新的定義,即創新是“有意義的改進”,有意義必須是有價值的增加。具體地說在橋梁結構性能、經濟、美觀、方便施工、增加耐久性和有利環保等方面獲得更多有價值的改進,就應該是創新。
重慶交通大學的顧安邦教授通過參與鋼管混凝土拱橋和波形鋼腹板組合箱梁橋的科研工作,以及重慶菜園壩長江大橋、石板坡長江大橋復線橋和朝天門長江大橋的一些技術工作,對最具有創新空間的組合橋梁的創新理念有獨到的見解,他認為要使組合橋梁健康發展,需要關注兩個問題:組合的合理性;結構多元組合核心技術的研究。
2.1組合的合理性
組合不是簡單的迭加,而是多種體系或多種材料的合理結合,以達到充分發揮各種結構體系的優點和充分利用各種材料性能的目的。例如:重慶菜園壩長江大橋,它是由鋼箱拱、預應力混凝土剛構和鋼桁梁三種結構結合而成。拱與Y形剛構的結合,大大減小了主跨鋼拱的跨度(由420m減為320m)改善了受力;鋼桁梁與剛構及拱的結合,大大增加了主拱的剛度,滿足了軌道交通運營的需要;同時強梁柔拱結構亦帶來了纖柔、簡潔、美觀的效果。這種組合合理、自然、美觀,應該說是一個很好的創新理念。而有些橋梁的組合就很勉強。又如重慶石板坡長江大橋復線橋,由于要求新老兩橋橋型一致,并滿足300m的通航凈空,必須修建主跨330m的連續剛構。主跨中部采用了108m鋼箱梁與兩邊的預應力混凝土結構用特殊的鋼混接頭聯結形成鋼-預應力混凝土組合式連續剛構橋,不但有效降低了結構自重、增加了連續剛構的跨越能力,而且有效地減少了PC連續剛構橋開裂和跨中持續下撓的病害;同時降低了施工風險、加快了施工進度。因此鋼-預應力混凝土組合連續剛構橋應該是一個很好的創新理念。
2.2結構多元組合核心技術的研究,也就是創新核心技術的研究
創新理念是一種構思、一種思想,它要成立和實現就離不開創新核心技術,因此,創新核心技術是創新理念的主要支撐。例如:鋼管混凝土拱橋。該橋型在我國1990年修建第一座,至今已修了260多座,發展比較快,但人們對它的認可度還不高。主要原因是管內混凝土脫空一直困擾著人們,脫空后對結構性能到底有多大影響,如何避免和減少脫空就成了鋼管混凝土拱橋的核心技術問題,我相信這個具有創造性的技術一旦解決了,這種橋型還會有較大的發展。又如菜園壩長江大橋,其核心技術是拱、剛構、桁梁如何有效地結合起來。建設中采用了分離系桿和邊墩設豎直系桿的技術,前者把拱、剛構、桁梁三者有效地結合起來,后者起著主動控制內力的作用。它可以說是具有一定創新意義的核心技術。
3.教學中對學生創新理念的培養
創新理念的培養涉及因素很多,對于橋梁工程教學來說,建議如下:
(1)在教學思想上,要樹立創新理念和創新思維能力的培養是橋梁工程教學的主要任務的思想,在這個思想的指導下修改橋梁工程教學大綱和教材。
(2)在教學內容上,在確保基本內容的基礎上增加設計構思、方案比選、橋梁發展史、橋梁工程創新技術和國內外成功的具有創新意義的典型橋梁工程分析。通過分析對比,使學生認清不足和差距,激勵學生的創新精神。推行重大科研成果進教材、進課堂的措施,提倡編寫不同風格的教材,有利于相互學習交流,更有利于創新理念的培養。
(3)在教學方法上,將創新理念融入教學環節中,在課程設計和畢業設計中,應加重橋梁方案設計內容。研究和改進橋梁工程實習環節,目前很多高校的橋梁工程實習由于經費和工點等原因,流于形式,浪費時間,實習效果不良。為了提高實習效率,爭取讓同學們在有限的實習時間內學得盡可能多的工程實踐知識,學科相關負責人應該積極主動地與有實力的設計院和建設公司合作組建實習基地,通過教學內容和實踐性環節的改進,培養學生的動腦、動手的創新能力。
作者:張永存 單位:河南城建學院交通運輸工程學院