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2011年研究性學(xué)習(xí)活動(dòng)寒假研究日記(2)
附表2 2011年研究性學(xué)習(xí)活動(dòng)寒假研究日記時(shí)間：__2011__年2月3日(周四)執(zhí)筆人：郭立超
活動(dòng)地點(diǎn)高一(2)班教室
出席人員季乘宇黃嘉楠徐頔陸頁(yè)開(kāi)郭立超邱嘉航顧皓旸
缺席人員姜芝峰
活動(dòng)主題橋的力學(xué)工程學(xué)結(jié)構(gòu)原理及其穩(wěn)定性
主持人郭立超
主要內(nèi)容圍繞"橋的力學(xué)工程學(xué)結(jié)構(gòu)原理及其穩(wěn)定性"這個(gè)主題我們又進(jìn)一步作出探究，首先我們要認(rèn)清我們的研究方向與主題，以便日后的研究與學(xué)習(xí)，以下就是我們對(duì)于橋梁工程學(xué)的認(rèn)識(shí)以及我們搜集來(lái)的資料。
基本信息
橋梁工程學(xué)的發(fā)展主要取決于交通運(yùn)輸對(duì)它的需要。古代橋梁以通行人、畜為主，載重不大，橋面縱坡可以較陡，甚至可以鋪設(shè)臺(tái)階。在有重載馬車(chē)之后，載重量逐步加大，橋面縱坡也必須使之平緩。這時(shí)的橋梁材料仍以木、石為主，鑄鐵和鍛鐵很少使用。
自從有了鐵路以后，橋梁所承受的載重逐倍增加，線(xiàn)路的坡度和曲線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)要求又高，且需要建成鐵路網(wǎng)以增大經(jīng)濟(jì)效益，因此，為要跨越更大更深的江河、峽谷，迫使橋梁向大跨度發(fā)展。石材、木材、鑄鐵、鍛鐵等橋梁材料，顯然不合要求，而鋼材的大量生產(chǎn)正好滿(mǎn)足這一要求。
在技術(shù)方面，只是憑經(jīng)驗(yàn)修橋，曾使19世紀(jì)80~90年代的許多鐵路橋發(fā)生重大事故；從這時(shí)起，正在發(fā)展中的結(jié)構(gòu)力學(xué)理論得到了重視，而在它的靜力分析理論完全確立并廣泛普及之后，橋梁因強(qiáng)度不足而造成的事故顯然大為減少。
二十世紀(jì)以來(lái)，公路交通有很大發(fā)展。在內(nèi)陸，需要在更多的河流、峽谷之上建橋。在城市中，以及在各種交通線(xiàn)路相交處，需要建造立交橋。在沿海，既需在大船通航的河口、海灣、海峽修建特大跨度橋梁，又需在某些海島與大陸之間修建長(zhǎng)橋。
研究?jī)?nèi)容
橋梁需要大量修建，而人力、物力、財(cái)力有限；于是，不斷提高技術(shù)水平，引用新材料、新工藝、新橋式，對(duì)結(jié)構(gòu)行為進(jìn)行更精確的數(shù)值分析，采用更精確的結(jié)構(gòu)試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證，以使橋梁建設(shè)的經(jīng)濟(jì)效益不斷提高，已成為時(shí)代的要求橋梁工程學(xué)主要研究橋渡設(shè)計(jì)，包括選擇橋址，決定橋梁孔徑，考慮通航和線(xiàn)路要求以確定橋面高程，考慮基底不受沖刷或凍脹以確定基礎(chǔ)埋置深度，設(shè)計(jì)導(dǎo)流建筑物等；橋式方案設(shè)計(jì)；橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；橋梁施工；橋梁檢定；橋梁試驗(yàn)；橋梁養(yǎng)護(hù)等方面。
在建橋材料方面，以高強(qiáng)、輕質(zhì)、低成本為選擇的主要依據(jù)，近期仍以發(fā)展傳統(tǒng)的鋼材和混凝土為主，提高其強(qiáng)度和耐久性。對(duì)于建筑鋼材的脆斷機(jī)理、初始幾何缺陷等，以及混凝土材料的非彈性問(wèn)題(收縮徐變以及疲勞等)，將繼續(xù)作充分的研究，使能正確控制結(jié)構(gòu)的受力和變形。至于碳纖維塑料等在橋梁上的廣泛應(yīng)用，還必須在降低成本以后才有可能。
在橋梁勘察設(shè)計(jì)方面，隨著交通事業(yè)的迅速發(fā)展，大跨度或復(fù)雜的橋型將不斷涌現(xiàn)。高速公路的發(fā)展，對(duì)橋梁設(shè)計(jì)亦將提出新的要求。在橋式方案設(shè)計(jì)中，將有可能利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)理論，借助電子計(jì)算機(jī)選出最佳方案。
在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算中，采用空間理論來(lái)分析橋梁整體受力已成為可能；以概率統(tǒng)計(jì)理論為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)理論，將進(jìn)一步反映在橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范中，使橋梁設(shè)計(jì)的安全度得到科學(xué)合理的保證。橋梁美學(xué)作為時(shí)代、民族的文化在某些方面的反映，將愈來(lái)愈受到人們的重視：橋梁的面貌將蔚為大觀(guān)。
主要設(shè)計(jì)
在橋梁施工方面，對(duì)施工組織將充分利用電子計(jì)算機(jī)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)有效的管理。在施工技術(shù)中，將不斷引用新技術(shù)和高效率、高功能的機(jī)具設(shè)備，借以提高質(zhì)量、縮短工期、降低造價(jià)。如采用激光測(cè)量控制結(jié)構(gòu)的精確定位；引用自升式水上平臺(tái)克服深水基礎(chǔ)的困難；利用遙控設(shè)備在沉井、沉箱中挖基，以減少勞動(dòng)強(qiáng)度并避免人身危險(xiǎn)；利用高質(zhì)量的焊接技術(shù)，借能推廣工地焊接等，此外，裝配式橋梁也將有所發(fā)展，以使結(jié)構(gòu)和構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)化，生產(chǎn)工業(yè)化。
在橋梁養(yǎng)護(hù)維修方面，要求對(duì)既有橋梁建立完善的技術(shù)檔案管理制度。在橋梁維修檢查中，引用新型精密的測(cè)量?jī)x表，如用聲測(cè)法對(duì)結(jié)構(gòu)材料的缺陷以及彈性模量進(jìn)行測(cè)定；用手?jǐn)y式金相攝影儀檢查鋼材的晶體結(jié)構(gòu)俾能及早進(jìn)行加固防患于末然，以便延長(zhǎng)橋梁的使用壽命。
橋梁工程始終是在生產(chǎn)發(fā)展與各類(lèi)科學(xué)技術(shù)進(jìn)步的綜合影響下，遵循適用、安全、經(jīng)濟(jì)與美觀(guān)的原則，不斷的向前發(fā)展。
重點(diǎn)難點(diǎn)
重點(diǎn)
根據(jù)大土木專(zhuān)業(yè)的設(shè)置特點(diǎn)和概論類(lèi)課程的重在建立概念、內(nèi)容寬泛、深入淺出的安排，本課程重點(diǎn)教學(xué)內(nèi)容為：橋梁工程學(xué)的基本特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)分類(lèi)和結(jié)構(gòu)型式、主要力學(xué)和構(gòu)造特征、設(shè)計(jì)分析基本方法和施工主要方法。
難點(diǎn)
第一個(gè)難點(diǎn)是對(duì)橋梁設(shè)計(jì)作用(荷載)的分類(lèi)和含義的理解：橋梁結(jié)構(gòu)的作用(荷載)是對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)行為深入認(rèn)識(shí)的起點(diǎn)，由于課程需兼顧鐵路和公路橋梁特點(diǎn)，并考慮不同時(shí)期規(guī)范對(duì)設(shè)計(jì)荷載的分類(lèi)及描述的差異，學(xué)生在該部分知識(shí)理解上容易產(chǎn)生困難(過(guò)于抽象)。第二個(gè)難點(diǎn)是對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)中的構(gòu)件和構(gòu)造的認(rèn)識(shí)：橋梁結(jié)構(gòu)形式存在多種變化，構(gòu)成橋梁的構(gòu)件豐富多樣，結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的構(gòu)造細(xì)節(jié)選擇是橋梁設(shè)計(jì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，但在教材和教學(xué)過(guò)程中均不便于展示，學(xué)生在此部分內(nèi)容的認(rèn)識(shí)上容易偏離實(shí)際(過(guò)于具象)。
第三個(gè)難點(diǎn)是對(duì)橋梁的特色施工工藝和施工方法的學(xué)習(xí)：橋梁的施工方法的掌握是面向工程型建設(shè)人材必需掌握的基礎(chǔ)知識(shí)，但由于橋梁的施工方法多樣、施工工序復(fù)雜、施工技術(shù)發(fā)展較快，通過(guò)教材描述和常規(guī)教學(xué)手段很難直觀(guān)介紹，學(xué)生不易系統(tǒng)把握。
教學(xué)策略
(1)通過(guò)大量實(shí)際橋梁工程示例圖片，輔助教學(xué)動(dòng)畫(huà)展示，用對(duì)比法、歸納法讓學(xué)生掌握橋梁的結(jié)構(gòu)體系分類(lèi)、不同體系橋梁的受力特性，加深學(xué)生對(duì)結(jié)構(gòu)的力學(xué)涵義的理解。
(2)用圖片、動(dòng)畫(huà)等多媒體手段，將抽象的荷載具象介紹出來(lái)；通過(guò)不同荷載的時(shí)間變化特性的對(duì)比強(qiáng)化荷載分類(lèi)和荷載組合的定義；通過(guò)不同荷載對(duì)結(jié)構(gòu)影響乃至產(chǎn)生災(zāi)害的力學(xué)原理、實(shí)際示例的展示，讓學(xué)習(xí)者系統(tǒng)全面地掌握荷載的分類(lèi)和特點(diǎn)。
(3)從結(jié)構(gòu)構(gòu)件的功能性出發(fā)，讓學(xué)習(xí)者了解橋梁構(gòu)造的作用和分類(lèi)；通過(guò)構(gòu)造實(shí)例圖片、三維模型展示，讓學(xué)習(xí)者能直觀(guān)學(xué)習(xí)到不同的構(gòu)造特點(diǎn)；通過(guò)典型結(jié)構(gòu)和構(gòu)件破壞實(shí)例的討論，加深學(xué)生"細(xì)節(jié)決定成敗"的專(zhuān)業(yè)認(rèn)識(shí)。
(4)采用模擬動(dòng)畫(huà)和實(shí)際橋梁施工視頻錄像資料，介紹不同橋梁施工方法和施工工藝，讓學(xué)生從完整的感性認(rèn)識(shí)中總結(jié)橋梁施工方法的力學(xué)因素、技術(shù)因素和經(jīng)濟(jì)因素的差異，進(jìn)而完善和加深對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)行為的整體理解。
(5)有針對(duì)性地設(shè)計(jì)了實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，使學(xué)習(xí)者讀教材、聽(tīng)課、做課程作業(yè)、查文獻(xiàn)資料、上網(wǎng)收集最新信息各個(gè)環(huán)節(jié)有機(jī)地圍繞橋梁工程課程展開(kāi)，貫穿于整個(gè)教學(xué)過(guò)程。
（中國(guó)大學(xué)網(wǎng)）
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