2011年研究性學習活動寒假研究日記(2)

時間：__2011__年2月3日(周四)執(zhí)筆人：郭立超

活動地點高一(2)班教室

出席人員季乘宇黃嘉楠徐頔陸頁開郭立超邱嘉航顧皓旸

缺席人員姜芝峰

活動主題橋的力學工程學結構原理及其穩(wěn)定性

主持人郭立超

主要內容圍繞"橋的力學工程學結構原理及其穩(wěn)定性"這個主題我們又進一步作出探究，首先我們要認清我們的研究方向與主題，以便日后的研究與學習，以下就是我們對于橋梁工程學的認識以及我們搜集來的資料。

基本信息

橋梁工程學的發(fā)展主要取決于交通運輸對它的需要。古代橋梁以通行人、畜為主，載重不大，橋面縱坡可以較陡，甚至可以鋪設臺階。在有重載馬車之后，載重量逐步加大，橋面縱坡也必須使之平緩。這時的橋梁材料仍以木、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，線路的坡度和曲線標準要求又高，且需要建成鐵路網(wǎng)以增大經(jīng)濟效益，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)正好滿足這一要求。

在技術方面，只是憑經(jīng)驗修橋，曾使19世紀80~90年代的許多鐵路橋發(fā)生重大事故；從這時起，正在發(fā)展中的結構力學理論得到了重視，而在它的靜力分析理論完全確立并廣泛普及之后，橋梁因強度不足而造成的事故顯然大為減少。

二十世紀以來，公路交通有很大發(fā)展。在內陸，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橋。

研究內容

橋梁需要大量修建，而人力、物力、財力有限；于是，不斷提高技術水平，引用新材料、新工藝、新橋式，對結構行為進行更精確的數(shù)值分析，采用更精確的結構試驗進行驗證，以使橋梁建設的經(jīng)濟效益不斷提高，已成為時代的要求橋梁工程學主要研究橋渡設計，包括選擇橋址，決定橋梁孔徑，考慮通航和線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埋置深度，設計導流建筑物等；橋式方案設計；橋梁結構設計；橋梁施工；橋梁檢定；橋梁試驗；橋梁養(yǎng)護等方面。

在建橋材料方面，以高強、輕質、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，提高其強度和耐久性。對于建筑鋼材的脆斷機理、初始幾何缺陷等，以及混凝土材料的非彈性問題(收縮徐變以及疲勞等)，將繼續(xù)作充分的研究，使能正確控制結構的受力和變形。至于碳纖維塑料等在橋梁上的廣泛應用，還必須在降低成本以后才有可能。

在橋梁勘察設計方面，隨著交通事業(yè)的迅速發(fā)展，大跨度或復雜的橋型將不斷涌現(xiàn)。高速公路的發(fā)展，對橋梁設計亦將提出新的要求。在橋式方案設計中，將有可能利用結構優(yōu)化設計理論，借助電子計算機選出最佳方案。

在結構設計計算中，采用空間理論來分析橋梁整體受力已成為可能；以概率統(tǒng)計理論為基礎的極限狀態(tài)設計理論，將進一步反映在橋涵設計規(guī)范中，使橋梁設計的安全度得到科學合理的保證。橋梁美學作為時代、民族的文化在某些方面的反映，將愈來愈受到人們的重視：橋梁的面貌將蔚為大觀。

主要設計

在橋梁施工方面，對施工組織將充分利用電子計算機進行經(jīng)濟有效的管理。在施工技術中，將不斷引用新技術和高效率、高功能的機具設備，借以提高質量、縮短工期、降低造價。如采用激光測量控制結構的精確定位；引用自升式水上平臺克服深水基礎的困難；利用遙控設備在沉井、沉箱中挖基，以減少勞動強度并避免人身危險；利用高質量的焊接技術，借能推廣工地焊接等，此外，裝配式橋梁也將有所發(fā)展，以使結構和構件標準化，生產(chǎn)工業(yè)化。

在橋梁養(yǎng)護維修方面，要求對既有橋梁建立完善的技術檔案管理制度。在橋梁維修檢查中，引用新型精密的測量儀表，如用聲測法對結構材料的缺陷以及彈性模量進行測定；用手攜式金相攝影儀檢查鋼材的晶體結構俾能及早進行加固防患于末然，以便延長橋梁的使用壽命。

橋梁工程始終是在生產(chǎn)發(fā)展與各類科學技術進步的綜合影響下，遵循適用、安全、經(jīng)濟與美觀的原則，不斷的向前發(fā)展。

重點難點

重點

根據(jù)大土木專業(yè)的設置特點和概論類課程的重在建立概念、內容寬泛、深入淺出的安排，本課程重點教學內容為：橋梁工程學的基本特點、結構分類和結構型式、主要力學和構造特征、設計分析基本方法和施工主要方法。

難點

第一個難點是對橋梁設計作用(荷載)的分類和含義的理解：橋梁結構的作用(荷載)是對橋梁結構行為深入認識的起點，由于課程需兼顧鐵路和公路橋梁特點，并考慮不同時期規(guī)范對設計荷載的分類及描述的差異，學生在該部分知識理解上容易產(chǎn)生困難(過于抽象)。第二個難點是對橋梁結構中的構件和構造的認識：橋梁結構形式存在多種變化，構成橋梁的構件豐富多樣，結構和構件的構造細節(jié)選擇是橋梁設計的關鍵環(huán)節(jié)，但在教材和教學過程中均不便于展示，學生在此部分內容的認識上容易偏離實際(過于具象)。

第三個難點是對橋梁的特色施工工藝和施工方法的學習：橋梁的施工方法的掌握是面向工程型建設人材必需掌握的基礎知識，但由于橋梁的施工方法多樣、施工工序復雜、施工技術發(fā)展較快，通過教材描述和常規(guī)教學手段很難直觀介紹，學生不易系統(tǒng)把握。

教學策略

(1)通過大量實際橋梁工程示例圖片，輔助教學動畫展示，用對比法、歸納法讓學生掌握橋梁的結構體系分類、不同體系橋梁的受力特性，加深學生對結構的力學涵義的理解。

(2)用圖片、動畫等多媒體手段，將抽象的荷載具象介紹出來；通過不同荷載的時間變化特性的對比強化荷載分類和荷載組合的定義；通過不同荷載對結構影響乃至產(chǎn)生災害的力學原理、實際示例的展示，讓學習者系統(tǒng)全面地掌握荷載的分類和特點。

(3)從結構構件的功能性出發(fā)，讓學習者了解橋梁構造的作用和分類；通過構造實例圖片、三維模型展示，讓學習者能直觀學習到不同的構造特點；通過典型結構和構件破壞實例的討論，加深學生"細節(jié)決定成敗"的專業(yè)認識。

(4)采用模擬動畫和實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，讓學生從完整的感性認識中總結橋梁施工方法的力學因素、技術因素和經(jīng)濟因素的差異，進而完善和加深對橋梁結構行為的整體理解。

(5)有針對性地設計了實踐教學環(huán)節(jié)，使學習者讀教材、聽課、做課程作業(yè)、查文獻資料、上網(wǎng)收集最新信息各個環(huán)節(jié)有機地圍繞橋梁工程課程展開，貫穿于整個教學過程。

（中國大學網(wǎng)）

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