国内部分高校“桥梁工程课程的设计”对比分析.doc

国内部分高校“桥梁工程课程的设计”对比分析 　　摘 要：“桥梁工程课程设计”是桥梁工程实践教学的重要环节，有助于学生加深桥梁专业知识的理解和应用能力的培养提高。不同高校采用的桥梁工程课程设计题目相差较大，该文收集了国内有代表性的11所高校“桥梁工程课程设计”相关资料，在课程设计的内容，要求及目标三方面进行了综合对比分析，可为高校“桥梁工程课程设计”题目的选取、训练内容和目标的修订提供参考。 　　关键词：桥梁工程 课程设计 对比分析 　　中图分类号：TU998 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）06（a）-0162-03 　　1 国内部分高校桥梁工程课程设计题目 　　该文收集了国内11所高校（这些高校学科排名靠前或者招生数量大，并考虑到地域分布，覆盖了东北、西北、华北、华东、华中、华南和西南地区高校）的桥梁工程课程设计题目（见表1），后文对其设计内容、要求、目标等进行综合对比分析。 　　2 设计内容对比分析 　　国内各高校“桥梁工程课程设计”均是在给定桥梁结构体系、跨径（范围）、截面形式、施工方法的基础上，要求学生进行主梁截面尺寸的拟定、截面特性计算、主梁内力计算、配筋计算、结构性能验算及施工图的绘制。课程设计时间一般为1～2周。各高校的桥梁工程课程设计主要针对梁桥和拱桥两种桥型，不涉及斜拉桥和悬索桥等复杂桥型。由于桥梁工程教学内容以梁桥的内力计算、桥面板计算、横隔梁计算、支座设计为主，因而多数学校采用钢筋混凝土或预应力混凝土的简支或连续梁桥进行设计。以下分别对各高校采用梁桥或拱桥两种不同桥型设计内容进行对比分析。 　　2.1 钢筋混凝土梁桥设计内容对比 　　采用梁桥各高校的桥梁工程课程设计相关基本资料汇总见表2。 　　钢筋混凝土梁桥设计中，多数高校采用简支梁，同济大学采用两跨等高连续梁桥设计，湖南大学为五跨预应力混凝土曲线梁桥设计。预应力筋均采用后张法施工，主梁为整孔吊装法，即主梁安装就位后，现浇湿接缝形成桥面系；对于连续梁桥则现浇主梁间的纵向接缝，以简支变连续的方式形成连续梁结构。各高校采用梁桥的课程设计内容对比见表3。 　　2.2 上承式拱桥设计内容对比 　　在选取的11所国内高校桥梁工程课程设计中，有3所高校采用上承式无铰拱桥作为设计内容。主拱圈分为钢筋混凝土等截面箱型拱和圬工拱两种。拱上建筑可采用实腹式、梁式、拱式三种。学生根据布置的拱桥设计资料，即拱桥跨径、矢跨比、桥面宽度、荷载等级等拟定主拱圈截面高度、宽度并进行拱上建筑尺寸设计和布置；确定拱轴系数；计算主拱圈弹性中心及压缩系数；进行恒载、活载、温度、混凝土收缩徐变和拱脚变位等情况下主拱圈截面的内力计算及裸拱圈内力计算；并检验其强度和稳定性。桥面铺装、人行道、栏杆部分可套用标准图设计。各高校拱桥的设计资料与设计内容如表4所示。 　　对比拱桥的设计，3所高校的拱桥均以悬链线无铰拱桥作为设计桥型，无铰拱在自重及外荷载作用下，拱内的弯矩分布均匀，结构整体刚度大，构造简单，因此在实际中广泛使用。无铰拱的设计内容基本相同，均在已知设计资料下进行桥面尺寸设计、拱轴线方程建立、结构内力计算、裸拱圈内力计算、主拱圈验算等项目。由于悬链线无铰拱为外部三次超静定结构，温度变化、收缩徐变、特别是墩台位移会在拱内产生较大的附加内力，因此在设计时须对结构在温度变化、混凝土收缩徐变、拱脚变位时的内力计算[3]，东南大学对以上三种附加内力均进行计算，其余2所学校仅进行了温度变化下的内力计算。在最不利荷载组合时，常常出现拱脚负弯矩或拱顶正弯矩过大的情况，故东南大学课程设计中，要求学生在初步设计后进行拱圈内力调整，以减少正负弯矩过大的现象。 　　2.3 设计内容综合分析 　　综合比较11所高校的桥梁工程课程设计内容，梁桥的设计多为T形截面的简支梁桥和连续梁桥两种桥型，拱桥的设计为计算较为简单的上承式悬链线无铰拱桥。在拱桥设计中，也仅对主拱圈进行设计和验算，拱上建筑形式、填料类型等均提前给定，而并未考虑实际设计、施工中会出现拱脚负弯矩或拱顶正弯矩过大的情况而进行主拱圈内力调整。 　　3 设计要求对比分析 　　“桥梁工程课程设计”要求学生利用《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》和《公路桥涵设计通用规范》等相关规范，独立完成一个混凝土梁桥或拱桥的结构设计，并在规定时间内提交设计计算书、设计图纸并进行答辩。 　　与钢筋混凝土课程设计及钢结构课程设计有所不同，桥梁工程课程设计由于内力组合及截面形式复杂，施工阶段及正常使用阶段截面内力计算较为困难，故多数学校建议学生在设计中可借助于ANSYS、MIDAS、SAP2000、桥梁博士等软件对截面内力进行辅助计算。这种方式不仅降低了手算错误对设计的影响，还大大缩短了设计周期，合理的分配时间。各高校均要