淺談橋梁建設(shè)的科學(xué)發(fā)展觀y

淺談橋梁建設(shè)的科學(xué)發(fā)展觀（PPT）目錄1緒言12橋梁建設(shè)的理念13關(guān)于橋梁發(fā)展的科學(xué)知識的繼承性和進步23.1橋梁結(jié)構(gòu)的演變和技術(shù)進步23.2橋梁建設(shè)年代、地區(qū)轉(zhuǎn)移和技術(shù)上的主要貢獻23.3科學(xué)性和知識的繼承性43.3.1關(guān)于結(jié)構(gòu)選形43.3.2不合理的結(jié)構(gòu)53.3.3關(guān)于結(jié)構(gòu)的計算分析73.3.4關(guān)于試驗研究84構(gòu)造細節(jié)的重要性84.1橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計概要84.2關(guān)于構(gòu)造細節(jié)設(shè)計94.2.1關(guān)于鋼橋面板（正交異性板）的細節(jié)94.2.2關(guān)于構(gòu)件連接細節(jié)114.3關(guān)于制造細節(jié)124.4關(guān)于安裝細節(jié)135關(guān)于思維模式145.1思維模式的變化及其影響145.2關(guān)于技術(shù)指標155.3關(guān)于橋梁景觀及其他165.4關(guān)于創(chuàng)新、世界第一和奇跡175.5關(guān)于評獎186結(jié)束語18PAGE261緒言縱觀世界橋梁的發(fā)展史，人類在橋梁的跨越能力以及伴隨著橋梁發(fā)展的各項技術(shù)上，取得了太多輝煌，但也經(jīng)歷了許多沉痛的教訓(xùn)。所有這些輝煌和教訓(xùn)，都是一筆寶貴的財富，促進了橋梁建設(shè)走上科學(xué)發(fā)展之路。1990年以來，短短的十幾年中，我國建成了近百座主跨超過300m的拱橋、超過400m的斜拉橋和超過600m的懸索橋，橋梁建設(shè)的重心已由歐美、日本轉(zhuǎn)移到了中國。然而，個別橋梁在施工過程中或建成不久即垮塌，許多橋梁建成以后很快就產(chǎn)生了不同程度的病害，特別是橋面鋪裝層裂紋和鋼梁的疲勞裂紋。有些城市橋梁，全長100~200m或400~500m，往往需要上億元或數(shù)億元投資。所有這些迫使我們每一個橋梁工作者深入思考：哪些方面出現(xiàn)了偏差？如何正視這些問題？如何使我國橋梁建設(shè)科學(xué)地發(fā)展？橋梁的科學(xué)發(fā)展是一個很大的題目，很難談，這里，從存在的問題出發(fā)，談一些我思考的內(nèi)容：橋梁建設(shè)理念和思維模式、橋梁技術(shù)的引入和轉(zhuǎn)化、橋梁科學(xué)發(fā)展的知識繼承性等，認識非常粗淺，僅供參考。2橋梁建設(shè)的理念橋梁作為公共交通設(shè)施，應(yīng)具有滿足其功能所要求的機能，應(yīng)有足夠的安全性和耐久性、良好的施工性（制造、安裝）和維修性、優(yōu)美的景觀性、合理的經(jīng)濟性。(1)橋梁功能：指交通功能，即行人、行車、以及橋下無障礙行車、通航。(2)結(jié)構(gòu)機能和安全性：體現(xiàn)在所要求的性能上，如：·結(jié)構(gòu)安全性，即承載力、靜力和動力穩(wěn)定性、抗疲勞脆斷性、剛度等?！な褂眯?，即車輛走行安全性和舒適性?！た苫謴?fù)性，即橋梁受到局部損傷后，可通過維修恢復(fù)其性能。(3)耐久性和維修性：使用壽命≥100年，建立在適時維修管理的基礎(chǔ)上。(4)景觀性：指橋梁的功能美和與周邊環(huán)境的協(xié)調(diào)性。(5)經(jīng)濟性：指滿足橋梁功能、安全、耐久、景觀等要求的全部投資（初始建設(shè)費和維修管理費）。偏重于其中一項或幾項而忽視其余，都不能稱為完整的橋梁建設(shè)理念。3關(guān)于橋梁發(fā)展的科學(xué)知識的繼承性和進步3.1橋梁結(jié)構(gòu)的演變和技術(shù)進步橋梁的發(fā)展經(jīng)歷了以下歷程：原始的天然木梁、洞穴成拱、藤索道原始的天然木梁、洞穴成拱、藤索道加工自然材料（木、石、藤）的古代橋梁人造材料（鋼、混凝土）的近代、現(xiàn)代橋梁在這一演變過程中，橋梁的基本結(jié)構(gòu)形式仍然是梁橋、拱橋和索支撐橋梁這三大類，但其內(nèi)涵有了巨大的變化，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：·高性能材料的開發(fā)和應(yīng)用；·力學(xué)知識和結(jié)構(gòu)分析理論的進步和正確應(yīng)用；·計算手段的發(fā)展和應(yīng)用；·制造和施工技術(shù)的進步；·社會先進技術(shù)的引入和應(yīng)用。3.2橋梁建設(shè)年代、地區(qū)轉(zhuǎn)移和技術(shù)上的主要貢獻(1)19世紀末~第二次世界大戰(zhàn)前橋梁建設(shè)的重心主要在英國和美國，尤其是美國的東、西海岸，建成了許多大跨度懸索橋。主要的技術(shù)進步如下：·1883年建成的Brooklyn懸索橋（主跨長486m），第一次采用了高強度鍍鋅鋼絲束；·1903年建成的Williamsburg橋（主跨長487.5m），是第一座鋼塔懸索橋；·大撓度理論解決了大跨度懸索橋的結(jié)構(gòu)分析問題，1931年建成的GeorgeWashington懸索橋（主跨長1067m）跨度突破了1000m；·風(fēng)洞試驗及氣動分析解決了大跨度橋梁抗風(fēng)穩(wěn)定性問題；·大跨度懸索橋先索后梁（無臨時支架）施工法；·海灣深水、復(fù)雜地質(zhì)條件下的沉箱/沉井基礎(chǔ)施工法；·鉚接鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計和制造技術(shù)的完善。(2)第二次世界大戰(zhàn)后橋梁建設(shè)的重心轉(zhuǎn)移至歐洲，主要技術(shù)貢獻如下：·PC梁的發(fā)展，德國科式錨和法國弗式錨等預(yù)應(yīng)力體系的開發(fā)和應(yīng)用，完成了由RC橋梁向PC橋梁的變革?！ず附雍透邚姸嚷菟ㄟB接技術(shù)全面取代了鉚接連接技術(shù)?！る娮佑嬎銠C的引入和通用計算程序的開發(fā)，使高次超靜定結(jié)構(gòu)的精確計算成為可能，促進了象斜拉橋這樣復(fù)雜橋梁結(jié)構(gòu)的應(yīng)用和推廣。·鋼橋面板（正交異性板）的應(yīng)用和改進，減輕了自重，延伸了跨度。(3)1970年后·橋梁建設(shè)的重心轉(zhuǎn)移到日本，代表性的橋梁是本州—四國聯(lián)絡(luò)橋，1998年建成的明石海峽大橋使懸索橋的跨度達到了1990m，1999年建成的多多羅大橋使斜拉橋的跨度達到了890m。雖然沒有重大技術(shù)性突破，但在全面吸收歐美國家技術(shù)的基礎(chǔ)上，轉(zhuǎn)化成日本橋梁技術(shù)，在橋梁設(shè)計、制造和架設(shè)等方面的精細化上升了一個等級，并在制造上用數(shù)控（NC）作業(yè)法逐步取代了過去的實物放樣作業(yè)法，在施工上采用大型浮吊大段吊裝，以及海灣深水基礎(chǔ)施工等方面取得了很大進步，被橋梁界一致認為，本四聯(lián)絡(luò)橋代表了當代橋梁技術(shù)的最高水平?！や摗炷两M合結(jié)構(gòu)橋梁的新生過去的組合梁，把鋼、混凝土按彈性模量比換算成同一種材料，用線彈性理論（平面變形）進行計算分析，造成混凝土板的過大開裂、剪力鍵的疲勞破壞，引起承載力降低，導(dǎo)致1960~1970年代組合結(jié)構(gòu)橋梁建設(shè)降至“冰點”。1980年代，法國和德國在研究中，基于鋼與混凝土之間的非連續(xù)界面，考慮了剪力鍵的抗剪剛度，用不完全平面變形理論代替過去的完全平面變形理論，并采用了限制混凝土板裂紋寬度的設(shè)計法，從而使組合結(jié)構(gòu)得以健康發(fā)展，并開發(fā)了許多非常有特色的組合結(jié)構(gòu)，推廣至世界各國。例如：——組合板梁、組合箱梁、組合桁梁；——中間支點雙層組合連續(xù)梁；——組合剛構(gòu)；——組合橋面板；——波形鋼腹板組合箱梁；——ExtradosedBridge（矮塔斜拉橋），外形似斜拉橋，受力特性接近連續(xù)梁橋；——SRC(ShapeReinforcedConcrete)梁?！狢FT(Concrete–filledSteelTube)結(jié)構(gòu)。(4)1990年后橋梁建設(shè)的重點轉(zhuǎn)移到東亞、中國。短短十幾年內(nèi)，中國建成了100座左右的大跨度懸索橋、斜拉橋和拱橋等，其中包括跨長名列世界第二的懸索橋——西堠門大橋（主跨長1650m）、世界最大跨長的斜拉橋——蘇通長江大橋（主跨長1088m）、世界最大跨長的鋼拱橋——盧浦大橋（跨長550m）。楊振寧教授在聯(lián)合國教科文組織談中國科學(xué)進步達到了世界水平時，列舉的事例，一是造船，二是橋梁。這一切都表明，我國在引入、吸收和轉(zhuǎn)化歐、美、日本的橋梁建設(shè)技術(shù)的基礎(chǔ)上，取得了長足的進步。3.3科學(xué)性和知識的繼承性我們有理由為我國橋梁的發(fā)展速度而自豪。然而，也應(yīng)清醒地注意到問題的嚴重性。特別是橋梁的科學(xué)性和長久積累的知識的繼承性。舉例如下：3.3.1關(guān)于結(jié)構(gòu)選形橋梁結(jié)構(gòu)的形式經(jīng)過了數(shù)百年的演變和優(yōu)勝劣汰，符合力學(xué)原理、施工方便、經(jīng)濟、經(jīng)受長期運營檢驗的留下了，反之，被淘汰了。另外，一種結(jié)構(gòu)形式有一定的跨度適用范圍?，F(xiàn)舉幾例與上述相悖的結(jié)構(gòu)形式。①“大轉(zhuǎn)輪”橋（后因大家反對而放棄）原“創(chuàng)意”：集交通、娛樂、商業(yè)為一體。該橋的問題：·忽略了橋梁的交通功能，加劇了城市交通的“瓶頸”效應(yīng)；·受力不合理，產(chǎn)生了轉(zhuǎn)輪與橋梁動力相互影響這一原本不該有的難題；·投資過大。②“苜蓿葉”型斜拉橋“龍”橋（自錨式懸索橋）特點：1根主斜索分成3股錨固于梁上特點： a自錨式懸索橋；（80年代初架設(shè)時垮塌） b拱形塔； c主纜分成7根索股錨固于塔上； d三角形斜吊索圖3.1“苜蓿葉”型斜拉橋示意圖圖3.2“龍”橋示意圖這兩座橋的共同點是：主索在散索點分成3根束股或7根束股，在移動的交通荷載作用下，散索點的空間位置會發(fā)生變化，各索股的受力隨之變化，相互之間會產(chǎn)生變形差，從而引起微動摩擦疲勞（Frettingfrictionalfatigue）。另外，該橋的特點都是將來的問題點。③“蝴蝶”拱橋、“月牙”拱橋、“風(fēng)帆”拱橋、“集束管”拱橋雖然受力不合理，但可以實現(xiàn)。然而，增加了材料的用量和施工的難度，投資增加2倍至數(shù)倍，而且耐久性令人質(zhì)疑。④一種特殊的斜拉橋(a)某斜拉橋(b)德國公園橋特點：斜拉索吊在半跨的各一側(cè)；主塔成70°，紡錘形斷面圖3.3特殊的斜拉橋這是一種令人十分費解的“斜拉橋”，它違背了斜拉橋的基本特性，并帶來一系列問題。這種形式在德國一座公園里有一座跨度約30m的人行橋，見圖3.3(b)，平面呈“S”形曲線，橋面向主塔側(cè)傾的扭曲狀。如果把在公園里建設(shè)的帶有趣味性、觀賞性的小橋，作為具有正規(guī)交通功能的大型橋梁，就令人十分不解了。3.3.2不不合理的結(jié)結(jié)構(gòu)不合理的結(jié)構(gòu)往往往忽視了了材料、地地質(zhì)、制造造和橋位架架設(shè)等條件件，以及受受力的合理理性、耐久久性和經(jīng)濟濟性。還有有一些橋梁梁，僅僅是是為了追求求個人的喜喜好，與眾眾不同。運運營后難免免會產(chǎn)生各各種問題。(1)索系桿拱橋橋系桿拱橋是用鋼鋼系桿承受受拱肋水平平推力、支支座承受垂垂直壓力，形形成自平衡衡的拱橋，這這是一種受受力非常合合理的結(jié)構(gòu)構(gòu)，被廣泛泛應(yīng)用。1980年代，我我國建設(shè)了了一批索系系桿拱橋，由由于鋼絲束束與鋼構(gòu)件件的彈性模量差差，以及索索的彈性模模量離散性性大、蠕變變等特性，成成橋后引起起永久變形形，并引起起次彎矩，導(dǎo)導(dǎo)致承載力力和耐久性性的降低。(2)軟弱地基上上建PC剛構(gòu)橋經(jīng)典結(jié)構(gòu)力學(xué)指指出，軟弱弱地基上不不宜建剛構(gòu)構(gòu)橋。由于于地基受載載后的變位位（不均勻勻沉降和轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動）的緩緩慢發(fā)展，引引起PC剛構(gòu)產(chǎn)生生較大的次次彎矩，進進而出現(xiàn)過過大裂紋，有有些已成為為危橋。遺遺憾的是，幾幾乎沒有一一座橋在基基礎(chǔ)上設(shè)置置固定測點點，以測量基礎(chǔ)礎(chǔ)的時程變位，表表明對這一一問題的忽忽視。(3)自錨式懸索索橋懸索橋是跨越能能力最大的的橋梁結(jié)構(gòu)構(gòu)形式；其優(yōu)點之二是施工時時不需要臨臨時中間支支架，采用用先索后梁梁的施工方方法，可以以使大跨度度橋梁的架設(shè)得以以實現(xiàn)；優(yōu)優(yōu)點之三是主梁彈彈性連續(xù)支支撐在吊索索上，吊索索距一般10多米，梁梁可以做得得很柔細、經(jīng)經(jīng)濟。表1懸索橋與自錨式式懸索橋的的比較比較項目架設(shè)方法先梁后索，需臨臨時支架、難難度大、工工期長先索后梁，不需需臨時支架架塔高約L/3~L/5，主主塔不經(jīng)濟濟約L/9~L/111，經(jīng)濟主梁壓彎構(gòu)件，且長長度很大，主主梁不經(jīng)濟濟受彎構(gòu)件（跨距距?。?jīng)經(jīng)濟錨碇不需要需要適用跨度100m~4000m，更適合合該跨度的的是梁式橋橋、拱橋和和斜拉橋＞500m，甚至至50000m耐久性令人質(zhì)疑美國早期建設(shè)的的懸索橋已已達100年經(jīng)濟性與梁橋、斜拉橋橋相比，投投資約增加加一倍以上上/(4)關(guān)于大跨度度拱橋雙層層橋面的主主梁桁架形形式有的大跨度拱橋橋主梁采用用桁架，主主跨偏偏采采用三維矩矩形框架。經(jīng)經(jīng)典結(jié)構(gòu)力力學(xué)明確指指出，以直直線桿件組組成的三角角形為基本本形狀而構(gòu)構(gòu)成的桁架架桿件只承受軸力力，并考慮慮節(jié)點剛性性引起的次次彎矩。矩矩形框架則則要承受軸軸力、彎矩矩和剪力，受受載后矩形形框架易發(fā)生生畸變而產(chǎn)產(chǎn)生次彎矩矩，明顯不不易作為桁桁架，這種種矩形框架的經(jīng)濟濟性、耐久久性令人質(zhì)質(zhì)疑。(5)曲索面斜拉拉橋斜拉橋是索支撐撐橋梁，即即由斜拉索索的垂直分分力承擔主主梁和交通通荷載的重重力，所以以最長索錨錨固在塔的的最上面，而而且最長索索與主梁的的水平夾角角需大于22o，塔高（自自橋面算起起）與主跨跨比宜在1/5..0~1//6.5之之間，這是一種合合理的斜拉拉橋設(shè)計。為為什么偏偏偏要反其道道而行之呢呢？很明顯顯忽視了結(jié)結(jié)構(gòu)受力的的基本原理理。圖3.4曲索面面斜拉橋示示意圖(6)空間曲線形形主纜的自自錨式懸索索橋近來在自錨式懸懸索橋的花花樣翻新上上下足了功功夫，有的的做成拱形形塔，有的的做成A形塔，這這樣，主纜纜在塔頂錨錨固間距較較窄，梁端端錨固間距距較寬，成成橋時，吊吊索張拉后后主纜就成成空間曲線線狀。然而而，忽視軸軸向受力才才能發(fā)揮鋼鋼絲的高強強度性能，而而且索不具具備抗彎曲曲、抗扭轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)的能力，在在移動活載載作用下主主纜的空間間曲線是變變化的，必必然引起主主纜空間彎彎曲和扭轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變形，主主纜、索夾夾和吊索的的抗疲勞耐耐久性都受受到質(zhì)疑。(7)“貝殼”形形薄殼主塔塔索支撐橋梁的主主塔呈垂直直狀，是承承受壓力為為主的壓彎彎構(gòu)件，通通常設(shè)計成成閉口斷面面的箱形構(gòu)構(gòu)件。某橋橋設(shè)計成開開口薄壁“貝殼”形斷面的RC塔，施工工難暫且不不說，一個個數(shù)十米高高的主塔現(xiàn)現(xiàn)場澆注混混凝土，鋼鋼支架和模模板就需2000多噸，這這種開口的的薄殼RC結(jié)構(gòu)作為為受壓構(gòu)件件明顯是不不合適的，可可又偏偏稱稱之為最合合理的結(jié)構(gòu)構(gòu)。3.3.3關(guān)關(guān)于結(jié)構(gòu)的的計算分析析電子計算機的普普及和大型型通用程序序以及專業(yè)業(yè)程序的開開發(fā)，使年年輕工程師師們很快掌掌握了復(fù)雜雜橋梁結(jié)構(gòu)構(gòu)的計算分分析。然而而，如果忽忽視了對各各種基本結(jié)結(jié)構(gòu)的力學(xué)學(xué)原理、材材料性能、制制造、施工工、維修等等知識的全全面認識，就就可能出現(xiàn)現(xiàn)較大的計計算誤差，甚甚至被錯誤誤的計算結(jié)結(jié)果所誤導(dǎo)導(dǎo)。目前，電算分析析上存在的的誤區(qū)大體體如下：·計算模型（包括括約束條件件和荷載作作用）不準準確；·計算理論選用不不正確；·誤把FEM分析作為為一種計算算理論，認認為凡是用用FEM分析的就就是正確的的，其實，F(xiàn)EM（FiniiteEElemeentMMethood）僅僅是是一種方法法，應(yīng)用不不正確，照照樣出錯誤誤。另外，對對分析結(jié)果果不檢驗?！ぷ跃幊绦蛉狈Ρ乇匾臋z驗驗。3.3.4關(guān)關(guān)于試驗研研究現(xiàn)在一些較大的的重點工程程項目都列列出了一些些科研課題題，很大一一筆科研經(jīng)經(jīng)費來自工工程項目，無無疑這對促促進我國應(yīng)應(yīng)用科學(xué)的的研究和工工程質(zhì)量的的提高是非非常有意義義的。然而而有相當一一部分試驗驗研究是單單純地驗證證設(shè)計意圖圖（不管這這一意圖是是否正確）；；后續(xù)工程中又較低水水平地重復(fù)復(fù)進行同一內(nèi)容的的試驗；不不管試驗結(jié)結(jié)果是否可可信，就認認為有科技技含量。另外，針對不同同的試驗?zāi)磕康那叭艘呀?jīng)建建立了各自自的模擬理理論，可是是，許多試試驗忽視了了這一知識識。這里舉舉一例：某重點工程列了了一項課題題，研究焊焊接接頭焊焊縫、熱影影響區(qū)、母母材三個區(qū)區(qū)域的裂紋紋擴展速率率（da/ddN），整理理出的試驗驗報告厚厚厚一大冊（就就是沒有試試樣、焊接接、加載方方法等背景景資料），結(jié)結(jié)論之一是是容許有毫米級的的貫穿板厚厚的裂紋。經(jīng)經(jīng)一追問，試試樣為12mm板、X形坡口、CO2對接焊接接頭，采用用電火花方方法預(yù)制3mm深的裂紋紋后進行疲疲勞試驗。由由下圖可見見，小線能能量的CO2焊接，其其熱影響區(qū)區(qū)寬度約0.5mmm左右，且且呈45°走向，預(yù)預(yù)制3mm深的裂紋紋，裂紋尖尖端已進入入母材，這這能表明是是熱影響區(qū)區(qū)的da/ddN嗎？圖3.5對接焊焊接頭4構(gòu)造細節(jié)的重要要性4.1橋梁結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計概概要橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計過過程可概括括為兩點：：①對經(jīng)過方案比選選選定的結(jié)結(jié)構(gòu)類型，建建立準確的的計算模型型（包括約約束條件、荷荷載作用等等），采用用正確的計計算理論進進行內(nèi)力分分析，求得得內(nèi)力，選選定構(gòu)件斷斷面，進行行應(yīng)力和變變形檢驗。②選擇合適的構(gòu)件件之間的連連接方式和和構(gòu)造細節(jié)節(jié)，確保傳傳力直接、勻勻順。鋼橋疲勞設(shè)計規(guī)規(guī)范中，花花了很大篇篇幅介紹各各種典型構(gòu)構(gòu)造細節(jié)的的疲勞抗力力，以及對對其描述和和要求。現(xiàn)代橋梁內(nèi)力分分析的錯誤誤一般較少少，而構(gòu)造造細節(jié)不當當引發(fā)的疲疲勞裂紋及及其他病害害則屢屢發(fā)發(fā)生。在橋橋梁發(fā)展史史上，構(gòu)造造細節(jié)的研研究和實踐踐是最多的的課題之一一，也是不不斷進行改改進，演變變最多的部部分之一。所所以，現(xiàn)在在流行一種種說法，叫叫“構(gòu)造細節(jié)節(jié)決定成敗敗”，表明了了構(gòu)造細節(jié)節(jié)（設(shè)計、制制造和安裝裝）的重要要性。4.2關(guān)于構(gòu)構(gòu)造細節(jié)設(shè)設(shè)計我國近年來施工工或建成的的一些橋梁梁出現(xiàn)的一一些問題，特特別是鋼箱箱梁橋面板板的疲勞裂裂紋，往往往與構(gòu)造細細節(jié)有關(guān)。這這里僅舉幾幾例。4.2.1關(guān)關(guān)于鋼橋面面板（正交交異性板）的的細節(jié)(1)荷載、構(gòu)造造及受力特特點·荷載：鋼橋面板板直接承受受縱橫向均均可移動的的汽車輪載載作用，次次數(shù)非常頻頻繁?！?gòu)造：正交異性性板由厚度度較薄的面面板、縱向向和橫向加加勁肋組成成，三者互互為垂直，焊焊接成一體體共同工作作。·受力特點：用鋼鋼量少、自自重輕、承承載力大。但但是，其中中任一構(gòu)件件的撓曲變變形都會導(dǎo)導(dǎo)致相鄰垂垂直構(gòu)件的的面外變形形，受到焊焊接連接的的約束就會會產(chǎn)生次彎彎曲應(yīng)力，如果設(shè)計不當，極易引發(fā)疲勞裂紋。所以，要求面板厚度、縱肋剛度和肋腳間距、橫肋剛度和間距等有很好的匹配性。(2)疲勞裂紋舉舉例鋼橋面板的裂紋紋類型很多多，原因各各不相同，這這里僅舉幾幾例。①縱向U形肋下翼緣與橫橫肋相交處處的弧形缺缺口形狀尺尺寸及由此此引發(fā)的裂裂紋設(shè)置該弧形缺口口的目的，是是要減小縱縱肋撓曲變變形受橫肋肋的約束，同同時，又要要滿足U形肋側(cè)壁壁與橫肋腹腹板角焊縫縫的抗剪強強度，以及及不過分消消弱橫肋腹腹板斷面（即即滿足彎曲曲應(yīng)力和剪剪應(yīng)力檢算算要求）。 面板t≥12mm 面板板t≥19mm U形肋300×2800×8mmm U形肋420×330×88mm 橫肋t≥10mm，間距距2.0mm~3.00m 橫隔板t≥12mm，間距4.0m~~5.0m 弧形缺口R1≥≥5t 弧形缺口R1≥5t R2＝25mm R22＝35mm R3＝5t＋25mm RR3＝83mm R4＝266mm 注：圓弧間、圓圓弧與直線線間相切 注：各圓圓弧間相切切圖4.1橫隔板板與縱向U形肋相交交處的弧形形缺口圖4.1列出了經(jīng)經(jīng)過長期研研究和實踐踐的較好的的兩種弧形形缺口尺寸寸，而許多多橋梁仍然然延用以前前的未經(jīng)改改進的弧形形缺口尺寸寸，這就難難免產(chǎn)生早早期裂紋了了。②橫隔板連接細節(jié)節(jié)問題：·橫隔板板作為面板板和U形肋的支支撐，··橫肋斷口口不連續(xù)，后后果也很嚴嚴重；這一偏心導(dǎo)致橋橋面的變形形增加，·避免不了了仰焊；后果是產(chǎn)生疲勞勞裂紋和鋪鋪裝層的過過早損壞；；·未按照實實際結(jié)構(gòu)建建立計算模模型?！み@種搭接接頭需需仰焊，并并引起次彎彎曲應(yīng)力；；·基本未按實際結(jié)結(jié)構(gòu)建立計計算模型。圖4.2不正確確的橫隔板板/橫肋的連連接③關(guān)于縱向U形肋肋的工地連連接(a)以前的連連接方式b)改進后的的連接方式式問題：(a)··U形肋工地地鋼襯墊板板對接焊質(zhì)質(zhì)量差；(b)·摩擦型高高強度螺栓栓疲勞強度度高；·全部仰焊；·施工快快；·工期長?！び杏腥苏f：由由全焊結(jié)構(gòu)構(gòu)改為栓焊焊結(jié)構(gòu)是“倒退”。實質(zhì)上忽略了HHTB連接正式式用于橋梁梁是在焊接接之后。圖4.3縱向UU形肋工地地連接的改改進4.2.2關(guān)關(guān)于構(gòu)件連連接細節(jié)(1)某鋼桁梁懸懸索橋為了減少逐段架架設(shè)過程中中由于主纜纜線型的變變化引起的的鋼桁梁過過大的次應(yīng)應(yīng)力，通常常采用“二鉸”或“四鉸”架設(shè)法，并并在某一對對稱節(jié)點上上設(shè)置臨時時“鉸”。而該橋橋則把斜腹腹桿斷開成成三段，僅僅在H形桿自由由翼緣側(cè)邊邊用角焊縫縫與節(jié)點板板連接，并并作為永久久性連接。很很顯然，這這種連接的的構(gòu)造細節(jié)節(jié)疲勞強度度很低，其其耐久性令令人擔心。(2)某橋吊索與與主梁錨固固采用錨固固板銷軸連連接（如圖圖所示）圖4.4某橋吊吊索與主梁梁錨固裝置置示意圖由圖可見：·傳力途徑過多、不不順。吊索拉力→銷軸軸→錨固板短橫肋———————→短橫肋→短縱肋→主梁橫隔隔板槽口封封閉板→上翼緣→短橫肋→短縱肋→主梁橫隔隔板·在圓孔、槽口處處的焊縫端端引起很大大的應(yīng)力集集中，而且且這些焊縫縫端部是多多道焊縫的的起、熄弧弧處，不可可避免存在在焊接缺陷陷重疊?！ぶ髁簷M隔板間距距3.6m，短縱肋肋間距2.0m，在傳力力途徑中，每每處都產(chǎn)生生次彎矩。問題：耐久性差差；一旦出現(xiàn)現(xiàn)疲勞裂紋紋，很難修修復(fù)。4.3關(guān)于制制造細節(jié)這里僅舉幾例。(1)關(guān)于廠房內(nèi)內(nèi)焊接與工工地焊接的的界面處理理例如：T形接頭頭角焊縫圖4.5廠內(nèi)焊焊接和工地地焊接從工廠焊接到工工地焊接，少少則3個月，多多則半年以以上，里面面全生銹了了，而且無無法清除，焊焊接時全熔熔入焊縫，極極易在焊根根引起缺陷陷，導(dǎo)致裂裂紋。奇怪怪的是最近近有些圖紙紙上也這樣樣注明，忽忽略了這是是中外各國國規(guī)范都絕絕對不容許許的。解決辦法：如果果擔心萬一一工地組裝裝時板錯邊邊量超過允允許極限，應(yīng)應(yīng)在廠內(nèi)用用連續(xù)定位位焊（4×4mmm）焊滿，工工地氣刨后后再焊。(2)關(guān)于仰焊仰焊、俯焊、立立焊是焊接接位置的區(qū)區(qū)分。眾所所周知，仰仰焊只能采采用焊條弧弧焊、CO2焊等焊接接方法，仰仰焊的缺點點是：勞動動強度大；；飛濺等傷傷害焊工；；焊縫成型型差；需要要偏高的電電流，咬邊邊大；疲勞勞性能差；；效率低；；消耗焊接接材料多；；成本高，8×8mmm角焊縫，如如采用俯焊焊只要一道道即可，而而采用仰焊焊需兩道以以上。此外外，組裝精精度控制、焊焊縫檢測的的難度增大大。所以，橋橋梁制造規(guī)規(guī)范中往往往規(guī)定：制制造時應(yīng)利利用轉(zhuǎn)胎等等工裝使之之在俯視位位置下焊接接。在鋼箱梁制造中中，個別提提出“整體橫隔隔板、仰焊焊”的方法，認認為這是一一種“創(chuàng)新”，甚至說“站著仰焊焊比蹲著俯俯焊舒服”，“通過試驗驗證明仰焊焊比俯焊的的疲勞性能能好”。實際上上這違背了了鋼橋制造造的原則，鋼鋼橋的制造造原本就是是要對圖紙紙上的整體體結(jié)構(gòu)進行行合理的分分割，精確確地組裝和和精心地焊焊接，確保保各構(gòu)件的的組裝和結(jié)結(jié)構(gòu)整體幾幾何精度，以以及焊接質(zhì)質(zhì)量。如果果對帶有許許多槽口的的橫隔板整整體制造，必必然影響與與帶有許多多縱向肋的的面板和底底板的組裝裝精度，進進而影響焊焊接變形的的控制和箱箱梁的幾何何精度，以以及焊接質(zhì)質(zhì)量。4.4關(guān)于安安裝細節(jié)這里也僅舉幾例例。(1)關(guān)于摩擦型型高強度螺螺栓連接和和焊接連接接并用接頭頭的施工有許多如下圖所所示的栓焊焊并用接頭頭，應(yīng)先焊焊接后終擰擰高強度螺螺栓。如先先施工螺栓栓后焊接，將將降低摩擦擦型高強度度螺栓連接接的承載力力。圖4.6高強度度螺栓和焊焊接并用接接頭(2)關(guān)于施工精精度管理橋梁的制造、安安裝不可避避免都會有有誤差，施施工精度管管理的目的的就是要在在施工全過過程中，通通過施工測測量和計算算分析，找找出產(chǎn)生誤誤差的原因因，適時地地調(diào)整在目目標精度范范圍之內(nèi)。施工精度管理主主要控制的的項目：·應(yīng)力·幾何精度，如主主塔的垂直直度、主梁梁的預(yù)拱度度和橋軸線線偏差、各各支點的標標高（支座座和索支點點等）然而，許多橋梁梁在施工監(jiān)監(jiān)測中，往往往忽略了了對基礎(chǔ)測測點的保護護，一旦失失去基礎(chǔ)測測點的資料料，上部結(jié)結(jié)構(gòu)的幾何何測量資料料將失去意意義。5關(guān)于思維模式5.1思維模模式的變化化及其影響響A·布朗教授去年為為美國“未來學(xué)者”雜志寫了了一篇文章章，從生物物學(xué)的角度度出發(fā)，談?wù)勊季S模式式和科學(xué)發(fā)發(fā)展。他認認為，過去去數(shù)百年，人人們對任何何事物一直直以一種機機械模式為為基礎(chǔ)，其其目標是“完善”，即把事事物改造得得更大、更更快、更好好?，F(xiàn)如今今，我們已已看到，這這種機械模模式已經(jīng)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化成生物物模式，完完善性已不不再受到關(guān)關(guān)注，取而而代之的是是功能性，凡凡事不必過過分追求完完善，只要要它們在其其存在的環(huán)環(huán)境中發(fā)揮揮足夠的功功能即可，其其中的關(guān)鍵鍵是適應(yīng)性性，具體說說就是隨環(huán)環(huán)境變化作作出改變的能能力。機械思維模式是是要建立一一種主觀的的世界秩序序，生物思思維模式是是要認同和和順應(yīng)世界界的自然秩秩序。思維模式屬于哲哲學(xué)范疇，起起著決定技技術(shù)方針和和路線的作作用。如果果在思維模模式上出了了偏差，其其影響就非非常之大?，F(xiàn)舉幾例。(1)強震區(qū)城際際高速鐵路路高架橋（一般橋梁占線路總長約80%以上）和大跨度橋梁的引橋，提出“簡支化”的技術(shù)決策。且不說簡支梁在在資源、材材料上的投投入較大，造造成不必要要的浪費。今今年“5.12”四川省汶汶川大地震震造成的橋橋梁震害及及對抗震救救災(zāi)的影響響，應(yīng)給我我們一個很很沉痛的教教訓(xùn)，電視視畫面顯示示，一些較較大跨度的的連續(xù)梁或或拱橋（外外部超靜定定結(jié)構(gòu)）震震后仍然屹屹立在江中中，而引橋橋上跨度較較小的簡支支梁幾乎全全部震垮。在地震頻度較大大的日本，1970年代，就就已實施了了原有簡支支梁連續(xù)化化的改造計計劃，新建建橋中很少少建簡支梁梁。(2)在一些城市市橋梁上，提提出了這樣樣一些要求求：“一橋一景”、“建成橋梁梁博覽會”、“把橋梁建建設(shè)成雕塑塑、藝術(shù)品品”、“小河上建建大橋”、“要建成集集交通、商商業(yè)、游樂樂于一體的的橋梁”。于是，就就出現(xiàn)了“龍橋”、“貝殼”橋、“明珠”橋、特殊殊斜拉橋、曲曲索面斜拉拉橋、“蝴蝶”拱橋、“月牙”拱橋、“風(fēng)帆”拱橋等等等，這些忽略略了橋梁功功能、耐久久性、施工工性、維修修性、經(jīng)濟濟性，僅憑憑個人喜好好的形形色色色的橋梁梁。5.2關(guān)于技技術(shù)指標橋梁的設(shè)計、制制造和安裝裝等文件上上都會提出出一些技術(shù)術(shù)指標，如如幾何精度度、剛度、焊焊接質(zhì)量等等。毫無疑疑問，這些些技術(shù)指標標對考核橋橋梁的機能能、耐久性性和經(jīng)濟性性等有重要要意義。如如果這些指指標的精度度標準定的的過低，將將導(dǎo)致結(jié)構(gòu)構(gòu)機能和耐耐久性降低低，如果過過高，將導(dǎo)導(dǎo)致成本增增加和工期期延長。所所以，這些些指標應(yīng)有有其合理性性。這個問問題，幾乎乎每次專家家會上都會會引起討論論，實際上上反映了思思維模式的的影響，是是機械的主主觀的思維維模式，還還是順應(yīng)客客觀變化的的思維模式式?，F(xiàn)舉幾例。(1)某橋架設(shè)時時，技術(shù)總總結(jié)上、媒媒體宣傳上上稱已達到到了“零誤差”合龍，世世界上任何何事物有零零誤差嗎？？顯然，這這是出于宣宣傳的說法法，而非科科學(xué)的說法法。(2)某幾座橋，出出于防止低低溫脆斷的的考慮，要要求對接焊焊接接頭的的抗拉強度度不得大于于母材強度度100MMPa，角焊接接頭不大于于120MMPa。很顯然然，這是一一種“拍腦袋”提出的要要求，而非非科學(xué)的要要求。理由由如下：①規(guī)范上規(guī)定鋼材材強度是基基準值，即即保證值（最低值）。實際上上同一材質(zhì)質(zhì)的各項性性能均有一一定的離散散性，其離離散范圍一一般超過了了上述要求求的限值，即即使同一塊塊鋼板不同同部位取樣樣，也有很很大的離散散性。日本、美國鋼材材標準規(guī)定定，熱軋鋼鋼的抗拉強強度范圍是是120MMPa、140MMPa，歐洲聯(lián)聯(lián)盟標準中中僅規(guī)定了了基準值，沒沒有上限值值的限制。上述要求是針對對基準值，還還是實際鋼鋼材？如是是后者，如如何取樣？？如何判別別？②焊接是在特別熔熔池內(nèi)的冶冶金過程，要要求焊接接接頭各項性性能與母材材原則上等等強匹配，應(yīng)應(yīng)在選擇焊焊材和焊接接工藝上予予以充分考考慮。但在在抗拉強度度上沒有如如此嚴的量量值的限制制。③焊接橋梁從19926年開始，已已有80年的歷史史，尚未發(fā)發(fā)現(xiàn)因焊縫縫抗拉強度度較高而發(fā)發(fā)生低溫脆脆斷的事例例。絕大部部分是疲勞勞斷裂。然而，就是這一一主觀的要要求，卻帶帶來了過多多的成本投投入，而且且還不知如如何判別。(3)鋼箱梁寬寬度的精度度標準對于20m~40mm寬的鋼箱箱梁，在一一些招標文文件上要求求寬度的容容許誤差為為±2mmm~±4mmm。這里列列出日本本本四聯(lián)絡(luò)橋橋上懸索橋橋和斜拉橋橋中鋼箱梁梁寬度（縱縱梁間距）的的精度標準準如下：ΔB≤4＋0.5(B-22)mmm，B為縱梁間間距，以m計；且相鄰節(jié)段的縱縱梁相對錯錯邊≤2mm。相比之下，日本本的這一精精度標準是是合理的、嚴嚴格的，也也是科學(xué)的的。合理性性表示在第第1項上，20m~~40m寬的鋼箱箱梁，僅翼翼緣就有10幾塊板單單元需組裝裝焊接，要要求10幾道焊縫縫的焊接變變形累積的的預(yù)計值，與與設(shè)計尺寸寸之差達到到2~4mmm是不現(xiàn)實實的。另外外，如此寬寬的鋼箱梁梁，寬度差差20mmm左右，對實實際受力性性能的影響響微乎其微微。嚴格性性表示在第第2項上，相相鄰節(jié)段寬寬度的相對對差是必須須控制的，它它要求所有有節(jié)段必須須在同一精精度的胎架架上組裝，也也必須采用用同樣的制制造流程和和工藝，否否則難以達達到這一精精度要求。而我們的精度標標準不切實實際、不合合理、不科科學(xué)。這類類問題討論論過多次，卻卻總是不愿愿意改變，原原因仍然是是認識上的偏差，思思維模式的的主觀機械械性。(4)關(guān)于主梁梁預(yù)拱度誤誤差主梁預(yù)拱度的誤誤差標準是是制造和安安裝時的一一項重要指指標，它涉涉及施工誤誤差對結(jié)構(gòu)構(gòu)受力特性性（應(yīng)力和和變形）、車車輛走行性性、以及排排水等的影影響。這里以索支撐橋橋梁主梁預(yù)預(yù)拱度允許許誤差的表表示方法為為例作一說說明。已建的一些橋梁梁，跨中預(yù)預(yù)拱度的允允許誤差：：=±A(mmm)，A為隨跨長而而不同的常常數(shù)值。第2種表達方式：((mm)式中：a為常數(shù)數(shù)，考慮支支點標高施施工誤差，一一般取10mmm；b為系數(shù)，制造預(yù)預(yù)拼時一般般取0.25，安裝時時一般取0.5；x為距離最近支點點的距離，以m計。很顯然，第2種種表達方式式較切合實實際、合理理、科學(xué)。它反映了支點的的施工誤差差、制造時時和安裝時時的條件不不同及其誤誤差；要求主梁預(yù)拼和和安裝的預(yù)預(yù)拱度誤差差是連續(xù)的的曲線；負誤差為正誤差差絕對值的的一半，這這是考慮了了支撐索的的松弛，主主梁受載后后應(yīng)力調(diào)整整等因素引引起永久撓撓曲變形。即使達到最大誤誤差時，對對主梁產(chǎn)生生的應(yīng)力增增量一般在在2%以下。5.3關(guān)于橋橋梁景觀及及其他橋梁美術(shù)在一定定程度上帶帶有個人的喜喜好成分，但但有兩點是是共同的，一一是體現(xiàn)橋橋梁的功能能美，二是是與周邊環(huán)境的協(xié)協(xié)調(diào)性。如如美國舊金金山的金門門橋的整體體景觀美；；日本明石石海峽大橋橋的略有內(nèi)內(nèi)傾帶交叉叉腹桿的鋼鋼塔；中國國南京長江江第三大橋橋的“人”字形鋼塔塔，把鋼塔塔的功能與與人的力度度較完善地地集合在一一體，等等等，都可稱稱得上橋梁梁景觀的杰杰出代表。然而，現(xiàn)在各地地往往把橋橋梁視為“政績工程”、“形象工程”、“標志性工工程”來對待，這這本是一件件好事，但但是，如果果背離了上上述兩個基基本點，過過分地加進進了主觀的的喜好成分分，就會出出現(xiàn)偏差。近來建筑界有一一種稱為“尖叫”的派別，就就是在一個個安靜的環(huán)環(huán)境里，突突然有人發(fā)發(fā)出一聲尖尖叫，眾人人立即轉(zhuǎn)過過頭去注視視他，稱這這種畫面是是一種“美”的感染。如如果把這種種“美”感染到橋橋梁建設(shè)的的思維上來來，就難免免會出現(xiàn)一