萊昂·莫伊塞夫課件

土木工程師的職業(yè)道德與社會責任感陸小華土木工程師的職業(yè)道德與社會責任感陸小華1

本節(jié)課提要：通過一些案例的介紹、辯論和探討理解工程師，尤其是土木工程師應當有怎樣的職業(yè)道德和社會責任感一個案例的角色模擬辯論投票選擇實際案例的選擇和結果總結對此案例介紹更多的案例研究結果感想與收獲 本節(jié)課提要：2

美國舊金山金門大橋

全長約2700m，南北兩側橋塔高342m，其中高出水面部分為227m，兩根懸索的直徑為92.7cm。加勁梁為桁架結構，橋主跨1280m，梁高7.62m（跨高比168.0）。金門大橋于1933年動工，1937年5月竣工，用了4年時間和10萬多噸鋼材，耗資達3550萬美元

美國舊金山金門大橋全長約2700m，南北兩3

案例角色模擬：

現(xiàn)在是1940年的美國，本地需要建一座總長1811m的大橋，已決定采用懸索結構，主跨長853m，現(xiàn)在要確定橋梁結構的設計。設計者甲，采用鋼桁架結構，梁高7.6m（跨高比112.2）設計符合當時所有規(guī)范的要求，造價1100萬美元設計者乙，采用鋼板梁結構，梁高2.4m（跨高比350），造價600萬美元。政府主管（投資方）：設計甲的設計成熟、可靠，但造價較高。設計乙是著名專家，金門大橋的主要設計者，是金門大橋的主要設計者之一，提出了“柔性設計”理論，此理論使金門大橋原懸臂懸索橋改建為懸索橋。但是從來沒有人將大橋跨高比做到如此之大，且鋼板梁可能會受到過大的風力作用，以前也沒有類似的經(jīng)驗可以借用?，F(xiàn)需要決定接受哪個設計（投票，并給出選擇的原因） 案例角色模擬：4

案例角色模擬： 假定已經(jīng)采用設計乙，施工過程中發(fā)現(xiàn)橋梁有過高的振動變形，即使在風力不大的時候都有超出預料的振動變形。 作為橋梁的設計者和施工者，這時應該怎么辦？ 案例角色模擬：5

案例角色模擬： 橋已建成，橋仍然有很明顯的振動變形。波浪型的振動是如此之大，甚至前面幾十米外的車都看不見了。這一現(xiàn)象使得本橋成了遠近聞名的一景，很多人專門開車過來感受開過波浪起伏的橋梁的刺激。 作為橋梁管理者，這時應該怎么辦？ 案例角色模擬：6

塔科馬大橋：

1940年7月1日建成通車，4個月后的11月7日上午約11點，塔科馬大橋在劇烈的震動中倒塌了，這件事震動了全世界，被稱為“工程界的珍珠港事件”

克拉克·艾爾德里奇（ClarkEldridge）設計7.6米高的鋼桁架梁結構。萊昂·莫伊塞夫（LeonMoisseiff）將梁高減為8英尺（2.4米）高的鋼板梁，由于梁高變矮使大橋更優(yōu)雅，更具觀賞性，同時也降低建造成本。 塔科馬大橋：7

塔科馬大橋破環(huán)原因：

1941年6月26日，州收費橋管理委員會調(diào)查組發(fā)表調(diào)查結論，調(diào)查組認為，大橋倒塌的首要原因是橋梁超大的跨高比和跨寬比以及橋板和梁的形式。此外，鋼板梁的實心腹板使橋受風力影響很大，而從前采用桁架梁設計橋梁時風力并未被認為是一種重要的因素。具體的破壞則始于北面懸索中部連接主纜和吊索的索夾滑移。 另一個由聯(lián)邦公用事業(yè)局（FWA）委托的調(diào)查組也認為失效是由于風作用于過于柔性的結構，而此結構不能吸收足夠的動能。北面中跨索夾的松滑使得橋面產(chǎn)生扭轉從而導致整個中跨破壞。 塔科馬大橋破環(huán)原因：8三個方面

重建的塔科馬大橋三個方面 重建的塔科馬大橋9

更多事故案例魁北克大橋倒塌

1907年8月29日，在建中的魁北克大橋倒塌，總重達1萬9千噸的鋼結構在15秒內(nèi)掉入河底，橋上工作的86人中僅11人僥幸生還。 事后確認為設計錯誤，設計 師在沒有充分證據(jù)的條件下 加大橋梁跨度，增加鋼材允 許應力。重新設計的橋用了 原設計2.5倍的鋼材。然而 1916年9月11日，重建中的 大橋又發(fā)生事故，導致11人 身亡。 更多事故案例魁北克大橋倒塌 10

更多事故案例羅南坊事故

1968年5月16日清晨5點45分，18層90號單元樓房爆炸。整棟樓房的東南角的客廳自頂層22樓到底樓依次垮下，導致4人傷生、17人受傷。直接原因是煤氣爆炸，但房屋所采用的拉森-尼爾森體系是為6層以下房屋發(fā)明的，這里卻做到了22層。 更多事故案例羅南坊事故 11

更多事故案例新世界酒店的倒塌

1986年3月15日上午11點25分，服務了15年的新世界酒店大樓突然坍塌，不到一分鐘時間內(nèi)整個樓房變成一片廢墟，導致33人喪生、104人受傷，僅有17人獲救。 大樓的整個設計和建造 過程埋下了無數(shù)的隱 患，倒塌是必然的。

更多事故案例新世界酒店的倒塌 12

更多事故案例豪晶酒店行人天橋倒塌

堪薩斯市的豪晶酒店（HyattRegencyHotel）是一座40層樓、擁有750房間的豪華大酒店。1981年7月17日傍晚7點05分，四層天橋突然垮塌，連同二層天橋一起砸向底層，造成一宗 114人死亡、超過200 人受傷、極其慘烈的特 大傷亡事故。 而事故的原因僅僅是天 橋吊桿的一個簡單節(jié)點 設計錯誤。 更多事故案例豪晶酒店行人天橋倒塌 13

更多事故案例上海軌道交通4號線事故

上海軌道交通4號線浦東南路站至南浦大橋站段隧道工程是一個過江區(qū)間段，全長2000米，其中江中段約440米。2003年7月1日凌晨，約270米隧道發(fā)生坍塌，直接經(jīng)濟損失達1.5億元

凍結法施工方案缺陷， 施工中的險情苗頭沒能 及時處理 更多事故案例上海軌道交通4號線事故 14

更多事故案例弟頓壩的潰決

1976年6月5日晚11點，美國愛達荷州剛建成一年的弟頓水庫決壩，3億多立方庫水完全泄空。約2.5萬人和60萬畝土地受災；32公里鐵路受毀；總經(jīng)濟損失高達20億美元，聯(lián)邦政府支付 了超過3億美元的索賠。有11人和 13000頭牲畜死亡。聯(lián)邦墾務局 建立75年來，遇到了他們所負責 的最慘烈的工程事故，接到了 5000起以上的索賠訴訟 只設單層的幃幕是嚴重的設計缺 陷，不能達到有效防滲的目的 更多事故案例弟頓壩的潰決 15

更多事故案例溝后水庫潰壩事故

1993年6月27日建成3年的青海省共和縣溝后水庫了首次接近滿庫。330萬方屬于小型水庫，但最大壩高71m，屬于高壩。水庫決堤，晚11點50分抵達下游13公里的恰卜恰鎮(zhèn)，造成288 人死亡，44人下落不明

報告認為事故的原因為 面板滲水和壩體排水不 暢 更多事故案例溝后水庫潰壩事故 16

更多事故案例弄假成真的現(xiàn)場地質(zhì)災害

1971年11月11日下午，日本神奈川縣川崎市生田。一處平時十分僻靜的山谷正在進行著一場人工降雨引發(fā)滑坡的現(xiàn)場試驗。下午5點鐘多，夾雜著泥水、砂石和草木的流滑體像瘋狂的巨象一樣，以迅雷不及掩耳之勢從山上奔馳而下，推倒了距坡腳28米外的護欄，直接撲向人群。造成15人不幸遇難，11人受傷

更多事故案例弄假成真的現(xiàn)場地質(zhì)災害 17

更多事故案例安陽煙囪腳手架倒塌

2004年5月12日上午，在河南安陽一剛竣工的68米高的煙囪在拆除75米高腳手架時，在距地面10米左右處突然折斷而轟然倒塌，30名正在腳手架上作業(yè)的民工全部翻下墜落，導致21人死亡，9人受傷。 煙囪外井架共有16根支 撐風繩，事發(fā)前，已拆 除了北側兩根纜風繩， 導致外井架失去穩(wěn)定性 更多事故案例安陽煙囪腳手架倒塌 18

更多事故案例越南一座在建大橋坍塌

2007年9月26日上午８時３０分左右越南的一座正在建設的大橋突然發(fā)生坍塌事故。事故造成至少54人死亡、80人受傷

13、14和15號橋 墩的兩跨坍塌混 凝土大梁總長87 米，寬24米，模 板支撐高度在30 米左右。坍塌前 一天剛澆注了混 凝土 更多事故案例越南一座在建大橋坍塌 19

更多事故案例地下臨時擋土墻倒塌

2004年4月20日下午3:30，施工中的新加坡地鐵循環(huán)線尼誥大道（NicollHighway）地鐵站地面突然坍塌，六車道的尼誥大道受到嚴重破壞，塌方吞下兩臺建筑起重機，事故現(xiàn)場留下了一個寬150m，長100m，深30m的塌陷區(qū)，造成1人死，3人輕傷，另3人失蹤

破環(huán)始于支撐擋土墻的支撐系統(tǒng) 失效，事故主要原因是地質(zhì)設計 錯誤，但事發(fā)前一系列的失誤導 致失去了發(fā)現(xiàn)問題、阻止事故發(fā) 生的機會 更多事故案例地下臨時擋土墻倒塌 20

更多事故案例杭州地鐵一號線湘湖站基坑事故

2008年11月15日15時20分左右，杭州市地鐵一號線湘湖站基坑施工現(xiàn)場地面突然塌陷，范圍長近百米，寬40m,路面塌陷深度7m，路面沒入水下。百余地鐵基坑施工人員被困在坍塌的坑中。導致17人遇難，4人失蹤，十多人受傷 更多事故案例杭州地鐵一號線湘湖站基坑事故21

瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學院的一項研究對世界上800個結構工程事故案例進行了分析，這些事故造成了504人死亡、592人受傷和數(shù)以億元計的經(jīng)濟損失。右表是這些事故產(chǎn)生的原因。同一研究顯示，這些事故中的3/4是人為錯誤造成的，如果采取適當?shù)墓芾泶胧?5%的事故是可以避免的。理解不足36%低估了某些因素的影響16%無知、粗心、忽視14%遺漏、錯誤13%依賴不能控制的因素9%客觀上未知因素7%責任不明1%質(zhì)量問題1%其他3% 瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學院的一項研究對世界上800個結構工程22

萊昂·莫伊塞夫（LeonMoisseiff1872-1943）小傳

萊昂·莫伊塞夫1872年出生于拉脫維亞，1891年19歲時移民美國，5年后取得土木工程學位并入美國籍，他加入紐約市橋梁處并成為一個著名的橋梁理論家和設計師，他是紐約市華盛頓大橋的設計師，紐約市白石橋（WhitestoneBridge）的設計師。

1925年工程師約瑟夫·斯特勞斯（JosephStrauss）需要人手幫他設計舊金山金門大橋，他通過著名工程師查爾斯·艾利斯（CharlesEllis）找到當時極負盛名的橋梁設計專家莫伊塞夫，雙方一拍即合。 莫伊塞夫同艾利斯為金門橋的設計開展了緊密的合作，莫伊塞夫在風荷載設計上做出了巨大的貢獻。他們將莫伊塞夫的柔性設計（deflectiontheoryofsuspensionbridges）理論運用于金門橋的設計，以柔性的橋身抵抗金門灣常有的陣風。莫伊塞夫相信他可以把橋建得比任何以前的懸索橋都要輕、細、長，他認為一半以上的由風產(chǎn)生的應力是可以通過懸索傳遞到錨墩上去的。由于莫伊塞夫和艾利斯解決了懸索橋的設計問題，斯特勞斯決定將原設計的懸臂懸索混合結構改為懸索結構，用較少的鋼材和較短的施工時間建成金門橋。這樣，莫伊塞夫和艾利斯的技術攻關加上艾溫·莫洛（IrvingMorrow）的設計工作，著名的金門大橋得以建成。 1937年莫伊塞夫應用他的柔性設計理論修改塔科馬大橋的設計，使得建橋預算從1100萬美元降到600萬美元并成功獲得有關當局的批準建造。然而這一次他走得太遠，跨高比高達350倍的柔性橋梁獲得了“舞動的格蒂”（GallopingGertie）的外號，大橋建成后4個月即在風中倒塌了。 大橋的倒塌也意味著莫伊塞夫職業(yè)生涯的結束，三年后他在一次心臟病突發(fā)中逝世。

萊昂·莫伊塞夫（LeonMoisseiff1872-23

莫伊塞夫曾是極負盛名的橋梁專家，對著名的舊金山金門大橋的設計有著不可磨滅的貢獻。然而，由于過度的自信而導致塔科馬大橋的倒塌，導致他個人身敗名裂。假如管理當局沒有因為他的盛譽和極低的預算而采用他前所未有的大膽設計，假如他謹慎地對待在建橋過程中出現(xiàn)的異常搖動，這一損失也許是可以避免的。莫伊塞夫是如此相信他的理論，即使在施工過程中出現(xiàn)了極其異常的晃動也沒有使他警覺到有可能發(fā)生的問題。從短期強度來看，他的柔性設計也許是正確的，單純風壓作用下的應力應該低于材料強度，大橋畢竟使用了4個月的時間。然而，大橋在風的作用下產(chǎn)生周期性的振動則是他所未預計到的，周期振動之后所發(fā)生的一切就完全失去控制了。 科學和技術的創(chuàng)新能帶來人類環(huán)境巨大的發(fā)展和改善，當在技術上或應用上有大幅的創(chuàng)新或變革時我們是走在一條前人未走過的路上，我們已經(jīng)知道如何避免熟悉路上的陷阱和障礙，但在新的路上將如何能夠避免尚未知的因素給我們帶來災難？ 莫伊塞夫曾是極負盛名的橋梁專家，對著名的舊金山金門大橋的24

由于美國卷入第二次世界大戰(zhàn)，塔科馬大橋的重建直到1948年6月才開始，重建期間又經(jīng)歷了地震和火災，終于在1950年10月14日建成通車。重建的大橋采用了桁架加勁梁增加橋的剛性和減少風阻，采用輕質(zhì)混凝土路面以減少橋的自重，橋面加寬為雙向四車道增加了橋的水平剛度，加寬了橋塔提高大橋的穩(wěn)定性，大橋首次在車道間的橋面開通縫以減少風壓對橋面的影響，首次在橋塔與懸索和橋面板與吊索連接處使用液壓阻尼減震器，首次在建橋前在風洞中進行空氣動力試驗。所以，這次事故是人類工程歷史上的一次慘痛的失敗，同時也促進了工程科學和工程實踐的飛躍進步。 由于美國卷入第二次世界大戰(zhàn)，塔科馬大橋的重建直到194825

感想與收獲？ 感想與收獲？26

土木工程師為人類的物質(zhì)文明和社會的發(fā)展進步作出了巨大的貢獻。正是由于土木工程師的貢獻我們才有今天壯麗的城市、雄偉的建筑、便捷的交通和舒適的生活空間。土木工程師每天都要作出各種決定，這些決定的結果可能決定了巨額的財物甚至大量的人生的命運然而作出這些決定所依賴的標準卻遠不是非黑即白那么清晰明了。我們需要不斷嘗試、不斷創(chuàng)新、不斷挑戰(zhàn)新的極限。但是自然是有自身發(fā)展規(guī)律的，絕不會專門眷顧專家或有過顯赫的成就的人。所以，我們必須牢記自己的使命和責任，保持謙卑的態(tài)度，確實理解自然、利用自然，讓自然規(guī)律為人類所利用。作為土木工程的學生，需要認真學習，培養(yǎng)自己的知識、能力和素質(zhì)，才能真正做到為社會服務。養(yǎng)成認真、謹慎、實事求是和高度的社會責任感是我們必須牢牢記住的。 土木工程師為人類的物質(zhì)文明和社會的發(fā)展進步作出了巨大的貢獻27三個方面

知識：對于一個真正的工程師來說，知識不僅僅是獲取的信息，更不僅是獲取的工程信息。認知過程同獲取過程是不一樣的。今天的工程師可能利用信息技術使得全世界的信息瞬間可得，而真正的工程師已經(jīng)取得了一種對信息相互關系的理解力，他們學到了如何取用并且關聯(lián)處理有關信息，從而合成新的信息或解決問題?？紤]將工程師作為領導角色就能發(fā)現(xiàn)，工程師所需要的知識領域不限于科學或技術，學習歷史、經(jīng)濟、心理、文學和藝術