桥梁博士范文

时间:2023-09-29 05:16:26

桥梁博士

桥梁博士篇1

关键词: 钢混结合宽桥

中图分类号:TU37 文献标识码: A

1、情况简介

桥梁结构形式为独塔单索面斜拉桥,索距4m。标准桥面宽度为30m,双向4车道,断面布置为:4m(人行道)+1.5m(绿化带)+8m(车行道)+3m(分隔带)+8m(车行道)+1.5m(绿化带)+4m(人行道)=30m。

2、设计与计算

2.1、要点

本桥由于单索面,桥宽为30m,梁高受限制,中心梁高为1.8m,故采用小索距4.0m,主梁大悬臂构造方案。

主梁横断面布置图

2.2、计算模型

横隔板按照单梁模拟计算,吊点约束按照简支梁模拟。为保证结果的准确性,本计算采用midas和桥博两种软件进行计算校核。

中横梁作用荷载表

图 midas横隔板计算模型

图桥博横隔板计算模型

2.3、midas计算结果分析

长短期效应下正应力结果如下图:

图中最大压应力出现在中横梁端部,此处由于顶板束与HG1锚固在横梁端部,应力集中,出现较大压应力,最大压应力为6.9Mpa;最小压应力出现在斜腹板处,HG2锚固在斜腹板,对横梁产生向上竖直分力,此处产生0.8Mpa压应力,因此,以上应力均满足设计要求。

2.3、桥梁博士计算结构分析

长短期效应下正应力结果如下图:

图中应力结果与midas结果基本吻合,在斜腹板处产生2.0Mpa压应力,这是由于midas中未能准确模拟斜腹板产生的偏差。

4、结语

该桥的拉索横梁受力复杂,宽桥,单索面,梁高受限制仅为1.8m极大的加大了设计难度。因此我们采用了midas空间和桥梁博士杆系分析相结合的计算分析方式,充分利用了空间分析和平面分析各自的优点,为类似结构的计算分析提供了一定参考。

参考文献

[1] 张树仁.《钢筋混凝土及预应力混凝土桥梁结构设计原理》.北京:人民交通出版社,2004

[2]中交公路规划设计院.《公路桥涵设计通用规范》.北京:人民交通出版社,2004

[3]中交公路规划设计院.《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》.北京:人民交通出版社,2004

[4]《滨水新城跨大清河大桥工程》林同国际工程咨询(中国)有限公司2013

桥梁博士篇2

今年36岁的刘升传来自交通运输部公路科学研究院,2012年,刘升传请缨参与援疆工作,来到兵团建工集团任总经理助理兼北新路桥公司副总经理,在完成第十三批博士服务团工作基础上,又主动要求继续作为第十四批博士服务团成员,延长援疆服务一年。

“刘升传能迅速地融入企业,心里时刻想着兵团建工集团、北新路桥的发展,在科技参谋、培养人才和桥梁纽带方面做出了较为突出的贡献。”兵团建工集团董事长雷毅说。

刘升传援疆的两年时间,正逢建工集团所属北新路桥公司申报公路桥梁特级资质的关键时期。长期以来行业特点及企业重经营的局限性,导致北新路桥技术基础薄弱,科技成果可以说少之又少。

2012年12月,刘升传一到北新路桥公司,就承担起推进企业科技创新的攻坚战。他在到子公司和项目部进行多次调研的基础上,提出了“以产学研项目带动公司技术和科研力量升级、以技术装备改造升级走向高端技术服务”的思路,得到了企业高管层的认同和响应,并开始具体实施。

从2013年开始,刘升传针对北新路桥公司的行业技术发展方向,进行了10余项科研课题的申报和立项工作,其中3项获得批准立项,主持的《高填方路基与土石坝变形无线实时监测系统》项目获得了实用新型专利,申报的另外一项国家发明专利也已被受理。

“两年来,在刘升传的穿针引线下,积极架起了北新路桥公司和高效、地方之间沟通的桥梁”。北新路桥副总经理汪伟说。

援疆的形式是灵活多样的,期间,刘升传就利用与交通运输部、贵州、青海等地的人脉、资源、地理位置等优势,加大了对北新路桥公司科学技术力量的推进力度。一方面针对技术人才培养工作,积极联系交通运输部公路科学研究院与北新路桥公司签订战略合作协议,先后促成与交通运输部公路科学研究院合作制定一项国标《高速公路监控系统地图板装置标准》、一项行标《沥青混合料改性添加剂第2部分:高粘度添加剂》、一项发明专利《一种高粘度沥青添加剂》;另一方面还架起公司和高校、地方之间沟通的桥梁,先后搭建平台促使北新路桥与贵州、青海等地交通部门沟通交流,建立起了初步合作。同时,组织相关人员到北京交通大学、清华大学进行交流访问。又先后邀请美国德州交通厅陈达豪教授、清华大学土木水利学院副院长宋二祥教授到北新路桥公司进行技术交流,有力提高了北新路桥公司知名度和技术人员的眼界。

科技的大门打开后,2014年7月,北新路桥经过5年的努力,终于从国家住房和城乡建设部领回公路工程施工总承包特级资质证书。这标志着该集团今后可以参与国内所有公路招投标工程。至此,北新路桥集团成为新疆乃至西北地区第一家拥有这一资质的企业。

“刘升传博士非常敬业,在我们项目部一住就是数十天,和技术人员同吃同住,对工程上关键技术图片给予了很大帮助。”北新路桥南方事业部经理韩征平说。

刘升传博士作为公路方面的技术专家,注重实地调研,给予技术支撑,并解决项目中存在的问题,在北新路桥施工的湖北、湖南以及新疆各地数十个项目部都留有他的身影。他以重点工程、重点难点技术为着眼点,针对企业特点,深入挖掘内含的科技科研与技术课题,并改进施工工艺,积极创新,充分利用新材料、新设备,运用科学的、先进的检测手段,提高企业产品和工程项目的科技含量,并建立相应的技术档案,总结先进技术和创新。

期间,刘升传主持申请了《深水基础研究》、《粉砂层大桩径超长灌注桩施工技术》、《悬臂浇筑主跨150m连续梁线形和应力监测及控制技术》等3个立项项目。先后完成了《连续梁施工监控技术》、《深水基础施工技术》和《芙蓉大道路面结构咨询建议》等咨询和技术报告,提出了项目技术建议,解决了项目上的技术问题。

说起刘升传,北新路桥公司很多人都有说不完的感动和敬佩,在新疆的两年,他很少在公司里面,大多数时间都在为了公司的事业四处奔波。

桥梁博士篇3

关键词:连续刚构桥;跨中挠度;收缩徐变;预应力砼;梁高

中图分类号:U448文献标识码:A文章编号:1009-2374(2010)03-0194-02

连续刚构桥既保持了连续梁无伸缩缝、行车平顺的优点,又保持了T型刚构不设支座、不需体系转换的优点,经济指标上也有优势,所以从1988年以来修建了大量的该类型的桥,但是在使用的过程中,一些问题也逐渐凸显出来,普遍存在跨中持续下挠的问题。跨径66m+120m+66m的广东南海金沙大桥通车6年,跨中下挠22cm;跨径150m+270m+160m的虎门大桥航道大桥通车6年,跨中下挠22.2cm;跨径162.5m+3x240m+162.5m的黄石大桥通车7年,跨中最大下挠达30.5cm。连续刚构桥后期的持续挠度过大不但会使跨中主梁下凹,破坏桥面铺装层,影响桥梁的使用寿命行车的舒适,甚至危及高速行车的安全。所以跨中下挠成为当前制约大跨径连续刚构桥发展的一个急需解决的问题。

影响跨中持续下挠的因素很多,如预应力损失、结构刚度、梁段超重、砼的收缩徐变等,本文仅从结构刚度(梁高)着手,分析不同的跨中梁高对跨中挠度的影响。

一、问题的提出

大跨径连续梁桥的梁高度,一般取支座梁高Dk=L/(18~20),在文献[6]还认为Dk高度有降低的趋势,而跨中梁高一般Ds=Dk/3。我们认为按此原则所确定的梁高变化曲线,在大跨径中偏矮,从而造成截面抗弯刚度不足,这是导致P.C梁桥跨中持续下挠的重要原因之一。

1.在文献[7]介绍了位于贵州至三板溪水电站库的南盂溪大桥,为跨越南孟溪河的一座特大桥梁,桥梁全长271.10m,其中主桥为一跨预应力混凝土变截面连续刚构,跨径组合为(75+120+75)m。主墩柱处梁高Dk=7.5m,合龙段梁高Ds=2.8m。通过改变跨中附近L/5、L/4、L/3截面梁高改为墩顶处截面梁高的1/2(3.75m),10年的挠度分别比原设计降低21.22%、37.20%、35.65%,可见加大梁高,加大惯性矩I,增大预应力索的力臂,加大预应力弯矩MT等综合作用从而能大幅度减少P.C铁路连续梁的挠度。

2.据铁路系统工程师介绍,他们所修建的铁路连续梁桥在二年后的竣工验收时,普遍出现跨中上翘的现象,需要将钢轨道渣扒掉一些,通过降低高度将跨中上翘量消除。这种与公路连续持续下挠截然相反的事实,使我们认识到跨中梁高选择是控制P.C.连续梁的关键技术,对公路桥梁有关梁高确定的原则需要重新认识。

二、梁高与预应力弯矩MT关系

1.预应力弯矩MT=∑TiZi

式中:Zi――预应力索至中性轴的距离,与梁高D成比例关系;Ti――预应力张拉力,由钢绞线根数以及管道的各种损失大小决定。

目前国内最多索数为31Ф15.24,因此所得到每孔最大张拉力T0=0.75×260×31=6045(kN/孔)。每孔使用索力T=(0.7~0.8)R0 =4231~4836(kN)。当结构外形尺寸已知,按预应力管道构造要求所能布置的预应力孔道数量m也是一定的,这样总轴向力∑T也是已知的。

2.预应力设计的原则。务使梁内存弯矩差最小。由Me=MT- Mg =0,得MT=Mg。但在特大跨径(L≥200m)桥梁,悬臂施工中往往MT

3.当 Mg和Ti都已知的情况下 唯有加大梁高D才能使中性轴加大,同时造成力臂Z的加大,才能加大MT,来平衡Mg。可以说加大梁高不单纯是提高抗弯刚度EI,更重要是通过加大力臂增大MT。

三、梁高确定的原则

梁高不是按经验数据确定的,而是保证减少恒载挠度的一种最重要的手段。

1.跨中梁高Ds,一般为支座Dk/3的观点,已不能满足连续梁跨中零挠度的需要。通过对南盂溪大桥跨中粱高研究分析启示和我们对多座桥梁的分析及比较,都论证了跨中梁高Ds必须提高到Dk/2为好。跨中梁高不够,使所有的工作都十分被动,预应力钢索用量大、徐变挠度控制不了。江西省交通设计院设计的泰和赣江大桥,跨径L=155m,支座梁高Dk=8.5m,跨中梁高果断选择Ds=Dk/2=4m,这就是观念转变的明证。

2.支座的梁高Dk,一般为跨径L的(1/18-1/20)的经验适用于LMT的结果,由于弯矩比η=MT/Mg

四、工程实例

1.容桂水道特大桥工程概况。容桂水道特大桥位于广州至珠海(含中山至江门)城际快速轨道,主桥横向采用单箱型式,纵向为三跨预应力混凝土变高度直腹板刚构,主桥跨径布置为:108.85+185x2+115.5m。设计荷载为轻轨,桥面铺装为无渣轻轨。上部结构采用挂篮悬臂浇筑施上部箱梁采用C60混凝土,纵向、横向预应力钢束采用标准强度1860MPa钢绞线,竖向预应力筋采用标准强度750MPa、直径32mm高强精轧螺纹钢,箱梁顶板宽11.6m,底板宽9m。梁高在主墩处为11m,在主跨跨中为5.5m,梁高按照1.8次抛物线变化。箱梁底板厚度自跨中50cm按二次抛物线变化至根部120cm,箱梁顶板厚度为60cm,腹板厚度在跨中为50cm,主墩处为140cm。

2.分析模型的建立。采用桥梁博士V3.0建立结构模型,模拟实际施工过程进行计算。全桥共199个单元,其中1~157为箱梁单元,158~186为桥墩单元,187~199为挂篮单元,共划分为76个施工过程。结构计算模型如图1所示:

预应力钢束管道摩阻系数μ=0.23,局部偏差系数k=0.0025,钢束锚固时弹性回缩变形为12mm,相对湿度为0.8。桥梁博士计算表明,成桥时跨中挠度为-4.91cm,10年徐变后跨中挠度为-5.36cm。

当前连续刚构跨径在150 ~300 m范围内时,结构自身产生的弯矩占总弯矩的70%~90%,有效承载力仅为10%~30%,大部分承载力被结构的自重所消耗。因此,为了减轻自重,设计人员在规范允许的情况下,尽量减小梁的高度,箱梁根部梁高甚至由原来的L/18发展到L/20,以此来增加连续刚构的跨越能力,但是这样设计的同时也使梁的整体刚度有所下降,进而导致跨中下挠。为了研究箱梁刚度对跨中挠度的影响,下面通过改变跨中梁高的大小来分析随着梁高的改变(刚度的变化)跨中挠度的变化。

从计算结果可以看出,按照现在普遍对于大跨刚构桥的跨中截面梁高的取值范围为1/54~1/60的跨径,即185m的跨径跨中梁高约为3.5m,此时成桥挠度为-12.4cm,比原设计增加了152.55%(7.49cm),三年徐变挠度增加226.92%(11.8cm),而当跨中梁高增加到6m时,成桥挠度减少39.31%(1.93cm),三年徐变也减少39.23%(2.04cm),可见该桥的跨中梁高的选择还是比较合理的。

五、结语

通过本文对粱高改变的分析,揭示出粱高对大跨梁桥的跨中挠度的影响是显著的,以容桂水道特大桥为例,跨中梁高由5.5m变为3.5m,此时成桥挠度为-12.4cm,比原设计增加了152.55%(7.49cm),三年徐变挠度增加226.92%(11.8cm),而当跨中梁高增加到6m时,成桥挠度减少39.31%(1.93cm),三年徐变也减少39.23%(2.04cm),所以对于大跨梁桥的长期跨中挠度控制问题,可以从梁高方面去考虑。

参考文献

[1]戴竞.我国预应力混凝土公路桥的发展与现状[J].土木工程学报,1997,(6).

[2]杨高中,等.连续刚构桥在我国的应用和发展[J].公路,1998.

[3]张继尧,王昌将.悬臂浇筑预应力混凝土连续梁桥[M].北京:人民出版社,2004.

[4]项海帆.高等桥梁结构理论[M].北京:人民交通出版社,2000.

[5]阮欣,石雪飞.大跨径预应力混凝土梁桥施工控制的现状与展望[J].公路交通科技,2004.

[6]楼庄鸿.现有预应力混凝土梁式桥的缺陷[C].2003年全国桥梁学术会议论文集,2003.

[7]戴玉明.大跨梁桥跨中挠度控制措施[D].华东交通大学硕士论文,2007.

桥梁博士篇4

关键词:钢筋混凝土简支梁桥;静载试验;检验系数;残余

Abstract: Take a reinforced concrete bridge for example, to disease detection, and through compared with theoretical calculations and on-site static and dynamic load test results to assess its situation; based on the evaluation results and recommendations on similar projects have a certain reference value.Key words: simply supported Reinforced Concrete Beam Bridge; static load test; test coefficient; residual

中图分类号:TU375 文献标识码: A 文章编号:

1 工程概述

某桥位于广州市南沙区港前大道,结构型式为简支板桥。该桥由新、旧两幅桥组成,往码头方向为旧桥,往港前大道方向为新桥。桥梁跨径组成:13×8m=104m,新、旧桥桥面总宽均为15m(0.5m防撞栏+14m行车道+0.5m防撞栏)。上部结构采用钢筋混凝土简支实心板,板厚35cm,新旧桥各由15片实心板组成,板间采用企口缝连接;新桥下部结构为柱式墩,桥墩直径为100cm;旧桥下部结构0#~11#轴为六柱式桥墩,桥墩直径均为60cm;12#~13#轴为三柱式桥墩,桥墩直径为100cm。桥梁竣工年代不详,验算荷载等级不详。桥梁侧面照片见图1。

图1 桥梁侧面照

2 桥梁病害检测情况

上部结构主要病害有全桥多片实心板底多处存在不同程度的钢筋锈蚀、混凝土胀裂剥落现象,多数实心板底存在修补痕迹,部分板底跨中处存在横向裂缝,并且新旧桥多跨存在板与板间铰缝断开失效造成单板受力现象。

下部结构主要病害有多数盖梁均有修补痕迹,部分盖梁顶端渗水严重且有不同范围的混凝土破损和钢筋锈蚀现象,部分墩柱曾经进行碳纤维加固或钢箍加固,基础有局部冲蚀现象,伸缩缝处盖梁端滋生杂草灌木。

支座的主要病害有旧桥第13跨采用板式橡胶支座,12#墩上15-1#支座上垫板锈蚀,15-2#支座剪切变形严重。

桥面系的主要病害有新旧桥桥头跳车严重,桥台处台背路面下沉5cm左右,新桥存在多条整跨通长纵向裂缝,裂缝最宽1cm左右,桥面铺装表面坑槽严重,有露筋现象,旧桥桥面较为平整,存在多条整跨通长纵向裂缝,新旧桥桥面伸缩缝堵塞,防撞栏砼破损露筋,护栏部分缺失。

3 静载试验

3.1 试验计算分析

由于本桥的资料不全,因此需要采用旧的桥梁设计规范对该桥进行结构验算,验算荷载等级需要通过计算复核获得。通过“桥梁博士”比较该桥在汽-20级、挂-100和城-A荷载下的结构变形,确定以城-A荷载作为本次试验的控制荷载。计算比较的结果见表1所示。

表1跨中截面活载弯矩比较表(单位:kN・m)

3.2 静载试验加载布置

利用“桥梁博士”计算在城-A级荷载作用下,考虑现场组织标准车队困难,采用弯矩等效原则,试验选用3台350kN加载车辆(前轴70.0kN,后轴280.0kN)进行加载。

3.3 静载试验测点布置

试验桥跨为简支梁结构,新桥跨中A截面布置24个应变点、旧桥跨中B截面布置23个应变点。应变测点位置见图2和图3。沿主桥的两个试验桥跨及其相邻桥跨两侧的跨中、两个L/4、支点和其桥面中央的跨中、支点的位置布置挠度测点,共计21个测点,具体测点布置见图4和图5。

图2新桥A截面应变测点布置图(偏载)

图3旧桥B截面应变测点布置图(偏载)

图4新桥挠度测点布置图(m)

图5旧桥挠度测点布置图(m)

3.4 静载试验结果分析

3.4.1挠度分析

将各级荷载作用下实测挠度与理论计算挠度比较曲线绘于图6所示。从图中可见,实测挠度与理论计算挠度曲线基本一致,实测最大挠度小于理论计算挠度。实测挠跨比为0.0025/7.6=1/3040,远小于设计规范允许的L/600=7.6/600=1/79,结构刚度满足规范要求。

图6新桥实测挠度与理论计算挠度比较图

3.4.2应变分析

各级荷载作用下A截面实测应变与理论计算应变比较曲线如图7所示。从图中可以看出,测点8~测点16实测应变较理论计算应变大,说明板梁的受力状态不佳。

图7实测应变与理论计算应变比较图

4 结论

通过桥梁的外观检测和静载试验结果可以看出,新、旧桥的挠度检验系数不大,桥梁的整体刚度尚可。实测应变数值较理论值大,试验时裂缝有所扩展。板梁横向连接状态劣化,横向刚度弱化严重,部分梁板存在单梁受力情况。静载试验结果与病害检测发现基本一致。综上所述,该桥承载能力不能满足汽-20级、挂-100、城-A验算荷载的安全运营要求,建议对上部结构及桥面系进行维修加固,以提高横向刚度和整体性。加固前,需继续对该桥进行全封闭或严格限载(限载5t)。加固后,需再进行一次荷载试验,以鉴定其承载能力是否满足加固设计的要求。

参考文献

1 邵旭东.《桥梁工程》[M].人民交通出版社,2007.

2 《大跨径混凝土桥梁的试验方法》(1982).

3《公路桥涵设计通用规范》(JTJ 021-89)[S].中华人民共和国交通部.

桥梁博士篇5

近日,记者有幸采访了茅以升最小的女儿———全国政协委员茅玉麟。听他讲述父亲勤奋而又坎坷的一生。

茅玉麟自小就受到了良好的家庭教育,父亲茅以升是我国桥梁工程专家、教育家、中国科学院院士。历任全国政协副主席、全国人大常委、中国科学技术协会副主席、九三学社中央副主席及五所大学校长、教授等职。茅玉麟的办公室里,父亲茅以升生前的照片摆放在明显的位置。尽管父亲离开已经整整23个年头了,提起茅玉麟的教育情怀,她自然而然想到了父亲。她激动地说:“我的一生受父亲的影响很大,我更多的是继承和弘扬父亲的教育理念、方法和思想。

钱塘江桥凝聚爱国豪情

一桥架南北,通途变畅途。提起茅以升,人们会自然地把他的名字与钱塘江大桥联系在一起。谈起父亲建桥、炸桥、修桥的故事,勾起了茅玉麟心中对父亲的怀念和敬仰。

茅以升自小聪慧,好学上进,善于独立思考。10岁那年家乡的一场塌桥事件让他暗下决心:长大了一定要造出最结实的桥。茅以升15岁时就以优异成绩考入了唐山路矿学堂,5年中成绩始终名列全班第一。1916年,他带着报效祖国的理想和信念远赴美国康奈尔大学学习。在康奈尔大学研究生入学考试中,他成绩之优秀,使该校教授们大为惊讶和赞叹。一年后的毕业典礼上,校长当场宣布:今后凡是唐山工业专业学校(原唐山路矿学堂)的研究生一律免试注册。茅以升以非凡的毅力、不懈的努力,仅用两年半的时间就读完了博士学位,获得美国加里基理工学院工学博士学位,他的博士论文《桥梁桁架次应力》的创见被称为“茅式定律”,并荣获康奈尔大学优秀研究生“斐蒂士”金质研究奖章。1920年,24岁的茅以升毅然回国,他要用自己学到的知识报效祖国。

1933年至1937年,茅以升任钱塘江大桥工程处处长,主持修建我国第一座公路铁路兼用的现代化大桥——钱塘江大桥。之前,在中国的大川大河上,虽已有一些大桥,但都是外国人造的,茅以升要用自己的智慧来证明中国人有能力建造现代化大桥。他采用射水法、沉箱法、浮远法等,解决了建桥中的一个个技术难题。然而,工程未完,抗日战争的战火已烧到了钱塘江边,茅以升带领建桥的工人们同仇敌忾,以极大的爱国热情,冒着敌人炸弹爆炸的尘烟,夜以继日地加速赶工期,1937年9月26日清晨,第一列火车从大桥上通过,通车典礼上没有鞭炮、没有鲜花只有那辆满载伤员、难民和抗战物资的列车缓缓通过。接下来的日子里,这座大桥成了人们逃生的主要通道,每天都有数万人通过大桥。可是,由于战事需要,同年12月23日,茅以升忍痛亲手炸掉了他倾尽心血修建的大桥。“如果不炸,大桥就等于是给日本人造的了。”随着一声巨响,这条1453米的卧江长龙从六处截断。这座历经了925天夜以继日的紧张施工,耗资160万美元的现代化大桥,仅仅存在了89天。那是茅以升一生中最痛苦的时刻,事后,当有人问起他炸桥时的心情,他说:“就如同亲手掐死自己的孩子一般!”大桥炸毁的这一天晚上,茅以升在书桌前写下了八个字“抗战必胜,此桥必复”,并赋诗一首:“斗地风云突变色,炸桥挥泪断通途,五行缺火真来火,不复原桥不丈夫。”

大桥炸毁后,桥工处全部撤退,茅以升带着在钱塘江大桥建设过程中的所有图表、文卷、相片等14箱重要资料一起撤退。整个抗日战争时期,茅以升一家在躲避战乱的路途中舍弃了许多东西,却将这些珍贵的资料尽数保存下来。抗日战争胜利了,茅以升又受命组织修复大桥,1948年3月,全部修复工程结束,钱塘江大桥又重新飞跨在钱塘江的波涛之上。

每当站在钱塘江大桥桥头,茅玉麟的心中久久不能平静。大桥是父亲为祖国、为祖国的桥梁事业奋斗终生的见证,她为自己的父亲自豪,她要把父亲的爱国敬业精神传承下去。

父亲教诲引领奋斗征途

茅玉麟1949年7月出生在上海,是茅以升最小的女儿。新中国成立后,茅以升担任第一届全国人大代表和全国政协委员,从那时起,茅玉麟一直和父亲生活在一起。“在公众眼里,他是著名的桥梁专家、著名的教育家。在我眼里,他就是一个慈祥、宽厚的父亲。”每次回忆父亲,茅玉麟都会潸然泪下。“在家里父亲从来不强迫我们做任何事情,我们家很民主。父亲是工科教授,但并没强迫孩子们学工科,而是尊重孩子们的爱好,哥哥姐姐有人学文艺,有人学医。我们和父亲在一起的时候都会觉得很快乐。”

桥梁博士篇6

提起“茅以升”这个名字,人们立刻会想到让中国人引以为傲的现代化大桥――钱塘江大桥、武汉长江大桥……茅以升作为中国现代桥梁科学的奠基人和开拓者,以其在现代桥梁建设上的卓越贡献,而被誉为“中国现代桥梁之父”。

茅以升曾说:“有人就有路,有路就有桥,世上没有走不出的路,世上没有不能造的桥!”他一生为祖国架桥,不仅架设有形的,也架设了一座座无形的精神桥梁。

科技桥

1911年,茅以升考入唐山路矿学堂不到3个月,辛亥革命爆发了。茅以升萌生了参加革命的想法,他周围的许多同学也踏上了革命的道路,茅以升给母亲写了一封很长的信,详细申明自己要坚持革命的理由。他很快收到了回信,母亲在信中严厉地说道:“如果离开学校,就不以你为子!”

就这样“未能参加革命的遗憾”总在他的心间挥之不去。

茅以升从唐山路矿学堂毕业时,北京清华学堂招考10名派往美国的官费研究生,由各大学保送毕业生应考。茅以升由唐山路矿学堂保送,又以考试第一名的成绩被录取,被派往美国康奈尔大学土木工程系学习。

1916年9月,茅以升与其他被录取的青年,登上“中华号”远洋客轮,踏上了赴美求学的道路。

1年后,茅以升获美国康奈尔大学土木专业硕士学位,并荣获康奈尔大学优秀研究生“斐蒂士”金质研究奖章。因茅以升成绩优异,从此康奈尔大学免试接收唐山路矿学堂的毕业生。1919年茅以升获美国卡内基・梅隆大学工学院工学博士学位。他的博士论文《桥梁桁架的次应力》的科学创见,被称为“茅氏定律”。

自此,学成归国的茅以升开始了他的造桥事业。1937年9月26日钱塘江大桥建成,1957年9月25日武汉长江大桥建成,1980年7月1日重庆石板坡长江大桥建成……

但茅以升意识到仅凭自己的力量支持祖国的造桥事业,力量未免单薄。

1956年总理发起并成立了一个“留美学生亲属联谊会”,茅以升被推选为会长。在一次联谊会组织的晚会上,号召在美国的中国专家学者回祖国服务。他还就此项工作与茅以升作了长谈。会后,茅以升做了大量工作,有四五十位在美中国学者先后回到了祖国。

茅以升为吸纳海外人才还曾多次出国,据茅以升的女儿茅于燕回忆,父亲1979年的那一次国外之行,有着独特的目的和意义。

1979年,以茅以升为团长的中国科协赴美友好访问团一行5人出访美国纽约、华盛顿等6城市,历时一个月,其中一个重要的目的是借助茅以升的威望,动员海外侨胞学者回国报效祖国。

在已掌握大致情况的基础上,每到一地,茅以升都会找来当地华人团体负责人,详细了解该地华人具体情况、思想动态,然后亲自撰写演讲稿。在匹兹堡华人协会欢迎会上茅以升发表了热情洋溢的讲话,他呼吁在美国的科技界同仁为祖国四化建设贡献力量。他说:“我们准备架起这样一座桥梁,一头是中国的科学技术界,一头是美国科学技术界的中国同胞。我们愿意搭这样一座桥梁,让各位在桥上走过。”

科普桥

周培源曾在《桥梁专家茅以升》一书中指出:“茅以升对我国科技事业的贡献是多方面的”。他为中国科学普及事业乃至科技馆、科技报建设等方面作出了重大贡献。

早在上世纪50年代初,茅以升就曾担任全国科普协会副主席。他对科普工作的意义有深刻的认识,始终强调科普工作是提高全民科学文化素养的重要途径。他曾把科研和科普比作“一个鸟的两只翅膀,必须一般大小,才能维持平衡,顺着正确方向,飞得又高又远”。他说:“我是学桥梁的,大半生都在和桥梁打交道。过去架设连接江河两岸的桥梁。现在看来,更重要的还是架设科学与人民之间的桥梁,让千百万群众掌握科学技术。实现四个现代化的关键是科学技术现代化,只有把科学普及工作做好了,科学技术现代化才有基础。这是具有战略意义的百年大计、千年大计。”

茅以升不仅为科普事业大声疾呼,而且身体力行,亲自动手写了200余篇科普著述。他撰写的科普作品,内容丰富,深入浅出,趣味盎然且具有预见性。他在《明天的火车和铁路》中想象未来的火车时速可达200公里以上,如今我们的高铁验证了他的预言。1963年2月人民日报上连载了茅以升所著《桥话》,书中以生动的文学语言向公众展示了桥梁知识。一次,接见茅以升时说:“你写的《桥话》我看过了,想不到你不仅是一位科学家,还是一位文学家呢!”

茅以升的小女儿茅玉麟回忆,父亲除了写科普著作,还通过做科普报告等形式,大力宣传科普工作,至少有10万小听众听过茅老的科普报告。

茅以升说:“科普是通往科学的桥梁,应该让孩子们先通过。”他不辞辛苦,呕心沥血,引导青少年爱科学、用科学,献身于祖国的科学事业。

茅玉麟:“桥,倾注着他全部心血和炽热的情感;桥,凝聚着他出众的才智和献身精神;桥,赋予了他美妙的遐想和对未来的憧憬……诗人常把天上的彩虹喻为人间的桥梁,父亲是用自己的生命,化作了彩虹,永留在人间。”

桥梁博士篇7

从一个建筑工程专业的普通大学生,到现在成为一名土木工程专业的教授和优秀科技人才,一路走来,郭彤教授深刻体会到创新对于一名科研工作者的重要性,以及通识博学作为科研工作基础的必要性。无论是在教学或是科研中,郭彤教授都要求自己和学生们多质疑、多思考、多学习,唯有如此,才能保持不歇的创造力,并不断进步;才能持续拓展科研工作的深度与广度;才能在科研工作上取得成绩,从而实现个人的理想与价值,同时为国家的科技发展做出贡献。

创新思维,必需的科研品质

2005年,郭彤从东南大学土木工程学院博士毕业,成为了一名大学老师与科研人员,正式开始了自己的职业生涯。由于工作关系,郭彤教授经常会去国外参加一些学术交流会议,通过参加这些会议,郭彤教授感觉到在创新思维方面,中国学者与西方国家的一些学者相比,仍有所欠缺。

郭彤教授清楚地记得,当某位与会的专家在做交流报告时,在座的外国专家学者和学生听到不解或质疑之处会随时提出问题,与报告人及时地交流讨论,却鲜有来自中国的专家学者和学生提问。报告结束后的提问时间,也基本都是外国的专家学者和学生提问题。这一现象,引起了郭彤教授的注意与思考,也使他深刻地认识到作为一名科研人员与大学老师,培养自身与学生的创新思维是一件亟需重视并不断坚持的事情。

郭彤教授说,他的不少学生都存在创新思维不足的问题。因为从小的学习方式,中国学生逐渐养成了接受式的学习习惯,善于读书考试,却不善于主动质疑与积极思考,但是在科研工作中,尤其是前沿的科技领域,往往一些已有的科学理论与看法并不一定是完全正确的,这时只有通过质疑,发现问题,才能获得突破与创新。一些学生总是认为发表在权威期刊上的文章是毋庸置疑的,当郭彤教授与他们探讨科研问题时,他们经常会局限于前人的理论和发现,缺乏质疑的意识与勇气。每遇到这种情况,郭彤教授就会告诉学生,要想在科研中取得成绩,就必须具备创新的能力,而创新的原动力来自质疑与思考,所以在学习与科研中,万万不可拘泥于前人的成果。已有的科研成果是在当时的限定条件下取得的,随着研究的不断深入,新的科研成果会不断对其进行补充与改进,甚至取而代之,所以郭彤教授一直要求自己与学生们时刻不忘质疑,不忘思考,带领着他的科研团队在创新的科研道路上取得了许多突出成果。

谈到应该如何培养创新思维,郭彤教授想起了钱学森说过的一句话:“正是音乐艺术里包含的诗情画意和对人生的深刻理解,丰富了我对世界的认识,学会艺术的广阔的思维方法,或者说,正是因为我受到了这些方面的艺术熏陶,才能够避免死心眼,避免机械唯物论,想问题能够宽一点、活一点。”郭彤教授对钱学森的这句话深有同感,他说,创新思维主要靠有意识地自我培养,除了敢于质疑、勤于思考之外,多多发展有益的兴趣爱好对创新思维的发展也大有裨益。郭彤教授也爱好艺术,尤其是对音乐与文学偏爱有加。郭彤教授喜欢弹吉他,大学时期还与几个同学共同组建过乐队,虽然现在的空闲时间越来越少,但是在忙碌的工作之余,音乐仍然是他最好的舒缓方式。另外,郭彤教授从小就对文学比较敏感,小学时期写作文就常受到表扬,上中学以后逐渐对理科产生了兴趣,后来考大学时选择了工科,但是郭彤教授对文学的爱好始终没有改变,家中的案头床前总是会摆着几本自己喜欢的小说、散文。

郭彤教授说,科学需要严谨的理性推导,而艺术需要发散性的感性想象,这可以使人的思维变得活跃,跳出自己所学的专业,换一种眼光与思维方式,也许能够带来意想不到的灵感与启发,从而有效促进科研工作的开展。

通识博学,必要的科研基础

“耐久性”和“抗动力灾变性能”是土木工程结构的两大核心性能。近年来,郭彤教授分别以“长大跨桥梁结构状态评估”和“建筑结构抗震性能提升”为主要研究内容。一般人看来,桥梁与建筑是两种不同的学科,为什么郭彤教授会既研究桥梁又研究建筑呢?

回答这个问题时,郭彤教授首先提到了“通识教育”这个词。通识教育是培养创新型人才的有效方法,要求学生广泛学习不同学科领域的知识和研究方法,促进不同学科知识之间的有机融合。目前的中国高等教育学科分类很细致具体,但是在欧美国家,大学里的学科分类却比较宏观,更加注重学科之间的交叉。郭彤教授的科研团队在一些科研项目中曾涉及到信号处理方面的问题,但是因为相关知识的储备不足而导致问题难以及时解决。当时,郭彤教授认为信号处理不是自己的专业,不能处理很正常,后来他问了美国的同行才知道,虽然专业基本相同,但是美国的同行在大学或研究生阶段却都学习过信号处理的基本课程。从此以后,郭彤教授便开始不断给自己充电,努力汲取各个相关学科的知识,也要求他的学生不要局限于所学专业,应尽量拓宽知识面。土木工程是个传统学科,如果想要有所创新,就需要与别的学科实现有机融合,包括信息、电子以及控制理论,所以这就要求科研工作者们不仅要精通自己所学的专业,还要尽量多学习掌握其他学科的知识。

在国外,许多专家教授都是桥梁与建筑同时研究,但是在我国,目前桥梁与建筑仍是相对独立的专业。从宏观的角度看,桥梁与建筑的原理是相通的,只是技术运用的对象有差异,是一个大土木的概念。郭彤教授的硕士与博士阶段的研究主要集中在建筑方面,后来因为国家重大工程的需要,便开始了桥梁工程方面的课题,此后就一直桥梁与建筑兼顾。郭彤教授说,我国现在已经开始越来越重视学科专业的交叉与相通,开始逐渐淡化专业间的界限。比如土木工程学科里的结构工程,起初主要研究的是静力荷载下的响应分析,现在早已涵盖了抗震等动力学方面的研究,同时防灾减灾工程也在开始涉及桥梁的防灾减灾,学科内各个专业的融合程度越来越高,将来的土木工程的专家教授都应该具备能够同时驾驭桥梁与建筑的能力。

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大桥的24小时保健医生

郭彤教授的一项重要研究成果是,他带领团队成功建立起融合数据采集、在线模态分析、状态评估等功能的大型桥梁结构健康监测系统。

什么是桥梁健康监测呢?有专家曾打了个比方,“桥梁健康监测系统的工作,就像是给一个人做24小时不间断的全面身体检查,目的就是时刻监测桥梁健康,预防桥梁‘疾病’的发生,变被动为主动。”

在桥梁设计建造阶段,施工人员会先把监测设备预埋在桥梁结构中,当桥梁建成运营时,监测设备就开始对桥梁进行24小时不间断地“看护”和数据的收集、分析。在这一套实时的、动态的数据基础上,桥梁养护人员就可以建立一个数据分析的模型,并“诊断”出桥梁到底是哪个地方发生“病变”,哪些地方有发生“病变”的迹象。

桥梁健康监测的最初概念是在上世纪80年代提出的。1987年,英国在总长522米的福义勒桥上布设传感器。此后,美国、挪威、丹麦、墨西哥、日本和韩国等国家,均在其国内发展了规模不等的数十个桥梁健康监测系统。我国在这一领域的起步稍晚,但进步很快,短短十数年,我国已经在此新兴领域走在了世界前列。

桥梁博士篇8

关键词等截面连续箱梁结构设计单支承

1概述

大蒲高架桥位于闽侯境内,是北京至福州国道主干线福州境内的一座大桥,桥梁全长2015.1m,主桥斜跨国道316(交角为34.4°)。本桥东岸受软土路基控制,西岸接南屿互通立交主线桥。大蒲高架桥布孔方案左幅为:(1孔20m预应力砼简支T梁)+(23+35+23m预应力砼等截面连续箱梁)+(1×20m预应力砼简支T梁)+(3联5×30m预应力砼连续T梁)+(8联6×30m预应力砼连续T梁)。右幅为:(2×20m预应力砼简支T梁)+(23+35+23m预应力砼等截面连续箱梁)+(3联5×30m预应力砼连续T梁)+(8联6×30m预应力砼连续T梁)。桥位平面图及主桥立面布置分别见图1和图2。

本桥的突出特点:主桥上部为等截面连续箱梁,下部为独柱墩,这是我省高速公路上首座此类型的桥梁。图1桥位平面图见附件

2设计技术标准

(1)计算行车速度:80km/h;

(2)设计荷载:汽超20-级,挂-120;

(3)桥面净宽:净11+2×0.5m;

(4)设计水位:8.3m(百年一遇);

(5)地震基本烈度:7度,按8度设防;

(6)气候:年平均气温19.6°C,年平均降水1343.8mm,年平均风速2.8m/s,年平均相对湿度77%。

图2主桥立面图见附件

3主桥上部构造

本桥主桥为(23+35+25)m三跨等截面连续箱梁,箱梁高2m,断面为单箱双室,两翼悬臂长2.5m,底宽7m。在边跨跨中和中跨跨中均设置一道实体厚30cm的中隔板,在各跨支承处均设置一道实体厚100cm或120cm的端隔板。主桥中支承为单点单支承,边支承为双点支承。箱梁纵向布置预应力钢绞线。

根据箱梁结构受力特点及布置预应力钢绞线的要求,拟定结构尺寸如下:

⑴顶板:在端隔板至跨中方向4m范围内顶板厚度由45cm过渡到20cm;中隔板两侧20cm范围内顶板厚度由30cm过渡到20cm。

⑵底板:在端隔板至跨中方向4m范围内底板厚度由40cm过渡到20cm;中隔板两侧20cm范围内底板厚度由30cm过渡到20cm。

⑶肋板:肋板承受截面剪应力及主拉应力,并承受局部荷载产生的横向弯矩,其厚度还必须满足布置预应力钢筋及浇筑混凝土的要求。因本桥箱梁断面为单箱双室,所以有3个肋板,在端隔板至跨中方向4m范围内边肋板厚度由70cm过渡到35cm,中肋板厚度由90cm过渡到35cm;中隔板两侧20cm范围的内边肋板厚度由55cm过渡到35cm,中肋板厚度由75cm过渡到35cm。

⑷梗腋:顶板与肋板交接处设80×25cm的上梗腋,以减少崎变应力,减少桥面板跨中弯矩,避免应力集中。底板与肋板交接处设25×25cm的下梗腋。

4主桥下部构造

由于本桥是斜跨316国道的高架桥,因此主墩采用圆形独柱墩,具有整体外形简洁美观,桥下通视好的优点。为布置支座需要,主墩顶1.4m范围内直径由1.9m过渡到1.6m,并采用40#混凝土,其余部分为30#混凝土,主墩支座采用KPZ抗震盆式橡胶支座,主墩构造见图3。连接墩为圆形双柱轻型墩,墩径为1.5m,连接墩构造见图3。基础均为钻孔灌注桩。

图3桥墩构造图见附件

5上部结构计算

采用同济大学"桥梁博士2.8版直线梁桥平面杆系有限元程序"进行主桥上部结构内力分析及配索,截面尺寸详见图4典型断面图。整个上部结构共划分为185个节点,328个单元,其中纵梁根数有5根,总计180个单元。纵梁单元编号如下:

①号纵梁单元编号1~36

②号纵梁单元编号37~72

③号纵梁单元编号37~108

④号纵梁单元编号109-144

⑤号纵梁单元编号145~180

计算工况考虑

本桥等截面连续箱梁结构采用搭梁式支架一次现浇。因此计算划分为2个施工阶段和1个运营阶段。

(1)施工阶段。

①搭架现浇3跨连续箱梁,经过正常混凝土养护龄期后张拉预应力钢索。

②卸支架,施工二期恒载。

(2)运营阶段。

按距施工完毕500d和1000d分别计算计入活载的组合效应。

5.2预应力体系

主桥采用OVM-12张拉锚固体系,钢绞线采用ASTMA416-90a标准,高强度低松弛270k级φj15.24钢绞线,其标准强度为1860MPa,,公称直径15.25mm,公称面积140mm2。预应力波纹管采用镀锌双波金属波纹管。

有关预应力计算参数:预应力钢索锚下张拉控制应力为1395MPa(未考虑锚具锚口摩阻损失),张拉控制力2343.6kN,采用一次张拉,松弛系数为0.07,预应力管道摩擦系数μ=0.25,管道偏差系数K=0.0015,锚具变形和钢束回缩量为6mm,

5.3温度场

超静定结构中,温度应力可以达到甚至超过活载应力,已被认为是预应力混凝土桥梁产生裂缝的主要原因。温度应力达到一定数值,有可能增加箱梁腹板的主拉应力,恶化斜截面的抗裂性。所以选用符合实际情况的温度梯度曲线十分重要。根据桥址区的气象条件并参考有关文献及相似工程,本桥采用的温度场为:

⑴均匀温差:升温取25℃,降温取-20℃。

⑵不均匀温差:升温模式取新西兰升温温差模式,降温模式取英国降温温差模式(BS5400),如图5所示。图中H为梁高。图5不均匀温差模式见附件

5.4沉降计算

(1)边墩沉降取1cm。

(2)中墩沉降取1cm。

两种工况取不利值。

5.5计算组合

组合一:结构重力+预应力+汽车+支沉①(或支沉②);

组合二:结构重力+预应力+汽车+支沉

①(或支沉②)+升温模式(或降温模式);

组合三:结构重力+预应力+挂车。

5.6计算结果

根据以上所述的计算方法及考虑计算参数、工况等,进行预应力配索设计计算(23m+35m+23m)等截面连续箱梁上部结构在主要组合(组合一)为全预应力构件,在附加组合(组合二)为部分预应力A类构件。运营阶段结构应力见表1。箱梁需设置8mm预拱度。

表1运营阶段结构应力见附件

6横向计算

由于箱梁的肋距较大,箱壁相对较薄,所以箱梁的横向内力计算是十分重要的。本桥的横向计算仍采用采用"桥梁博士2.8版直线梁桥平面杆系有限元程序"。计算方法为框架分析法,其原理是:在箱梁的长度方向上截取单位长度的薄片框架,利用结构力学方法进行分析,但必须满足框架的变形与整个梁体协调一致的原则。

本桥为等截面箱梁,计算步骤为:取1m长的跨中箱梁梁段(见图4中"跨中典型断面"),视为平面框架,先对此框架加支承,进行框架分析,然后释放支承,进行结构分析,最后将两者内力叠加,即为箱梁的横向内力。根据此内力进行横向配筋。

7下部结构计算

下部结构计算除考虑常规影响因素外,还考虑了在地震基本烈度为Ⅶ度情况下土层震陷影响。墩柱和桩基础按极限状态法及裂缝控制进行配筋和验算。

8结语

(1)箱形截面具有强大抗扭性能,所以在中支承为单点支承及偏心荷载作用下,结构在施工与使用过程具有良好的稳定性。

(2)箱梁顶底板都具有较大的混凝土面积,能有效地抵抗正负弯矩,适应连续梁等具有正负弯矩的结构。

(3)城市高架桥中,上部采用箱形截面,下部采用独柱墩,具有桥梁外形简洁美观,桥下通视好的优点,应用广泛。

参考文献

1郭金琼.箱形梁设计理论.人民交通出版社,1991

2范立础.桥梁工程.人民交通出版社,1996

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