簡介： 在漫長的古代和中世紀，從事建筑營造活動的工匠，既是建筑師，又是結(jié)構(gòu)工程師。后來，隨著建筑功能的大大增加及結(jié)構(gòu)的復(fù)雜化，才出現(xiàn)了建筑師與結(jié)構(gòu)工程師的分工。但是，橋梁就有所不同，直到現(xiàn)在，一位橋梁設(shè)計師既是建筑師，又是結(jié)構(gòu)工程師。依筆者之見，究其原因大概有三條.
關(guān)鍵字：道路橋梁 設(shè)計理論
1 引言
在漫長的古代和中世紀，從事建筑營造活動的工匠，既是建筑師，又是結(jié)構(gòu)工程師。后來，隨著建筑功能的大大增加及結(jié)構(gòu)的復(fù)雜化，才出現(xiàn)了建筑師與結(jié)構(gòu)工程師的分工。但是，橋梁就有所不同，直到現(xiàn)在，一位橋梁設(shè)計師既是建筑師，又是結(jié)構(gòu)工程師。依筆者之見，究其原因大概有三條：
①橋梁的功能并不復(fù)雜，其建筑設(shè)計可由結(jié)構(gòu)工程師代替；
②橋梁所受荷載較房屋建筑特別大，因而，其造型大多以結(jié)構(gòu)受力合理為重心進行選擇，也就是說，橋梁建筑設(shè)計與結(jié)構(gòu)設(shè)計聯(lián)系非常緊密；
③橋梁建筑設(shè)計與施工方法緊密相連，而施工方法與結(jié)構(gòu)受力分析息息相關(guān)，這是橋梁工程的顯著特點之一。
當今世界橋梁飛速發(fā)展，越來越多的橋梁需要我們?nèi)ソㄔ欤绕涫钦卺j釀的跨海峽大橋，其迫切需要超大跨徑，于是，人們開始不滿足于現(xiàn)有的橋式，，而是正積極探索其它嶄新的橋式，這就需要對橋梁建筑學(xué)進行研究。筆者根據(jù)多年橋梁設(shè)計的實踐經(jīng)驗，結(jié)合工程力學(xué)原理及建筑美學(xué)法則，總結(jié)出合理橋式應(yīng)遵循的若干條規(guī)律，初步形成了橋式最優(yōu)設(shè)計理論。
2 合理橋式所遵循的規(guī)律
橋梁結(jié)構(gòu)合理形式并非有特定的單一的結(jié)構(gòu)形式，因此，研究其特性應(yīng)從總體上把握其規(guī)律，然后，以其為標準評價所要討論橋式的優(yōu)劣。
實際上，橋梁結(jié)構(gòu)合理型式所遵循的一些規(guī)律已零散地存在于橋梁建設(shè)者的頭腦中，并自覺或不自覺地運用于實踐。，這里只不過將其歸納總結(jié)，使之系統(tǒng)化、理論化、使其具有邏輯性，有層次感。這些規(guī)律難以定量化，而只能用語言描述的形式來表達。
【準則1】良好的結(jié)構(gòu)方案是良好結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要前提。
因為在結(jié)構(gòu)設(shè)計中，無論多么完美的結(jié)構(gòu)計算都無法彌補經(jīng)結(jié)構(gòu)構(gòu)思而形成的結(jié)構(gòu)方案中的不足，相反，良好的結(jié)構(gòu)方案卻能夠部分彌補結(jié)構(gòu)計算中的不足。由此可見結(jié)構(gòu)構(gòu)思的重要性。
【準則2】功能準則 結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足全部功能的要求。
準則2給出了橋式最基本的要求——功能要求。
【準則3】功能決定結(jié)構(gòu)。
由準則2不難得到準則3.橋梁的跨越功能是橋梁最基本的功能之一，橋梁的跨越功能決定了橋梁必須有橋跨結(jié)構(gòu)，而為了支承橋跨結(jié)構(gòu)，必須有支承結(jié)構(gòu)。橋梁要使其上的車輛或行人等安全、舒適地通過，橋梁須能承受車輛、行人等荷載，且不產(chǎn)生過大的變形而影響使用。正是橋梁功能的要求，才使得為滿足橋梁功能要求而修建的結(jié)構(gòu)被稱為橋梁。
【準則4】幾何不變準則 一般工程結(jié)構(gòu)都必須是幾何不變體系。
為了保證車輛、行人等安全、舒適地通過橋梁，橋梁結(jié)構(gòu)在主要受力面-順橋向鉛垂面內(nèi)應(yīng)保證幾何不變，在次要受力面-橫橋向鉛垂面及水平面內(nèi)亦應(yīng)保證足夠的剛度。這是橋梁成為工程結(jié)構(gòu)的基本條件。
判別一結(jié)構(gòu)是否為幾何不變的過程稱為機動分析。
【準則5】傳力路徑準則 合理的結(jié)構(gòu)在荷載作用下，其傳力路徑較短。
傳力路徑——筆者建議將構(gòu)件中主拉（壓）應(yīng)力跡線定義為傳力路徑，將結(jié)構(gòu)在使用荷載（包括桓載）作用于，各主要受力構(gòu)件傳力路徑之和定義為該結(jié)構(gòu)的傳力路徑總長。
對于拉（壓）桿，其主應(yīng)力跡線均平行于桿件軸線，因此，傳力路徑等于桿件的長度。而對于純受彎桿件，任一橫截面內(nèi)均有拉應(yīng)力及壓應(yīng)力，其主拉（壓）應(yīng)力跡線亦平行于桿件軸線，其傳力路徑等于桿件的長度。但梁常為彎剪耦合構(gòu)件，梁內(nèi)任意一點均處于二向受力狀態(tài)。其主應(yīng)力跡線呈曲線，可見，其傳力路徑復(fù)雜，此時可將梁比擬為“桁架”（拉一壓結(jié)構(gòu)），其各構(gòu)件傳力路徑之和可定義為梁的傳力路徑。對于彎剪扭耦合構(gòu)件，可將其比擬為“空間桁架。可見，拉（壓）桿件傳力路徑較受彎桿件短得多，它是傳力最簡捷的構(gòu)件。
不論是橋跨結(jié)構(gòu)還是支承結(jié)構(gòu)，不論是橫截面內(nèi)（如受彎箱梁在彎矩平面內(nèi)的傳力路徑主要是沿腹板傳遞，因此，其主筋應(yīng)配置在靠近腹板的范圍內(nèi)為好等）還是細部構(gòu)造（如拱上立柱與箱拱連接處橫隔板沿立柱豎向設(shè)置較徑向設(shè)置傳力簡捷；帶掛孔的懸臂梁橋采用受拉型鉸較傳統(tǒng)受壓型鉸施工吊裝方便、牛腿的受力與梁的受力吻合，細部構(gòu)造優(yōu)越等），傳力路徑簡捷、明快者為較好的形式。
【準則6】應(yīng)力均勻準則 結(jié)構(gòu)應(yīng)力應(yīng)均勻流暢。
對于桿系結(jié)構(gòu)，應(yīng)
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