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.
關鍵字：道路橋梁 設計理論
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橋梁的功能并不復雜，其建筑設計可由結(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，橋梁建筑設計與結(jié)構(gòu)設計聯(lián)系非常緊密；
③橋梁建筑設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，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進行研究。筆者根據(jù)多年橋梁設計的實踐經(jīng)驗，結(jié)合工程力學原理及建筑美學法則，總結(jié)出合理橋式應遵循的若干條規(guī)律，初步形成了橋式最優(yōu)設計理論。
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)設計的重要前提。
因為在結(jié)構(gòu)設計中，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)均有拉應力及壓應力，其主拉（壓）應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)。其主應力跡線呈曲線，可見，其傳力路徑復雜，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置較徑向設置傳力簡捷；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】應力均勻準則 結(jié)構(gòu)應力應均勻流暢。
對于桿系結(jié)構(gòu)，應
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