对桥梁结构一些“经典概念”的探讨
对桥梁结构一些“经典概念”的探讨
文/徐栋
6 R. P& A& [% A% r0 ]
作者的话：
非常感谢《桥梁》杂志的约稿，我所理解“重点实验室”栏目中的“实验”是广义的，并不仅仅指真材实料的实验，也可以包括新理论，甚至新
设想的实验性研究成果，或是研究过程中的探讨。
笔者近年来对混凝土桥梁结构的分析和配筋理论等方面做了一些较为深入的研究，借此机会分享一些研究成果，也将一些思考、困惑及感兴趣的问题拿出与业界同仁探讨。由于笔者水平有限，如有条理不清、错误甚至是谬误的地方请大家不吝指正。
综合现状
经过近三十年的大规模建设，我国的桥梁工程师已经具备丰富的设计经验和较高的知识水平。复杂桥梁或复杂截面的桥梁在我国得到了非常普遍的运用，在课堂上学的分析方法和针对简单桥梁的现行规范体系由于不能完全解决问题，往往出现“安全度不足造成的早期破坏和蜕化所带来的损失，或者因过于保守造成的浪费”[1]的现象。在工程实践中发生的许多令桥梁工程师困惑却客观存在的问题使他们不断寻求解答，甚至可以说，由于混凝土桥梁的大规模实践，世界上或许没有哪个国家的工程师像中国工程师那样渴望彻底了解复杂桥梁的受力状况。/ m4 C( q% c5 q7 V2 d/ T+
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桥梁结构理论发展的动力来自工程实践中出现的问题，同时我国对过去新建桥梁的维修加固也在日益增多，但指导维修加固的思想仍然停留在现行桥梁常用计算方法和规程上，现在已经到了应该对过去常用的分析理论和设计思想进行反思和重新梳理的时候。
对于桥梁结构的分析方法,发达国家由于受到来自国家强力发展方向的推动，如航空航天、新材料、机械等，所以发展迅猛，出现了一批水平很高的通用大型有限元分析软件，这些大型通用软件有些甚至已经有几十年的历史。这些软件对于桥梁结构的影响是深远的，使桥梁工程师对于桥梁结构的局部和微观受力情况的认知达到了前所未有的高度和水平。但是,桥梁结构，特别是混凝土桥梁结构具有的几大特征，如桥梁施工、收缩徐变效应、预应力、活载计算等，这些大型软件并不能完全满足要求。8 x5 H$ V# v, Q+ F# i8 y 对于混凝土构件的配筋配束方法，是涵盖受弯、受剪、受扭、受拉（压）的不同方向和不同组合的设计原理，内容非常丰富，也是很早（甚至将近100年）以来发展起来的经典学科。国内外相关规范虽然经过几轮发展，其基本思想仍然停留在“窄梁”范畴。同时，由于各时期的发展和内容补充，里面也留存有大量各时期的，有些甚至已经早已过时的痕迹。所以虽然规范有时显得越来越厚，但实际上并不代表越来越好。1 a; f0 h };
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作者近年来通过参与我国桥梁规范的最新修订，深刻体会到目前飞速发展的结构分析方法与“蜗行”的桥梁构件设计规范之间的矛盾，就像一个人拥有一条长和一条短的两条腿，其前行速度仍受制约。具体的表现便是结构分析的方法越来越精细，而配筋配束设计理论却仍停留在简单结构范畴，造成了虽然能对复杂桥梁结构进行非常精细的分析,却无法建立与配筋设计方法紧密联系的尴尬情况。
对桥梁结构分析方面一些“经典概念”的探讨
横向分布
桥梁空间结构的近似计算方法，实质上是在一定的误差范围内，寻求一个近似的方法把一个复杂的空间问题转化成平面问题进行求解。早期工程师们采用将空间问题转化为平面问题的横向分布理论，来对多梁式桥梁进行分析验算。横向分布理论的研究，加深了工程师们对桥梁各种上部结构形式的力学性能（纵、横向分配荷载的性能）的理解。如图1为一座常见的多梁式简支梁桥。
图1 多梁式简支梁桥
在横向分布的计算方法中，刚性横梁法和比拟正交各向异性板法（又称G-M法）为最为常用的方法。众所周知，其基本前提是纵横向影响面具有相似的图形[2]。为了简化计算，剪力采用了杠杆法近似考虑。% X9 }) A& u; O, S" ^
对于箱梁结构，特别是如图2的宽箱梁结构，同样存在各道腹板的荷载横向分配问题。在单梁模型计算中，往往借用“横向分布”的概念，将各道腹板看成一根梁，采用与多道梁式结构同样的横向分布计算方法来计算。) f2 l- ?0 R2 r x* w9 h8 F
图2 多室宽箱梁截面
对图2截面而言，一般一排仅采用2个支座，不会每道腹板下面均设支座，而桥梁结构一般也为连续梁结构。可见，其力学图式与图1的计算原
型结构相差甚远，特别是简支支撑条件已完全改变。
图3是一个4跨连续梁采用的单箱多室箱梁截面及其梁格分割线，中间向两边的腹板编号为0#、1#和2#。该桥的支座布置见图4。图5~7分别为采用梁格计算和传统G-M法计算的3车道活载的0#、1#和2#腹板的剪力横向分布系数。
图3 单箱多室截面宽箱梁
图4 纵桥向支座布置
图5 0号腹板剪力横向分布系数沿半跨长变化图图6 1号腹板剪力横向分布系数沿半跨长变化图图7 2号腹板剪力横向分布系数沿半跨长
变化图
梁格模型和有效分布宽度
宽箱梁的空间效应主要为各道腹板的荷载分配和腹板较宽时本身的剪力滞效应。在现行桥梁规范中好像也并没有梳理清楚。6 R9 ]% w0 f+ K3 C8 x6
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针对图2的宽箱梁，可以采用图8的稀疏划分方式来计算，即可以划分为B1~B4的4道主梁。采用这个计算模型，可以计算出各道腹板的弯矩和剪力更为精确的“横向分布系数”。由于划分出来的结构仍然是梁，所以当不考虑剪力滞效应时，虽然各道划分梁上的应力都不相同，但本身的应力分布是均匀的。当考虑剪力滞效应时，尚需要根据规范公式计算B1~B4各道梁的剪力滞效应。
所以说，规范中的剪力滞系数并不适合于独立宽箱梁，而仅适合于划分开后的工字形梁，——而T形梁（或工字形梁）正是规范中剪力滞效
应基本图示的来源。
图8 采用稀疏划分的宽箱梁截面（可能还需要考虑剪力滞效应）
针对图2的宽箱梁，也可以采用图9的致密划分方式来计算，b1~b4为4道腹板位置。
图9 采用致密划分的宽箱梁截面（剪力滞效应无需单独考虑）
这个计算模型中划分出来的结构仍然也还是梁，每道梁的应力本身是均匀的，但各道梁应力的不同分布直接反映出各道腹板受力的“横向分布”。同时由于划分致密，剪力滞效应在计算模型中由各道梁的应力差异反映出来。也就是对于致密划分的宽箱梁，不再存在“有效分布宽度”的基础。
梁格模型实质上是采用阶梯状的应力来表达原来的光滑分布的应力。图10为一个单箱单室截面的阶梯状应力分布来表达原来光滑的、包括
剪力滞效应的应力分布。
图10 光滑的应力由梁格模型阶梯状表达
需要注意的是，“有效分布宽度”是将复杂截面简化为简单截面的方法，这个概念仅适用于竖向剪应力。对于桥面较宽的复杂截面桥梁，采用“有效分布宽度”，则意味着丢掉了桥面板面内的水平剪应力，这直接导致了现行规范均缺失针对箱梁桥面板面内的配筋方法，也导致了当桥梁结构出现顶底板面内斜裂缝问题时会出现无法判断、无从着手的情况。) Q9 M7 c( H% |& e% D5 w
汉勃利（HAMBLY）平面梁格与“所见即所得”的折面梁格
Hambly梁格存在两个误区：第一是过分强调梁格划分后各分离截面的形心必须保持与原整体截面形心一致，所以按照Hambly方法建立的梁格一定在一个面上，故称之为平面梁格模型；第二是采用了许多近似参数，试图将箱梁剪扭问题一并解决。/ @( i0 u1 O( @) R$ C0 [8 `. F* m 对于梁格计算方法的技术文献较少，最常见的是Hambly的《BridgeDeckBehavior》[3]中有关平面梁格方法的叙述。我国工程界最早接触的梁格计算也多来自汉勃利平面梁格概念。如图11为采用汉勃利（HAMBLY）平面梁格划分的图1中的宽箱梁截面。) d3 z) X ~$ O+ L+ Y
图11 采用汉勃利（HAMBLY）梁格划分的宽箱梁截面
虽然这种梁格分析方法我国在20世纪80年代就有学者研究，但由于HAMBLY梁格本身存在理论缺陷，也没有对梁格分析方法完全认识清楚，故
没有被业界所认可。' x$ J3 [% l: r9 y; K* \1 G( U
如果没有横梁，Hambly方法是对的，即整体截面分解后的刚度“合成”后必须等同于原刚度，截面形心也不变。但是，从结构的受力本质上，在梁格模型中纵梁截面及其刚度的“合成”或“组装”是由横梁完成的，故纵梁可以自由划分[7]。如图8中的稀疏划分或者图9中的致密划分，各分离截面的模型位于其本身的形心位置，截面特征也即“所见即所得”。由于每道梁的重心不在一个面上，所以这样的计算模型可以称为“折面梁格”，
以示与平面梁格模型区分。3 X( p- A0 d8 ~
用主要关注面外受力的Hambly方法，来分析主要反映面内受力的箱梁剪扭效应，本身就存在缺陷。所以，想用平面梁格来解决薄壁箱梁问
题往往难以奏效。1 L2 P1 B) Z' f1 t
“弯扭耦合”的曲线梁
箱梁结构的空间效应主要为三种：各道腹板的荷载分配、剪力滞效应以及薄壁效应。前面采用梁格模型的阶梯状应力表达方式，即可自然反映各道腹板的荷载分配问题；采用致密的梁格划分即可自然解决剪力滞效应问题。
对于曲线梁桥，一直以来“弯扭耦合”的说法较为普遍。随着有限元技术的发展，用折线模型代替曲线是常用的处理方法，这种方法通过直线梁单元中心线在平面上的差异反映出曲线桥的“弯扭耦合”。于是，这个问题就简单了：“弯扭耦合”就成了对于应力的耦合——直线梁单元弯矩和扭矩并存，而其中的约束扭转会产生翘曲正应力（与弯曲正应力“耦合”）。实际上，直线桥承受活载偏载时同样也会产生这种应力层面上的“弯扭耦合”效应，只是以往用一个模糊的“放大系数”将扭矩效应考虑到了弯矩里面。所以，无论对于曲线箱梁桥和直线箱梁桥，对于薄壁效应，关键是
需要分离自由扭转和产生翘曲正应力的约束扭转。# R' H6 x. ~. v% b) \
曲线箱梁桥另外一个特点是外侧腹板重量大于内侧腹板重量，导致内外侧重量对于桥面中心处会产生外翻扭矩，也导致当采用单梁模型计算时，支座反力在横向的分配有误差。但是，这个误差可以方便地通过扭矩补偿方式解决。于是，当采用重量扭矩补偿方式处理曲线桥内、外腹板重量差异后，便可以采用单梁模型准确计算曲线梁桥内外支座反力。对于内部的薄壁应力计算，直线梁桥和曲线梁桥在计算模型上是没有实际区别的，同样都是薄壁箱梁问题，在设计实践中的代表参数均为正应力放大系数和剪应力放大系数。7 h2 Y; [2 q9 t 文献[6]采用7自由度模型对某绕城高速公路互通立交中一段（跨径布置为18.00m+22.00m+18.00m，平面弯曲半径为60.00m，箱梁截面宽8.45m 的匝道弯桥进行分析，得到该弯箱梁活载弯矩放大系数、恒载剪力放大系数和活载剪力放大系数如图12~14所示。
图12 活载弯矩放大系数与传统偏载系数比较图13 恒载剪力放大系数与传统偏载系数比较图14 活载剪力放大系数与传统偏载系数比较! P$ s7 Z: E# R% v. O. c+ E 显然，传统剪力活载放大系数1.05在弯桥结构上是严重偏低的。需要重点指出的是，这只是桥宽8.45m的双车道小跨径弯桥，随着车道数目
的增加，活载剪力的放大系数也会明显增加。
当采用折面梁格法或汉勃利平面梁格法分析弯箱梁桥时，模型通过腹板正应力的不同可以体现约束扭转翘曲正应力。但问题是剪应力，由于汉勃利梁格方法对单箱单室截面的分割位置在顶底板剪应力0点位置，故腹板弯曲剪力流的计算恰好是准确的，但因为模型打断了自由扭转剪力流和约束扭转剪力流，所以关于两种扭转剪应力的计算都是不准确的。% }9 J# [& ~$ g; m0 ~$ A z- v% h 除了单箱单室的腹板弯曲剪力流，采用折面或平面梁格模型均无法计算箱梁顶底板的剪力流。这时，需要采用更为精确的空间网格模型[5]。
实体分析与梁系分析、有所不同的“精细化”方向
桥梁结构出现的许多问题呼唤更精细化的分析，由于实体有限元分析结果的表达方式比较容易理解，同时看上去更为精确，所以业界似乎更容易接受。但是，实体有限元分析的结果在弹性阶段是“一锅粥”，即将整体效应和局部效应全部混在一起；在非线性阶段是基于结构破坏的,而不是截
面破坏的，故似乎更适合于灾害情况下的分析。( a! E8 E- Z. ]
假如经过不断发展，实体有限元分析的结果完全可以考虑桥梁建设的各种因素（施工、预应力），计算速度的发展也能够满足活载加载，或许可以不需要将“一锅粥”的计算结果进行整体效应和局部效应的分离。那么，下一步怎么办？如何处理这些计算结果？0 U# ]3 o7 f7 |. o 由于现行规范的配筋方法是针对截面的，除非有针对三维应力的配筋设计方法，否则仍然需要积分到一个截面上去。可问题是：是否在一个截面上能够得到合力？例如，桥梁结构各构件的受力是按刚度比来分配的，不管采用单梁模型还是实体模型，每根杆件分配到的荷载可能相差不大。但是，当截面上有加掖、有局部扰乱等构造、或截面较宽，包括整体效应应力和局部效应应力的截面积分能否正确得到轴力、弯矩和剪力等截面上的合力？预应力作用上以后呢？计算结果如何与配筋挂钩？如果需要将截面分块进行积分，那就与梁系分析方法殊途同归了。( ~ M* s6 ]+
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梁系分析（梁格、网格、7或更多自由度单梁）虽然看上去没有实体有限元精细，但实际上却能与现行配筋规范相连通，故可称为“实用精细化模型”。混凝土结构实用精细化设计方法的本质，就是其结构分析方法在精细化程度上做一些可以忽略的牺牲，而配束配筋方法则希望前进一步，从而紧密联系分析与配筋设计，达到两者同步发展的目标。所以，无论实体有限元模型，还是梁系模型，都是比传统单梁模型更精细化的分析方法，但指向不同。实体有限元的目标似乎指向更精细化的应力分布分析，以及面向灾害的结构失效分析；而梁系模型却是更精细化地面向截面配筋的设计分析。或许两者最终殊途同归至对划分截面的配筋方法的研究，则混凝土配筋结构设计原理就有望向前发展，并能够彻底解决如深
梁配筋、板面内配筋设计等问题。& E1 [+ [( N7 `; d4 Q' A1 Z
参考文献' n- h+ R( J3 W
[1]项海帆潘洪萱张圣城范立础等.中国桥梁史纲.上海，同济大学出版社，20081 \" q- v$ d& H" C; f
[2]范立础.桥梁工程.北京，人民交通出版社，1987* D+ R8 D. x R9 [, K8 y( y
[3]E.C.Hambly.BridgeDeckBehaviour.London:E&FNSPON,1976* L. F( W8 A' Z N8 h$ V
[4]郭金琼.箱形梁设计理论.北京:人民交通出版社，1991: A- N4 L# ~7 L: n( o/ L
[5]徐栋.桥梁体外预应力设计技术.北京：人民交通出版社，20083 }4 `8 P" P2 {8 S' |' J# N
[6]李宁.混凝土弯箱梁桥空间分析与合理配束方法[D].上海：同济大学桥梁工程系，2011% j$ p3 Q4 M* v! J" m0 @" \3 b
[7]戴树才.单层梁格计算方法若干问题研究[D].上海：同济大学桥梁工程系，2011
（作者单位：同济大学桥梁工程系)
1、桥梁的基本组成部分：桥跨结构、支座系统、桥墩、桥台、基础。上部结构：桥面系、承重结构、联结部件。下部结构：桥墩、桥台、基础，上下部之间采用支座联结。 2、桥面构造：行车道铺装、排水防水系统、人行道、缘石、栏杆、护栏、照明灯具、伸缩缝 3、桥梁按受力分为：梁式桥、拱式桥、吊桥、钢架桥，按跨径分为：特大桥、大桥、中桥、小桥、涵洞。单孔跨径大于150m及多孔跨径总和大于1000m的为特大桥 4、支座按变形方式分为：固定支座、单向活动支座、多向活动支座 5、桥梁永久作用：结构重力、预加力、土的重力、土侧压力、混凝土收缩 6、梁式桥按截面形式分为：板桥、矩形桥、T形桥、箱形桥 7、简支梁桥的施工方法有哪些：就地现浇法、预制安装法 8、连续钢架桥施工方法：整体施工法、悬臂施工法、移动模架施工法、顶堆施工法 9、桥涵上的作用按照随时间的变化分为：可变作用、永久作用、偶然作用 10、桥梁的可变作用包括：汽车荷载、汽车荷载冲击力、离心力、汽车制动力、汽车引起的土侧压力
桥梁设计的基本原则：应符合技术先进、安全可靠、适用耐久、经济合理的要求外，还应按照美观和有利环保的原则进行设计，并考虑因地制宜、就地取材、便于施工和养护等因素 2、桥梁受到的作用：自重、附加恒载、交通荷载、自然因素 3、桥梁设计步骤：标准、桥型、布置、主要尺寸、确定施工方案、配筋、验算、细节设计 4、桥面为什么要进行排水和防水？排水和防水的主要措施是什么？ 积水不利交通，影响耐久性。措施：纵横坡、泄水管、排水系统、桥面铺装防水功能，防排结合形成桥面防水系统 5、伸缩缝的主要功能与要求是什么？ 作用：为了保证桥跨结构在气温变化、活载作用、混凝土收缩与徐变影响下按静力图式自由地变形。要求：1）能保证结构温度变化所引起的伸缩变形2）车辆驶过时，应平顺、不打滑、无突跳和过大的噪声与振动3）具有安全排水防水的构造 6、箱形截面受力特点：箱形截面具有良好的抗弯和抗扭特性，箱形截面的顶板和底板是结构提供抗弯能力的主要部位，箱梁腹板主要承受结构的弯曲剪应力以及扭转剪应力引起的主拉应力。 8、桥梁有哪些基本类型？按照结构体系分类，各种类型的受力特点是什么？ 答:梁桥、拱桥、斜拉桥、悬索桥。按结构体系划分，有梁式桥、拱桥、钢架桥、缆索承重桥（即悬索桥、斜拉桥）等四种基本体系。梁式桥：梁作为承重结构是以它的抗弯能力来承受荷载的。拱桥：主要承重结构是拱肋或拱圈，以承压为主。刚架桥：由于梁与柱的刚性连接，梁因柱的抗弯刚度而得到卸载作用，整个体系是压弯构件，也是有推力的结构。缆索桥：它是以承压的塔、受拉的索与承弯的梁体组合起来的一种结构体系 9、预应力混凝土简支梁与钢筋混凝土简支梁相比有何优点？ 答：钢筋混凝土构件的最大缺点是抗裂性能差。当应力达到较高值时，构件裂缝宽度将过大而无法满足使用要求，因此在普通钢筋混凝土结构中不能充分发挥采用高强度材料的作用。为了满足变形和裂缝控制的要求，则需增加构件的截面尺寸和用钢量，这既不经济也不合理，因为构件的自重也增加了。预应力混凝土是改善构件抗裂性能的有效途径。在混凝土构件承受外荷载之前对其受拉区预先施加压应力，就成为预应力混凝土结构。预压应力可以部分或全部抵消外荷载产生的拉应力，因而可推迟甚至避免裂缝的出现 10、桥梁的基本组成部分有哪些？各组成部分的作用如何？ 答：有五大件和五小件组成。具体有桥跨结构、支座系统、桥墩、桥台、基础、桥面铺装、排水防水系统、栏杆、伸缩缝和灯光照明。桥跨结构是线路遇到障碍时，跨越这类障碍的主要承载结构。支座系统式支承上部结构并传递荷载于桥梁墩台上，应满足上部结构在荷载、温度或其他因素所预计的位移功能。桥墩是支承两侧桥跨上部结构的建筑物。桥台位于河道两岸，一端与路堤相接防止路堤滑塌，另一端支承桥跨上部结构。基础保证墩台安全并将荷载传至地基的结构部分。桥面铺装、排水防水系统、栏杆、伸缩缝、灯光照明与桥梁的服务功能有关。
本篇校对说明 一.请依下述顺序排列各部份顺序 总论 CT MRI 神经系统 胸部 腹部 骨与关节 介入放射学 二.P3“肿块效应”条目移至总论节“伪影”条目之后。 三.为了不使手工修正误解，已另作出一份修正样本。附后 祁吉 09-07
基本概念是理解放射诊断学及相关内容的基础。医学是介于自然科学与社会科学之间的学科，因此基本概念还是需要在理解的基础上“死记硬背”的。本书中仅列出日常应用较多的120个基本概念，一些概念可以举一反三。实际操作中，涉及的基本概念远不止这些，需在实践中不断扩大理解和记忆。在学科进步中，一些概念的内涵还会发生变化，因此，对概念的理解还应随科学认识的发展不断修正。 总论 【X线的物理学效应】 X线的物理学效应（physical effect of X-ray）有：穿透性，荧光效应，感光效应，电离效应，光电效应，热效应，干涉、衍射、反射、折射、散射效应等。 【高仟伏Ｘ线】 高仟伏Ｘ线(high kilovoltage X-ray)：波
长在0.12-0.05?（0.012-0.005nm）、光子能量为66～166KeV的高能Ｘ线。产生该波段X线的管电压为120-250kVp。应用高仟伏Ｘ线摄影可提供在较小密度范围内层次丰富的照片。 【软X线】 软X线(soft X-ray)：波长在0.74-0.046nm(0.74-0.46?)范围、光子能量为17-26keV的低能量X线。由软X线机产生，产生该波段X线的管电压在25-40kVp。由于软X线的穿透能力小，临床上适用于软组织摄影。 【传统放射学】 传统放射学(conventional radiology)：以Ｘ线透视和摄片为基本检查方法的医学成像科学。在现代医学成像方法（CT/MRI/DSA等）出现之前，这些基本检查方法已经沿用和不断改良了近80年，其中大部份至今仍在沿用，故统称以这些基本检查方法为基础的医学成像科学为传统放
桥梁概念设计与分析理论 一：桥梁属性与结构形式 1.1桥梁的属性 科学：分析实验 桥梁工程{ 技术：研发应用 艺术：创造美学 1.2 桥梁结构的分类 用途：人行桥，公路桥，铁路桥，公铁两用桥，城市桥，管道桥，明渠桥 材料：石桥，木桥，钢桥，混凝土桥，预应力混凝土桥（主跨90米，在中小跨度范围内已占绝对有优势，在大跨度范围内它正在同钢桥展开激烈竞争。它主要承重结构用预应力钢筋混凝土结构的桥梁。附加预应力混凝土：预应力混凝土，为了弥补混凝土过早出现裂缝的现象，在构件使用（加载）以前，预先给混凝土一个预压力，即在混凝土的受拉区内，用人工加力的方法，将钢筋进行张拉，利用钢筋的回缩力，使混凝土受拉区预先受压力。这种储存下来的预加压力，当构件承受由外荷载产生拉力时，首先抵消受拉区混凝土中的预压力，然后随荷载增加，才使混凝土受拉，这就限制了混凝土的伸长，延缓或不使裂缝出现，这就叫做预应力混凝土。）钢——混凝土组合结构桥 结构形式：梁桥拱桥斜拉桥悬索桥组合桥斜拉—悬
索协作体系 规模跨径：小桥(8~30米) 中桥(30~100) 大桥(100~1000) 特大桥(大于1000) 1.3桥梁结构形式与合理跨度范围 (1)梁桥 简支梁桥的跨度一般不超过70M，最有竞争力的跨度范围50M以下 等截面连续桥梁的合理跨度范围在30~110M，优势跨度范围50~80 变截面连续桥梁或连续钢结构桥的合理跨度50~350M，最有竞争力的跨度范围100~300M (2)~ （3）拱桥合理跨度范围600M以下，最有竞争力40~450M （4）系杆拱桥合理40~800M 最有竞争力150~1200M （5）斜拉桥合理80~1500M 最有竞争力150~1200M （6）悬索桥合理200以上，500以上最有竞争力 二：桥梁设计准则 2.1 桥梁设计的基本目标 安全实用经济美观 2.2安全性和试用性 （1）承载能力极限状态 1 结构或构件达到材料极限强度
桥梁设计存在的主要问题 桥梁设计存在的主要问题 现在，国内的结构设计过程中，有这样的倾向：设计中考虑强度多而考虑耐久性少；重视强度极限状态而不重视使用极限状态，而结构在整个生命周期中最重要 。 的问题包括材料强度不足和施工工艺不合格等；也有个别桥梁存在诸如偷工减料、以次充好等严重的管理问题，更是对桥梁安全造成致命的损害。 而大量的桥梁在远没有达到预期使用寿命时，出现了影响正常使用的病害与劣化；特别是一些桥梁在只使用了几年、甚至刚建成不久就出现严重的耐久性不足的问题，这也与施工质量低下有重要关系，典型的问题有钢筋保护层不足及目前
广泛存在于施工现场的严重的构件开裂问题（主要原因包括：水泥选用、混凝土配合比、振捣、养护不当及预应力施加不合理等）。这些施工上的缺陷虽然短期不会对桥梁的正常使用产生明显的影响，但却会对结构的长期耐久性产生非常不利的危害。 2）设计理论和结构构造体系不够完善 在承认施工存在问题的同时，也不可否认，在桥梁设计领域，特别是关于 和构造等方面的要求。规范再详细也不能包罗本应由设计人员解决的各种问题、规范更新得再快也适应不了新认识、新技术、新材料快速发展对结构提出的各种新的要求。因此，合理可靠的结构设计除了满足规范的要求外，还要求设计人员具有对结构本性的正确认识、丰富的经验和准确的判断。 需要改进和努力的方向
1）应该更加重视结构的耐久性问题 桥梁在建造和使用过程中，一定会受到环境、有害化学物质的侵蚀，并要承受车辆、风、地震、疲劳、超载、人为因素等外来作用，同时桥梁所采用材料的自身性能也会不断退化，从而导致结构各部分不同程度的损伤和劣化。在大跨桥梁领域，国内从上世纪80年代以来，修建了大量的斜拉桥；虽然迄今为止出现倒塌或 强调使结构易于检查、维修，以保证桥梁的安全使用、尽可能地减少维修费用，取得了较好的综合经济效益。实际上，国内外的研究和实践都表明，结构耐久性对于桥梁的安全运营和经济性起着决定性作用。 2）重视对疲劳损伤的研究 桥梁结构所承受的车辆荷载和风荷载都是动荷载，会在结构内产生循环变
乐思：即音乐的思想材料，构成音乐语言的素材，规模可大可小，小至音调和动机，其次是乐节、乐句、乐段等，大至完整的主题。主题：鲜明的形象性，一定的完成性 动机：最小规模的乐思，是音乐结构中的最小单位，是乐节的再划分部分，典型的动机包含一个节拍重音，即相当于一小节。音调：区别不同音乐形象的乐思，与动机着眼点不同 音型：旋律、结构、和声进行的乐思，与动机着眼点不同 乐思陈述的类型：呈示性、展开性、过渡性、收束性、导入性 音乐曲式的功能：三个主要功能（陈述、对比、再现）和三个辅助功能（引子、连接、结束）主题的陈述的特点：主题的统一、调性的统一、结构的统一 乐段：是构成独立段落的最小的结构。 乐段的特征：1、建立在单一主题上的、最小的完整曲式2、乐段的组成部分是乐句3、这些乐句之间具有问答呼应的关系，乐句数量不一定4、主调音乐风格的乐段，和声和旋律的完满终止时乐段结束时的典型标志5、大多数乐段的陈述时呈示型的6、乐段可以作为独立乐曲的曲式，也可以是较大型作品的一部分 乐段的类型：单乐段、平行复乐段、三重乐段、四重乐段、乐段聚集 单乐段：是包含一个乐段的结构。划分依据：1、依据和声：开放性乐段、收拢性乐段、转调乐段。2、依据主题材料及乐思发展的状况。3、依据乐段拥有乐句数量：二乐句乐段、三乐句乐段、四乐句乐段、多乐句乐段、单乐句数段。4、依据结构的模式：方整性乐段、非方整性乐段（基数节，前后两句乐节数量不等） 两乐句乐段：平行结构和对比结构。平行结构是指两乐句开头的主题材料基本相同，而落音或终止式不同。平行两乐句乐段常见的平行情况有：两乐句开头相同、第二乐句为第一乐句的模进或移调、第二乐句是第一乐句主题旋律的反向等。对比结构是指两乐句开头的主题材料基本不同，但仍保持着一定的呼应关系 平行复乐段：(三个条件缺一不可)1、两个大乐句开头的主题材料相同或相似2、大乐句的内部能够划分小乐句3、大乐句末尾的终止式不同，形成呼应。 单二部曲式：单二部曲式由两个部分组成，通常第一部分为乐段，第二部分为乐段或规模相当于乐段的段落。图式：ab由于发展主题的不同方式，二部曲式可以分为两种基本类型：单主题二部曲式、对比主题二部曲式（ab之间的区别可达到对比的程度） 单二部曲式因第二部分是否再现第一部分的主题因素，又可分为：有再现部的单二部曲式（第二部分在收束时再现第一部分的一个乐句，整个第二部分由相当于一个乐句的规模的中部和是乐句的再现部组成）、没有再现的单二部曲式 有再现的单二部曲式与单三部曲式的区别： 1、中部和再现部能分开单独成乐段的篇幅相当的、中部可能会做更大幅度的展开的是单三；中部与再现部合并的是单二。 2、再现部规模不同 单三的中部的类型：1单主题的中部：第一部分主题移到从属调或将第一部分主题材料进行分裂展开2对比主题的中部：与第一部分形成对比的另一个呈示部的乐段3合成性的中部：中部有两个或两个以上的部分联合形成 回旋曲式：基本主题（称为“主部”或“迭句”）出现三次以上，中间插入互不相同的段落（称为“插部”）。图式：abaca……. 17世纪~18世纪上半叶：单主题回旋曲式（古回旋曲式）——各个插部通常取材于主部主题，与逐步形成不大的对比 18世纪后半叶以后的世态风俗性回旋曲：对比主题回旋曲式（古典回旋曲式）——各个插部都和主部形成对比、与古回旋曲式完全不同
桥涵设计原则
目录 1总体原则 (3) 1.1设计技术标准（各项目具体规定） (3) 1.2注意事项 (3) 1.3制图要求 (4) 1.4材料要求 (7) 1.5工作分解 (8) 2 上部构造 (9) 2.1预应力预制拼装结构 (9) 2.2钢筋砼现浇整体箱梁结构 (11) 2.3预应力砼现浇整体箱梁结构 (14) 3 下部结构设计原则 (18) 3.1尺寸构造 (18) 3.2配筋要求 (19) 3.3下部计算 (21) 4 桥梁附属结构 (21) 4.1 桥面铺装 (21) 4.2 桥面排水 (22) 4.3 伸缩缝 (22) 4.4 防撞设施 (22) 4.5 防抛落网 (23) 4.6 桥梁支座及支座垫石 (23) 4.7 搭板 (25) 4.8 锥坡 (25) 4.9 声测管 (26) 5 小型构造（通道、涵洞、倒虹吸、渡槽） (26) 5.1通道 (26) 5.2涵洞 (27) 5.3倒虹吸 (27) 5.4渡槽 (28) 5.5其他管线保护 (28) 6拼宽桥涵 (28) 6.1桥梁 (28) 6.2涵洞、通道 (28)
1总体原则 本设计原则仅适用于跨径≤40m的桥梁结构，跨径＞40m的桥梁结构应作单独研究。 1.1设计技术标准（各项目具体规定，本节所列为东北绕项目） 1.设计行车速度:120km/h 2.设计汽车荷载等级：公路—Ⅰ级。 3.桥面净宽：全宽3 4.5m(新建)，0.5(墙式护栏)+1 5.25(行车道)+1.15(内侧护栏)+0.7/2(中分带)； 4.设计洪水频率：特大桥1/300，其它1/100。 5.地震：地震发生概率按：50年10% 地震报告分析地震动峰值加速度系数为0.15（七度），地震设防等级八级 6.环境类别为Ⅰ类。 1.2注意事项 设计人员在开始设计之前应仔细核实以下数据，确认无误后方可开始设计，具体内容如下： 1.核实桥梁表中的桥梁中心桩号、航（河）道中心桩号、被交道中心桩号、跨径布置是否与路线数据文件保持一致；核实交角(与通航河流、被交路或管线)；核实控制点坐标(迎水坡脚、老路中、侧分带等)。 2.核实设计洪水位、通航标准（Max/Min通航水位、净宽、净高）、规划大堤标准（堤顶高程、堤顶宽度、坡率、平台宽度、堤顶是否预留通道）、洪水位高程转换、航道中心线位置。根据上述控制点高程，核实纵面是否满足要求。 3.核实被交道的实测标高、实测断面、规划断面(净宽、净高)、路面是否有加铺要求？同时核查被交道路是否存在超高、曲线半径情况。根据上述控制点高程，在充分考虑被交道路的超高、横坡、桥墩盖梁尺寸、桥墩距行车道边缘距离等要求，核查主线上跨桥、支线上跨桥的桥面高程。 4.核实地面线与地形图是否基本一致。 5.核实地质资料(钻孔位置、孔深、地质参数)。 6.核查改移沟渠、改移道路的布置尺寸；明确改河方案、退堤方案。 7.挖方路段时，应注意路桥结合部的边坡坡率控制，注意检查桥跨布置及基础埋深适合性，路-桥设计人员应互相提醒。 8.核查通道、涵洞及泵站等设置是否符合所签协议的基本要求。
公路桥梁通用图 《互通内匝道桥8.5m、10.5m、12m、15.5m桥宽n×25m、n×30m（n=3、 4、5）预应力钢筋混凝土连续箱梁上部结构通用图》编制 设计原则 中国中铁二院工程集团有限公司 交通设计研究院 二ＯＯ八年 公路桥梁通用图 《互通内匝道桥8.5m、10.5m、12m、15.5m桥宽n×25m、n×30m（n=3、 4、5）预应力钢筋混凝土连续箱梁上部结构通用图》编制 设计原则 设计负责人： 室(所)技术负责人: 处总工程师： 院总工程师： 中国中铁二院工程集团有限公司
交通设计研究院 二ＯＯ八年 一、设计依据 1、根据领导对“匝道桥8.5m、10.5m、12m、15.5m桥宽n×25m、n ×30m（n=3、4、5）预应力钢筋混凝土连续箱梁通用图立项申请” 的批复意见，开展公路桥梁通用图设计，编制本设计原则。 2、有关规范： 交通部部颁标准《公路工程技术标准》JTG B01-2019 交通部部颁标准《公路桥涵设计通用规范》JTG D60-2019 交通部部颁标准《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTG D62-2019 3、充分收集交通院及其他设计单位设计图作为本次通用图编制参考。 二、设计内容 匝道桥8.5m、10.5m、12m、15.5m桥宽n×25m、n×30m（n=3、4、5）预应力钢筋混凝土连续箱梁上部结构通用图。 三．主要技术标准及参数 （一）.技术标准 1.荷载等级:公路—I级,城—A级 2.公路等级：高速公路、一级公路、城市快速路 （二）.主要参数: 1）混凝土 预应力钢筋混凝土连续箱梁梁体采用C50混凝土。
小学数学的基础知识、基本概念 自然数 用来表示物体个数的0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10……叫做自然数。 整数 自然数都是整数，整数不都是自然数。 小数 小数是特殊形式的分数。但是不能说小数就是分数。 混小数（带小数） 小数的整数部分不为零的小数叫混小数，也叫带小数。 纯小数 小数的整数部分为零的小数，叫做纯小数。 循环小数 小数部分一个数字或几个数字依次不断地重复出现，这样的小数叫做循环小数。例如：0.333……，1.2470470470……都是循环小数。 纯循环小数 循环节从十分位就开始的循环小数，叫做纯循环小数。例如：，。混循环小数 与纯循环小数有唯一的区别：不是从十分位开始循环的循环小数，叫混循环小数。例如，，。 有限小数 小数的小数部分只有有限个数字的小数（不全为零）叫做有限小数。 无限小数 小数的小数部分有无数个数字（不包含全为零）的小数，叫做无限小数。循环小数都是无限小数，无限小数不一定都是循环小数。例如，圆周率π也是无限小数。 分数
十进制 十进制计数法是世界各国常用的一种记数方法。特点是相邻两个单位之间的进率都是十。10个较低的单位等于1个相邻的较高单位。常说“满十进一”，这种以“十”为基数的进位制，叫做十进制。 加法 把两个数合并成一个数的运算，叫做加法，其中两个数都叫“加数”，结果叫“和”。 减法 已知两个加数的和与其中一个加数，求另一个加数的运算，叫做减法。减法是加法的逆运算。其中“和”叫“被减数”，已知的加数叫“减数”，求出的另一个加数叫“差”。 乘法 求n个相同加数的和的简便运算，叫做乘法。其中相同的这个数及n个这样的数都叫“因数”，结果叫“积”。 除法 已知两个因数的积与其中一个因数，求另一个因数的运算，叫做除法。除法是乘法的逆运算。其中“积”叫做“被除数”，已知的一个因数叫做“除数”，求出来的另一个因数叫做“商”。 加、减法的运算定律 加法交换律：两个数相加，交换两个加数的位置，和不变，叫做加法交换律。 加法结合律：三个数相加，先把前二个数相加，再加第三个数，或者，先把后二个数相加，再加上第一个数，其和不变。这叫做加法结合律。 在减法中，被减数、减数同时加上或者减去一个数，差不变。 在减法中，被减数增加多少或者减少多少，减数不变，差随着增加或者减少多少。反之，减数增加多少或者减少多少，被减数不变，差随着减少或者增加多少。 在减法中，被减数减去若干个减数，可以把这些减数先加，差不变。 乘、除法运算定律 乘法的交换律：两个数相乘，交换两个因数的位置，积不变。这叫做乘法的交换律。
问答题 1、继电保护的用途是什么？ 答：①、当电网发生足以损坏设备或危及电网安全运行的故障时，使被保护设备快速脱离电网；②、对电网的非正常运行及某些设备的非正常状态能及时发出警报信号，以便迅速处理，使之恢复正常；③、实现电力系统自动化和远动化，以及工业生产的自动控制。 2、继电保护装置的基本原理是什么？ 答：电力系统发生故障时，基本特点是电流突增，电压突降，以及电流与电压间的相位角发生变化，各种继电保护装置正是抓住了这些特点，在反应这些物理量变化的基础上，利用正常与故障，保护范围内部与外部故障等各种物理量的差别来实现保护的，有反应电流升高而动作的过电流保护，有反应电压降低的低电压保护，有即反应电流又反应相角改变的过电流方向保护，还有反应电压与电流比值的距离保护等等。 3、对继电器有哪些要求？ 答：①、动作值的误差要小；②、接点要可靠；③、返回时间要短；④、消耗功率要小。 4、常用继电器有哪几种类型？ 答：按感受元件反应的物理量的不同，继电器可分为电量的和非电量的两种，属于非电量的有瓦斯继电器、速度继电器、温度继电器等。 反应电量的种类较多一般分为： ①、按动作原理分为：电磁型、感应型、整流型、晶体管型；②、按反应电量的性质有：电流继电器和电压继电器；③、按作用可分为：电间继电器、时间继电器、信号继电器等。 5、感应型电流继电器的检验项目有哪些？ 答：感应型电流继电器是反时限过流继电器，它包括感应元件和速断元件，其常用型号为GL-10和GL-20两种系列，在验收和定期检验时，其检验项目如下： ①、外部检查；②、内部和机械部分检查；③、绝缘检验；④、始动电流检验；⑤、动作及返回值检验；⑥、速动元件检验；⑦、动作时间特性检验；⑧、接点工作可靠性检验。 6、怎样正确使用接地摇表？ 答：测量前，首先将两根探测针分别插入地中接地极E，电位探测针P和电流探测针C 成一直线并相距20米，P插于E和C之间，然后用专用导线分别将E、P、C接到仪表的相应接线柱上。
吸收习题及答案 一、填空题 1、用气相浓度△y为推动力的传质速率方程有两种，以传质分系数表达的速率方程为 _________，以传质总系数表达的速率方程为___________。N A = k y (y-y i) N A = K y (y-y*) 2、吸收速度取决于__________，因此，要提高气－液两流体相对运动速率，可以_______来增大吸收速率。双膜的扩散速率减少气膜、液膜厚度 3、由于吸收过程气相中的溶质分压总____ 液相中溶质的平衡分压，所以吸收操作线总是在平衡线的____。增加吸收剂用量，操作线的斜率_____，则操作线向_____平衡线的方向偏移，吸收过程推动力（y－y*）_____。大于、上方、增大、远离、增大 4、用清水吸收空气与A的混合气中的溶质A，物系的相平衡常数m=2，入塔气体浓度y = 0.06，要求出塔气体浓度y2 = 0.006，则最小液气比为_________。 1.80 5、在气体流量，气相进出口组成和液相进口组成不变时，若减少吸收剂用量，则传质推动力将_________，操作线将_________平衡线。减少、靠近 6、某气体用水吸收时，在一定浓度范围内，其气液平衡线和操作线均为直线，其平衡线的斜率可用_____常数表示，而操作线的斜率可用_____表示。相平衡液气比 7、对一定操作条件下的填料吸收塔，如将塔料层增高一些，则塔的H OG将_________，N OG 将_________ ( 增加，减少，不变)。不变增加 8、吸收剂用量增加，操作线斜率___，吸收推动力___。（增大，减小，不变）增大、增大 9、计算吸收塔的填料层高度，必须运用如下三个方面的知识关联计算：_____、_____、_____。 平衡关系物料衡算传质速率。 10、填料的种类很多，主要有_____、______、______、______、______、______。 拉西环鲍尔环矩鞍环阶梯环波纹填料丝网填料 11、填料选择的原则是_________。表面积大、空隙大、机械强度高价廉，耐磨并耐温。 12、在选择吸收剂时，首先要考虑的是所选用的吸收剂必须有__ ___。 良好的选择性，即对吸收质有较大的溶解度，而对惰性组分不溶解。 13、填料塔内提供气液两相接触的场所的是_________。填料的表面积及空隙 15、填料应具有较_____的________，以增大塔内传质面积。大、比表面积 16、吸收塔内填装一定高度的料层，其作用是提供足够的气液两相_____。传质面积 二、选择题 1、吸收速率主要决定于通过双膜的扩散速度，要提高气液两流体的相对运动，提高吸收效果，则要_________。 B
桥梁设计创新 一、创新的思路 创新就是桥梁发展的动力,就是桥梁建筑艺术的灵魂,没有创新的艺术犹如一潭死水,没有一点活力,日复一日,终究会越来越腐朽。同时,创新也必须以实践为基础,也需要用理论来指导。作为设计人员,如何在设计中寻求创新,同时在创新的同时也能实现结构的合理呢? 1、设计人员应具有创新的意识,必须意识到创新的重要性与必要性。同时应具有创新的能力,掌握一定的创新技巧,要勇于突破定势思维,打破传统观念与经验的束缚,充分发挥主观能动性与想象力,不迷 信权威,发展广泛的兴趣。创造力并不就是在任何情况下都能自发地表现出来的,必须通过创新的素质教育与训练才能获得开发与提高。 2、设计人员应以本专业的基础知识为核心,建立起创造发明的“游击区”。使专业基础知识与其她知识相互渗透,共同结合成一个网络式整体结构。还应开发智能因素,包括培养精确的观察力,提高记忆力,培养注意力、想象力与操作能力。除了创造力之外,创造性人才还应具备创造精神与创造人格。创造精神主要包括有好奇心、探究兴趣、求知欲、对新事物的敏感、对真知的执着追求,勇于发现、发明、革新,有开拓进取、百折不挠的精神,这就是一个人创造的灵魂与动力;创造人格主要包括创造责任感、使命感、事业心、执着的爱、顽强的意志与毅力,能经受挫折、失败的良好心态,以及坚韧顽强的性格,这就是创造出成果的根本保证。 3、桥梁设计中的创新必须以结构受力合理为基础,以满足功能要
求为前提。力就是创新应考虑的主导因素。因此,设计人员应掌握好力学知识,桥梁结构必须能明确反应力流,使力的传递途径一目了然。 4、由于美学具有相对性,人类审美观念就是会发生变化的,桥梁美学设计实践应与人们不断变化的美学观念同步,创新不能脱离人类审美观念。桥梁设计人员应该对人们美学观念的变化具有敏锐的洞察力,美学观念的变化就是微妙的,因此应不断以新的眼光观察这些微妙的变化,不能墨守成规,从这些微妙的变化中预测出美学观念的发展趋势,作为未来设计创新的依据。 5、要努力推进新材料与新工艺的发展,不断改进力学分析方法,提高分析技能、分析速度与准确度,在掌握好力学知识与分析手段的前提下,运用各种创新手段,充分发挥人的想象力与创造力,争取不断 创造出结构更合理、更先进、更美观的桥梁形式以适应不断变化的美学观念。最后,还要注意总结前人的设计经验与教训,“前事不忘,后事之师”,学习前人并不就是照抄照搬别人的劳动成果,也不就是纯粹学习已经过时的结构形式,而就是学习前辈在当时历史条件下的创新精神与创新方法。 二、创新的基本技法 1、组合法 组合法,就是一种以综合分析为基础,并按照一定的原理或规则对现有事物或系统进行有效的综合,从而获得新事物、新系统的创造方法。 组合法的内在原理很复杂,形式也多种多样。组合法在具体应用
晶体缺陷 单晶体：是指在整个晶体内部原子都按照周期性的规则排列。 多晶体：是指在晶体内每个局部区域里原子按周期性的规则排列，但不同局部区域之间原子的排列方向并不相同，因此多晶体也可看成由许多取向不同的小单晶体（晶粒）组成 点缺陷（Point defects）：最简单的晶体缺陷，在结点上或邻近的微观区域内偏离晶体结构的正常排列。在空间三维方向上的尺寸都很小，约为一个、几个原子间距，又称零维缺陷。包括空位vacancies、间隙原子interstitial atoms、杂质impurities、溶质原子solutes等。 线缺陷（Linear defects）：在一个方向上的缺陷扩展很大，其它两个方向上尺寸很小，也称为一维缺陷。主要为位错dislocations。 面缺陷（Planar defects）：在两个方向上的缺陷扩展很大，其它一个方向上尺寸很小，也称为二维缺陷。包括晶界grain boundaries、相界phase boundaries、孪晶界twin boundaries、堆垛层错stacking faults等。 晶体中点阵结点上的原子以其平衡位置为中心作热振动，当振动能足够大时，将克服周围原子的制约，跳离原来的位置，使得点阵中形成空结点，称为空位vacancies 肖脱基（Schottky）空位：迁移到晶体表面或内表面的正常结点位置，使晶体内部留下空位。弗兰克尔（Frenkel）缺陷：挤入间隙位置，在晶体中形成数目相等的空位和间隙原子。 晶格畸变：点缺陷破坏了原子的平衡状态，使晶格发生扭曲，称晶格畸变。从而使强度、硬度提高，塑性、韧性下降；电阻升高，密度减小等。 热平衡缺陷：由于热起伏促使原子脱离点阵位置而形成的点缺陷称为热平衡缺陷（thermal equilibrium defects），这是晶体内原子的热运动的内部条件决定的。 过饱和的点缺陷：通过改变外部条件形成点缺陷，包括高温淬火、冷变形加工、高能粒子辐照等，这时的点缺陷浓度超过了平衡浓度，称为过饱和的点缺陷(supersaturated point defects) 。 位错：当晶格中一部分晶体相对于另一部分晶体发生局部滑移时，滑移面上滑移区与未滑移区的交界线称作位错 刃型位错：当一个完整晶体某晶面以上的某处多出半个原子面，该晶面象刀刃一样切入晶体，这个多余原子面的边缘就是刃型位错。 刃型位错线可以理解为已滑移区和未滑移区的分界线，它不一定是直线 螺型位错：位错附近的原子是按螺旋形排列的。螺型位错的位错线与滑移矢量平行，因此一定是直线 混合位错：一种更为普遍的位错形式，其滑移矢量既不平行也不垂直于位错线，而与位错线相交成任意角度。可看作是刃型位错和螺型位错的混合形式。 柏氏矢量b: 用于表征不同类型位错的特征的一个物理参量，是决定晶格偏离方向与大小的向量，可揭示位错的本质。 位错的滑移（守恒运动）：在外加切应力作用下，位错中心附近的原子沿柏氏矢量b方向在滑移面上不断作少量位移（小于一个原子间距）而逐步实现。 交滑移：由于螺型位错可有多个滑移面，螺型位错在原滑移面上运动受阻时，可转移到与之相交的另一个滑移面上继续滑移。如果交滑移后的位错再转回到和原滑移面平行的滑移面上继续运动，则称为双交滑移。 位错滑移的特点 1) 刃型位错滑移的切应力方向与位错线垂直，而螺型位错滑移的切应力方向与位错线平行； 2) 无论刃型位错还是螺型位错，位错的运动方向总是与位错线垂直的；（伯氏矢量方向代表
国外桥梁设计理念和典型示例介绍 ---全寿命经济分析、造型设计和组合结构桥梁 陈艾荣 同济大学桥梁工程系 摘要：通过对日本多多罗斜拉桥和丹麦的大海带悬索桥等几座桥梁的造型特点的研究，介绍了使用造型单元设计法、整体造型设计法、拓扑分析等方法如何进行桥梁美的创造；通过对国外几座桥梁所进行的全寿命经济分析，阐述了在桥梁设计和规划阶段进行全寿命经济分析的必要性；通过对一座典型组合结构桥梁的介绍，说明组合结构桥梁的发展和应用。 一、概述 桥梁作为公共建筑物，是人类根据生活和生产发展的需要，利用所掌握的物质技术手段，在科学规律和美学法则支配下，通过精心设计而创造出的人工构造物，是人文科学与工程技术相结合的产物。桥梁以其实用性、巨大性、固定性、永久性和艺术性极大的影响并改变了人类的生活环境。桥梁的美如何进行创造也是人们关心的问题。和其他构造物有所不同，作为一种结构艺术，实际上桥梁的美是可以通过技术的方式来达到的。 目前我国在桥梁建设管理的一些惯例和办法在一定程度上加剧了桥梁工程的病害问题。其中只注重建设初期的成本，而忽视桥梁从规划、建设到运营、破坏整个寿命周期的总体成本。各国桥梁使用实践证明，如果片面追求较低的建造费用而忽视了对结构耐久性的改善，不仅影响运输交通的安全、减少结构使用寿命，同时投入的养护维修费用十分可观，甚至远远超过建造中节省的费用。 全寿命经济分析法的基本思想是，在设计施工阶段，不论是事先采取防护措施还是以后“坏了再修”，都要做出经济预算和比较，设计者和承建者要对工程的“全寿命”负责到底，目前，美国已强制实施基建工程管理中的“全寿命经济分析法”（简称LCCA，即Life Cycle Cost Analyze）。 组合结构桥梁今年来得到了飞速的发展。法国工程界提出的波折腹板组合箱梁桥，是利用波折钢板抗剪强度大、纵向刚度小的特点，将其设置在腹板，达到减轻结构自重、减少腹板承担预应力的目的。同时从抗弯、抗压的角度来看，使用波折腹板后，顶底板单独受力，减少了干燥收束、徐变、温差的影响，实现了主动控制设计。 本文将通过对日本多多罗斜拉桥和丹麦的大海带悬索桥等几座桥梁的造型特点的研究，介绍了使用造型单元设计法、整体造型设计法、拓扑分析等方法如何进行桥梁美的创造；然后通过对国外几座桥梁所进行的全寿命经济分析，阐述在桥梁设计和规划阶段进行全寿命经济分析的必要性和基本原理；最后通过对一座典型组合结构桥梁的介绍，来说明组合结构桥梁的发展和应用。这几个方面的国外经验，无疑是值得我们参考借鉴的。
基本概念 第一章数和数的运算一概念（一）整数 1整数的意义：自然数和0都是整数。2自然数： 我们在数物体的时候，用来表示物体个数的1，2，3……叫做自然数。一个物体也没有，用0表示。0也是自然数。3计数单位 一（个）、十、百、千、万、十万、百万、千万、亿……都是计数单位。每相邻两个计数单位之间的进率都是10。这样的计数法叫做十进制计数法。4数位：计数单位按照一定的顺序排列起来，它们所占的位置叫做数位。5数的整除 整数a除以整数b(b≠0），除得的商是整数而没有余数，我们就说a 能被b整除，或者说b能整除a。如果数a能被数b（b≠0）整除，a就叫做b的倍数，b就叫做a的约数（或a的因数）。倍数和约数是相互依存的。 因为35能被7整除，所以35是7的倍数，7是35的约数。 一个数的约数的个数是有限的，其中最小的约数是1，最大的约数是它本身。例如：10的约数有1、2、5、10，其中最小的约数是1，最大的约数是10。 一个数的倍数的个数是无限的，其中最小的倍数是它本身。3的倍数有：3、6、9、12……其中最小的倍数是3，没有最大的倍数。 个位上是0、2、4、6、8的数，都能被2整除，例如：202、480、304，都能被2整除。。个位上是0或5的数，都能被5整除，例如：5、30、405都能被5整除。。
一个数的各位上的数的和能被3整除，这个数就能被3整除，例如：12、108、204都能被3整除。一个数各位数上的和能被9整除，这个数就能被9整除。 能被3整除的数不一定能被9整除，但是能被9整除的数一定能被3整除。 一个数的末两位数能被4（或25）整除，这个数就能被4（或25）整除。例如：16、404、1256都能被4整除，50、325、500、1675都能被25整除。 一个数的末三位数能被8（或125）整除，这个数就能被8（或125）整除。例如：1168、4600、5000、12344都能被8整除，1125、13375、5000都能被125整除。能被2整除的数叫做偶数。不能被2整除的数叫做奇数。 0也是偶数。自然数按能否被2整除的特征可分为奇数和偶数。 一个数，如果只有1和它本身两个约数，这样的数叫做质数（或素数），100以内的质数有：2、3、5、7、11、13、17、19、23、29、31、37、41、43、47、53、59、61、67、71、73、79、83、89、97。一个数，如果除了1和它本身还有别的约数，这样的数叫做合数，例如4、6、8、9、12都是合数。 1不是质数也不是合数，自然数除了1外，不是质数就是合数。如果把自然数按其约数的个数的不同分类，可分为质数、合数和1。
公路桥涵 设计文件指导原则 (暂行版) 武汉鑫九通道桥设计公司桥涵组 二〇一四年七月
一、设计依据 1、《公路工程技术标准》（JTGB01-2003）； 2、《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004）； 3、《公路圬工桥涵设计规范》（JTG D61-2005）； 4、《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTG D63-2007）； 5、《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG D62-2004）； 6、《公路涵洞设计细则》（JTG/T D65-04-2007）； 7、《公路工程基本建设项目设计文件编制办法》（2007年10月1日）； 8、《公路桥梁抗震设计细则》（JTG/TB02-01-2008）； 9、《公路交通安全设施设计细则》（JTG D81-2006）； 10、《高速公路交通工程及沿线设施设计通用规范》（JTG D80-2006）； 11、《公路工程混凝土结构防腐蚀技术规范》（JTG/TB07-01-2006）； 12、《公路桥涵养护规范》（JTG H11-2004）； 13、《公路桥梁加固设计规范》（JTG/T J22-2008）； 14、《公路工程基桩动测技术规程》（JTG F81-01-2004）。 二、桥涵设计标准及设计指标 1、荷载等级：公路-Ⅰ级（高速公路及一级公路）；公路-Ⅱ级（二级公路及 三、四级公路）；四级公路以下在公路-Ⅱ 级的基础上乘以系数。 2、设计洪水频率：特大桥P=1/300、大、中、小桥及涵洞P=1 /100。 3、结构安全等级：特大、大桥为一级，中、小桥二级，涵洞为三级。 4、地震作用：地震动峰值加速度等于，相当于基本地震烈度为Ⅵ 度，特大桥及隧道等大型或者重点工程按Ⅶ 度设防。 三、设计深度 1、普通大桥、互通匝道桥及等级路分离式桥设计内容包括： （1）、桥位平面图（分离式立交桥应包含被交路平纵数据及图纸）； （2）、桥位地质纵断面；
第一讲机械基础基本概念 学习目标及考纲要求 1．了解机械、机器、机构、构件、零件的概念。 2．理解机器与机构、构件与零件的区别。 3．掌握运动副的概念，熟悉运动副的类型，了解其使用特点，同时能举出应用实例。 知识梳理 一、机器和机构 1．机器 （1）任何机器都是由许多实物（构件）组合而成的。 （2）各运动实体之间具有确定的相对运动。 （3）能代替或减轻人类的劳动，完成有用的机械功或实现能量的转换。 发动机：将非机械能转换成机械能的机器。 电动机：电能→机械能、内燃机：热能→机械能 空气压缩机：气压能→机械能 按用途分类 工作机：用来改变被加工物料的位置、形状、性能、和状态的机器。 如机床、纺织机、轧钢机、输送机、汽车、飞机等。 2．机构 （1）任何机器都是由许多实物（构件）组合而成的。 （2）各运动实体之间具有确定的相对运动。 机器与机构的异同点 相同点：从结构与运动角度来看，机器与机构是相同的。 不同点：区别主要在于功用不同，机器的主要功用是利用机械能做功或实现能量转换，机构的主要功用在于传递或改变运动的形式。 机器与机构的总称为机械。 3. 机器的组成 动力部分：机器动力的来源。如电动机、内燃机和空气压缩机等。 传动部分：将动力部分的运动和动力传递给工作部分的中间环节。如齿轮传动。 工作部分：直接完成机器工作任务的部分，通常处于整个传动装置的终端，其结 构形式取决于机器的用途。如金属切削机床的主轴、拖板、工作台等。 自动控制部分：智能部分（与近代机器的区别）
二、构件和零件 1．构件 ⑴定义：构件是机构的运动单元体，也就是相互之间能作相对运动的物体。 固定构件：又称机架，一般用来支承运动构件，通常是机器的基体 或机座，例如各类机床的床身。 主动件：带动其他可动构件运动的构件。 按运动状况 运动构件 从动件：机构中除了主动件以外随着主动件运动而运 动的构件。 2．零件 定义：零件是构件的组成部分，是机器中的制造单元。 3．构件与零件联系与区别 联系：构件可以是一个零件，也可以是几个零件组成。 区别：构件是运动的单元体，零件是加工制造的单元体。 三、运动副 1．运动副概念 定义：两构件直接接触，又能产生一定相对运动的连接称为运动副。 2．运动副类型 转动副：两构件只能绕某一轴线作相对转动的运动副。 低副移动副两构件只能作相对直线移动的运动副。 （面接触） 按接触形螺旋副两构件只能沿轴线作相对螺旋运动的运动副。 式的不同 高副 （点、线接触） 3．低副和高副的特点 低副:面接触，容易制造和维修，承受载荷时单位面积压力较低,不能传递较复杂的运动,效率低、摩擦大。 高副：点或线接触，承受载荷时单位面积压力较高，两构件接触处容易磨损，寿命短，制造和维修也较困难，能传递较复杂的运动。 4．低副机构和高副机构 机构中所有运动副均为低副的机构称为低副机构。 机构中至少有一个运动副是高副的机构称为高副机构。 四、机构运动简图 简单线条和符号来表示构件和运动副，并按比例绘制出各运动副的位置。这种表达机构
传热学基本概念知识点 1傅里叶定律：单位时间内通过单位截面积所传递的热量，正比例于当地垂直于截面方向上的温度变化率 2集总参数法：忽略物体内部导热热阻的简化分析方法 3临界热通量：又称为临界热流密度，是大容器饱和沸腾中的热流密度的峰值 5效能：表示换热器的实际换热效果与最大可能的换热效果之比 6对流换热是怎样的过程，热量如何传递的？对流：指流体各部分之间发生相对位移，冷热流体相互掺混所引起的热量传递方式。对流仅能发生在流体中，而且必然伴随有导热现象。对流两大类：自然对流与强制对流。 影响换热系数因素：流体的物性，换热表面的形状与布置，流速 7何谓膜状凝结过程，不凝结气体是如何影响凝结换热过程的？ 蒸汽与低于饱和温度的壁面接触时，如果凝结液体能很好的润湿壁面，它就在壁面上铺展成膜，这种凝结形式称为膜状凝结。 不凝结气体对凝结换热过程的影响：在靠近液膜表面的蒸气侧，随着蒸气的凝结，蒸气分压力减小而不凝结气体的分压力增大。蒸气在抵达液膜表面进行凝结前，必须以扩散方式穿过聚集在界面附近的不凝结气体层。因此，不凝结气体层的存在增加了传递过程的阻力。 8试以导热系数为定值，原来处于室温的无限大平壁因其一表面温度突然升高为某一定值而发生非稳态导热过程为例，说明过程中平壁内
部温度变化的情况，着重指出几个典型阶段。 首先是平壁中紧挨高温表面部分的温度很快上升，而其余部分则仍保持原来的温度，随着时间的推移，温度上升所波及的范围不断扩大，经历了一段时间后，平壁的其他部分的温度也缓慢上升。 主要分为两个阶段：非正规状况阶段和正规状况阶段 9灰体有什么主要特征？灰体的吸收率与哪些因素有关？ 灰体的主要特征是光谱吸收比与波长无关。灰体的吸收率恒等于同温度下的发射率，影响因素有：物体种类、表面温度和表面状况。 10气体与一般固体比较其辐射特性有什么主要差别？ 气体辐射的主要特点是：（1）气体辐射对波长有选择性（2）气体辐射和吸收是在整个容积中进行的 11说明平均传热温压得意义，在纯逆流或顺流时计算方法上有什么差别？ 平均传热温压就是在利用传热传热方程式来计算整个传热面上的热流量时，需要用到的整个传热面积上的平均温差。 纯顺流和纯逆流时都可按对数平均温差计算式计算，只是取值有所不同。 12边界层，边界层理论 边界层理论：（1）流场可划分为主流区和边界层区。只有在边界层区考虑粘性对流动的影响，在主流区可视作理想流体流动。（2）边界层厚度远小于壁面尺寸（3）边界层内流动状态分为层流与湍流，湍流边界层内紧靠壁面处仍有层流底层。