橋樑與結構工程的聯繫是什麼?
我們國家的學科體系是學蘇聯,所以劃分學科的時候,有按照行業劃分的趨勢。
其實在歐美國家體系,就只有結構工程系(Department of Structural Engineering),而沒有橋樑工程系(Department of Bridge Engineering)。在我國,結構工程有被狹義的定義為工民建的趨勢。實際上橋樑和工民建都是以大結構力學為基礎的應用力學工程學科,根據工程實施中產生的實際問題,設立不同的技術分析方法和學科發展方向。
我認為 ,按照我國的國務院學科目錄,我們的土木工程學科對應歐美體系中的兩大類:結構工程,岩土工程。(橋樑與隧道工程,實際上被分別劃入結構工程與岩土工程)
從這個意義上說 橋樑就是結構工程的一部分。
從科研上來說,國內的橋樑工程偏向於上部結構,這也就是說,國內的橋樑工程實際上就是結構工程的一部分。橋樑工程的基本科學問題,應該也是結構工程的基本科學問題。
而從工程上來說,如果把結構狹義的理解為工民建,由於橋樑與工民建有不同的功能需求,同時學科分類的時候將橋樑與工民建涇渭分明的劃分開,因此也造成了工程界橋樑與結構劃分更明顯,甚至產生隔行如隔山的感覺。
所以,平時我在做工程項目時,橋樑工程做得多,工民建做得少,而科研工作偏向於結構工程,研究基本構件的結構行為。我是很反感在科研時,老談大跨度橋樑,基本科學問題都沒解決,簡支梁問題都沒搞清楚,動輒就搞大橋樑,這是耍流氓。
而就其面向工程需求的特點而言,與工業與民用建築對比,橋樑工程的特點有:
1、大跨度,不知道工民建上大跨度是什麼定義。橋樑工程本科做的畢業設計中,橋樑跨度為150m左右。2、橋樑結構簡單。與工民建相比,橋樑結構是個線結構,也就是說大部分橋樑是個梁結構,而且是比較符合力學假定的梁結構,從這點而言,橋樑結構很能體現力學原理的。同時,橋樑支座是個特點,橋樑利用各種支座來改變梁體的邊界條件。而工民建中很少使用支座。而且我感覺缺少支座的概念
合肥南站設計的時候,有一榀排架有150米左右,溫度變形累計之後,引起的柱頂位移將給柱底一個很大的彎矩,普通鋼筋混凝土配筋搞不定。當時我給他們提供諮詢服務,提了個建議,為什麼不在柱頂設置支座,以釋放縱向位移。他們覺得從來沒有用過支座,很擔心,最後也沒有採用。3、收縮徐變特性,橋樑的大跨度特性會導致混凝土收縮徐變特性異常突出。這個在工民建中也是很少考慮的問題。
收縮徐變是個時變問題,與載入路徑相關的問題,為了考慮收縮徐變問題,橋樑設計中,必須給出施工過程安排,施工單位也必須根據設計單位的施工步驟來組織施工,施工時間也在設計中預先設計好。而建築設計中,施工組織及施工時間安排,設計單位是不做的。當時給合肥南站做諮詢時,建築部門想讓我們幫他算收縮徐變,我告訴他們,這個沒法算。施工方案都沒有,施工時間也沒有,算收縮徐變只能瞎算。4、橋樑工程中預應力用的多,而工民建中預應力少。這裡講的預應力是真正的預應力,是採用高強鋼絞線(抗拉強度1860MPa),而不是工民建中的所謂預應力板。
5、橋樑設計關注施工,而工民建對施工不那麼關注。
橋樑的施工方法很多,而採用不同的施工方法,橋樑的內力不一樣。橋樑的施工過程中存在結構體系轉換,橋樑施工方法分類很多,有滿堂支架,懸臂施工,轉體施工,頂推施工等等,同一座設計一模一樣的橋樑,採用不同施工方法,內力,配筋完全不一樣,所以橋樑設計必須依賴施工方法,所以我上橋樑工程課,一般先講施工方法,再講內力計算,而不按照教科書的順序。6、工民建設計中,受約束大,橋樑設計受約束較小。
工民建中的結構設計,是在建築師做完功能設計後,用結構手段實現建築師的設計。因此在實際設計過程中,就經常會受到建築師的制約。比如說梁高,如果單純說建築工程沒法做大跨度,這是不公平的。這句話的前提是,在梁高受限的情況下,建築工程跨度做大很困難。而橋樑中限制少些,為什麼單跨能做到150米,那是因為梁高做到了10多米。所以如果說設計時帶著腳鐐跳舞,工民建設計師的腳鐐更重。有時候約束太多的情況下,設計某些發揮餘地就很小,給人技術含量偏低的錯覺。
7、這個差別恐怕是中國特色了。工民建的投資來源於開發商,也就是私人老闆。而橋樑投資來源於國家。
開發商的目的是追求利潤,所以在成本控制上會非常嚴格,甚至無理。例如,開發商都有設計優化部,這是部門是幹啥用的呢,將設計院的設計拿來,儘可能的減少鋼筋用量。這時候,如果設計院不同意怎麼辦,那就找過一家願意蓋章的小設計院出圖。我還知道,在成都市場,某品牌還比較大的房地產開發商,在和設計院簽訂合同的時候,將每平方用鋼量限制寫入合同的無恥做法。
橋樑投資的管理者是代表國家的交通局,公路局或者下屬的國有公司。他們更關注如何把錢安全的花出去,如何避免事故。因為多花點錢,恐怕國家不會追究他責任,因為錢沒有進他的腰包;而如果因為他的節約,造成了事故,,那他的烏紗帽就不保了。所以橋樑投資資金是相對比較充足的,在橋樑開工前,資金都是有保障的。我們聽說過爛尾樓,爛尾橋恐怕還是比較少見。
資金是否有保證,就決定了設計的時候的自由度有多大。
有時候橋樑設計師說自己老被業主指手畫腳,我想這時候可以發揮你的專業特長,告訴業主,你別亂來,橋壞了,你自己負責。善於說服業主,也是設計師重要的能力之一。其他可能還有一些區別,目前想到的這些,其他的想到再說。我的理解:國內把這兩個名詞分解為兩個概念了,橋樑專指橋樑工程,結構專指建築結構工程(工民建),其本質上是一體的,都是結構工程。之所以這麼區分估計是因為橋樑與建築在結構外觀、功能、建造方法上都有很大不同,在力學上所遇到的問題也不同。
但兩者又同屬於結構的範疇,採用相同的結構力學計算,採用相近的材料,建造方法也互通,因此國外通常把兩者歸為同一個專業。
若題主的「結構工程」可理解為Structural Engineering,則一般指房屋(即所謂「公用與民用建築」)。橋樑應歸類為Civil Structure,屬於廣義土木工程結構物,根據其目的與用途又分Highway Bridge(公路橋)、Railway Strcutre(鐵路橋)、Footbridge(人行橋)等。
看過一個訪談,日本的橋樑工程和建築工程兩個行業也是兩個行業,橋樑工程師很少干建築的。
採訪者:在日本,所有的學生在頭三年都同時學習建築和結構。三年之後,學生能夠自行選擇在哪個方向上繼續深造。我們可以看到在日本和瑞士,都湧現出了很多在結構和建築設計上結合得很好的項目。康策特: 確實如此。有次我見了佐佐木睦朗,他向我介紹過這個情況,我覺得非常好。然後他說,他不能做橋樑的項目,因為在日本,基建(結構)工程師和(民建)結構工程師之間是有清晰的界限的,兩者是不同的專業。在瑞士傳統的概念里,一個結構工程師包辦了他所在地區的所有設計,包括民建、基建、橋樑等等。我念大學的時候,選擇的深入專題是構造。這其中的區別並不在於是房子還是橋,根本上來說,這些都是屬於結構的範疇。土木工程分為結構工程和岩土工程,橋樑地上部分屬於結構工程,下部結構,樁土算作岩土工程。本人是學橋樑的,對這個學科很喜歡,橋樑本身就是跨越障礙的的一種結構,是人類征服自然,相互溝通的象徵,作為生命線工程,其重要性不言而喻。橋樑方面的課題非常多,橋隧不分家,路橋不分家,有橋就有水和土與橋的相互作用,橋上有車輛荷載,車橋振動,橋樑抗震,橋樑抗風,還有各種形式的大跨度橋樑,斜拉橋、懸索橋、拱橋。橋樑不斷給工程師挑戰自我挑戰自然的機會!
本來就該是一家。
結構是基礎,除去施工管理不談,我的理解,橋樑這個物體就=結構+材料;類似的,人這個物體=骨骼(結構)+血肉(材料)+靈魂,當然橋沒靈魂。所以咯,學橋還是要學好結構力學+材料力學等基礎課程。
我國結構工程師分3個方向,建築結構、塔架、橋樑。
橋樑屬於結構工程里,結構工程不一定都是橋樑,也有建築呀什麼的。。。
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