摘要：對(duì)橋梁工程課程中有關(guān)混凝土橋梁的教學(xué)及教材內(nèi)容進(jìn)行了研究。認(rèn)為可以借鑒國(guó)內(nèi)外優(yōu)秀教材的內(nèi)容和框架，在教學(xué)中引入基于B區(qū)與D區(qū)的混凝土橋梁設(shè)計(jì)觀念，增加基于力流的混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，加強(qiáng)概念設(shè)計(jì)等教學(xué)環(huán)節(jié)，改進(jìn)教材的編排方式；同時(shí)，教材作為學(xué)生最初接觸的權(quán)威專(zhuān)業(yè)讀物，應(yīng)當(dāng)注重文字精煉、圖表規(guī)范、表達(dá)準(zhǔn)確等細(xì)節(jié)。

關(guān)鍵詞：橋梁工程；混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；教材；概念設(shè)計(jì)

中圖分類(lèi)號(hào)：G6420 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1005-2909（2013）02-0058-03

“橋梁工程”是中國(guó)高校土木工程專(zhuān)業(yè)的一門(mén)重要課程。在目前各高校使用最多的幾種《橋梁工程》教材中^[1-3]，混凝土梁橋和拱橋的篇幅較大，斜拉橋和懸索橋的內(nèi)容則相對(duì)比較概略。限于總學(xué)時(shí)，在課堂教學(xué)中一般也如此。

將混凝土橋梁作為本科“橋梁工程”教學(xué)的重點(diǎn)內(nèi)容之一是合理的，這是因?yàn)榛炷翗蛄涸谑澜绺鲊?guó)應(yīng)用最廣，在中國(guó)公路橋梁中占90%以上，是橋梁工程技術(shù)人員必須熟悉的橋型。講授混凝土橋梁課程，一方面要求教師掌握其設(shè)計(jì)原理和分析方法，具備相關(guān)材料、設(shè)計(jì)理論與方法、施工工藝等方面的知識(shí)；另一方面也應(yīng)當(dāng)有高質(zhì)量的《橋梁工程》教材。

一、 國(guó)內(nèi)教材《混凝土橋梁》內(nèi)容的框架及若干問(wèn)題

目前，國(guó)內(nèi)多種《橋梁工程》教材中^[1-3]，有關(guān)混凝土橋梁的內(nèi)容大體相同，幾乎都是“構(gòu)造、分析、施工和工程實(shí)例”四部分，表1從教學(xué)角度分析了其中可能存在的若干問(wèn)題。

二、 與西方相關(guān)教材及規(guī)范內(nèi)容的比較

西方高等院校普遍不設(shè)橋梁專(zhuān)業(yè)（歸屬于結(jié)構(gòu)工程類(lèi)），一般也沒(méi)有專(zhuān)門(mén)的《橋梁工程》教材，課堂教學(xué)以授課講義為主，同時(shí)列出多本參考書(shū)。據(jù)筆者了解，在北美混凝土橋梁教學(xué)中推薦的參考書(shū)目主要有Prestressed Concrete Bridges（C. Menn）^[4]，Prestressed Concrete Structures（M. P. Collins）^[5]，Reinforced Concrete： Mechanics and Design（J. G. MacGregor）^[6]等，這些教材反映了西方混凝土橋梁課程的主要教學(xué)內(nèi)容。此外，涉及混凝土橋梁設(shè)計(jì)的主要規(guī)范，諸如美國(guó)AASHTO LRFD橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范、歐洲Euro Code Part 2-2、歐洲Model Code 2010等設(shè)計(jì)規(guī)范，也是教學(xué)中的重要參考書(shū)目。

（一）區(qū)分B區(qū)與D區(qū)的混凝土橋梁設(shè)計(jì)

在混凝土橋梁的設(shè)計(jì)分析中，應(yīng)當(dāng)將混凝土結(jié)構(gòu)劃分為B區(qū)和D區(qū)分別對(duì)待。B區(qū)是指截面應(yīng)變分布基本符合平截面假定的結(jié)構(gòu)區(qū)域，D區(qū)是指截面應(yīng)變分布呈現(xiàn)明顯非線性的結(jié)構(gòu)區(qū)域。混凝土橋梁中的預(yù)應(yīng)力錨固區(qū)、承臺(tái)、蓋梁、橫隔梁等都是典型的D區(qū)（圖1）。

在西方相關(guān)教材及規(guī)范中，對(duì)于D區(qū)的分析與設(shè)計(jì)，都采用基于拉壓桿模型（strut and tie model）的設(shè)計(jì)方法。反觀國(guó)內(nèi)混凝土橋梁的教學(xué)內(nèi)容，僅將混凝土橋梁按照受彎構(gòu)件來(lái)設(shè)計(jì)（認(rèn)為全部是B區(qū)），對(duì)于混凝土梁橋的D 區(qū)設(shè)計(jì)問(wèn)題，幾乎沒(méi)有涉及。

（二）混凝土橋梁基于力流的設(shè)計(jì)方法

在中國(guó)鋼筋混凝土橋梁承載力分析時(shí)，截面分析法被當(dāng)作唯一方法進(jìn)行講授。實(shí)際上，承載力計(jì)算的桁架模型與壓力場(chǎng)理論（圖2），一直備受西方學(xué)者推崇，并且是西方規(guī)范中的主流方法。

（三）概念設(shè)計(jì)理念

Model Code2010是歐洲FIB（前CEB-FIP）組織面向未來(lái)制定的混凝土結(jié)構(gòu)規(guī)范，包含全壽命周期設(shè)計(jì)、可持續(xù)發(fā)展、基于性能的設(shè)計(jì)等理念，應(yīng)逐步貫穿到橋梁工程教學(xué)中。

三、教材的改進(jìn)

近30年來(lái)，國(guó)內(nèi)《橋梁工程》教材除了跟隨規(guī)范的修訂作必要修改外，在內(nèi)容及編排體系上未有大的改變。筆者認(rèn)為，高等院校的橋梁工程教育應(yīng)當(dāng)著眼于知識(shí)的基礎(chǔ)性、先進(jìn)性和應(yīng)用性，正如林同炎先生所提倡的“工程師應(yīng)當(dāng)不盲從規(guī)范，而尋求利用自然規(guī)律”^[7] 。

（一）反映新的工程實(shí)踐

隨著橋梁工程技術(shù)在材料、設(shè)計(jì)和施工技術(shù)等方面的不斷更新，橋梁工程教學(xué)也應(yīng)當(dāng)適時(shí)反映這些工程實(shí)踐，應(yīng)當(dāng)增加節(jié)段預(yù)制拼裝和體外預(yù)應(yīng)力等新技術(shù)。對(duì)于一些趨于淘汰的技術(shù)、構(gòu)造及工藝，如錐銷(xiāo)錨、鐓頭錨以及混凝土支座等內(nèi)容，應(yīng)當(dāng)刪除或弱化。

（二）反映新的設(shè)計(jì)方法

自20世紀(jì)80年代以來(lái)，壓力場(chǎng)理論、拉壓桿模型等基于力流的D區(qū)設(shè)計(jì)方法，廣泛見(jiàn)于西方混凝土橋梁相關(guān)教材。修訂中的《中國(guó)公路混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》，即將引入D區(qū)設(shè)計(jì)方法。因而，建議在《橋梁工程》教材及課堂教學(xué)中，對(duì)相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行介紹，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到預(yù)應(yīng)力錨固區(qū)、橫隔梁、橋墩蓋梁、基礎(chǔ)承臺(tái)等應(yīng)力擾動(dòng)區(qū)，應(yīng)當(dāng)采用另類(lèi)設(shè)計(jì)模型。

（三） 加強(qiáng)概念設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)

橋梁概念設(shè)計(jì)是近年來(lái)工程界討論較多的話題，指工程師運(yùn)用工程知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)與結(jié)構(gòu)理論所形成的概念，進(jìn)行總體方案設(shè)計(jì)、確定結(jié)構(gòu)布置、擬定構(gòu)造細(xì)節(jié)和判斷計(jì)算結(jié)果。有必要在橋梁工程教學(xué)中結(jié)合橋梁結(jié)構(gòu)選型、構(gòu)造、計(jì)算分析及管養(yǎng)全過(guò)程，加強(qiáng)概念設(shè)計(jì)示例的講解。

四、結(jié)語(yǔ)

客觀地講，國(guó)內(nèi)的《橋梁工程》教材，普遍存在文字表述不夠嚴(yán)謹(jǐn)、圖形或公式表達(dá)錯(cuò)誤等問(wèn)題，某些數(shù)次再版的教材中，這些問(wèn)題仍存在。相較于西方教材對(duì)基本理論的把握，對(duì)基本概念的系統(tǒng)性闡釋?zhuān)瑢?duì)基本問(wèn)題的解讀，對(duì)語(yǔ)句、圖形及公式的細(xì)致斟酌，國(guó)內(nèi)教材還存在較大差距。

國(guó)內(nèi)的一些建筑工程教材，對(duì)完善《橋梁工程》教材也有借鑒作用，如東南大學(xué)邱洪興教授主編的“十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材《建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》^[8-10]。該教材內(nèi)容以建筑結(jié)構(gòu)形式為紐帶，考慮實(shí)際工程的一般設(shè)計(jì)過(guò)程，以“結(jié)構(gòu)選型與布置→計(jì)算模型選取與結(jié)構(gòu)分析→構(gòu)件設(shè)計(jì)與細(xì)部構(gòu)造”為主線，將不同結(jié)構(gòu)類(lèi)型貫穿起來(lái)。全套教材分為三冊(cè)，第一冊(cè)基本教程，用于基本理論的教學(xué)；第二冊(cè)設(shè)計(jì)示例，用于實(shí)踐教學(xué)，包括課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)；第三分冊(cè)學(xué)習(xí)指導(dǎo)，用于課外研學(xué)。鑒于此，《橋梁工程》的定位應(yīng)該在基本理論的灌輸，依靠橋梁設(shè)計(jì)叢書(shū)來(lái)完成實(shí)踐教學(xué)，對(duì)問(wèn)題的深入探討則有賴(lài)于后續(xù)學(xué)習(xí)。

總之，《橋梁工程》教材應(yīng)努力做到基本、系統(tǒng)、翔實(shí)和嚴(yán)謹(jǐn)，通過(guò)提高自身質(zhì)量獲得權(quán)威性，被廣泛認(rèn)可和使用。

參考文獻(xiàn)：

[1]范立礎(chǔ).橋梁工程：上冊(cè)[M].北京： 人民交通出版社，2001.

[2]姚玲森.橋梁工程[M].2版.北京： 人民交通出版社，2008.

[3]強(qiáng)士中.橋梁工程[M].北京： 高等教育出版社，2004.

[4]MENN C.Prestressed concrete bridges[M].Birkhuser，1986.

[5]Collins M P，Mitchell D.Prestressed concrete structures[M].Prentice Hall，1991.

[6]MacGregor J G.Reinforced concrete： mechanics and design [M].3rd.Prentice Hall，1997.

[7]林同炎.預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)沒(méi)計(jì)[M].3版.北京： 中國(guó)鐵道出版社，1984.

[8]邱洪興.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：基本教程[M].北京： 高等教育出版社，2007.

[9]邱洪興.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)示例[M].北京： 高等教育出版社，2008.

[10]邱洪興.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：學(xué)習(xí)指導(dǎo)[M].北京： 高等教育出版社，2009.

Concrete bridges teaching in bridge engineering course

LIU Zhao， HONG Hao

（School of Civil Engineering， Southeast University， Nanjing 210096， P. R. China）

Abstract：

In this paper， some issues on teaching and textbook contents of concrete bridge in bridge engineering curriculum are discussed. The frame and contents of some textbooks at home and abroad can be adopted as exemplary material. The proposed amendments include the introduction of the division of D-regions and B-regions， the implementation of the force flow method， and conceptual design for concrete bridges. The textbooks of bridge engineering， as first authoritative learning materials for students， should be well-written， informative and illustrative.

Keywords：bridge engineering； concrete structure design； textbook； conceptual design