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桥梁概念设计学习心得

进入学期中后期，大三桥梁系的同学不得不面对一门外沿极大的

课程——《桥梁概念设计》，本期有事问学长和你聊聊这门课。

这里向为本文撰稿、有着深厚专业素养的“杰学长”致谢！

以下为“杰学长”的金玉良言：

大三下的桥梁同学们有一门专业课：课堂学习时，大部分人对这

门课的感觉是这样的；

但是在做大作业时，大部分人对这门课的感觉变成了这个样子……

没错，这门课就是传说中的《桥梁概念设计》，今天就来简单谈

一下对这门课的理解和体会。

《桥梁概念设计》是桥梁工程系为本科生和研究生开设的一门专

业课程，是保研加权课程的备胎之一（桥梁系保研加权专业课一般为：

桥梁工程＋桥梁概念设计与预应力混凝土课设二选一）。本科阶段共

分三个班授课，三位教授对桥梁结构体系和力学概念都有着极为深入

的理解和研究，但基于对概念设计理念的理解不同，三位老师在授课

时有各自不同的侧重点。这里认为没有哪位老师的侧重点是正确的或

者是不正确的。对这门课而言，完成大作业（哪怕是很出色地完成大

作业）并不意味着就已经把课程学好学透，毫不夸张地说，概念设计

的涵盖领域是一个无底洞。因此，在这里避开如何出色完成大作业这

个话题，而是简单谈一下我们应该通过这门课程意识到什么、学到什

么，为大家的课程学习提供一些参考。

我们为什么要强调“概念”？

顾名思义，桥梁概念设计的精髓就在于“概念”这两个字，那么

我们为什么要强调“概念”？大家在本学期已经开始了工程软件这门

课的学习，我们都知道，随着有限元分析软件的不断发展，能够计算

求解的结构也越来越复杂和精细化，这时候需要工程师具备的不再是

按部就班去求解一个实际结构的计算能力，而是对软件计算结果合理

性的判断能力。举例子来说，本学期某些软件ansys的大作业是分析

一座混凝土刚构桥梁，最后需要在结果中列出上部结构的轴力、剪力

和弯矩图，那么我们怎么确保自己的计算结果是正确的呢（当然这里

并不是对软件内置计算方法存疑，而是可能由于粗心或者理解不清晰

等原因导致前处理或者求解设置中出现问题）？这时候如果你的力学

概念明确，对一个连续刚构体系的计算模型，很容易便能分析出自重

作用下弯矩、剪力和轴力图的大致形状；反之，面对软件计算的结果，

你就可能感到内心发虚，只能去找靠谱小伙伴们对对答案了～

通过桥梁概念设计我们要掌握什么？

前面探讨了我们为什么要强调“概念”，但桥梁概念设计这门课

所指的“概念”与传统力学概念并不完全一致，这里的概念是要为设

计服务的。学习这门课，我们必须搞清楚要掌握些什么。这个问题很

重要，但也很宽泛，笔者不敢保证对这门课程的理解和认识有多么透

彻，但笔者认为，学习这门课，我们至少应该掌握这些内容：

（1）四类基本桥型（梁桥、拱桥、斜拉桥、悬索桥）各自的结构

组成、受力特点、适用跨径、体系参数指标等。这是一个合格的桥梁

设计师应具备的最基础最基础的素养，懂了这些，你才能游刃有余的

进行桥型方案比选。如果你有了这些概念，你就不会在跨度超过500-

600m之后仍选择拱桥方案，也不会在软土地基首选有推力拱桥以及

悬索桥方案（除非有景观等方面的特殊要求），你才能对几种初步设

计方案进行全面、综合、中肯的比选，这是你将来做毕业设计必须面

对的关键问题。这四类基本桥型的比选方法和受力行为也是保研考研

复试中的热门话题，比如曾经有老师在复试时问过：“假如需要跨越

一个比较长比较宽的峡谷建桥，你会选什么方案？”有了这些桥型的

基本概念之后，上承式拱桥也许就会成为你的首选，既可以充分利用

岩石基础抵消水平推力，又能有效降低桥梁跨径、节约成本。除此之

外，连续刚构桥、矮塔斜拉桥也是一些可行的选择。再比如，也有老

师在复试中问过：“哪些桥型在自重作用下会对地基基础产生水平推

力？”，这就是考察你对基本桥型受力特点的理解能力了（该问题答

案请大家自行思考）。

（2）桥梁设计中的关键力学问题。这可以说是上述（1）中能力

的延伸和扩展。在方案比选结束，确定了一种桥型方案之后，对于特

大跨径桥梁，需要做的除了常规的承载力分析之后，还要去解决一些

关键力学问题。以笔者在概念设计课程中的经历来说明，在方案比选

阶段，我曾经试着提出一种600m中承式拱桥＋360m上承式拱