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摘要:

良好緒論部分的教學(xué)是課程教學(xué)的良好開始。在橋梁工程課程緒論部分的課堂教學(xué)中，通過優(yōu)化整合緒論部分的內(nèi)容，如橋梁的定義與功能、橋梁分類、橋梁跨徑發(fā)展、橋梁美學(xué)與造型、技術(shù)創(chuàng)新、災(zāi)害與應(yīng)對措施以及全球交通網(wǎng)絡(luò)等知識點，讓學(xué)生對該門課程有個整體的認識，了解橋梁工程的發(fā)展現(xiàn)狀與發(fā)展歷史，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)該門課程的積極性，增強學(xué)生將理論知識和工程實踐密切聯(lián)系的能力，提高教學(xué)質(zhì)量，以培養(yǎng)素質(zhì)高和創(chuàng)新能力強的橋梁工程專業(yè)人才。

關(guān)鍵詞:

土木工程專業(yè);橋梁工程;課程教學(xué);教學(xué)研究

一、橋梁工程課程緒論部分內(nèi)容的重要性

橋梁工程課程是土木工程專業(yè)的一門必修課，其內(nèi)容主要是各門專業(yè)基礎(chǔ)課知識在橋梁工程中的綜合應(yīng)用，是一門實踐與理論并重的專業(yè)技術(shù)課［1］。橋梁工程課程實踐性很強，教學(xué)中應(yīng)注意激發(fā)學(xué)生對橋梁工程課程的興趣，充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和能動性;此外，課堂教學(xué)還應(yīng)注意與工程背景相結(jié)合，以提高教學(xué)質(zhì)量。“緒論”是課程的開始，良好的緒論教學(xué)是課程教學(xué)的良好開始。在橋梁工程課程緒論部分的教學(xué)中，通過優(yōu)化整合橋梁的定義與功能、分類、跨徑發(fā)展、橋梁美學(xué)與造型、技術(shù)創(chuàng)新、災(zāi)害與應(yīng)對措施以及全球交通網(wǎng)絡(luò)等知識點，可以讓學(xué)生對該門課程有個整體的認識，了解橋梁工程的發(fā)展歷史與發(fā)展現(xiàn)狀，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)該門課程的積極性。同時，適應(yīng)土木工程專業(yè)培養(yǎng)方案的需要，結(jié)合橋梁工程自身特點，在課堂講授中整合與優(yōu)化緒論的講解內(nèi)容，改善教學(xué)手段，對提高課程教學(xué)質(zhì)量是十分重要和必要的。

二、橋梁工程課程緒論部分內(nèi)容的整合優(yōu)化

(一)橋梁的定義與功能

按百科全書的定義，橋梁是跨越障礙(河流、峽谷、道路等)的結(jié)構(gòu)工程物。橋梁在學(xué)科分類上，屬于土木工程專業(yè)的一個分支，是道路工程的關(guān)鍵部位與核心工程;在環(huán)境美學(xué)上，橋梁往往又是當(dāng)?shù)氐臉?biāo)志性建筑物。相對于隧道，橋梁固定于地表各處，形體龐大，構(gòu)造各異，承受交通荷載及自然環(huán)境的影響。橋梁的本質(zhì)特征為用自身的跨越能力實現(xiàn)連接，跨越行為是橋梁結(jié)構(gòu)的本質(zhì)。在課堂教學(xué)中，可以結(jié)合學(xué)校周圍或本地的橋梁來講述橋梁的作用與重要性。

(二)橋梁的分類

橋梁的分類很多，按橋梁用途來劃分，有公路橋、鐵路橋、公路鐵路兩用橋、人行橋、農(nóng)橋、運水橋(渡槽)以及其他專用橋梁(如用作通過管路、電纜等的橋)，當(dāng)然主要的是公路橋與鐵路橋。隨著軌道交通的發(fā)展，公路鐵路兩用橋也日益增多。按跨徑大小分類，依據(jù)中國《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》(JTGB01－2003)，橋梁可以分為特大橋、大橋、中橋與小橋。多孔跨徑總長L＞1000m，單孔跨徑Lk＞150m，屬于特大橋;多孔跨徑總長100m≤L≤1000m，單孔跨徑Lk＞150m，屬于大橋;多孔跨徑總長30m(40m)＜L＜100m，單孔跨徑20m≤Lk＜40m，屬于中橋;多孔跨徑總長8m＜L＜30m(40m)，單孔跨徑5m≤Lk＜20m，屬于小橋;單孔跨徑Lk＜5m，則屬于涵洞。按主要承重結(jié)構(gòu)所用的材料來劃分，橋梁分為木橋(屬于臨時橋梁)、圬工橋、鋼筋混凝土橋、組合梁橋、鋼橋等。按跨越障礙的性質(zhì)分，有跨河橋、跨線橋(立交橋)和高架橋。按施工方法分，有整體施工橋梁(上部結(jié)構(gòu)一次澆筑而成)、節(jié)段施工橋梁(上部結(jié)構(gòu)分節(jié)段組拼而成)。按行車道的位置劃分，有上承式———視野開闊，但建筑高度相對較大;下承式———建筑高度小，視野較差;中承式———兼有前兩者的優(yōu)缺點。按跨越方式(是否固定)分，有固定橋、活動橋(又稱開啟橋或開合橋，分平轉(zhuǎn)、立轉(zhuǎn)或升降)、浮橋、漫水橋。由于橋梁分類眾多，課堂講授時應(yīng)突出重點，根據(jù)學(xué)生的專業(yè)特點，抓住主要的分類方式，如按結(jié)構(gòu)體系、建筑材料、用途等進行分類的方式應(yīng)作重點講解;而把按行車道的位置劃分橋梁的內(nèi)容放到拱橋章節(jié)去講授，因為拱橋的主要分類方式是按行車道的位置來分類的。在后續(xù)講授斜拉橋或懸索橋內(nèi)容時，也會涉及到按材料進行橋梁分類的知識點。同時，授課時還應(yīng)注意各個分類之間的組合，如大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)等。

(三)橋梁的跨徑發(fā)展

近年來，中國的橋梁建設(shè)發(fā)展迅速，橋梁跨徑不斷增加，許多橋梁建設(shè)達到世界水平，取得了舉世矚目的成就。已建成的著名橋梁有:主跨1088m的蘇通長江大橋(鋼箱梁斜拉橋)，2012年前是世界第一跨度斜拉橋;主跨1650m的舟山西堠門懸索橋(世界第二跨度懸索橋);主跨550m的上海盧浦大橋(鋼箱拱橋);主跨552m的重慶朝天門長江大橋(鋼桁拱橋)。這些著名橋梁代表著中國橋梁建設(shè)的水平，受到世界橋梁界的高度贊譽。課堂講授時，應(yīng)該對不同橋型展開講授，并注意內(nèi)容的側(cè)重點，抓住幾種有代表性的橋型進行講述，力求簡單明了，與生活貼近。如，鋼懸臂桁架梁橋的主跨在19世紀(jì)初超過500m，而后極少修建，該類橋梁中國也較少見，課堂講授時一般僅簡單提及。鋼連續(xù)桁架梁橋19世紀(jì)50年代至今，單孔跨度控制在200m～300m之間，向更大跨度發(fā)展的可能性較小，課堂教學(xué)時，可以結(jié)合武漢長江大橋與南京長江大橋來講授。中國混凝土拱橋，即萬縣長江大橋，則在1997年達到了420m，超過了克羅地亞主跨390m的KRK－1號橋。鋼拱橋在20世紀(jì)30年代就超過500m，發(fā)展相對平穩(wěn)。進入21世紀(jì)后，在中國出現(xiàn)了2座主跨500米以上的鋼拱橋，即主跨550m的盧浦大橋與主跨552m的朝天門長江大橋。鋼斜拉橋從1950年主跨約200m到今天主跨超過1000m，鋼懸索橋主跨從1930年主跨約1000m到今天約2000m，發(fā)展都很迅速。課堂講授時，應(yīng)重點突出中國橋梁在跨徑上的突破，并配以相應(yīng)的橋梁圖片，增強教學(xué)效果，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，以達到事半功倍的效果。

(四)橋梁的美學(xué)與造型

相對隧道而言，橋梁的直觀性強，造型優(yōu)美，視覺效果較好，往往給人以較強的震撼力;相對道路而言，橋梁是交通的關(guān)鍵部位，更能引起人們的關(guān)注。對橋梁的美學(xué)與造型應(yīng)給予重點關(guān)注，講授橋梁的跨徑發(fā)展時，也需要借助圖片或動畫予以講解。橋梁是土木工程皇冠上的明珠［2－3］。橋梁結(jié)構(gòu)的形式與造型多種多樣，為橋梁工程師們的設(shè)計提供了無限的空間，也最能體現(xiàn)橋梁工程師們對橋梁結(jié)構(gòu)的理解和熱愛［2］。在課堂教學(xué)中引入美學(xué)思想，可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)該課程的興趣和求知欲望，引導(dǎo)學(xué)生更好地理解與認識橋梁，提高學(xué)生的審美情趣，達到更好的教學(xué)效果。

(五)橋梁的技術(shù)創(chuàng)新與發(fā)展動力

橋梁的發(fā)展史其實就是一部技術(shù)創(chuàng)新史。最早的橋梁可能源自雷擊而傾于河上的樹木。拱是曲線中最優(yōu)美的線型，中國文字“橋”即是“木”與“拱”象形復(fù)合而成的。因此，緒論部分的課堂教學(xué)應(yīng)重視這一內(nèi)容的講解。趙州橋又名安濟橋，建于公元610年，是位于中國河北的一座著名石拱橋，也是目前世界上最古老的保存得最完好的大跨度單孔敞肩坦弧石拱橋。趙州橋圓弧拱的跨度大，通航凈空大。這種跨度大、扁平率低的單孔1/4圓拱橋梁結(jié)構(gòu)，是橋梁史上的一個奇跡。趙州橋被譽為“國際土木工程里程碑建筑”。橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計分析理論、電子計算機技術(shù)、建筑材料、施工工藝、行業(yè)競爭等因素的發(fā)展和進步，是推動橋梁工程發(fā)展的內(nèi)在動力［4］。經(jīng)濟發(fā)展、社會需求和技術(shù)創(chuàng)新，為橋梁工程提供了所需要的設(shè)計計算理論、計算手段、建筑材料、機械裝備、施工技術(shù)等，對橋梁工程的發(fā)展有著直接的支撐作用。英國工業(yè)革命后，世界鋼鐵產(chǎn)量快速增長，以鋼材為主要承重材料的工程結(jié)構(gòu)得到較大的發(fā)展，鋼橋開始大量出現(xiàn)。20世紀(jì)30年代經(jīng)濟大蕭條后，美國為了經(jīng)濟的恢復(fù)和持續(xù)增長，修建了大量高速公路，鋼拱橋和鋼懸索橋由此得到了較快的發(fā)展。二戰(zhàn)后，由于鋼材短缺，混凝土橋梁大量出現(xiàn)，斜拉橋、正交異性鋼橋面板、混凝土塔、掛籃懸澆、預(yù)應(yīng)力技術(shù)、連續(xù)剛構(gòu)、鋼砼組合結(jié)構(gòu)等新的結(jié)構(gòu)和技術(shù)應(yīng)運而生，并出現(xiàn)了許多先進的施工技術(shù)，如懸臂拼裝、頂推、移動模架、大型浮吊整體吊裝架設(shè)等［4］。日本經(jīng)濟的發(fā)展，推動了高速鐵路的發(fā)展，相繼建成了多座世界級的大跨度斜拉橋和懸索橋。20世紀(jì)80年代以來，中國改革開放，經(jīng)濟的騰飛促使公路鐵路迅猛發(fā)展，橋梁建設(shè)成就輝煌，建成了大量連續(xù)剛構(gòu)拱橋、大跨斜拉橋、大跨度懸索橋等世界級的大跨度橋梁。

(六)橋梁災(zāi)害事件的發(fā)生與應(yīng)對措施

盡管橋梁建設(shè)取得了矚目的成就，但是不時出現(xiàn)的橋梁事故與災(zāi)害仍無法回避［5］。古今中外發(fā)生的橋梁災(zāi)害事故很多，2007年8月，美國《時代周刊》雜志評選了百年世界十大最惡劣塌橋事故。每次事故都是一個血的教訓(xùn)，重要的是應(yīng)思考導(dǎo)致橋梁事故發(fā)生的原因。1940年11月7日，在風(fēng)中振顫的塔庫馬大橋在八級大風(fēng)荷載的動力作用下，經(jīng)過劇烈扭曲震蕩后，吊索崩斷，橋面結(jié)構(gòu)解體損毀，半跨墜落水中，橋梁最終倒塌。當(dāng)年人們未能全面認識懸索橋受力體系，也沒有足夠重視空氣動力對橋梁的影響。塔庫馬大橋的倒塌促使橋梁風(fēng)工程學(xué)的誕生，推動了橋梁工程的發(fā)展，至今仍有警示意義。魁北克大橋在施工中先后出現(xiàn)2次工程垮塌事故(見圖2)。這座橋主跨度為549米，是當(dāng)時全世界最長的懸臂橋。1907年8月，大橋桿件失穩(wěn)引起全橋倒塌，19000噸鋼材落入水中，造成75人死亡。1916年9月，中間跨度最長的一段橋身在被舉起過程中掉落水中，11名工人被奪去了生命。垮塌的原因之一是南錨跨靠近主墩的下弦桿的壓屈導(dǎo)致大橋在施工過程中倒塌。穩(wěn)定問題是力學(xué)中的一個重要分支，橋梁失穩(wěn)事故促進了橋梁穩(wěn)定理論的發(fā)展，橋梁技術(shù)的發(fā)展使橋梁穩(wěn)定問題更顯重要。1970年，位于澳大利亞墨爾本的一座鋼箱梁橋(密爾福德天堂橋)倒塌。鋼箱梁橋本來已有很長的歷史了，由于二戰(zhàn)后鋼結(jié)構(gòu)焊接與安裝技術(shù)的發(fā)展，鋼箱梁橋跨度做得越來越大，箱壁尺寸越來越薄。最終由于鋼箱梁板件的焊接殘余應(yīng)力、幾何缺陷發(fā)生失穩(wěn)，導(dǎo)致該橋倒塌。工程師從該橋的垮塌中認識到薄壁箱梁的剪力滯后效應(yīng)，由此推動了薄壁構(gòu)件設(shè)計理論的發(fā)展。湖南鳳凰橋在拆除橋上的腳手架時發(fā)生垮塌，事故造成64人遇難。2008年汶川大地震，2010年青海玉樹大地震，均造成道路、橋梁損毀嚴(yán)重。位于震中的汶川縣附近道路基礎(chǔ)設(shè)施受到嚴(yán)重破壞，其中橋梁震害最為典型和嚴(yán)重。因此，在課堂教學(xué)中，應(yīng)適時引入橋梁災(zāi)害事故的介紹，并適當(dāng)進行評述，既完成了教學(xué)內(nèi)容的講授，也活躍了課堂氣氛，還拓展了學(xué)生的工程視野，能收到較好的教學(xué)效果。此外，這些橋梁災(zāi)害事故案例，與后面章節(jié)教學(xué)的內(nèi)容是相關(guān)的，在緒論部分引入這些章節(jié)，為后面章節(jié)的教學(xué)提前作好鋪墊。

(七)全球交通網(wǎng)絡(luò)

加拿大人類學(xué)家費利克斯—菲蘭德將美國國家海洋與大氣管理局、國家地理空間情報局等機構(gòu)的人類出行數(shù)據(jù)與地球夜景照片進行疊加，形成了地球上錯綜復(fù)雜的交通網(wǎng)絡(luò)。從中可以看出，空中交通與海路交通已相對完善，但是陸路交通還較匱乏，尤其是洲際公路中跨越海峽的橋梁建設(shè)較薄弱。由于全球化與世界經(jīng)濟的發(fā)展，跨海工程也不再是可望而不可及的宏偉藍圖，21世紀(jì)或?qū)⒂瓉硎澜绶秶鷥?nèi)更大規(guī)模的橋梁建設(shè)高潮［6－8］。著名海峽通道方案有白令海峽工程、直布羅陀海峽工程、墨西拿海峽工程、厄勒海峽工程、馬六甲海峽工程、大帶海峽工程、博斯普魯斯海峽工程等。中國交通運輸部已制定了“五縱七橫”國道主干線規(guī)劃，其中“二縱二橫”已基本連通。全部工程要求2020年前完成五個跨海工程，自北向南依次跨越渤海海峽、長江口、杭州灣、伶仃洋、瓊州海峽。其中，渤海海峽與瓊州海峽跨海工程尚在規(guī)劃中，長江口與杭州灣跨海工程已經(jīng)建成通車，伶仃洋(粵港澳)跨海工程正在建設(shè)中。通過這部分知識點的講授，幫助學(xué)生認識到作為土木工程的橋梁工程建設(shè)是一項大有可為的事業(yè)，有很大的發(fā)展空間，學(xué)生們畢業(yè)后能夠施展自己的才能。由此使學(xué)生感到學(xué)習(xí)橋梁工程不再是一門枯燥的事情，而是跟自己的事業(yè)發(fā)展和自身的生活密切相關(guān)，學(xué)習(xí)橋梁工程課程還能與世界相聯(lián)系，從而激發(fā)學(xué)生課程學(xué)習(xí)的熱情與積極性。

三、結(jié)語

良好的緒論教學(xué)是橋梁工程課程教學(xué)良好的開始。在橋梁工程課程教學(xué)中，應(yīng)結(jié)合土木工程專業(yè)培養(yǎng)方案要求和橋梁工程課程的自身特點，優(yōu)化整合緒論部分的內(nèi)容，改善教學(xué)方法，活躍課堂教學(xué)氣氛，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)知識的興趣，提高教學(xué)效果，培養(yǎng)素質(zhì)高、實踐能力強的橋梁工程專業(yè)人才。

作者：曾勇 譚紅梅 吳國雄 董莉莉 單位：重慶交通大學(xué)土木工程學(xué)院 重慶建筑工程職業(yè)學(xué)院 重慶交通大學(xué)建筑與城市規(guī)劃學(xué)院

參考文獻:

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［2］陳艾榮，盛勇，錢峰．橋梁造型［M］．北京:人民交通出版社，2004．

［3］曾勇，譚紅梅．橋梁工程教學(xué)中若干能力培養(yǎng)的探索［J］．高等建筑教育，2014，23(2):66－69．

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