彩色高清PDF《桥梁概念设计》项海帆

1952 年院系调整以后，中国的工科高等教育基本上因袭了苏联的体制，即按行业设校。
工科高校调整成土建类和机电类，以及水利、化工、矿冶、航空、地质、交通等专科院校，直接培养各行业需要的工程技术人员。文理科则合并成综合性大学，使工科和文理分家，十分不利于工程教育的发展。
在上世纪 50-60 年代，工科教材大都使用从苏联翻译过来的实用性教材，即教会学生按规范进行设计的方法。改革开放以来，开始按学科设系，逐渐向国际体制转变，但行业的影响力依旧存在。2004 年出版的桥梁工程新教材，除了按新颁布的规范作了必要的修改外，在篇、章、节安排上基本上还是因袭苏联老教材的体系，并没有本质上的改变，在教学理念和方法上也没有完全摆脱苏联模式的影响。
2006 年的国际桥协布达佩斯年会上，德国柏林工业大学土木系的 M. Schlaich 教授发表了题为《对教育的挑战—概念和结构设计》的大会报告。他介绍了柏林工大正在进行的土木工程教育改革，即将原来传统的按材料划分的钢结构教研室和混凝土教研室合并更名为“概念和结构设计”教研室，所属的三位正教授不再分别讲授“钢结构设计”和“混凝土结构设计”的分析方法和按规范的设计方法，而改为面对所有建筑材料按结构类型(桥梁、高层建筑和空间结构)分工讲授概念设计和结构设计的方法，并且加强对学生创新理念和能力的培养，即不仅教结构设计的基本功，更重要的是教会学生进行概念设计的创造能力。
2007 起，同济大学桥梁工程系决定为硕士研究生开设一门“桥梁概念设计”的新课，以培养新一代桥梁工程师的概念设计能力，克服中国桥梁在创新理念、工程质量和美学考虑三方面的不足，为中国在 21 世纪通过自主创新的努力，从桥梁大国走向桥梁强国贡献一份力量。
2008 年春季学期第一次开课，先采用讲座的形式，由几位年轻教授分工承担。2008 年暑假中项海帆也加入了该课程建设的行列，一起讨论确定了教材大纲，并和肖汝诚合作撰写第一章导论和第二章桥梁美学设计；桥梁设计分院的总工程师徐利平教授级高工和魏红一教授合作撰写第三章概念设计中应考虑的基本因素和第四章概念设计中创新理念的实例剖析；
葛耀君撰写第五章概念设计中对桥梁防灾和耐久性的考虑以及第二、第三章中的部分章节；肖汝城教授撰写第六章桥梁结构体系及其关键力学问题；石雪飞教授撰写第七章概念设计中新问题的解决；最后的第八章城市桥梁的概念设计则约请同济校友、天津城建集团总工程师韩振勇教授级高工撰写。全书由项海帆进行定稿前的审定。
近来，对“钱学森之问”的热议使我们深感中国工程教育改革的紧迫性和必要性。我们希望《桥梁概念设计》一书的出版能对中国桥梁专业的学生和桥梁界的同仁有所启迪和鼓舞，使中国桥梁设计尽快克服不足，走出误区，也使中国高校的桥梁工程教育尽早摆脱传统教材和方法的束缚，跟上国际工程教育改革的前进步伐。不当之处望桥梁界同仁不吝指正，我们将会在再版时加以修改补充，使这本《桥梁概念设计》进一步完善，成为 21 世纪桥梁工程师的必修教材。

内容索引：

目 录
第一章 导 论 INTRODUCTION ........................................................................... 1
1.1 近代桥梁发展概况 (1660-1945) .......................................................................................... 1
1.1.1 奠基时期 (1660-1765) ................................................................................................... 1
1.1.2 进步时期 (1765-1874) ................................................................................................... 1
1.1.3 发展时期 I—钢桥的诞生(1874-1945) ........................................................................... 3
1.1.4 发展时期 II—钢悬索桥 (1883-1945) ........................................................................... 4
1.1.5 发展时期 III—钢筋混凝土桥 (1875-1945) .................................................................. 6
1.1.6 小结.................................................................................................................................. 6
1.2 现代桥梁发展简史 (1945-2008) .......................................................................................... 8
1.2.1 创新桥型和体系............................................................................................................. 8
1.2.2 新材料及连接技术.......................................................................................................11
1.2.3 创新结构构造及附属设备...........................................................................................13
1.2.4 创新工法及装备...........................................................................................................15
1.2.5 创新理论及分析方法...................................................................................................17
1.2.6 小结...............................................................................................................................20
1.3 中国桥梁建设的成就与不足 (1978-2008) ........................................................................24
1.3.1 引言...............................................................................................................................24
1.3.2 八十年代中国桥梁的崛起...........................................................................................25
1.3.3 九十年代中国桥梁的腾飞...........................................................................................26
1.3.4 二十一世纪初的中国桥梁...........................................................................................27
1.3.5 中国桥梁建设中存在的问题.......................................................................................44
1.4 现代桥梁工程的未来..........................................................................................................46
1.4.1 桥梁工程师的使命和任务...........................................................................................47
1.4.2 桥梁工程的研究与发展...............................................................................................47
1.4.3 知识经济时代的桥梁建设...........................................................................................48
1.5 概念设计和创新理念..........................................................................................................49
1.5.1 概念设计的重要意义...................................................................................................50
1.5.2 概念设计的基本原则...................................................................................................51
1.5.3 创新的定义...................................................................................................................51
1.5.4 创新理念的建立...........................................................................................................53
1.5.5 概念设计的任务和内容...............................................................................................54
1.6 本章小结 ..............................................................................................................................56
复习思考题 ................................................................................................................................57
参考文献 ....................................................................................................................................57
第二章 桥梁美学设计 AESTHETIC DESIGN OF BRIDGES ............................ 58
2.1 美学的哲学基础..................................................................................................................58
2.1.1 西方的哲学基础...........................................................................................................58
2.1.2 东方的哲学基础...........................................................................................................61
2.2 桥梁美学的基本法则..........................................................................................................62
2.2.1 多样与统一(变化与统一) (Varied & Unified) ............................................................62
2.2.2 比例与匀称(Ratio & Well-proportioned) .....................................................................63
2.2.3 平衡与和谐(Balance & Harmony) ...............................................................................63
2.2.4 韵律和协调(Charm & Coordinated) ............................................................................64
2.2.5 桥梁概念设计中的创新和美学考虑...........................................................................65
2.3 世界桥梁美学设计的成功实例—记 20 世纪世界最美桥梁评选....................................66
2.4 中国桥梁美学设计的成功实例..........................................................................................70
2.5 中国桥梁美学设计问题剖析..............................................................................................74
2.5.1 关于桥梁主孔跨度的合理性.......................................................................................74
2.5.2 立面布置的对称性.......................................................................................................77
2.5.3 斜拉桥的边孔尺度.......................................................................................................77
2.5.4 斜拉桥边跨中的辅助墩布置.......................................................................................78
2.5.5 塔型选择及比例...........................................................................................................79
2.5.6 不对称独塔斜拉桥及协作体系...................................................................................81
2.5.7 悬索桥的边跨布置.......................................................................................................82
2.5.8 主梁梁高的合理选择...................................................................................................83
2.6 本章小结..............................................................................................................................83
复习思考题 ................................................................................................................................84
参考文献 ....................................................................................................................................84
第三章 概念设计中应考虑的基本因素 ................................................................. 85
3.1 各种自然条件和功能要求..................................................................................................85
3.1.1 自然条件.......................................................................................................................85
3.1.2 使用功能.......................................................................................................................94
3.1.3 景观要求..................................................................................................................... 101
3.2 平、纵线形与分孔布局.................................................................................................... 101
3.2.1 桥轴线和平面线型布局............................................................................................. 101
3.2.2 主通航孔设置............................................................................................................. 105
3.2.3 分孔布局..................................................................................................................... 108
3.3 各种桥型和基础的适用性................................................................................................ 110
3.3.1 各种桥型的演进.......................................................................................................... 111
3.3.2 各种桥型的适用范围和极限..................................................................................... 122
3.3.3 各种基础形式的适用范围......................................................................................... 123
3.4 影响经济指标的技术因素................................................................................................ 133
3.4.1 各种桥型的材料及经济指标..................................................................................... 134
3.4.2 总体布置对经济指标的影响..................................................................................... 137
3.4.3 基础方案对经济指标的影响..................................................................................... 141
3.4.4 施工方法对经济指标的影响..................................................................................... 144
复习思考题 .............................................................................................................................. 147
参考文献 .................................................................................................................................. 147
第四章 概念设计中创新理念的实例剖析 ........................................................... 149
4.1 桥梁方案及总体布局构思................................................................................................ 149
4.1.1 香港青马大桥.............................................................................................................. 150
4.1.2 香港汀九大桥.............................................................................................................. 152
4.1.3 日本鹤见航道桥.......................................................................................................... 156
4.2 桥梁方案中的技术创新.................................................................................................... 157
4.2.1 丹麦厄勒海峡大桥钢桁组合梁................................................................................. 158
4.2.2 美国旧金山海湾大桥东桥的抗震索塔..................................................................... 159
4.2.3 重庆新石板坡桥钢与混凝土混合梁......................................................................... 161
4.2.4 杭州九堡大桥组合拱桥............................................................................................. 163
4.2.5 采用高性能钢与混凝土的新型组合梁桥................................................................. 165
4.3 桥梁方案对景观要求的考虑............................................................................................ 167
4.3.1 香港昂船洲大桥.......................................................................................................... 167
4.3.2 上海卢浦大桥.............................................................................................................. 170
4.3.3 重庆菜园坝大桥.......................................................................................................... 172
4.4 创跨径纪录的正确理念.................................................................................................... 175
4.4.1 丹麦大贝尔特桥.......................................................................................................... 176
4.4.2 日本明石海峡大桥...................................................................................................... 177
4.4.3 日本多多罗大桥.......................................................................................................... 181
4.4.4 苏通长江公路大桥...................................................................................................... 183
4.5 杰出结构奖获奖之桥简介................................................................................................ 186
4.5.1 瑞士 Sunniberg 大桥 .................................................................................................. 186
4.5.2 日本美秀美术馆大桥................................................................................................. 188
4.5.3 英国盖茨黑德千禧大桥............................................................................................. 192
4.5.4 法国米约大桥............................................................................................................. 195
复习思考题 .............................................................................................................................. 197
参考文献 .................................................................................................................................. 198
第五章 桥梁结构防灾和耐久性 ............................................................................. 199
5.1 桥梁抗风设计理念............................................................................................................ 199
5.1.1 风与桥梁抗风.............................................................................................................. 200
5.1.2 减小静风荷载.............................................................................................................. 203
5.1.3 降低风致振动.............................................................................................................. 207
5.1.4 附加控制措施.............................................................................................................. 210
5.2 桥梁抗震设计理念............................................................................................................ 212
5.2.1 地震与桥梁抗震.......................................................................................................... 212
5.2.2 各种桥型的抗震原则.................................................................................................. 215
5.2.3 抗震设计成功案例..................................................................................................... 216
5.2.4 常用减隔振措施......................................................................................................... 219
5.3 桥梁防船撞设计理念........................................................................................................ 223
5.3.1 设防水准和设计原则................................................................................................. 224
5.3.2 合理选择桥位和桥轴线............................................................................................. 225
5.3.3 防船撞设计成功案例.................................................................................................. 226
5.3.4 各种防船撞措施......................................................................................................... 230
5.4 桥梁耐久性设计理念 ........................................................................................................ 232
5.4.1 结构耐久性问题......................................................................................................... 233
5.4.2 耐久性设计基本原则................................................................................................. 235
5.4.3 结构耐久性案例分析................................................................................................. 236
5.4.4 结构耐久性保证措施................................................................................................. 239
复习思考题 .............................................................................................................................. 241
参考文献 .................................................................................................................................. 241
第六章 桥梁结构体系及其关键力学问题 ............................................................. 242
6.1 桥梁结构体系 .................................................................................................................... 242
6.1.1 桥梁结构体系及其分类.............................................................................................. 242
6.1.2 评判桥梁体系优劣的标准.......................................................................................... 243
6.1.3 各种体系的受力特性.................................................................................................. 245
6.1.4 体系的创新.................................................................................................................. 247
6.2 重要设计参数的优化与调整 ............................................................................................ 256
6.2.1 桥梁结构设计参数的分类.......................................................................................... 256
6.2.2 设计参数对结构受力的影响...................................................................................... 257
6.2.3 结构参数的优化与调整.............................................................................................. 263
6.3 施工工法选择及其安全性认定 ........................................................................................ 266
6.3.1 桥梁结构的施工方法.................................................................................................. 266
6.3.2 施工方法与结构受力的关系...................................................................................... 267
6.3.3 施工方法的选择.......................................................................................................... 270
6.3.4 施工的安全认定.......................................................................................................... 272
6.4 桥梁结构估算与先进性认定............................................................................................ 273
6.4.1 桥梁结构的估算方法.................................................................................................. 273
6.4.2 常规桥梁的合理尺度.................................................................................................. 278
6.4.3 常规桥梁的材料指标.................................................................................................. 281
6.4.4 先进性的认定.............................................................................................................. 284
6.5 概念设计阶段中重要的力学验算..................................................................................... 287
6.5.1 结构分析的一般方法.................................................................................................. 287
6.5.2 强度检算...................................................................................................................... 288
6.5.3 刚度和稳定检算.......................................................................................................... 289
6.5.4 动力特性检算.............................................................................................................. 290
6.6 方案的建模方法 ................................................................................................................ 293
6.6.1 模型选择的一般方法.................................................................................................. 293
6.6.2 几何描述...................................................................................................................... 294
6.6.3 材料和截面特性.......................................................................................................... 295
6.6.4 边界条件...................................................................................................................... 296
6.6.5 质量.............................................................................................................................. 296
6.6.6 荷载.............................................................................................................................. 296
复习参考题 .............................................................................................................................. 299
参考文献 .................................................................................................................................. 300
第七章 概念设计中新问题的解决 ......................................................................... 301
7.1 创新设计理念实现的技术保障 ........................................................................................ 301
7.2 改善结构性能的构造细节................................................................................................ 302
7.2.1 构造细节的创新点...................................................................................................... 302
7.2.2 适应结构不同受力要求的边界条件构造.................................................................. 303
7.2.3 创新的组合结构.......................................................................................................... 308
7.2.4 不同材料界面间的连接构造...................................................................................... 322
7.2.5 减轻动力破坏的构造措施.......................................................................................... 327
7.2.6 保证结构耐久性的构造措施...................................................................................... 330
7.3 创新工法及相应的装备 .................................................................................................... 334
7.3.1 工法创新的源动力...................................................................................................... 334
7.3.2 适应特殊要求的桥梁架设新工艺.............................................................................. 335
7.3.3 桥梁架设新工艺的装备.............................................................................................. 344
7.3.4 辅助桥梁架设的检测装备.......................................................................................... 353
7.4 先进材料与高新技术的应用 ............................................................................................ 354
7.4.1 新材料与高新技术应用的要求.................................................................................. 354
7.4.2 高性能钢材(HPS) ........................................................................................................ 354
7.4.3 高性能混凝土(HPC) ................................................................................................... 357
7.4.4 纤维增强复合材料（FRP）....................................................................................... 360
7.4.5 IT 技术对桥梁工程建设的促进作用......................................................................... 363
7.5 复杂桥梁建造过程中研究专题的选择............................................................................. 365
7.5.1 研究专题立项的目的与必要性.................................................................................. 365
7.5.2 研究内容的选择.......................................................................................................... 366
7.5.3 研究的技术路线与方法.............................................................................................. 367
7.6 复习思考题 ........................................................................................................................ 367
参考文献 .................................................................................................................................. 368
第八章 城市桥梁的概念设计 ................................................................................. 370
8.1 城市桥梁的概念................................................................................................................ 374
8.1.1 城市桥梁的定义......................................................................................................... 374
8.1.2 城市桥梁的历史沿革................................................................................................. 375
8.2 城市桥梁的概念设计――总述........................................................................................ 382
8.3 城市桥梁的概念设计――结构工程篇............................................................................ 384
8.3.1 城市桥梁的桥式选择................................................................................................. 384
8.3.2 城市桥梁的结构特点................................................................................................. 388
8.3.3 城市桥梁的技术难点................................................................................................. 394
8.4 城市桥梁的概念设计――建筑美学篇............................................................................ 399
8.4.1 与环境协调................................................................................................................. 400
8.4.2 建筑手法..................................................................................................................... 403
8.4.3 桥梁装饰..................................................................................................................... 405
8.5 城市桥梁的概念设计――结构工程与建筑美学相结合................................................ 408
参考文献 .................................................................................................................................. 408
后记 ........................................................................................................................... 410

投稿会员：qwer