【徐腾飞的回答(18票)】:
谢邀
先回答你的几个问题,再来谈桥梁与工民建设计的不同,这可是个大问题。
1、横向分布系数的问题
如@张海东 所述,桥梁的荷载的构成,是若干个线均布荷载与若干个集中荷载构成。而工民建的荷载是一个面均布荷载。
从断面上来看,线均布荷载就成了集中荷载。
由于荷载的差异,导致桥梁有可能存在荷载分配的问题。
总的来说,桥梁需要计算横向分配系数的时候,就是桥梁荷载沿横向分配不够均匀的情况。
具体来说,以下情况需要考虑横向分配:
装配式桥梁:即桥梁在横向上看,由若干根预制梁,通过某种特殊构造,装配而成。
这种桥横向的整体性可能较弱,因此需要计算横向分配系数
我想题主说的就是这个了。
这是算横向分配最常见的情况。
在这种情况下,根据连接方式的不同,有不同的方法计算横向分布系数。
而其实桥梁也有估算横向系数的方法,例如范立础的《桥梁工程》中介绍,铰接板法的横向分布系数可以按照平均分配的基础上扩大15%考虑。
而现浇箱梁,如果桥梁比较宽,而荷载特别大且集中的情况,也要考虑横向分配系数。
当然也可以用梁格法计算。
这种情况比较特殊,不是经常能遇得到。
下图是一个单箱11室的整体箱梁,桥跨25m,梁宽16.96m,大件车在桥中线附近通过。
利用空间有限元方法,可以计算出每个腹板的横向分配系数,我们可以看到,最大的横向分配系数比最小的相差22%。
2、支座的设置问题
桥梁中设置支座,可以非常明确的,人为的,设置受力模式。使得计算模式与实际情况比较吻合,这是很大的优点。同时,桥梁的结构简单,支座数目也不多,这使得设置支座成为可能。
而工民建中,构件多,梁柱节点非常多,尤其是,工民建是一层一层垒上去的。
如果都设置支座,那支座设置量很大,而且会占用大量的空间。同时,施工也会异常复杂,如果考虑到,支座使用寿命,更换支座的问题,那就更崩溃了。
在工民建中,对于空间的利用是要求很高的。
比如说,桥梁中,跨度做大之后,可以把梁高加大,多加一点梁高都无所谓,就是加一点混凝土的成本。
而在工民建中,想要加大梁高,加大柱子,恐怕第一个跳起来的就是建筑师了,其次就是开发商了,增加柱子,减小了使用面积,加大梁高,减小了净层高,这可不是那一点点材料成本的问题。
3、标准图的问题
桥梁中有呀,铁路桥,公路桥,都有相应的标准图,当然,跨度是在50米以下的简支梁桥。
交通部或者铁道部,按照跨径不同,桥梁的斜角角度,有各种标准梁的图纸,可以直接套用。
设计的时候,只用设计基础与桥墩就行了。
跨度大了之后,就类似工民建的特殊结构,也没法采用标准图集了。
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~·桥梁设计与工民建设计的区别~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
从总体上说,桥梁的设计理念比工民建而言要保守一些,相应的可靠度要求也会比较高。
(铁路桥是容许应力法设计,在这里不谈)
下图是公路桥梁与工民建的可靠度要求的对比,表中我们可以看出,公路桥梁的目标可靠度指标比工民建要高1.0。
而在抗震设计中,也体现了两者的差别。
建筑的设防原则是:小震不坏,中震可修,大震不倒。
而桥梁是采用2水准设防,根据桥梁规模,
对于一般性桥梁而言,可以简单的用中震不坏,大震不倒,来类比;
而对于重要的桥梁,则是中震不坏,大震还是不坏。
因此,我最喜欢做大桥抗震分析,一切都是弹性计算,不用算非线性。
而在具体的设计中,桥梁工程的特点,可能有这么一些:
1、跨度大。跨度为100~200米,悬挑70-100米,在桥梁上是很常见的。当然,大跨度带来的是大梁高。梁高10几米,也就是说4-5层楼高,是很常见的。
2、桥梁结构简单。与工民建相比,桥梁结构是个线结构,也就是说大部分桥梁是个梁结构,而且是比较符合力学假定的梁结构,从这点而言,桥梁结构很能体现力学原理的。同时,桥梁支座是个特点,桥梁利用各种支座来改变梁体的边界条件。
3、收缩徐变特性,桥梁的大跨度特性会导致混凝土收缩徐变特性异常突出。这个在工民建中也是很少考虑的问题。
收缩徐变是个时变问题,与加载路径相关的问题,为了考虑收缩徐变问题,桥梁设计中,必须给出施工过程安排,施工单位也必须根据设计单位的施工步骤来组织施工,施工时间也在设计中预先设计好。而建筑设计中,施工组织及施工时间安排,设计单位是不做的。
4、桥梁工程中预应力用的多,而工民建中预应力少。这里讲的预应力是真正的预应力,是采用高强钢绞线(抗拉强度1860MPa),而不是工民建中的所谓预应力板。
5、桥梁设计关注施工,而工民建对施工不那么关注。
桥梁的施工方法很多,而采用不同的施工方法,桥梁的内力不一样。桥梁的施工过程中存在结构体系转换,桥梁施工方法分类很多,有满堂支架,悬臂施工,转体施工,顶推施工等等,同一座设计一模一样的桥梁,采用不同施工方法,内力,配筋完全不一样,所以桥梁设计必须依赖施工方法。
6、工民建设计中,受约束大,桥梁设计受约束较小。
工民建中的结构设计,是在建筑师做完功能设计后,用结构手段实现建筑师的设计。因此在实际设计过程中,就经常会受到建筑师的制约。
比如说梁高,如果单纯说建筑工程没法做大跨度,这是不公平的。这句话的前提是,在梁高受限的情况下,建筑工程跨度做大很困难。而桥梁中限制少些,为什么单跨能做到150米,那是因为梁高做到了10多米。
所以如果说设计时带着脚镣跳舞,工民建设计师的脚镣更重。有时候约束太多的情况下,设计某些发挥余地就很小。
7、这个差别恐怕是中国特色了。工民建的投资来源于开发商,也就是私人老板。而桥梁投资来源于国家。
开发商的目的是追求利润,所以在成本控制上会非常严格,甚至无理。例如,开发商都有设计优化部,这是部门是干啥用的呢,将设计院的设计拿来,尽可能的减少钢筋用量。这时候,如果设计院不同意怎么办,那就找过一家愿意盖章的小设计院出图。我还知道,在成都市场,某品牌还比较大的房地产开发商,在和设计院签订合同的时候,将每平方用钢量限制写入合同的无耻做法。
桥梁投资的管理者是代表国家的交通局,公路局或者下属的国有公司。他们更关注如何把钱安全的花出去,如何避免事故。因为多花点钱,恐怕国家不会追究他责任,因为钱没有进他的腰包;而如果因为他的节约,造成了事故,,那他的乌纱帽就不保了。所以桥梁投资资金是相对比较充足的,在桥梁开工前,资金都是有保障的。我们听说过烂尾楼,烂尾桥恐怕还是比较少见。
预算1个亿,最后变更到2-3个亿的事情也常有。
不变更,施工单位怎么挣钱啊
资金是否有保证,就决定了设计的时候的自由度有多大。
不过,话说回来,工民建与桥梁,都只是结构工程在不同行业的应用而已。都是下九流,谁瞧不起谁啊
【张海东的回答(1票)】:
本人一直从事桥梁设计,对该部分做简答如下。首先,两者荷载相差悬殊:对桥梁荷载中车道荷载:集中力+均布力,同时要求集中力加载在最不利位置,由此计算的内力位移要大很多,且汽车要考虑冲击系数,对活载进一步放大,民建荷载一般较小(对于普通住宅而言)。其次是模型,很多桥梁可以简化为平面杆系模型,各个方向上受力极其不均匀,相差几倍或十几倍不止,民建这相对更平衡一些(复杂造型不在此列)。再次,计算参数,桥梁跨径往往都很大(大于5m,小于5m属于涵洞),需要跨越河道或公路铁路等交通,故墩台相对位置比较远,导致绝大多数桥梁的主梁都是预应力构件(跨径在10m一下一般采用普通钢筋混凝土构件)梁高大,施工较复杂;民建一般不会受此限制,基础尽量做成整体,通过密布承重柱及构造柱可以大大减少主梁跨径,一般以普通钢筋混凝土构件居多。
对于lz说的10*10m的桥,我猜跨径是10m,横向则是宽度为1m的预制板梁铰接成型的,然后通过铰接板梁法计算荷载横向分布系数,取最值并以此为依据进行设计。
桥梁也有通用图,但都是小跨径预制板梁箱梁和T梁(交通部或者各个省院颁布),现在应用也很多,主要用于公路系统,在市政桥梁设计时往往改动较多。
桥梁一般设置支座是因为高度相比长度或者宽度都相对较小,仅需考虑主梁在地震荷载下落梁风险即可,而民建在高度上反而是最大的,一般情况下不设支座(特殊情况除外)。
从本质上讲,都一样的,都属于大结构的范畴,只不过细分了市场而已,其实是有利于“高精专”发展的。但不得不承认,桥梁规范尙远远落后于民建规范,无论内容还是深度,研究和试验等还有待于进一步开展。
就这么多吧。
——————————————————————————————————————————
都是下九流,谁瞧不起谁啊,不过我见过有一注结构工程师做连续桥梁设计时不考虑基础沉降的,呜呼。
【杨阳的回答(0票)】:
荷载不同啊,楼房上面又没有汽车荷载,更没有横向分布系数。桥梁设计也有标准图集吧,比如标准的20m箱梁
【常江的回答(0票)】:
建筑结构早早进入了概率极限状态设计法设计,桥梁结构受研究及试验水平、荷载等限制,尤其是钢桥,至今还是允许应力法设计(86年规范到现在快三十年了没变过,到现在编新规范在很多方面拿不出自己的试验结果和数据,只能拾欧美日人牙慧),混凝土桥规范虽然算是概率极限状态设计,也只能算是半概率。
原文地址:知乎
【徐腾飞的回答(18票)】:
谢邀
先回答你的几个问题,再来谈桥梁与工民建设计的不同,这可是个大问题。
1、横向分布系数的问题
如@张海东 所述,桥梁的荷载的构成,是若干个线均布荷载与若干个集中荷载构成。而工民建的荷载是一个面均布荷载。
从断面上来看,线均布荷载就成了集中荷载。
由于荷载的差异,导致桥梁有可能存在荷载分配的问题。
总的来说,桥梁需要计算横向分配系数的时候,就是桥梁荷载沿横向分配不够均匀的情况。
具体来说,以下情况需要考虑横向分配:
装配式桥梁:即桥梁在横向上看,由若干根预制梁,通过某种特殊构造,装配而成。
这种桥横向的整体性可能较弱,因此需要计算横向分配系数
我想题主说的就是这个了。
这是算横向分配最常见的情况。
在这种情况下,根据连接方式的不同,有不同的方法计算横向分布系数。
而其实桥梁也有估算横向系数的方法,例如范立础的《桥梁工程》中介绍,铰接板法的横向分布系数可以按照平均分配的基础上扩大15%考虑。
而现浇箱梁,如果桥梁比较宽,而荷载特别大且集中的情况,也要考虑横向分配系数。
当然也可以用梁格法计算。
这种情况比较特殊,不是经常能遇得到。
下图是一个单箱11室的整体箱梁,桥跨25m,梁宽16.96m,大件车在桥中线附近通过。
利用空间有限元方法,可以计算出每个腹板的横向分配系数,我们可以看到,最大的横向分配系数比最小的相差22%。
2、支座的设置问题
桥梁中设置支座,可以非常明确的,人为的,设置受力模式。使得计算模式与实际情况比较吻合,这是很大的优点。同时,桥梁的结构简单,支座数目也不多,这使得设置支座成为可能。
而工民建中,构件多,梁柱节点非常多,尤其是,工民建是一层一层垒上去的。
如果都设置支座,那支座设置量很大,而且会占用大量的空间。同时,施工也会异常复杂,如果考虑到,支座使用寿命,更换支座的问题,那就更崩溃了。
在工民建中,对于空间的利用是要求很高的。
比如说,桥梁中,跨度做大之后,可以把梁高加大,多加一点梁高都无所谓,就是加一点混凝土的成本。
而在工民建中,想要加大梁高,加大柱子,恐怕第一个跳起来的就是建筑师了,其次就是开发商了,增加柱子,减小了使用面积,加大梁高,减小了净层高,这可不是那一点点材料成本的问题。
3、标准图的问题
桥梁中有呀,铁路桥,公路桥,都有相应的标准图,当然,跨度是在50米以下的简支梁桥。
交通部或者铁道部,按照跨径不同,桥梁的斜角角度,有各种标准梁的图纸,可以直接套用。
设计的时候,只用设计基础与桥墩就行了。
跨度大了之后,就类似工民建的特殊结构,也没法采用标准图集了。
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~·桥梁设计与工民建设计的区别~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
从总体上说,桥梁的设计理念比工民建而言要保守一些,相应的可靠度要求也会比较高。
(铁路桥是容许应力法设计,在这里不谈)
下图是公路桥梁与工民建的可靠度要求的对比,表中我们可以看出,公路桥梁的目标可靠度指标比工民建要高1.0。
而在抗震设计中,也体现了两者的差别。
建筑的设防原则是:小震不坏,中震可修,大震不倒。
而桥梁是采用2水准设防,根据桥梁规模,
对于一般性桥梁而言,可以简单的用中震不坏,大震不倒,来类比;
而对于重要的桥梁,则是中震不坏,大震还是不坏。
因此,我最喜欢做大桥抗震分析,一切都是弹性计算,不用算非线性。
而在具体的设计中,桥梁工程的特点,可能有这么一些:
1、跨度大。跨度为100~200米,悬挑70-100米,在桥梁上是很常见的。当然,大跨度带来的是大梁高。梁高10几米,也就是说4-5层楼高,是很常见的。
2、桥梁结构简单。与工民建相比,桥梁结构是个线结构,也就是说大部分桥梁是个梁结构,而且是比较符合力学假定的梁结构,从这点而言,桥梁结构很能体现力学原理的。同时,桥梁支座是个特点,桥梁利用各种支座来改变梁体的边界条件。
3、收缩徐变特性,桥梁的大跨度特性会导致混凝土收缩徐变特性异常突出。这个在工民建中也是很少考虑的问题。
收缩徐变是个时变问题,与加载路径相关的问题,为了考虑收缩徐变问题,桥梁设计中,必须给出施工过程安排,施工单位也必须根据设计单位的施工步骤来组织施工,施工时间也在设计中预先设计好。而建筑设计中,施工组织及施工时间安排,设计单位是不做的。
4、桥梁工程中预应力用的多,而工民建中预应力少。这里讲的预应力是真正的预应力,是采用高强钢绞线(抗拉强度1860MPa),而不是工民建中的所谓预应力板。
5、桥梁设计关注施工,而工民建对施工不那么关注。
桥梁的施工方法很多,而采用不同的施工方法,桥梁的内力不一样。桥梁的施工过程中存在结构体系转换,桥梁施工方法分类很多,有满堂支架,悬臂施工,转体施工,顶推施工等等,同一座设计一模一样的桥梁,采用不同施工方法,内力,配筋完全不一样,所以桥梁设计必须依赖施工方法。
6、工民建设计中,受约束大,桥梁设计受约束较小。
工民建中的结构设计,是在建筑师做完功能设计后,用结构手段实现建筑师的设计。因此在实际设计过程中,就经常会受到建筑师的制约。
比如说梁高,如果单纯说建筑工程没法做大跨度,这是不公平的。这句话的前提是,在梁高受限的情况下,建筑工程跨度做大很困难。而桥梁中限制少些,为什么单跨能做到150米,那是因为梁高做到了10多米。
所以如果说设计时带着脚镣跳舞,工民建设计师的脚镣更重。有时候约束太多的情况下,设计某些发挥余地就很小。
7、这个差别恐怕是中国特色了。工民建的投资来源于开发商,也就是私人老板。而桥梁投资来源于国家。
开发商的目的是追求利润,所以在成本控制上会非常严格,甚至无理。例如,开发商都有设计优化部,这是部门是干啥用的呢,将设计院的设计拿来,尽可能的减少钢筋用量。这时候,如果设计院不同意怎么办,那就找过一家愿意盖章的小设计院出图。我还知道,在成都市场,某品牌还比较大的房地产开发商,在和设计院签订合同的时候,将每平方用钢量限制写入合同的无耻做法。
桥梁投资的管理者是代表国家的交通局,公路局或者下属的国有公司。他们更关注如何把钱安全的花出去,如何避免事故。因为多花点钱,恐怕国家不会追究他责任,因为钱没有进他的腰包;而如果因为他的节约,造成了事故,,那他的乌纱帽就不保了。所以桥梁投资资金是相对比较充足的,在桥梁开工前,资金都是有保障的。我们听说过烂尾楼,烂尾桥恐怕还是比较少见。
预算1个亿,最后变更到2-3个亿的事情也常有。
不变更,施工单位怎么挣钱啊
资金是否有保证,就决定了设计的时候的自由度有多大。
不过,话说回来,工民建与桥梁,都只是结构工程在不同行业的应用而已。都是下九流,谁瞧不起谁啊
【张海东的回答(1票)】:
本人一直从事桥梁设计,对该部分做简答如下。首先,两者荷载相差悬殊:对桥梁荷载中车道荷载:集中力+均布力,同时要求集中力加载在最不利位置,由此计算的内力位移要大很多,且汽车要考虑冲击系数,对活载进一步放大,民建荷载一般较小(对于普通住宅而言)。其次是模型,很多桥梁可以简化为平面杆系模型,各个方向上受力极其不均匀,相差几倍或十几倍不止,民建这相对更平衡一些(复杂造型不在此列)。再次,计算参数,桥梁跨径往往都很大(大于5m,小于5m属于涵洞),需要跨越河道或公路铁路等交通,故墩台相对位置比较远,导致绝大多数桥梁的主梁都是预应力构件(跨径在10m一下一般采用普通钢筋混凝土构件)梁高大,施工较复杂;民建一般不会受此限制,基础尽量做成整体,通过密布承重柱及构造柱可以大大减少主梁跨径,一般以普通钢筋混凝土构件居多。
对于lz说的10*10m的桥,我猜跨径是10m,横向则是宽度为1m的预制板梁铰接成型的,然后通过铰接板梁法计算荷载横向分布系数,取最值并以此为依据进行设计。
桥梁也有通用图,但都是小跨径预制板梁箱梁和T梁(交通部或者各个省院颁布),现在应用也很多,主要用于公路系统,在市政桥梁设计时往往改动较多。
桥梁一般设置支座是因为高度相比长度或者宽度都相对较小,仅需考虑主梁在地震荷载下落梁风险即可,而民建在高度上反而是最大的,一般情况下不设支座(特殊情况除外)。
从本质上讲,都一样的,都属于大结构的范畴,只不过细分了市场而已,其实是有利于“高精专”发展的。但不得不承认,桥梁规范尙远远落后于民建规范,无论内容还是深度,研究和试验等还有待于进一步开展。
就这么多吧。
——————————————————————————————————————————
都是下九流,谁瞧不起谁啊,不过我见过有一注结构工程师做连续桥梁设计时不考虑基础沉降的,呜呼。
【杨阳的回答(0票)】:
荷载不同啊,楼房上面又没有汽车荷载,更没有横向分布系数。桥梁设计也有标准图集吧,比如标准的20m箱梁
【常江的回答(0票)】:
建筑结构早早进入了概率极限状态设计法设计,桥梁结构受研究及试验水平、荷载等限制,尤其是钢桥,至今还是允许应力法设计(86年规范到现在快三十年了没变过,到现在编新规范在很多方面拿不出自己的试验结果和数据,只能拾欧美日人牙慧),混凝土桥规范虽然算是概率极限状态设计,也只能算是半概率。
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