關(guān)于橋梁工程本科畢業(yè)設(shè)計的幾點思考

1、關(guān)于橋梁工程本科畢業(yè)設(shè)計的幾點思考關(guān)于橋梁工程本科畢業(yè)設(shè)計的幾點思索000X202112-0078-04 Abstract： The graduation design is the key link of the professional ability training of the bridge engineering student. The general situation of bridge graduation design is introduced in this paper， combined with the analysis of the main problems

2、of graduation design in recent years， some suggestions to improve the quality of graduation project are put forward， including strengthening the construction of teachers team， improving the performance evaluation system， and strict process control， etc， which has reference value to promote the teach

3、ing reform of bridge engineering graduation design.Keywords： bridge engineering; graduation design; scheme comparison; practical teaching 橋梁工程畢業(yè)設(shè)計是橋梁工程專業(yè)學(xué)生大學(xué)階段最終一個綜合性的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)1，是對學(xué)生的4年本科專業(yè)學(xué)習(xí)效果和解決工程問題能力的全面檢查。近年來，國內(nèi)已有一些高校開展橋梁工程畢業(yè)設(shè)計相關(guān)討論。張鵬等2在深入分析影響畢業(yè)設(shè)計質(zhì)量因素的基礎(chǔ)上，從畢業(yè)設(shè)計的時間支配、選題、過程治理、學(xué)生主觀認(rèn)識及指導(dǎo)教師隊伍建設(shè)等方面提出了該專業(yè)本

4、科畢業(yè)設(shè)計的質(zhì)量操縱措施。魏標(biāo)等3提出了一種基于網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)方案，能提高學(xué)生的自學(xué)能力、解決問題能力、創(chuàng)新能力。趙秋等4提出了深化畢業(yè)設(shè)計教學(xué)改革的新舉措，以便有效提高橋梁工程方向畢業(yè)設(shè)計的質(zhì)量。王榮霞等5依據(jù)國內(nèi)高等工科院校的教育特點，結(jié)合國際全新的工程教育理念和實施體系，討論并探討了培育和提高學(xué)生的工程能力的教學(xué)改革途徑和方法。劉小燕等6接受“四階段教學(xué)法，開展激發(fā)“三潛教學(xué)實踐，充分調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性。景天虎等7引入交通土建行業(yè)技術(shù)工作治理制度，以及創(chuàng)新畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)模式，強化了畢業(yè)設(shè)計工作進度操縱的力度與效力。通過畢業(yè)設(shè)計環(huán)節(jié)的鍛煉，學(xué)生不僅對4年本科所學(xué)的專業(yè)學(xué)問進行

5、全面復(fù)習(xí)與回憶，能提高解決實際工程問題的綜合能力，為后續(xù)從事專業(yè)技術(shù)工作打下堅實的基礎(chǔ)。以下筆者對近年來所指導(dǎo)的畢業(yè)設(shè)計狀況進行分析，并結(jié)合兄弟院校的相關(guān)閱歷，分析目前我國橋梁工程專業(yè)的畢業(yè)設(shè)計所存在的普遍性問題，并對這些問題進行探討，提出個人的一些見解，以期與兄弟院校的同行進行溝通，共同提高畢業(yè)設(shè)計的質(zhì)量。一、橋梁工程畢業(yè)設(shè)計的主要內(nèi)容近三年來畢業(yè)生選擇橋梁工程進行畢業(yè)設(shè)計的學(xué)生數(shù)在3050人之間，一般分為四個小組開展畢業(yè)設(shè)計工作，每小組有一名指導(dǎo)教師。畢業(yè)設(shè)計題目所涉及的橋型主要有：預(yù)應(yīng)力混凝土空心板橋、預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁T梁橋、預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)T梁橋先簡支后連續(xù)、預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)T梁

6、橋含剛構(gòu)-連續(xù)組合梁橋、預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋、預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)箱梁橋、鋼筋混凝土箱拱橋。這些題目多為混凝土直線橋，已有少量的混凝土彎橋、斜橋和斜彎橋。四個小組的選題畢業(yè)設(shè)計的橋梁類型一般略有差異。在開展畢業(yè)設(shè)計之前，各位指導(dǎo)教師先下達(dá)本小組的畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書，內(nèi)容主要包括：1. 所設(shè)計橋梁的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)含橋梁寬度、荷載等級、設(shè)計使用年限等;2. 橋址處的地形、地質(zhì)、水文、氣候等基礎(chǔ)資料，同時提供跨河橋梁的通航等級、航道位置，以及被交叉道路的等級和橋梁周邊的建筑物坐標(biāo)等。同時，指導(dǎo)教師下達(dá)本組的畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)書，對本組學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計可能涉及的內(nèi)容，進行全面的指導(dǎo)。任務(wù)書一般要求學(xué)生依據(jù)所提供的基礎(chǔ)

7、資料，進行以下工作：1. 橋梁的平面、縱斷面的線型設(shè)計;2. 進行橋梁方案比選，提出推舉方案，進行推舉橋型的具體總體布置圖的繪制工作;3. 進行推舉橋型的結(jié)構(gòu)分析計算工作，提交具體的計算報告;4. 繪制推舉橋型的上部結(jié)構(gòu)、下部結(jié)構(gòu)的主體部分的構(gòu)造圖、配筋圖;5. 進行橋梁附屬結(jié)構(gòu)含橋梁伸縮裝置、支座等的設(shè)計工作;6. 形成畢業(yè)設(shè)計論文，提交給指導(dǎo)教師和評閱老師批改，修改完善后提交知網(wǎng)進行查重工作;7. 編制橋梁設(shè)計說明及其它相關(guān)圖表，整理成冊;8. 進行辯論前的資料預(yù)備，制作相關(guān)匯報材料。二、畢業(yè)設(shè)計存在的普遍性問題一缺乏概念設(shè)計理念，總體布置能力較弱橋梁方案設(shè)計是橋梁工程設(shè)計的重要環(huán)節(jié)。在實

8、際工程中，不合理的設(shè)計方案將被拋棄，后續(xù)的設(shè)計工作可能白費功夫。因此，應(yīng)重點訓(xùn)練學(xué)生利用現(xiàn)有的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、基礎(chǔ)資料，進行合理的橋梁方案比選工作，至少進行兩個橋型的比選或相同橋型但跨度不同，通過對不同方案的合理性、施工難易度、工程造價、美觀等方面進行綜合比較，提出推舉方案。從近年筆者所指導(dǎo)的畢業(yè)設(shè)計狀況看，畢業(yè)生普遍存在以下幾個問題：缺乏總體設(shè)計的概念，所布置的橋梁跨度和橋梁高度明顯不匹配，橋梁方案詳情存在較多嚴(yán)峻的不合理問題，如錐坡占用國省道或河道，橋墩影響行車視線，橋下凈空缺乏，橋墩占用航道等;對常用橋型如預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋、混凝土拱橋等的適用條件理解不夠，如我國中小跨徑的橋梁多接受先簡支后連續(xù)

9、的等截面混凝土梁，混凝土拱橋一般用于地質(zhì)條件較好的橋址，然而一些學(xué)生在中小跨徑橋梁接受變截面的混凝土箱梁方案，在軟土地基處選用有推力的混凝土拱橋方案;對常用橋型的經(jīng)濟跨徑、合理的構(gòu)造尺寸、常用的施工方法等缺乏全面的了解，所設(shè)計的截面尺寸與工程實際差距較大，存在明顯的不合理;對不同方案的優(yōu)缺點的綜合分析的能力普遍較弱，往往提出不合理的推舉方案。 二基礎(chǔ)學(xué)問不扎實，對橋梁的構(gòu)造不熟識目前大部分學(xué)生對橋梁構(gòu)造的認(rèn)識多來自教材中的圖形，這些圖形一般只有一張照片，或一張立面圖，無法讓學(xué)生了解其中的具體構(gòu)造。一些教師在課堂教學(xué)時，多側(cè)重于教材中的基本原理、計算公式的推導(dǎo)或講解，而對常用橋梁的關(guān)鍵構(gòu)件的構(gòu)造

10、和功能等，往往重視不夠。大部分學(xué)生在制圖時，往往抄襲一些設(shè)計院的圖紙，但對于如何進行構(gòu)件的截面構(gòu)造設(shè)計仍不得而知，如工程中常用T梁為什么在截面的下緣設(shè)置馬蹄;為什么不宜在截面的轉(zhuǎn)折處出現(xiàn)銳角;除了滿足結(jié)構(gòu)受力的要求，T梁的翼緣板、腹板、馬蹄的構(gòu)造尺寸還需要滿足哪些構(gòu)造要求;預(yù)應(yīng)力鋼絞線的預(yù)埋孔道尺寸與間距等。大部分學(xué)生在進行橋梁下部結(jié)構(gòu)設(shè)計時，對下部結(jié)構(gòu)中支座墊石尺寸和厚度確實定、蓋梁和臺帽寬度的取值、墩柱與蓋梁、承臺的連接構(gòu)造、擴大基礎(chǔ)的襟邊、樁基礎(chǔ)的樁底沉渣厚度要求等，缺乏基本的認(rèn)識，因此所畫出來的設(shè)計圖存在特別多的合理性問題，需要畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)教師逐一解釋并指正。其它如超高段橋梁橫坡設(shè)計和

11、鋪裝厚度的操縱，以及附屬結(jié)構(gòu)如錐坡等的詳情設(shè)計等，均存在類似的問題。由于學(xué)生在相關(guān)課程學(xué)習(xí)時，所把握的基礎(chǔ)學(xué)問較為薄弱，因此在畢業(yè)設(shè)計環(huán)節(jié)感到困難重重，無從下手。三軟件學(xué)習(xí)占用時間太長，影響進度我國橋梁設(shè)計單位常用的結(jié)構(gòu)分析軟件有：GQJS、橋梁博士、韓國的MIDA S /Civil等。這些計算軟件提供了很好的用戶界面，特別適合于初學(xué)者學(xué)習(xí)。然而，由于橋梁電算課的課時偏少，一般只要求學(xué)生做一個簡潔的算例，因此大部分學(xué)生對這些軟件中各模塊的功能和使用方法的了解還較為粗淺，仍存在特別多的疑問。在畢業(yè)設(shè)計階段，學(xué)生要進行一座橋梁的全面分析計算，需要選擇合理的計算模型，并考慮橋梁在施工過程中邊界條件的

12、改變、結(jié)構(gòu)受力體系的轉(zhuǎn)換，以及各種冗雜的荷載工況。由于前期所學(xué)的基礎(chǔ)學(xué)問不夠扎實，許多學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計階段明顯感到力不從心，在畢業(yè)設(shè)計開始后相當(dāng)長的一段時期，他們花費較多時間在學(xué)習(xí)各種橋型的建模視頻，影響了整個畢業(yè)設(shè)計的工作進度。因此，筆者建議適當(dāng)增加橋梁電算課的課時，指導(dǎo)教師在這個階段宜選用一種軟件，對一座相對簡潔的橋型如先簡支后連續(xù)的連續(xù)T梁橋的結(jié)構(gòu)分析過程進行具體講解。在講解過程中，除了具體介紹軟件的使用方法之外，還要講解桿系有限元建模需要留意的問題如在不同施工階段結(jié)構(gòu)的邊界條件和體系轉(zhuǎn)換等，重點要講解如何發(fā)覺和解決建模過程中簡單出錯的詳情。在學(xué)生的分組學(xué)習(xí)過程中，可以讓小組內(nèi)的一部分學(xué)生

13、接受手算，另一些學(xué)生接受電算，并將施工各階段的計算結(jié)果進行具體比對。通過橋梁電算課系統(tǒng)的學(xué)習(xí)與溝通，學(xué)生對結(jié)構(gòu)計算軟件不再生疏，且對手算和電算都比較熟識，在畢業(yè)設(shè)計階段能盡快進入狀態(tài)，從而能騰出較多時間進行施工圖的設(shè)計工作，從根本上提高畢業(yè)設(shè)計的質(zhì)量。四計算書存在問題較多，規(guī)律性較差實際工程中，橋梁計算書是橋梁工程設(shè)計的重要存檔資料，對于橋梁工程專業(yè)的學(xué)生而言，計算書也是橋梁畢業(yè)設(shè)計的重要內(nèi)容之一。計算書的內(nèi)容一般要表達(dá)以下內(nèi)容：工程概況;技術(shù)標(biāo)準(zhǔn);構(gòu)件所接受的材料和物理力學(xué)性能;全橋的施工工藝、施工方法和施工過程的描述;有限元建模方法包括具體的施工階段劃分和邊界條件的處理;每個施工階段從第一

14、施工階段到成橋階段的內(nèi)力計算結(jié)果和驗算結(jié)果，以及所對應(yīng)的荷載工況;運營階段的承載力能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)的內(nèi)力組合結(jié)果和驗算結(jié)果，以及最不利的荷載工況在什么狀況下出現(xiàn)等;全部步驟的驗算均要提出具體、明確的驗算結(jié)論通過還是通不過，并具體說明是接受了哪個現(xiàn)行規(guī)范的條文進行判別。我國道路與橋梁工程專業(yè)的主干課程有：橋梁工程、地基與基礎(chǔ)、土質(zhì)學(xué)與土力學(xué)、混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計原理等，這些課程內(nèi)容相對獨立。在橋梁課程設(shè)計環(huán)節(jié)，指導(dǎo)教師一般只要求學(xué)生完成一座簡支梁的上部結(jié)構(gòu)的設(shè)計計算。然而，在畢業(yè)設(shè)計階段，學(xué)生需要結(jié)合現(xiàn)行的橋梁設(shè)計規(guī)范，對橋梁的構(gòu)造詳情開展具體的施工圖設(shè)計;在結(jié)構(gòu)分析方面，學(xué)生要完成全橋

15、結(jié)構(gòu)包括上部結(jié)構(gòu)、下部結(jié)構(gòu)、附屬結(jié)構(gòu)等的計算分析，還要結(jié)合每種橋型的特點，開展施工全過程的計算分析，以及使用階段的結(jié)構(gòu)安全性和適用性的驗算。因此，要求學(xué)生具有較為扎實的基礎(chǔ)學(xué)問，且具備綜合應(yīng)用相關(guān)課程學(xué)問的能力，并對現(xiàn)行的橋梁設(shè)計規(guī)范有肯定的了解。我國常用的結(jié)構(gòu)分析軟件如橋梁博士、MIDA S/Civil等，提供了橋梁構(gòu)件承載力驗算的功能模塊，能直接輸出構(gòu)件的承載力是否滿足現(xiàn)行橋梁設(shè)計規(guī)范的要求，在肯定程度上減輕了橋梁工程師的計算工作量。然而，這些軟件仍存在一些缺乏，比方MIDA S/Civil能接受判別的方式即是否通過驗算提供各構(gòu)件的抗彎承載力的驗算結(jié)果，但未對受彎構(gòu)件的受壓區(qū)高度是否符合規(guī)

16、范的要求進行判別，因此很可能出現(xiàn)一些構(gòu)件的承載力足夠，但這些構(gòu)件為超筋梁的狀況，事實上并不符合現(xiàn)行規(guī)范的要求，卻誤判為符合規(guī)范的要求。由于學(xué)生的基礎(chǔ)學(xué)問積存不夠，在橋梁工程課程設(shè)計環(huán)節(jié)所接受的訓(xùn)練不夠系統(tǒng)、不夠全面，且對常用的結(jié)構(gòu)分析軟件的認(rèn)識也不夠深入。因此，大部分學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計環(huán)節(jié)所提供的計算書，存在較多明顯的紕漏，主要反映在以下幾個方面：所建立的模型與所設(shè)計的施工工序不匹配，內(nèi)容不一致;對程序的輸出結(jié)果是否正確的判別能力缺乏，驗算內(nèi)容也不完好;盲目打印一大堆驗算表格，但對這些表格未進行合理的歸納、分析、總結(jié)，所提出的驗算結(jié)論難以讓人信服;表達(dá)不清晰，相關(guān)內(nèi)容不對應(yīng)，整本計算書的規(guī)律性、可

17、讀性均較差;計算書的內(nèi)容組成、排版雜亂無章，圖表字體不一，甚至出現(xiàn)大量截圖等。五制圖能力差，修改工作量大圖紙是工程技術(shù)的語言。實際工程中的橋梁施工圖一般包括以下內(nèi)容：設(shè)計總說明、名目、工程數(shù)量表、橋型總體布置圖、上部結(jié)構(gòu)梁板的設(shè)計圖含構(gòu)造圖、鋼筋布置圖、預(yù)應(yīng)力鋼絞線布置圖等、下部結(jié)構(gòu)設(shè)計圖含蓋梁、臺帽、墩臺身、擴大基礎(chǔ)或樁基礎(chǔ)等、附屬結(jié)構(gòu)設(shè)計圖含橋面鋪裝、欄桿、支座及支座墊石、伸縮裝置、錐坡等。 施工圖的設(shè)計說明一般包括：項目的工程概況含設(shè)計根據(jù)、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、建設(shè)條件、主要材料等;設(shè)計要點含結(jié)構(gòu)的總體布置、上下部結(jié)構(gòu)的構(gòu)造設(shè)計、附屬結(jié)構(gòu)的設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計計算的相關(guān)參數(shù)取值、結(jié)構(gòu)的耐久性設(shè)計要點等;

18、施工留意事項含施工應(yīng)遵循的規(guī)范、開展施工前應(yīng)進行的預(yù)備工作、橋梁上下部結(jié)構(gòu)的施工留意事項等。橋型總體布置圖的立面、平面、側(cè)面宜符合工程圖紙三面投影的對應(yīng)關(guān)系，表達(dá)全橋的總體布置狀況;圖紙的比例應(yīng)合理，圖面不宜出現(xiàn)大范圍的空白區(qū)域;標(biāo)注能反映橋梁的總體狀況就可以，不宜過多過細(xì)，細(xì)部構(gòu)造的設(shè)計可通過后續(xù)的大樣圖進一步呈現(xiàn);標(biāo)注的箭頭、線條應(yīng)統(tǒng)一，并留意與結(jié)構(gòu)的輪廓線進行區(qū)分，且一般不得交叉;同一類型的漢字或阿拉伯?dāng)?shù)字的字體大小應(yīng)盡可能統(tǒng)一，文字與標(biāo)注線留有空隙，不要與標(biāo)注線重疊;圖中應(yīng)附一些文字，對詳情問題進行補充說明。其它相關(guān)圖紙也可參照上述方法進行繪制，應(yīng)做到前后一致、表達(dá)清晰。大部分學(xué)生的畢

19、業(yè)設(shè)計資料中，常見的制圖問題有以下幾個方面：設(shè)計說明往往抄襲往屆的畢業(yè)生資料，出現(xiàn)大量過時的規(guī)范，內(nèi)容過于簡潔，達(dá)不到對整個項目的設(shè)計進行全面介紹的效果;設(shè)計圖紙的圖面的支配不合理，出現(xiàn)大范圍的空白，一些構(gòu)造圖的比例不合理，無法呈現(xiàn)其中的設(shè)計詳情;圖紙的格式混亂，未嚴(yán)格根據(jù)三面投影的制圖方法進行繪制，圖紙的立面、平面、側(cè)面相互不對應(yīng)，無法反映出構(gòu)件的全貌;圖中標(biāo)注普遍不規(guī)范，箭頭長短不一，線條粗細(xì)不一，出現(xiàn)大量的交叉重疊，且與結(jié)構(gòu)的輪廓線糾纏不清;對不同的構(gòu)造，未接受不同的線型或線寬予以區(qū)分如鋼筋配置圖中的輪廓線和鋼筋等，簡單引起混淆;全套圖紙的規(guī)律混亂，未遵循先總體后局部、先上部結(jié)構(gòu)后下部結(jié)

20、構(gòu)等編制原則，且一些構(gòu)造的尺寸前后不一等。這些問題暴露了大部分學(xué)生的制圖基礎(chǔ)薄弱，在橋梁課程設(shè)計環(huán)節(jié)所受的訓(xùn)練仍舊不夠，因此影響了畢業(yè)設(shè)計的總體質(zhì)量。三、對橋梁工程畢業(yè)設(shè)計的幾點思索一應(yīng)重視教師團隊的建設(shè)剛從高校畢業(yè)的年輕教師，很少有機會參加到實際工程的建設(shè)，其實踐能力需要提升。因此，一方面要主動引導(dǎo)年輕教師主動參加到實際工程的建設(shè)，從中積存工程閱歷;另一方面要形成畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)小組，這樣既有利于教師之間的溝通與互動，做到以老帶新，又能在小組內(nèi)統(tǒng)一畢業(yè)任務(wù)的要求，幸免不同教師之間的所布置的設(shè)計任務(wù)在難度方面差距過大，同時也有利于統(tǒng)一畢業(yè)設(shè)計的成果評判標(biāo)準(zhǔn)。二成果評價體系需要改良盡管目前橋梁專業(yè)的

21、畢業(yè)設(shè)計成果還存在特別多急需改良的地方，但從每屆學(xué)生的成果看，仍舊有大量高分涌現(xiàn)，其主要緣由在于目前畢業(yè)設(shè)計的成果評價體系不夠合理。目前本校的畢業(yè)設(shè)計成果由三部分組成：指導(dǎo)教師評閱成果、另一位教師的評閱成果、學(xué)生的辯論成果。這種做法雖然能給學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計成果排排隊，但存在幾個方面的問題：缺乏對指導(dǎo)教師的工作質(zhì)量的評價，不利于教師隊伍的成長;仍是校內(nèi)教師對學(xué)生進行評價，存在很大的局限性，或者說校內(nèi)教師認(rèn)為不錯的畢業(yè)設(shè)計，可能與工程實際相距甚遠(yuǎn);每位教師的評價標(biāo)準(zhǔn)不一，所給出的成果差異性很大;不同辯論小組的評價標(biāo)準(zhǔn)不一，所給出的成果差異性很大;一些學(xué)生平常不努力，在畢業(yè)設(shè)計后期抄襲或套用同組的同學(xué)

22、的成果，經(jīng)過包裝后反而后來居上，輕易拿到高分等。在實際工程中，一座橋梁的設(shè)計圖紙在付諸實施之前，需要通過設(shè)計單位內(nèi)部的層層把關(guān)，還有通過嚴(yán)格的施工圖審查即本單位之外的專家團隊對設(shè)計圖紙進行審查，而不是僅僅依靠單位內(nèi)部的評價。在施工過程中，假如圖紙存在明顯的質(zhì)量問題，相關(guān)參建單位如監(jiān)理單位、施工單位都會提出質(zhì)疑，項目業(yè)主單位可能會實行一些措施對設(shè)計單位進行懲罰，設(shè)計單位內(nèi)部也有一些針對設(shè)計人員的懲罰手段。也就是說，設(shè)計圖紙質(zhì)量的提升，也不能僅僅依靠本單位內(nèi)部的審查，更有效的措施是來自單位之外的壓力。目前學(xué)校也有一些對畢業(yè)設(shè)計進行檢查的制度，但所檢查的內(nèi)容多停留在格式檢查的層面，比方資料是否完好、內(nèi)容前后是否一致等，大多流于形式，效果一般。因此筆者認(rèn)為，在條件具備的狀況下，也可以考慮借助外部的力量起到促進作用，比方將一些畢業(yè)設(shè)計成