橋梁工程

1、橋梁系在李國豪教授最初建立的傳統(tǒng)研究方向：橋梁空間分析和橋梁穩(wěn)定與振動的基礎(chǔ)上，經(jīng)過長期的發(fā)展和向新興邊緣學(xué)科轉(zhuǎn)移，目前已形成了覆蓋面較大的研究領(lǐng)域，主要研究方向有：橋梁抗震、橋梁抗風(fēng)、橋梁計算機輔助設(shè)計及專家系統(tǒng)、橋梁健康監(jiān)測及狀態(tài)評估、橋梁空間分析及大跨度橋梁、預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁、鋼與組合結(jié)構(gòu)橋梁、橋梁施工技術(shù)與工程控制。橋梁抗震研究抗震規(guī)程（主要包括現(xiàn)有規(guī)范的修改，超大跨橋梁結(jié)構(gòu)抗震指南以及重大工程安全性、耐久性設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)等）；結(jié)構(gòu)或

2、構(gòu)件的破壞模式、延性性能；橋梁減震、隔震及結(jié)構(gòu)控制研究；考慮各種復(fù)雜因素的大跨橋梁空間非線性地震反應(yīng)分析，橋梁抗震CAD系統(tǒng)，大跨橋梁結(jié)構(gòu)的動力特性及振型耦合；現(xiàn)有橋梁的抗震評估與加固技術(shù)。七十年代末開始結(jié)合1976年唐山大地震進行橋梁抗震研究，先后承擔(dān)和完成了20多項重要科研項目。主要有：“斜張橋抗風(fēng)和抗震研究”（城鄉(xiāng)部重點科研項目）子項目、“大跨度橋梁非線性穩(wěn)定分析及抗震抗風(fēng)設(shè)計方法研究”（交通部“七五”重點項目）子項目、“公路工程

3、抗震設(shè)計規(guī)范專題研究”（交通部項目，編寫組副組長）、“城市高架橋裝配新結(jié)構(gòu)的研究及模型試驗”（國家“七五”科技攻關(guān)項目）子項目—“橡膠支座連續(xù)梁橋非線性地震反應(yīng)分析”、博士點基金項目等及上海泖港大橋、天津永和斜張橋、九江長江大橋、廣東九江大橋、上海南浦大橋、楊浦大橋、徐浦大橋、內(nèi)環(huán)高架橋、杭州錢江三橋、廣東汕頭海灣大橋、江陰長江公路大橋、廣東虎門大橋等我國絕大部分大跨度橋梁的抗震研究項目。近年來，年均承擔(dān)科研與咨詢項目經(jīng)費100多萬元。

4、該方向先后獲國家“七五”攻關(guān)項目集體榮譽獎、建設(shè)部科技二等獎、交通部科技二等獎等。該方向目前已成為國內(nèi)橋梁抗震的研究中心?，F(xiàn)學(xué)術(shù)帶頭人為范立礎(chǔ)教授（博士導(dǎo)師）。橋梁抗風(fēng)顫振分析方法研究（包括狀態(tài)空間法、有限元分析法等）；顫振理論研究（主要為顫振的概率分析理論）；抖振理論研究（包括紊流風(fēng)場中氣動導(dǎo)數(shù)的識別、氣動導(dǎo)納的識別方法、抖振選型方法、抖振響應(yīng)譜方法、非線性抖振的時域分析方法、抖振分析的實用工程方法）；風(fēng)洞試驗技術(shù)研究（包括大氣邊界層

5、風(fēng)場模擬、高頻測力天平技術(shù)的應(yīng)用）；風(fēng)振控制理論的研究（主要研究被動TMD對橋梁抖振、顫振、渦振及馳振的控制、半主動控制理論）；大跨橋梁抗風(fēng)設(shè)計方法研究（主要是直接為工程實際服務(wù)）；高層建筑、高聳結(jié)構(gòu)、大跨屋蓋結(jié)構(gòu)的風(fēng)致振動研究及抗風(fēng)設(shè)計方法研究。自1978年項海帆教授率先在國內(nèi)開展大跨橋梁抗風(fēng)研究以來，已承擔(dān)了國內(nèi)幾乎所有大跨橋梁的抗風(fēng)研究項目，包括上海南浦大橋、楊浦大橋、銅陵長江大橋、武漢長江二橋、廣東汕頭海灣大橋、江陰長江公路大橋

6、、廣東虎門大橋等，為我國的橋梁建設(shè)事業(yè)作出了重要貢獻。基礎(chǔ)理論研究成果有：在橋梁顫振分析方法方面提出了三維顫振分析的狀態(tài)空間法，在計算結(jié)構(gòu)動力特性方面提出了三梁式模型及計算方法，在抖振理論方面提出了修正的Scanlan方法、響應(yīng)譜方法，首次提出了抖振選型的概念并建立了方法。在風(fēng)振控制方面進行了較目前國際上更為系統(tǒng)、深入的研究，取得了系列成果，得到國際同行高度評價。以上理論成果受到國家自然科學(xué)基金重點項目、自選項目、交通部“七五”重點攻關(guān)

7、項目、國家教委博士點基金項目、國家教委“跨世紀(jì)優(yōu)秀人才”基金項目及中美合作項目等的資助，金額約為80萬元。近幾年為工程建設(shè)服務(wù)的科研經(jīng)費總額200多萬元。研究成果一項獲國家教委科技進步一等獎，另有兩項分獲上海市科技進步一等獎和三等獎。目前承擔(dān)工程項目10項，總經(jīng)費200萬元；部委以上基礎(chǔ)研究項目（包括自然科學(xué)基金）4項，總經(jīng)費約50萬元。此外，先后完成了我國大跨橋梁抗風(fēng)設(shè)計指南，目前基本完成規(guī)范。該方向目前是國內(nèi)公認(rèn)的橋梁抗風(fēng)研究中心。

8、現(xiàn)學(xué)術(shù)帶頭人為項海帆院士。橋梁計算機輔助設(shè)計及專家系統(tǒng)橋梁與結(jié)構(gòu)工程數(shù)據(jù)庫研究（包括：橋梁工程數(shù)據(jù)庫模型研究，版本管理、過程管理，大數(shù)據(jù)量的快速存取，橋梁工程數(shù)據(jù)包括圖庫、公式、產(chǎn)品信息、規(guī)范等數(shù)據(jù)的建立，工程數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的研制）；智能CAD研究（包括：橋梁知識的表達(dá)、知識的數(shù)據(jù)模型，適合橋梁結(jié)構(gòu)的知識庫及推理系統(tǒng)，智能原型理論研究，診斷型專家系統(tǒng)的研制，設(shè)計型專家系統(tǒng)的研制）；橋梁工程算法研究（包括：改進各種計算分析方法使之達(dá)到仿真

9、目的，橋梁空間分析、有限元技術(shù)，橋梁非線性分析、動力分析、穩(wěn)定分析等）。該方向研究于六十年代末由石洞教授在國內(nèi)開創(chuàng)。曾承擔(dān)國家教委高校科技、博士點基金項目“橋梁計算機輔助設(shè)計（微機）研究”，“七五”期間主持了國家“七五”重點科技攻關(guān)項目“高等級公路橋梁計算機輔助設(shè)計系統(tǒng)研究”，1994年獲國家科技進步三等獎，并被列為“八五”國家重點推廣新技術(shù)項目。所研制的橋梁CAD軟件JTCADS已在各省級大型設(shè)計院推廣應(yīng)用，取得了良好的經(jīng)濟效益，帶動

10、了國內(nèi)橋梁工程界CAD水平的提高。此外，石洞教授主編的《橋梁結(jié)構(gòu)電算》已成為橋梁CAD技術(shù)人員的必讀教材。設(shè)備方面，該方向現(xiàn)有ApolloDN300工作站3臺、HPApollo700系列工作站4臺及三維動畫設(shè)備一套等，硬件設(shè)備總價值100萬元以上。近年來主要從事集成化、智能化的新一代橋梁CAD系統(tǒng)—橋梁集成CAD系統(tǒng)BRCAD的研究。橋梁健康監(jiān)測及狀態(tài)評估該方向是土木工程學(xué)科中的新興方向，包括發(fā)達(dá)國家在內(nèi)的眾多研究者都在致力于這一方向的

11、研究。主要研究內(nèi)容有：橋梁等工程結(jié)構(gòu)物健康監(jiān)測理論與方法的研究，結(jié)構(gòu)健康狀態(tài)的評估理論與方法的研究等。該方向近年來開始較為系統(tǒng)的研究。目前正承擔(dān)國家攀登B計劃項目子項目——“確保大型橋梁結(jié)構(gòu)安全性與耐久性的綜合監(jiān)測系統(tǒng)”、國家自然科學(xué)基金項目“橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測與狀態(tài)評估”及“上海徐浦大橋結(jié)構(gòu)狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)”等研究項目。該方向現(xiàn)學(xué)術(shù)帶頭人為袁萬城研究員（博士導(dǎo)師）及史家鈞教授。橋梁空間分析及大跨度橋梁研究曲線橋梁的分析理論，寬橋面板應(yīng)力有效

12、寬度（剪力滯）的分析研究，大跨度橋梁的空間穩(wěn)定分析，大跨度橋梁的空間非線性靜、動力分析，大跨度橋梁的受力機理和經(jīng)濟性能，懸索橋和斜拉橋的極限承載力研究，預(yù)應(yīng)力混凝土曲線橋梁的設(shè)計理論研究，斜拉橋拉索錨固區(qū)的梁、塔局部應(yīng)力分析。李國豪院士是橋梁空間分析和橋梁穩(wěn)定與振動方向的創(chuàng)始人。五十年代起開始研究荷載橫向分布問題，1977年出版《公路橋梁荷載橫向分布計算》對研究進行了總結(jié)。此后相繼改進了拱橋荷載橫向分布計算方法并完成曲線橋荷載橫向分布計

13、算研究。桁梁橋分析方面建立了“桁梁的彎曲與扭轉(zhuǎn)理論”，系統(tǒng)地提出了桁梁結(jié)構(gòu)空間分析、穩(wěn)定和振動分析的計算方法，并建立“桁梁有限元方法”。八十年代提出了截面可變形的曲線箱梁撓曲扭轉(zhuǎn)理論。此外，八十年代進行的研究還有：姚玲森學(xué)科組開始了具有廣泛應(yīng)用前景的曲線梁橋研究，并取得系列成果。曾承擔(dān)山西省平順縣甘林線上一座3孔預(yù)應(yīng)力混凝土曲線梁橋、上海南浦大橋東引橋四座預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)曲梁及上海浦東羅山路立交曲梁的設(shè)計工作。張士鐸教授自1980年起對

14、寬橋面應(yīng)力有效分布寬度即“剪力滯效應(yīng)”、直線變截面和二次拋物線型變截面懸臂梁正負(fù)剪力滯效應(yīng)、有軸力影響的剪力滯等問題作了研究。對具有大挑臂的“脊骨梁”受力性能進行了分析研究，并使這種特別適合于城市高架道路橋梁結(jié)構(gòu)型式在上海內(nèi)環(huán)線工程中得以實施。對空間拱結(jié)構(gòu)的彈塑性穩(wěn)定問題進行了研究，并研制出商品化軟件。九十年代后重點轉(zhuǎn)向大跨度橋梁方面，主要進行了大跨及超大跨度斜拉橋及懸索橋的研究（包括：超大跨斜拉橋和懸索橋的非線性分析、超大跨斜拉橋和懸

15、索橋的空間穩(wěn)定分析、超大跨斜拉橋和懸索橋的工程控制），并將研究成果系統(tǒng)化、軟件化，完善了“橋梁結(jié)構(gòu)線性、非線性綜合程序系統(tǒng)”，研制了“懸索橋分析專用程序系統(tǒng)”。且與工程實踐密切結(jié)合，設(shè)計的拉吊協(xié)作體系被中國伶仃洋工程采用，并用新的計算理論完成了香港青龍橋主跨1418米懸索橋的復(fù)核計算。目前主要從事國家自然科學(xué)基金重大項目中關(guān)于“特大跨度橋梁體系及空間非線性力學(xué)問題”的專題研究。該方向目前在國內(nèi)外處于領(lǐng)先地位?，F(xiàn)學(xué)術(shù)帶頭人為李國豪院士（兩

16、院院士）及肖汝誠教授。預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁研究橋梁預(yù)應(yīng)力體系，橋梁預(yù)應(yīng)力工藝和施工技術(shù)，橋梁預(yù)應(yīng)力理論與效應(yīng)等。長期以來尤其是近20年來，該方向除在基礎(chǔ)理論方面作了大量工作，還利用產(chǎn)學(xué)研共同開發(fā)與研究預(yù)應(yīng)力技術(shù)，陸宗林和顏義然在八十年代從事了預(yù)應(yīng)力體系和錨具的研制，使我國后張預(yù)應(yīng)力橋梁技術(shù)及其施工工藝產(chǎn)生了飛躍，取得了以O(shè)VM預(yù)應(yīng)力體系為代表的成果，為我國民族工業(yè)的發(fā)展及建設(shè)上海楊浦大橋、江陰長江大橋等作出了貢獻。張士鐸學(xué)科組（后為印定安學(xué)

17、科組）在部分預(yù)應(yīng)力混凝土和預(yù)彎預(yù)應(yīng)力混凝土方面做了研究，出版了專著《部分預(yù)應(yīng)力混凝土—理論、設(shè)計及專題研究》。1988年起開始了預(yù)彎梁研究，研究成果于1991年通過鑒定并獲河南省交通科技一等獎、省科委三等獎及河南省三等獎。袁國干教授在七十年代相繼完成“鋼筋砼及預(yù)應(yīng)力砼受彎構(gòu)件抗剪強度研究”（分別為交通部和鐵道部“橋涵設(shè)計規(guī)范”項目），九十年代完成了“鋼筋混凝土連續(xù)梁及預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁抗剪強度研究”（均為交通部《公路橋涵設(shè)計規(guī)范》項目）

18、。此外，為解決超低高度梁受壓區(qū)混凝土應(yīng)力過大的問題進行了預(yù)拉預(yù)壓混凝土梁的研究，并獲得該技術(shù)的專利。在預(yù)應(yīng)力砼拱橋體系和結(jié)構(gòu)方面七十、八十年代先后開展了桁架拱橋和大跨組合拱橋（交通部“七五”重點科研項目）的研究，并獲交通部科研成果獎。目前該方向致力于體外預(yù)應(yīng)力橋梁體系及其它預(yù)應(yīng)力橋梁難題的研究，將進一步使我國預(yù)應(yīng)力橋梁技術(shù)接近世界最先進的水平。該方向的學(xué)術(shù)水平目前處于國內(nèi)領(lǐng)先地位?，F(xiàn)學(xué)術(shù)帶頭人為李國平副教授。鋼與組合結(jié)構(gòu)橋梁研究鋼橋疲勞

19、及剩余壽命，組合結(jié)構(gòu)（鋼與混凝土）的可靠度，鋼橋關(guān)鍵及重要部件的疲勞強度（基于斷裂力學(xué)原理）。該方向曾承擔(dān)“黃浦江大橋結(jié)合梁栓釘抗剪強度研究”（國家重點工程項目）等。目前主要從事大跨度鋼管混凝土拱橋的極限承載力研究。該方向現(xiàn)學(xué)術(shù)帶頭人為陳忠延教授及陳惟珍副研究員。橋梁施工技術(shù)與工程控制研究大跨橋梁結(jié)構(gòu)分析（施工中）理論，仿真模擬計算方法，大跨橋梁施工工藝，智能工程控制系統(tǒng)等。項海帆、范立礎(chǔ)教授在國內(nèi)最早從事該方向的研究，先后承擔(dān)了交通部