一、为什么国内的桥梁设计造型总是大同小异?

  就目前而言,大多设计院都是以实践为主,理论研究很少,没深厚的理论做基础,怎么创新?况且研究过也很难保证一点问题不出,桥梁设计图,很多特殊结构都是经过很多研究的,结果还是出了问题。还一个原因是,设计周期太短,业主不需要你太创新,只要实用和经济。一句话,桥主要是用的,简单实用就行。说实在的,桥梁和其他交通设施一样,首先得满足实用性。对于飞速发展的中国来说,基建速度快的让人吃惊,不做成标准化设计,很难在短期内满足各方的需求。而且做标新立异的形式,必定会在成本上有很大增加,出于成本考虑,也更愿意做成标准化的。而且随着技术进步,对于标准化设计,无论从设计,施工,管理技术都已经很成熟。除开部分景观桥,做成标准化的更方便简洁。

  细究的话,你说的应该是标准化设计。这是现在各个省都在提倡并推广的,对于中小跨径桥梁,交通部有部颁通用图,每个省有省颁通用图,大的设计院还有自己的通用图。标准化设计是提高效率与节约资源的一种方式,而且能够保证高质量设计、工厂化预制、施工流程化。在高速公路的建造中,通用图使用的最多,只对于个别大桥或者关键性桥梁,才考虑景观性设计。桥梁也是一件产品,标准化设计不止应用于桥梁设计中,也在其他行业中应用很多。随着中国的发展越来越好,社会主要矛盾已经发生变化,经济水平与社会生产力的不断提高,文化需求、精神需求的提高,桥梁的艺术要求也会越来越高,桥梁设计也会越来越追求美学。

  其实都是出于多方面因素考虑的,在不久将来,随着基建的饱和,将会有更多时间、财力去研究桥的形式。就像人类生活的马斯洛需求理论,人类确实首先要吃饱才能去想去做其他事情,而桥梁结构受力没问题能通车、能使用之后,才层层递进,去满足金字塔上的需求。

  二、为什么桥梁要建成各种不同的样子?

  不同需求、不同地质水文条件,会造就不一样的桥型。不同的支承方式、不同的区域会有不同的拓扑优化结果。三十辐,共一毂,当其无,有车之用。埏埴以为器,当其无,有器之用。凿户牖以为室,当其无,有室之用。故有之以为利,无之以为用。在结构设计中,“有”是为了创造有利传力路径,“无”是为了使传力路径上的材料最大限度的发挥作用。在历史的长河中,可能建造了丰富的桥梁形式,能够被保留下来的很少,而这些都是扛得住外界各种作用的,换句话说就是最优的,我们认识和研究的也就是被保存下来的这些形式。

  三、钢桥,桥梁抗震抗风,风-车-桥耦合振动分析,大跨度桥梁等,哪个方向比较有潜力。?

  未来钢桥肯定是主流,建议可以朝疲劳、腐蚀、旧桥监测、维护等方面下功夫。现在桥梁往深海走了,都是超大跨径的,抗风必不可少,可参考世界第一跨径悬索桥的风洞视频。说实话,不建议把重心放在抗风和抗震上,本来需求就很小,而且以同济为代表大批学者已经走在很前面,院士已经出了好几个了,也就表明这个方向科研上基本解决,市场上已经饱和。建议科研从事桥梁检测、健康监测、状态评估与寿命预测方向,可以交叉学科融合,也比较有意思。

  想在桥梁方向切切实实做出一些贡献的话,请踏踏实实学好各种桥梁的设计、施工、运维基础知识,然后精通复杂桥梁结构的计算与分析。无论是抗风还是抗震,都是为了保证结构的安全服役, 最终都会落脚到结构受力上。反过来讲,你只有清楚结构的受力特点,你才能在专业研究上抓住重点。因为各种研究,最终都会落脚到结构受力上。反过来讲,你只有清楚结构的受力特点,你才能在专业研究上抓住重点。

  四、用筷子做桥梁模型,比承重能力,怎么设计比较好?

  从结构力学角度来看,一定是矢高越大,承载力越强,当然矢高从支座到跨中应该是平缓过渡。构造还要考虑节点和单杆件失稳问题。个人觉得可以采用桁架结构或者桁架拱,桁架结构一般只在构件上存在轴向力,刚好符合筷子抗弯抗剪弱的特点,制作起来也方便。还可以采用悬索结构,充分利用绳索的抗拉能力。绳子当主缆,尽量裹粗点,两头拉在可靠的物体上或者墙上。筷子做主塔和桥面板,主塔搞粗大一点,自然就承重能力很大。

  想想武汉南京长江大桥、钱塘江大桥,就知道上世纪前期及中叶,是桁架的天下,上世纪末期及本世纪初,则基本是索结构的天下。从南浦大桥一直到润扬、江阴、港珠澳甚至是万科大楼,都是用索结构解决的大跨或重载问题。