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访谈时间：2012-04-27 10:00:00

访谈实录

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中国桥梁网主持人：长安大学的各位老师、同学们，中国桥梁网的网友们，大家上午好！欢迎关注中国桥梁网《行业交流》栏目，我是本期主持人刘行行。《行业交流》是中国桥梁网最具网络人气和特色的栏目之一，特邀国内外重量级的桥梁专家就专业话题进行在线和现场交流，为大家传道解惑。

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中国桥梁网主持人：在这个春暖花开、草长莺飞的季节里，非常高兴《行业交流》栏目能够来到西安，走进著名的长安大学，与广大师生和网友们交流。长安大学的道路桥梁、交通运输等专业为我国的交通事业输送了大批人才，希望本期《行业交流》能够让各位学子受益，也非常感谢长安大学公路学院和中交第一公路勘察设计院对我们栏目的大力支持。我们本期《行业交流》有幸邀请到长安大学公路学院教授、博士生导师刘健新，中交第一公路勘察设计研究院党委书记刘士林做嘉宾，欢迎两位！首先请两位与我们的广大网友和现场师生打个招呼！

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刘士林：各位同学，大家上午好！很高兴来到中国桥梁网《行业交流》栏目和大家见面，就大跨径石拱桥的设计和施工与大家讨论和交流。谢谢中国桥梁网！谢谢主持人！

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刘健新：大家好！

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中国桥梁网主持人：我们本期访谈将分为上下两场，首先请刘士林书记就“大跨径石拱桥的设计与施工”与网友和现场同学进行交流，刘健新教授也将参与网友互动；下半场将由刘健新教授就“大跨径桥梁结构抗风及减隔震设计”这一话题与大家进行交流，同时请刘士林书记共同参与网友互动。下面我们进入今天的主题。

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中国桥梁网主持人：刘士林书记投身桥梁行业30余年，一直从事公路桥梁勘测设计与科研工作，为我国的桥梁事业做出了突出的贡献，在大跨径石拱桥的设计与施工方面的研究十分深入。那么我们首先请刘书记介绍一下多年来研究“大跨径石拱桥的设计与施工”的体会。

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刘士林：多年来，我一直从事桥梁设计和研究工作。作为桥梁工程技术人员，首先需要的是把工作作为事业来做。今天主要谈大跨拱桥，她是众多桥型中历史最悠久、现存桥梁中年代最长的桥型。比如1400年历史的赵州桥；1961年的云南长虹桥，跨径112.5米；1991年120米跨的乌巢桥，跨径80米以上的达38座之多，100米以上17座。特别是1997年11月开工建设，于2000年7月建成的146米跨径的丹河大桥，是同类桥型结构中最大跨径的桥梁，其桥梁宽度、荷载等级及桥梁高度也使石拱桥的设计建设水平提高到了一个新的高度。在拱桥的发展历史长河中，我国一直处于世界领先水平。

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刘士林：丹河大桥，不仅继承和发扬了石拱桥这一中国的传统优势桥型的建设技术，并在桥梁跨径、桥梁宽度、荷载等级、桥梁高度与建设速度等方面取得了较大的突破；而且，通过采用现代桥梁科研手段与设计、施工技术，加大了石拱桥的技术含量，提高了石拱桥的建设水平，为在高荷载作用下的大跨度石拱桥的建设提供了成功的范例，使石拱桥这一富于中国民族特色、体现中国传统文明的桥梁结构形式赋予了新的生命力。丹河大桥的成功建设刷新了石拱桥世界记录，被录为大世界基尼斯之最，获得山西科技进步奖和国家优秀设计奖。
由于石拱桥能就地取材、耐久性好、全寿命周期成本低、构造简单、抗灾能力强，只要设计周密，措施得当，修建更大跨径石拱桥是可能的。

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中国桥梁网主持人：俗话说，听君一席话，胜读十年书。相信这些经验对我们的网友来说一定会受益匪浅。谢谢刘书记！我们本期节目发出预告后，网友十分踊跃，在我们的网站上提出了很多问题请刘书记解答，我们一起来看一下。

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中国桥梁网主持人：网友回首过往问：大跨径石拱桥的设计方法很多，但对于桥梁工程师来说要找出优化的设计方法、一流的设计才能保证一流的工程。请问刘书记，在这方面是否有较为合理的设计理论呢？

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刘士林：尽管石拱桥历史悠久，真正进行科学计算是三百年的事，采用理论分析和监控手段指导施工是近几年的事。理论按发展过程为：多铰拱理论、壳体理论、弹性地基拱理论、平铰拱理论和组合弹性体理论；根据不同的结构形式、拱上填料性质、施工工艺和细部连接构造针对拱轴线形式提出多种设计方法：可归结为解析法、半解析半数值法和数值法。

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刘士林：由于丹河桥跨径大、荷载等级高，需要对设计方法进行优化，即考虑轴向弹性压缩的有限元优化方案（沿跨长等分48个单元），以求得真正的合理拱轴。实践证明合理拱轴优化采用有限元可行，速度快、精度高。不考虑弹性压缩的优化结果比采用有限元优化结果精度低，应考虑弹压影响。实际是悬链线拱轴理论与现代计算机相结合的方法。Super SAP、QJX等共用，相互验证；结构分析及施工控制分析采用实体元更适合于分步施工的大跨石拱桥的受力特点。

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中国桥梁网主持人：谢谢刘书记！网友小铃说，现在大家都在提倡建筑物要与当地环境和谐统一，而拱桥一直是被认为造型优美，很漂亮的。我想问下刘书记在这方面有什么特别的体会？

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刘士林：丹河大桥主跨146m，是目前世界上跨径最大的石拱桥。考虑丹河新桥自然地理、人文环境，要求该桥的设计不仅达到力学与结构的完美，遵从诸如协调、比例、对称、韵律、重复、对比及相似等美学规则，同时要求实现与景观协调、融入自认的造型美，真正使丹河新桥不仅满足交通功能要求，同时好要满足人们审美精神要求。

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刘士林：1、形式和功能的统一：一般情况下，结构形式服从结构功能，但结构功能不仅表现在结构本身，还必须满足其他诸如舒适（变形限制）、卫生（防尘、排水、通风等）、辟开天气影响、美学质量（符合美学设计原则）等诸多方面的要求、一般来说，满足了上述要求，就达到了形式和功能的统一。
2、比例：采用2 30m+146m+5 30m配跨方案；主、引桥墩分别采用厚度8.0m和4.0m的石砌墩。达到烘托主桥、主引桥比例协调的目的。主桥拱上建筑经比较采用净跨径9.4m，净矢高2.68m，矢跨比、/3.5，腹拱圈厚度0.6m的圆弧腹拱；引桥腹拱采用净跨经3.6m，净矢高1.2m，矢跨比1/3，拱圈厚度去0.4m。主桥腹拱采用厚度从主跨中的1.1m渐变到主墩处的1.9m的石桥墩，引桥腹拱采用厚为0.8m的石砌墩。从整体到局部达到了比例协调的目的。

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刘士林：3、对称、有序、韵律：采用中孔大跨，两边配数孔小跨，腹孔则更为严格地遵从了对称这一原则，桥梁整体给人以对称、稳重之感。在每个腹拱墩上采用以桥梁中心线为中轴线的三个横向腹拱，增加了桥梁通透度和融入自然的力度。
空腹式拱上建筑，每孔拱上有一组小腹拱重复出现在各主拱上，就是典型的连续韵律，而由主孔向桥梁两端孔径逐渐减小，主桥腹孔墩厚度从跨中向两端逐变等则产生连续而有规律的渐变韵律美。
4、石拱桥与环境的协调：鉴于丹河新桥所处的地理位置和桥址环境，本次设计采用了强调法，即突出桥梁的存在，又考虑尽量增加桥梁透空度使与环境协调。结合丹河收费站和服务管理区的设置，创造晋城一新的景点。
5、选材：丹河新桥地处晋城山区，石料丰富。盛产之天然白云石不仅具有可靠的物理力学性能，且表面纹理清新并具天然调和色彩，是丹河新桥首选的建造材料。

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刘士林：6、与自然的统一：采用全空腹式拱上建筑，游客从任意角度都能在观赏桥梁的同时看到自然的景色；对晋城岸挖方边坡和焦作岸路堤边坡进行了绿化美化设计，这也是桥梁美学设计研究中不可忽视的部分。
7、石拱桥栏杆装饰艺术：行车道内、外侧护栏分别采用轻质钢波型梁和墙式护栏；人行道栏杆则采用仿古石质工艺栏杆，同时配以石质吸水兽等装饰。即保证车辆高速行驶的安全，体现时代风貌，又使得桥梁整体外观古朴典雅、稳健宏伟，体现了鲜明的民族特色。
8、桥梁美学与投资：一位世界著名的桥梁专家说过：“好看的桥梁并不需要付出更多的造价，美丽的桥梁多半是经济的。这是因为只要采用合理的规划、设计方法，使之与环境协调，使技术和艺术相互补充而不是相互矛盾，就能同时达到经济与美学完美结合的效果。”为实现桥梁美所增加的投资是非常有限的，特别对于山区桥梁更是如此。本桥用于美学的投资不足工程造价的1％。桥梁是永久性建造物，增加少量的投资获取美的效果，供人们欣赏、评说是非常值得的。

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中国桥梁网主持人：刘书记曾在丹河大桥的建设中担任重要角色，很多网友也就丹河大桥提出了与我们今天讨论的主题相关的问题。这位叫柴小鹏的网友说，丹河大桥施工控制有限元模拟采用实体单元模拟实际施工过程，符合实际，但是不知道计算效率怎么样？不知道小石子混凝土和一般的混凝土差别在哪里，前者能否看做用小石子做骨料的混凝土呢？之所以叫石拱桥而不是混凝土桥，是不是因为采用的砌筑的施工方法，那能不能浇筑呢？

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刘士林：正如柴小鹏网友谈到的，通俗地讲，正是小石子做骨料的混凝土。一般要求骨料粒径≯20mm大跨石拱桥MU50，C20；本桥为特大跨，创新性的采用MU80、C40、5～10 mm连续级配碎石，水灰比：0.38～0.39；普通混凝土最大粒径≯100 mm，一般40～60 mm，水灰比：0.4～0.5（公路圬工桥涵设计05规范）。
首次研发高等级小石子混凝土砌体的抗压、抗剪强度、弹性模量和泊松比。

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中国桥梁网主持人：谢谢刘书记！我们下面这位网友的问题也跟丹河大桥有关。他说，刘士林老师您好！我在您的一篇文章中看到您提过丹河大桥首次发现了“分步施工石拱桥拱脚高应力区”，查了好多资料都没找到具体的解释，您能解释一下吗？

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刘士林：这个是进行了施工仿真模拟分析。从分环砌筑主拱圈仿真分析（荷载工况按设计分五环、分10段,336路拱石,11道空缝,空缝采用扁铁支顶），高应力区出现在拱脚下缘，可用于调整施工工序等。

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中国桥梁网主持人：接下来我们看关于丹河大桥的另外一个问题：请问刘书记，我了解到丹河大桥的建设中首次使用了加气混凝土，它在大跨径拱桥中的使用有什么优缺点？

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刘士林：加气混凝土属于轻质材料，轻质材料还包括陶粒、膨胀珍珠岩、膨胀蛭石，采用加气混凝土砌筑填料主要有一下优点：
一是减轻了填料自重，减少了恒载，减轻了主拱、墩台及地基的负担。
第二点是提高了填料强度和刚度，增强了车辆荷载的分布能力，减小了桥面活载冲击力，提高承载能力。同时，减少了填料对侧墙的挤压力。
还有就是克服了拱腹排水运营期间不易维护等特点，并加强了桥面防水措施，从而解决了拱桥桥面沉陷等病害，大大提高了高速公路山大跨径桥的桥面质量。

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刘士林：加气砼体轻，便于装卸、运输施工可加快速度。蒸压粉煤灰加气砼的主要特征有干密度低、质量轻；强度低，但砌体强度利用系数高；弹性模量小、但弹性系数大；吸湿膨胀、干燥收缩；吸水少而慢，抗冻性好；原材料广泛、价格低廉；具有可加工性，便于施工。

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中国桥梁网主持人：丹河大桥可谓是刘书记的得意之作，大家有时间可以去现场观摩。下面这位网友的问题与规范有关：刘书记您好，关于梁端搭接长度，规范里只规定了简支梁梁端搭接长度，对连续梁及其他结构形式是否需要同样按该条执行？

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刘士林：公路工程抗震设计规范89版有吊梁与悬臂的搭接长度的规定，08细则取消了此条，但都有简支梁梁端至墩、台帽或盖梁边缘应有一定的距离的要求。桥面不连续的简支梁（板）桥和吊梁，宜采用挡块、螺栓连接和钢夹板连接等防止纵横向落梁的措施。连续梁和桥面连续简支梁（板）桥，应采取防止横向产生较大位移的措施。

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中国桥梁网主持人：这位网友还有一个关于能力保护构件的问题：延性墩柱的剪力计算规范规定按照墩柱上、下端截面按实配钢筋、采用材料强度标准值和最不利轴力计算的正截面抗弯承载力对应的弯矩值，请问该弯矩值指的是截面的初始屈服弯矩，还是等效屈服弯矩或极限屈服弯矩？

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刘士林：延性墩柱剪力设计值条款中，墩柱上、下端截面按实配钢筋，采用材料强度标准值和最不利轴力计算的正截面抗弯承载力所对应的弯矩值。这里对应的弯矩值应为等效屈服弯矩。

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中国桥梁网主持人：我们这位网友说，想请刘老师对石拱桥常见的几种受力、传力型式以及其优缺点做一个总结或者比较分析；如果可以的话是否可以对国内现存石拱桥的设计及施工实例做一些点睛式的描述？其优点缺点有哪些？在应用中要注意哪些问题？

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刘士林：石拱桥是我国公路上广泛使用的一种桥梁体系。拱式结构在竖向荷载的作用下，支承处不仅产生竖向反力，而且还产生水平推力。由于这个水平推力的存在，拱的弯矩将比相同跨径的梁弯矩小得多，而使整个拱主要是承受压力，因而拱的跨越能力比一般的钢筋混凝土梁大得多。石拱桥的优点很多，主要有以下几点：
1、能充分就地取材，与钢桥和混凝土桥相比，可以节省大量的钢材和水泥；
2、承载潜力大，耐久性高，且维修养护费用低，结构全寿命周期成本较低；
3、造型美观；
4、构造较简单，有利于普及；
5、与其它桥型比，抗灾能力强。

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刘士林：石拱桥当然也有它自身的一些不足，比如自重较大，相应的水平推力也较大，增加了下部结构的工程数量，对地基要求高；需劳动力较多，建桥周期较长；与梁式桥相比，上承式拱桥的建筑高度较高，当用于城市立交和平原区时，会使两岸接线工程量增大，或使桥面纵坡加大，既增加造价又对行车不利。
尽管石拱桥存在上述缺点，但只要在条件许可的情况下，修建石拱桥往往是经济合理的。只要因地制宜，设计周密，措施得当，修建大跨径石拱桥是可能的。这一点从我国大跨径石拱桥的发展足以证明。

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中国桥梁网主持人：接下来这位网友对陕西的拱桥情有独钟。tashuo网友请教刘书记，陕西省的拱桥有什么特点吗？有没有特色的拱桥吗？或者说一公院在拱桥设计方面有什么特色呢？

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刘士林：陕西的拱桥好的有1959年建成的延河桥，空腹，3×30米，长115米；延安大桥，主跨190米的中承式钢管混凝土拱桥，还有我们院里参与建设的温州深门大桥，160米RC箱拱；邳州京杭运河桥，235米中承提篮拱；当然，更值得一提的是丹河大桥。

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中国桥梁网主持人：大跨度石拱桥在我国具有悠久的历史，而目前应用较少，是什么原因影响了或制约这种类型桥梁的使用推广？

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中国桥梁网主持人：网友wangweiloving说：自从凤凰桥倒塌以后貌似看不到石拱桥了，而石拱桥的耐久性又是很好的，他想问一下石拱桥以后是否不提倡建设，但在山区这种桥梁还是很有竞争力的。

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刘士林：凤凰大桥事故之后，石拱桥受冲击很大，再加上大跨径石拱桥的施工风险较大，特别高速公路上更多是提倡机械化、标准化，在这儿它又受到影响。在合适的情况下就地取材，又有这方面的能工巧匠，这些条件都具备的话，引起足够重视就不会出问题。事实上咱们国家中小跨径桥梁拱桥占的比重很大，这也是咱们中国的特色，不应该枪毙它，也不应该限制发展它，任何一个桥型的存在都有它存在的道理和适应它跨径的空间，我不太赞成哪一种桥出了问题就限制它、约束它。

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中国桥梁网主持人：现场同学提问：现在我们的桥梁有很多都是按规范设计，按规范设计是否有创新的培养和创新的发展，因为我们国家现在提倡鼓励大家进行创新。按规范进行桥梁设计与施工和创新的关系，在具体的施工过程当中是怎样权衡的？

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刘士林：一方面咱们国家强调创新，另一方面又强调安全。这么多年我有个体会，首先作为设计单位，你要满足设计规范的要求，咱们国家的规范是属于强制性的，不像欧美这些国家，规范放到那儿，它是提倡创新，不遵从这个规范。C40的小石子混凝土规范没有，这个就要进行大量的实验，这个实验在长安大学做了两年的时间，做了上千次才有了这个结果，最后提供、检查、验收，可以用。大家说的小箱梁，就是跨径不大的20—40米的箱梁。当时就有人问，你们这种结构在高速公路上用过没有。其实是没有用过，最后是我给保障的。他说刘书记，你如果能保证不出问题，那你就用，我说我能保证。我们国家高速公路上60%的都是用的这个箱梁，它的稳定性什么都比板梁的好。搞桥梁的真的要创新，担的风险很大，但是你又不得不去，你要有市场、要有效益，你必须得考虑业主的有关要求。像经纬新区，就要求你有唯一性，这种就很难了，比较新奇特的，甚至是怪异一些桥梁，但是不管怎样创新，首先从结构受力上你得搞清楚，严密的分析。如果你要搞创新，就要多做很多工作。

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中国桥梁网主持人：现场同学提问：刘书记您好，您刚才说石拱桥有比较好的抗震性能，拱桥怎样保证在大的地震作用下不受损坏呢？

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刘士林：实际上拱桥是在砌筑过程当中，到第二环合拢以后，以再把这个缝隙改造起来，这个过程就有点减震的作用。还有拱上填料，是一种发散性的材料，属于强度不高，模量比较低，我理解可能对减震这方面会有些作用。因为事实证明拱桥这块抗震效果比较好，再加上它的基础，具体设计理念上没有考虑过。

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中国桥梁网主持人：我们本期《行业交流》上半场就到此结束了，谢谢刘书记的耐心解答。中场休息十分钟后，我们进入“大跨径桥梁结构抗风及减隔震设计” 的相关问题的探讨。

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中国桥梁网主持人：欢迎大家回来。刘健新教授在“大跨径桥梁结构抗风及减隔震设计” 方面的研究非常深入，取得了许多丰硕的成果，是中国土木工程学会桥梁与结构工程分会风工程委员会、结构可靠度委员会委员。网友问题较多，现在我们就进入网友问答环节。我们来看网友一磅缘的问题，一磅缘也是我们网站的老朋友了，他说，想让刘健新老师就桥梁的抗风以及减隔震各举一实例深入，扼要说明其理念、设计、施工以及应用要点！

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刘健新：风在我们公路桥梁桥涵公路设计规范里面的一种可变作用，地震是一种偶然作用，这个在设计的时候是必须要考虑的。怎么考虑？考虑的理念就是在风的作用之下和在地震的作用之下，对桥梁结构的需求应该小于桥梁结构自身所具备的能力，桥梁的抗震的需求小于桥梁的抗震能力，抗风的需求小于抗风能力，这就是我的设计理念。这个需求怎么来定，涉及到两个方面的因素，一个是自然环境，另外一个是人在造这个结构的时候，人们的思想体现在结构上的一种表现。比方说颤振的检验风速。颤振有一个计算公式，这个基准风速就跟人设计这个桥的时候，跟这个桥的结构是有关系的，所以对于检验的这一面，除了自然环境之外，还把我们人对结构设计的一些考虑加来进去，这是抗风的要求。现在在抗风工学里面有很多计算、实验、方法，在风规里面有一个比较简单的公式，比方说在300米以下的悬索桥，它的抗风能力，应该等于5倍的扭转频率乘上桥宽，这个扭转的频率和桥宽是我们人设计出来的，所以我们设计出来的结构它本身具备了这种能力，当我的这种能力大于你的要求的时候，我是满足的。抗震也是这样的，抗震的时候我是要跟场地土，这个场地土是自然环境的要求，我还会设计到结构的动力特性，设计到我结构的计算的对象，设计到我对地震的响应，只有人规定了某一种结构的时候才可能进行计算。所以这个需求除了自然环境之外还有人的因素在里面。当然抗震的能力是完全由人来决定的，设计这么大的断面，有这么大的结构体系，里面有多少钢筋，就会按照某一种计算方法算出来的能力，这两者进行比较。所以从理念上来说就是需求小于能力。

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刘健新：我举两个例子，一个是抗风的。我们学校曾经做过甘肃刘家峡桥的抗风实验，这个桥宽太窄，扭转的频率就会下降，所以它的能力是不够的，颤振风速低于了颤振的检验风速，所以这座桥的抗风能力是不足的。怎么办？提高这个抗风能力有各种各样的办法，根据规范公式，怎么提高它的扭转频率，或者怎么来改变它的桥宽？但是改变桥宽是跟使用要求密切相关的，就想办法能不能改变我们的频率，而频率一般是要通过工程措施来实现的，这样往往受到很多制约。还可以用其他的办法，风的荷载是跟结构的外形密切相关的，当外形发生变化以后，势必造成风荷载的变化。经过风洞试验，在梁两侧加了一个导流板，同时还在栏杆上面进行了封闭，上面全部封死，下面是封一个空三个，空气不是全部通过的，结果使得结构颤振的临界风速就高于了颤振检验风速。

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刘健新：下面说一下抗震的例子。西安机场新高速公路上的跨线桥经过计算以后，它的墩底的弯矩是超限的，怎么样把弯矩减下来，靠减隔震，减隔震就是阻断了地震传入结构，这是隔震，减就是我传进来的地震能量在指定的位置上消耗掉。汶川地震发生的时候这个桥周围相邻的桥发生了相当程度的振动，而这座桥没有震，我们遗憾的是没有在这座桥上安装加速度的传感器，只是当时的目击者看见了这么一个情况，所以我们的减隔震做的是相当有效的。

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中国桥梁网主持人：谢谢！关于标准、规范这类问题，有很多网友关注。这位网友就问，刘教授您好！现在大多桥梁的的抗风抗震设计都是基于现有的规范的，而这些规范基本遵循“成熟一条加一条”的固定模式，所以相对滞后，不知刘教授在这方面的研究过程中是怎么处理这一矛盾的？

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刘健新：我本人参加过《公路桥梁抗震设计细则》的编写工作，所以对我们国家编写规范的过程有一定程度的了解。规范编制的原则应该是科学、合理、成熟，有连续性，但是科学规范不是科学研究的最尖端的成果，它是成熟的东西。所以一些规范研究，混凝土的小石子不在规范里头，你要用，就突破了规范，突破了规范才能使规范进一步修订，否则你规范就服从改变了，但是这个改变不是说我很简单就能做得到的，必须有大量的科学试验的基础才可能使得规范将来走到这一步来。现在我们国家的桥梁涉及到的桥型和材料越来越多，所以这个规范慢慢的数量也很多了，所以这些都是一些新的出现的问题，根据我参加的规范讨论会，还是应该按照科学、合理、成熟，要保持一定的连续性。什么是连续性呢？就是新规范和老规范，比如我对同样一个桥进行计算，不能说同一个桥按照同一个桥的规范算出来的定律到另一个规范的时候一下减少50%，这就不行。我们在编规范的时候，他们说不要超过10%—15%，好像有这么一个框框在里头。因为规范的使用者是大量的工程技术人员，而不是少量的专家和学者，面对大量的工程人员所使用的规范，这个是应该在他们能够理解的程度上，能够很好的去执行，而不是科学研究最尖端的成果。因此不能说规范跟科学研究是滞后的，这个说法我觉得不太妥当。规范的修订本身也就是反映了技术进步的表现。

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中国桥梁网主持人：在探索中发现，在发现中创新。我们不能固步自封，但更时刻牢记安全责任。我们下面这个问题还是关于规范的。网友说，请问刘教授，中国的抗震规范和日本的抗震规范相比，存在哪些差异呢？都是由什么样的因素造成的？相较其他一些西方国家又如何呢？

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刘健新：要说起中国的抗震规范和日本的抗震规范之间有什么差异，因为这个问题我们在做研究的时候，很多的参考学习，是学习了日本的规范。另外，日本也是一个多地震的国家，所以它本身在抗震的水平上是比较高的，今年毕业的一个硕士生所做的硕士论文的题目就是《中国抗震规范和日本抗震规范的比较研究》，就把中国和日本两本规范，从它的章节划分、形式，里面所有的内容都一一做了对比，包括设防标准，地震作用，一直到减隔震怎么考虑都做了对比。总的来说我们国家的规范和日本的规范，应该说是在一个水平上，比方说我们考虑到了减隔震等等，这些方面我们跟他们是在一个水平上。但是我们跟他们相比，他们的比我们要详细，他们有很多的规定是来源于大量的科学研究的结果，另外他们参加编写的人员，据我所知达到了40、50人，我们国家的规范编写人数相对来说比较少。总体来说，我觉得在可操作性方面我们也不如人家，大的方面我们在同一个水平，但是在细的上面，我们还是有相当大的差距的。为什么如此？

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刘健新：第一，日本地震的形势跟我们国家不一样，你如果在日本一个月最少会碰见好几次，正在坐车的时候电车可能就会停，在我们国家这种情况相对要少得多，汶川地震以后我们没有看到西安哪里再摇过，这已经过四年了，这种情况不一样。第二，国民对抗震的思维不一样。地震来了以后怎么处理、怎么样把房子做的要能够抗震、这个桥怎么做，这个跟我们国家一般的老百姓的思维方式我觉得有差异。我们去年跟研究室的老师到日本去，他们的每一座房子下面都有橡胶支座，这个已经成为一个非常普遍的现象，日本现在就不说什么减震不减震了，因为现在减震已经成了一常规的事情。和西方其他一些国家的比较。日本东京工业大学的一个教授叫川岛一彦，他们在做有关日本国内外的抗击设计基准的桥梁比较设计研究这个题目的时候，曾经把日本的规范、美国的规范、欧洲的规范、新西兰的规范做了一个非常全面的比较，这个比较非常仔细。

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中国桥梁网主持人：下一个网友的问题较为具体，他说：刘教授您好，最近我发现一些斜拉桥索梁锚固处采用锚拉板形式，对于大跨度斜拉桥来说，按照2%-3%的安装高度的话，外置式斜拉索减振器在索夹上的安装高度会很高，带来的减振器安装问题会比较大，针对这个问题，是不是采用内置式斜拉索减振器形式？何种形式的内置式减振器会比较有效？谢谢刘教授！

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刘健新：斜拉索的振动是斜拉桥重要的问题，为什么斜拉桥斜拉索的振动比较有问题呢？遇到风以后很容易起震，解决的办法就是加阻尼器，阻尼器安装高度高，从使用管理上来说都是不方便的。

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刘健新：另外日本的哆罗罗桥，跨度是890米，他们用的也是内置式的高阻尼橡胶阻尼器，可以用，而且也有使用的工程例子。

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中国桥梁网主持人：这位网友问，刘教授，大跨度悬索桥的中央扣对主梁的振动控制有多大贡献？是否建议设置？

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刘健新：大跨度悬索桥的中央扣是把主缆和主梁连接起来的装置，这个装置可以改变振动模态及其排列顺序。中央扣用三联还是一联，往往要通过空气的计算来确定。我们国家有些桥，像润扬桥是有中央扣的，每个桥上都做了这样的装置。

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中国桥梁网主持人：目前大跨度桥梁的风致振动研究基本都是面向成桥，对施工期间的抗风问题研究较少，而施工期的安全问题又较成桥突出，请问目前国内有基于施工过程的相关研究进展么？

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刘健新：桥梁的施工阶段对于桥梁的抗风要求是降低的，风速会降低。为什么会降低呢？因为桥梁的施工期是几年，桥梁的运营期很长，所以可以把在施工期的基本风速降低，相对应的对于桥梁抗风的要求就降低了，但是桥梁在这个状态之下它不是成桥状态，所以它的刚度、施工的状态，完全跟成桥是不一样的，所以它抗风能力也可能会降低，要求降低了，能力也降低了。哪个降得多，还是要进行研究比较的。所以现在在抗风试验过程当中，对于施工阶段是要做工作的，至于出现了什么样的问题，就应该采取相对应的措施来解决，很多抗风的研究往往是对施工阶段的抗风问题解决的不是很好，这个就必须要有一些预案，事先做好。

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中国桥梁网主持人：我们下一个问题是，桥梁减隔震技术的措施主要有哪些，如减隔震支座、阻尼器等？相对来说您比较推崇哪一种类型的？

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刘健新：桥梁减隔震，一个作用是阻断桥梁所受的地震冲击。用一个比较柔软的支座在桥梁之间，就可以阻止某种频率的地震能量传到桥梁上来，另外可以通过一些阻尼装置，使传入桥梁的能量通过消耗把它降下来。所以现在减隔震的装置就是围绕着这种机能有很多种，比如除了铅销橡胶支座以外还有高阻尼橡胶支座，现在开发出来的很多种支座都具备这样的功能。阻尼器有的时候可以跟支座合起来用，有时候可以分开用，但是阻尼重要的作用是限制位移，通过它使桥梁结构的位移受到限制。因为我们知道减隔震以后，会带来另外一个问题，就是内力的下降会造成位移的上升，它两个是可以互相替代的，降低力，势必加大了力量。所以这个位移不能太大，这样会造成使用上的不便，所以在这方面要综合考虑。

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中国桥梁网主持人：下来这位网友塔里木彭帝应该是一位刚踏上工作岗位的桥梁工作者。他说，请问桥梁抗震加固如何组织施工？又该如何去实施管理呢？刚刚接手这些事情，好多都不是很明白。有经验的前辈又太忙，没有人带着学习，感觉真无力。

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刘健新：这个问题不在我研究的范围之内，但是他所说的事，我们有一个规范叫公路桥梁设计加固规范，第15章就是关于抗震加固这些内容的，抗震加固的施工和管理跟一般的桥梁没有什么区别，应该是一样的，没有特殊的地方，因为一般不可能说在地震当中你去加固一个桥梁，肯定是在地震之后做这个工作。但是可能会有这样的情况，日本在1995年1月17号地震之后，有的桥梁桥墩就坏了，如果说你过一段时间，或者过几天，这都说不清楚，再来一个余震的话，这个桥就彻底倒掉了，我们希望在地震救援期间之内，这个桥能过个车，这样人员的输送或者抗震救灾能够起到好的作用。这个时候怎么办呢？我就可以用一些型钢把桥墩的周围焊起来，但是当这些大地震过去之后这些桥梁都要拆掉重新修建，所以这个基本上没有多大的区别。所以万事开头难，要谦虚，不耻下问，自己多做点记录，慢慢积累经验，要有心。

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中国桥梁网主持人：这位网友问，由于大跨桥梁风洞试验缩尺比大，在普通风洞中很难对结构涡振做精细的判断，反而是实际结构发生后才反过来分析其原因。若在施工中发生涡振(大悬臂状态)对结构和施工安全影响很大，请问在施工阶段能采用哪些可行的抑振措施和技术？

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刘健新：这位网友提了一个很好的问题。这个问题也是比较复杂的，引起了我的思索。我跟课题组的其他老师也进行了讨论，回答会有不足之处，请大家见谅。其中包含四大要点：1）三种坐标系统2）若无地震动时程，按反应谱拟合地震动时程时是无方向的。3）中小桥采用单向激励即可，大桥可采用三维分析。4）地震的分析计算是有相当程度的局限性的，预想之外的地震激励出现是必然的。所以需要抗震措施来增加结构抵抗未预期的地震。

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刘健新：用功率谱法算地震响应，也是08细则里面规定的三种方法里面的一种，但是我们以前的规范里面没有，这是这次08细则的时候加进来的。用功率谱法算，就是采用的地震的理论来进行的，我们怎么做？有一次地震的时程，我通过这个十成可以算出来这一条地震波的相关的函数，用相关的函数进行傅里叶变换以后就可以得出来它的功率，我现在把这个功率加到桥梁上去，加到桥梁上以后我要得到什么东西？我要得到关注点的地震的响应是多大。现在我加上去的是一个功率谱，加到这个桥梁上去它就经过一个传递的函数才能够得到那个响应的功率谱，这个响应的功率谱得到了以后，不只是一条地震波，我再算一条地震波，它又是另外一种情况，如果我算了好几条地震波的时候，那你算出来的结果是不一样的。我就可以通过这些来求它一个平均值，既然它是一个平均值，它大小都不一样，用它的标准差来评价它。或者是我用刚才算出来的功率谱求均值。实际上我们在做抗震验算的时候，真正用到功率谱法算的还是比较少的。

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中国桥梁网主持人：请问刘教授，大型桥梁结构都会在风洞实验室用缩尺比模型进行各种实验，那么如何验证所得到的结果与实际的吻合度呢？

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刘健新：这是一个非常好的问题，也是非常严肃的问题，风洞试验准确度是多少。由风洞试验的结果来预测实际结果的响应是我们试验的目的之一，在风洞的流场当中来预测实际当中的情况，这里面一个是气流，第二是模型，第三是动力特性。现在我怎么样用小的东西能够推算大的？试验的时候所涉及到无量纲的参数和实际桥梁的无量钢的参数要一致，这样才可能把这个试验的结果用到实际当中去。比方说我用的尺度的比例，我的桥的宽度是30米宽，梁的高度是3米，宽高比是1：10，我再风洞里做模型以后，如果说按1/50的比例做，那我这个桥的宽度就做了0.6米，这个就是6cm，这样我模型的宽高比也是1：10，这个1：10是没量纲的，和实际是一致的，这样在尺度上就提供了一个风洞试验的结果向实际转化的前提条件，但光有尺寸上相似的，还有气流是非常重要的，一个实际的气流和风洞的气流到底有什么不一样？实际的气流是脉动的自然风，有强度的变化，同时气流是一个气旋，就是一团气，这个气旋的团是有大小的，100米的高空气团有多大呢？有180米，高度不同的时候气团不一样。

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刘健新：现在要把它模拟到风洞里面去，风洞里面模拟的气团只有几十公分，几十公分和180米，这之间就限制了模型的比尺就受到了影响。在风洞试验中有9个参数，关于气流的有3个，第二个是关于振动方面的，有5个参数，这9个参数不同全部严格满足，这样就势必带来风洞的实验和实际的结果不可能是完全一致的。但风洞试验的精度也是能够满足工程需求的。

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中国桥梁网主持人：现场同学提问：现在的桥梁减隔震一般都设计在桥梁的顶上，但是有些是设在桥梁底下的，这两者对桥梁的性能有什么差异，如果设在底下，整座桥的稳定性应该怎么保证？

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刘健新：桥梁的建筑不太一样，我们的房子建筑减隔震一般都在基地，但是桥是分上部和下部结构，所以一般减隔震支座就放在墩底这个位置上，但是是不是非得放到那个地方，也不一定。我认识一个朋友他的博士论文就写了这么一个东西，就是把减隔震放在了墩底来进行分析验算，而且在实桥上用有什么不好呢？从减隔震的机理上来说没有多大的差异，都可以放，只是结构体系发生了一些变化。

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中国桥梁网主持人：现场同学提问：结构可靠度理论现在桥梁里面的研究现状以及未来发展的研究趋势是什么？另外，我是即将毕业的路桥专业学生，面对未来，我有些困惑，所以想请两位老师给我的就业和未来的职业生涯提些建议，或者说分享一下二位自己的经验和体会。

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刘健新：我首先来回答你的第一个问题。结构可靠度理论主要针对随机问题，所以按道理来说结构可靠度理论应该有它的发展前景的需求，但是这个做起来相对来说比较难，因为它需要大量基础数据的收集。就像我们原来编制公路桥梁荷载的时候也做过，所以这个可靠度的研究对于风和地震来说正在做，但是不像我们确定性的结果研究的那么透彻，但是它是有发展的需求。关于第二个问题，我想刘书记可能更有体会，先请他来解答一下。

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刘士林：我当时到院里的时候就是300、400人，现在到了2000多人，特别是我们国家近30年交通事业的发展速度特别快，对于相当层次上人员的需求也特别大。目前给人的感觉，大家毕业以后，不管是本科研究生还是硕士生、博士生，各个院校，甚至原来没有这个专业的好多学校也开设了土木专业，形式上供大于求，长安大学招人首先考虑硕士以上，而且成绩比较好的，女士跟男士比的话吃点亏，咱们这个单位比较苦，每年都要勘察，到现场，特别是海外的一些勘察设计，一般人员一年只能回来一趟，在外面的时间特别长。不管是哪个层次的人，都有他对应的就业空间。在长安大学求学是好地方，我们院1/3的来自长安大学，包括我们院长、副院长、总工，一半都是长安大学毕业的，我想就业不会有太大的难度。但是有一点，不管你做了什么工作，既然学到是这个，工作最好还是这个，架桥修路造福后代，的确是一个好职业，值得你把这个职业作为你终身的事业去奋斗，大有天地。咱们国家高速公路的密度跟国外先进国家比的话，密度还差得远，远远没有结束。

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刘健新：每一个同学，不论是研究生毕业、博士、硕士、本科生，在毕业之前面临着择业，这是必然的，每个人都想过得好一点，这是必然的，也是无可厚非的。但是你要想找到一个好一点的工作，也不是一下就能看得准，所以一旦你选择了这个单位去工作，很重要的一条就是少说话、多做事、少跳槽，这个是对你今后非常重要的事情，如果没有这些理念，我觉得就很难做成一件事。我们做抗风和抗震，从80年代后期做到现在20几年，途中也可以做很多的事，如果东打一榔头，西打一棒槌，最后就会做不了任何事，所以现在要看到10年以后、20年以后。所以我觉得坚持是非常重要的，坚持就要克服诸多的困难，包括别人给你的困难和自身的一些困难，如果稍微有一点困难就走，人一生转来转去，最后你啥也不是。

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中国桥梁网主持人：谢谢二位老师。我们每次走到学校都能感到学生的热情和强烈的求知欲。今天由于时间的关系我们《行业交流》到此结束了，感谢长安大学和中交一公院给予我们的支持，让我们再次以热烈的掌声感谢两位老师！也感谢各位网友及现场师生对我们栏目的关注。同学们，网友们，我们下期节目再见！

网友问答

桥：抗震分析中，从震源到达的地震波可以转换到桥梁的纵向，但是转换后一般小于原来地震波，如果直接将地震波作用在桥纵向抗震分析是不是会偏大？是不是没必要进行三维地震动分析？

刘健新：这位网友提了一个很好的问题。这个问题也是比较复杂的，引起了我的思索。我跟课题组的其他老师也进行了讨论，回答会有不足之处，请大家见谅。其中包含四大要点：1）三种坐标系统；2）若无地震动时程，按反应谱拟合地震动时程时是无方向的；3）中小桥采用单向激励即可，大桥可采用三维分析；4）地震的分析计算是有相当程度的局限性的，预想之外的地震激励出现是必然的。所以需要抗震措施来增加结构抵抗未预期的地震。用功率谱法算地震响应，也是08细则里面规定的三种方法里面的一种，但是我们以前的规范里面没有，这是这次08细则的时候加进来的。用功率谱法算，就是采用的地震的理论来进行的，我们怎么做？有一次地震的时程，我通过这个十成可以算出来这一条地震波的相关的函数，用相关的函数进行傅里叶变换以后就可以得出来它的功率，我现在把这个功率加到桥梁上去，加到桥梁上以后我要得到什么东西？我要得到关注点的地震的响应是多大。现在我加上去的是一个功率谱，加到这个桥梁上去它就经过一个传递的函数才能够得到那个响应的功率谱，这个响应的功率谱得到了以后，不只是一条地震波，我再算一条地震波，它又是另外一种情况，如果我算了好几条地震波的时候，那你算出来的结果是不一样的。我就可以通过这些来求它一个平均值，既然它是一个平均值，它大小都不一样，用它的标准差来评价它。或者是我用刚才算出来的功率谱求均值。实际上我们在做抗震验算的时候，真正用到功率谱法算的还是比较少的。