TRIZ原理在橋梁加固技術(shù)上的應(yīng)用

薛興偉++周俊龍+華旭東

DOI：10.16660/j.cnki.1674-098X.2017.31.050

摘 要：TRIZ理論作為一套完整的、科學(xué)的專利進(jìn)化體系，是技術(shù)進(jìn)步的動(dòng)力，目前亟待解決的問題是將該理論具體應(yīng)用到各個(gè)學(xué)科。以橋梁領(lǐng)域?yàn)槔瑢RIZ理論應(yīng)用到橋梁的加固技術(shù)，介紹了從尋找問題區(qū)域、確定矛盾、解決矛盾、方案優(yōu)化，到最終理想方案評(píng)價(jià)的全過程，結(jié)果證明TRIZ理論可以有效指導(dǎo)橋梁加固技術(shù)的進(jìn)步，因此，可為工程師提供TRIZ理論專業(yè)化的應(yīng)用思路。

關(guān)鍵詞：TRIZ理論 橋梁加固 方案優(yōu)化 方案評(píng)價(jià)

中圖分類號(hào)：F27 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）11（a）-0050-02

Abstract：TRIZ theory is a complete and scientific system of patent evolution， and the power of technological advance， the urgent problem is to apply the theory to various disciplines. Taking the bridge field as an example， TRIZ theory is applied to the reinforcement technology of bridges. And the whole application process is introduced， including evaluating the problem area， determining contradictions， resolving contradictions， program optimization， and final ideal scheme evaluation. Lastly， the results shows， TRIZ theory can effectively promote the advance of the reinforcement technology of bridges， thus， could provide engineers with the application idea of professionalization of TRIZ theory.

Key Words：TRIZ theory； Bridge reinforcement；Scheme optimization； Program evaluation

TRIZ理論作為專利進(jìn)化的科學(xué)方法，是技術(shù)進(jìn)步的動(dòng)力。隨著TRIZ理論在我國(guó)逐漸推廣及深入，TRIZ原理可大幅度提升創(chuàng)新能力，幫助我們更快地找到問題解決的方法，這一理念正在逐步深入人心，故將TRIZ理論細(xì)化應(yīng)用到具體的學(xué)科勢(shì)在必行。本文以橋梁領(lǐng)域?yàn)槔瑢RIZ原理應(yīng)用到橋梁加固技術(shù)上，從尋找問題區(qū)域、確定矛盾、解決矛盾、系統(tǒng)的功能分析、解決新矛盾、方案優(yōu)化、最終理想方案評(píng)價(jià)，為TRIZ理論專業(yè)化應(yīng)用提供思路。

1 項(xiàng)目概述

T型剛構(gòu)橋是剛構(gòu)橋的一種類型，是一種具有懸臂受力特點(diǎn)的梁式橋，其結(jié)構(gòu)特征為：主梁與橋墩固結(jié)，兩端伸出懸臂，懸臂在跨中位置通過掛梁連接形成整體。在實(shí)際工程中，常將橋墩和與其固結(jié)的主梁組成的結(jié)構(gòu)稱為T構(gòu)，其具體結(jié)構(gòu)形式如圖1所示。

2 解決初始問題

2.1 初始問題模型

大量T型剛構(gòu)橋投入使用后，常出現(xiàn)一些病害，較為典型的是T型剛構(gòu)橋的T構(gòu)主梁懸臂端撓度過大，橋墩處T構(gòu)主梁頂部產(chǎn)生裂縫（見圖2）。因此問題區(qū)域?yàn)閳D2中“橋墩處主梁頂部”和“主梁懸臂端”。二者相互依存，可只考慮“主梁懸臂端”。

找到了初始問題區(qū)域，為了準(zhǔn)確找到接觸面，將雙幅T型剛構(gòu)橋作為一個(gè)技術(shù)系統(tǒng)，其包含的子系統(tǒng)有T構(gòu)主梁、橋墩、掛梁、承臺(tái)、樁基等，其對(duì)應(yīng)的超系統(tǒng)為車輛、地基。分析系統(tǒng)，接觸面為T構(gòu)主梁懸臂端與掛梁的作用面。

2.2 初始加固系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

T構(gòu)主梁承受的外力主要有：車輛荷載、掛梁的自重以及T構(gòu)主梁的自重。系統(tǒng)的傳力過程為：上述外力作用于T構(gòu)主梁上，T構(gòu)主梁整體承受向下的作用力，T構(gòu)主梁懸臂端下?lián)稀Ｈ绾螠p小T構(gòu)主梁承受的向下的作用力成了主要矛盾，利用“預(yù)先反向作用”，即在T構(gòu)主梁與掛梁的接觸面處預(yù)先施加豎直向上的力。利用“借助中介物”在托梁與地基之間添加了斜拉索、索塔、承臺(tái)、基礎(chǔ)，最終將上述作用力作用到地基，從而實(shí)現(xiàn)抑制T構(gòu)懸臂端下?lián)系男Ч?/p>

3 方案優(yōu)化

3.1 初始加固系統(tǒng)問題模型

將初始加固系統(tǒng)分解為各個(gè)組件，對(duì)系統(tǒng)功能分析，包括有用功能和有害功能。將技術(shù)缺陷歸納總結(jié)為：（1）需要新增橋墩、承臺(tái)、樁基，且為多個(gè)，大幅增加成本；（2）索塔過多，增加成本；（3）托梁多大，自重大，對(duì)與之相關(guān)的斜拉索、索塔、橋墩、承臺(tái)、樁基造成巨大的負(fù)擔(dān)。

3.2 最終加固系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

由于雙幅橋的自身寬度大的特點(diǎn)，要求托梁尺寸也大，無形之中產(chǎn)生一對(duì)技術(shù)矛盾：托梁既要與T構(gòu)主梁有力作用，又要求托梁尺寸盡量小。利用“分離原理”將其解決，具體過程為：將托梁用錨固橫梁取代，其尺寸減小；取消了新增橋墩和樁基，新增承臺(tái)被塔基橫梁取代。尺寸、數(shù)量減小后的索塔澆筑于塔基橫梁上，斜拉索拉起錨固橫梁，錨固橫梁托起T構(gòu)主梁。最終加固系統(tǒng)如圖3所示。

4 方案評(píng)價(jià)

方案理想化分析：I=∑B/（∑C+∑H），調(diào)整后的系統(tǒng)保證了原有系統(tǒng)的功能，即“有用功能∑B”不變。取消了新增橋墩、承臺(tái)、樁基，且索塔數(shù)量減半，尺寸減小，整個(gè)系統(tǒng)造價(jià)降低，即“成本∑C”減小。托梁尺寸驟減，質(zhì)量隨之減小，斜拉索、索塔和塔基橫梁承受的作用力因此減小，即“∑H有害作用”將減少。新系統(tǒng)的理想度I得到大幅度提高。

5 結(jié)語

通過TRIZ原理在上述橋梁加固技術(shù)上的應(yīng)用可以發(fā)現(xiàn)：TRIZ理論是一種打破慣性思維、激發(fā)創(chuàng)造力、科學(xué)的專利進(jìn)化手段。以對(duì)雙幅T型剛構(gòu)橋病害入手，對(duì)初始矛盾化解，形成初始加固方案；分析初始加固方案不足，利用分離原理對(duì)初始方案進(jìn)行優(yōu)化；通過最終理想解評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)得到最終加固方案。形成了一套完備的、科學(xué)的雙幅T型剛構(gòu)橋的加固方案。

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