TRIZ原理在桥梁加固技术上的应用

薛兴伟++周俊龙+华旭东

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

摘 要：TRIZ理论作为一套完整的、科学的专利进化体系，是技术进步的动力，目前亟待解决的问题是将该理论具体应用到各个学科。以桥梁领域为例，将TRIZ理论应用到桥梁的加固技术，介绍了从寻找问题区域、确定矛盾、解决矛盾、方案优化，到最终理想方案评价的全过程，结果证明TRIZ理论可以有效指导桥梁加固技术的进步，因此，可为工程师提供TRIZ理论专业化的应用思路。

关键词：TRIZ理论 桥梁加固 方案优化 方案评价

中图分类号：F27 文献标识码：A 文章编号：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理论作为专利进化的科学方法，是技术进步的动力。随着TRIZ理论在我国逐渐推广及深入，TRIZ原理可大幅度提升创新能力，帮助我们更快地找到问题解决的方法，这一理念正在逐步深入人心，故将TRIZ理论细化应用到具体的学科势在必行。本文以桥梁领域为例，将TRIZ原理应用到桥梁加固技术上，从寻找问题区域、确定矛盾、解决矛盾、系统的功能分析、解决新矛盾、方案优化、最终理想方案评价，为TRIZ理论专业化应用提供思路。

1 项目概述

T型刚构桥是刚构桥的一种类型，是一种具有悬臂受力特点的梁式桥，其结构特征为：主梁与桥墩固结，两端伸出悬臂，悬臂在跨中位置通过挂梁连接形成整体。在实际工程中，常将桥墩和与其固结的主梁组成的结构称为T构，其具体结构形式如图1所示。

2 解决初始问题

2.1 初始问题模型

大量T型刚构桥投入使用后，常出现一些病害，较为典型的是T型刚构桥的T构主梁悬臂端挠度过大，桥墩处T构主梁顶部产生裂缝（见图2）。因此问题区域为图2中“桥墩处主梁顶部”和“主梁悬臂端”。二者相互依存，可只考虑“主梁悬臂端”。

找到了初始问题区域，为了准确找到接触面，将双幅T型刚构桥作为一个技术系统，其包含的子系统有T构主梁、桥墩、挂梁、承台、桩基等，其对应的超系统为车辆、地基。分析系统，接触面为T构主梁悬臂端与挂梁的作用面。

2.2 初始加固系统的设计

T构主梁承受的外力主要有：车辆荷载、挂梁的自重以及T构主梁的自重。系统的传力过程为：上述外力作用于T构主梁上，T构主梁整体承受向下的作用力，T构主梁悬臂端下挠。如何减小T构主梁承受的向下的作用力成了主要矛盾，利用“预先反向作用”，即在T构主梁与挂梁的接触面处预先施加竖直向上的力。利用“借助中介物”在托梁与地基之间添加了斜拉索、索塔、承台、基础，最终将上述作用力作用到地基，从而实现抑制T构悬臂端下挠的效果。

3 方案优化

3.1 初始加固系统问题模型

将初始加固系统分解为各个组件，对系统功能分析，包括有用功能和有害功能。将技术缺陷归纳总结为：（1）需要新增桥墩、承台、桩基，且为多个，大幅增加成本；（2）索塔过多，增加成本；（3）托梁多大，自重大，对与之相关的斜拉索、索塔、桥墩、承台、桩基造成巨大的负担。

3.2 最终加固系统的设计

由于双幅桥的自身宽度大的特点，要求托梁尺寸也大，无形之中产生一对技术矛盾：托梁既要与T构主梁有力作用，又要求托梁尺寸尽量小。利用“分离原理”将其解决，具体过程为：将托梁用锚固横梁取代，其尺寸减小；取消了新增桥墩和桩基，新增承台被塔基横梁取代。尺寸、数量减小后的索塔浇筑于塔基横梁上，斜拉索拉起锚固横梁，锚固横梁托起T构主梁。最终加固系统如圖3所示。

4 方案评价

方案理想化分析：I=∑B/（∑C+∑H），调整后的系统保证了原有系统的功能，即“有用功能∑B”不变。取消了新增桥墩、承台、桩基，且索塔数量减半，尺寸减小，整个系统造价降低，即“成本∑C”减小。托梁尺寸骤减，质量随之减小，斜拉索、索塔和塔基横梁承受的作用力因此减小，即“∑H有害作用”将减少。新系统的理想度I得到大幅度提高。

5 结语

通过TRIZ原理在上述桥梁加固技术上的应用可以发现：TRIZ理论是一种打破惯性思维、激发创造力、科学的专利进化手段。以对双幅T型刚构桥病害入手，对初始矛盾化解，形成初始加固方案；分析初始加固方案不足，利用分离原理对初始方案进行优化；通过最终理想解评价标准得到最终加固方案。形成了一套完备的、科学的双幅T型刚构桥的加固方案。

参考文献

[1] 彭慧娟，成思源，李苏洋，等.TRIZ的理论体系研究综述[J].机械设计与制造，2013（10）：270-272.

[2] 黄靖康，马方涛，邓援超.TRIZ原理对提高水泥装车机输送线输送效率应用研究浅析[J].科技创业月刊，2016，29（23）：133-135.

[3] 江娅楠，贾仁甫.TRIZ理论及其解决问题的方法研究[J].中国高新技术企业，2017（1）：68-69.

[4] 刘宏勋，梁君宁.基于TRIZ对硅钢带卷绕机进行改进[J].科技创新与应用，2017（15）：113.endprint