哲学原理在桥梁工程教学中的应用周水兴，张敏(重庆交通大学土木建筑学院，重庆)摘要：共性与个性是自然辩证法中的一个基本原理，文章将这一原理引入桥梁工程教学中，从拱桥受力特点、双曲拱桥开裂以及横隔板作用三个方面，介绍了共性与个性原理在桥梁工程教学中的具体应用。关键词：自然辩证法；共性与个性；桥梁工程；教学中图分类号：G640文献标志码：A文章编号：1005-2909(2010)04-0088-03进人2l世纪，国家对创新性人才培养提出了更高要求。培养创新性人才，涉及管理机制、教学理念、培养方案、培养模式、课程体系等方方面面。1。j，其中，教学内容和教学方法改革是创新性人才培养的重点。共性与个性是马克思主义哲学中的一条基本原理。4j。共性是指同类事物共同具有的状态、属性和变化发展的规律，个性是指同类事物中各个事物所具有的，在状态、属性和变化发展规律方面的不同特点。共性决定事物的基本性质，个性揭示事物之间的差异性，共性存在于个性之中并通过个性表现出来。共性与个性原理是分析和解决矛盾问题的根本原理。只有掌握共性与个性的原理，才能依据矛盾普遍性的原理对具体矛盾进行具体分析，正确认识矛盾和解决矛盾。中国科学院院长路甬祥院士在《院士思维》一书的序言中指出，“大凡在近代科学上能独树一帜、在理论上有重大发现，在技术上有划时代创造的卓越科学家和发明家，往往十分重视在哲理思维引导下的科学思维，并在科技方法论上显示新颖独特的风格”’4 o。诺贝尔获奖者雷恩曾说过，“领悟思维方式比学知识更重要；学自然科学的，更要学好哲学”。桥梁工程是一门充满辨证唯物主义思想的课程。如，中国上世纪60—70年代建造的双曲拱桥，采用了“化整为零、集零为整”的施工方法，即把双曲拱桥中的主拱圈分解为拱肋、拱波、拱板等小构件，分开预制，再利用小型吊机把各个小构件集合成主拱圈。这种施工方法应用了自然辨证法中矛盾对立统一的思想，巧妙地解决了国内当时起重能力低与大跨度拱桥建造之间的矛盾。根据自然辨证法的观点，矛盾的普遍性是事物的共性，矛盾的特殊性是事物的个性，二者是对立统一的关系。从这个意义上看，双曲拱桥施工方法应用了哲学中的共性与个性原理。收稿日期：2010—05—03作者简介：周水兴(1967一)，男，重庆交通大学土木建筑学院教授，博士，主要从事桥梁工程大跨度桥梁设计理论与非线性研究，(E—mail)zhoushuixing@126．tom。周水兴哲学原理在桥梁工程教学中的应用89本文将自然辩证法中的共性与个性原理进一步引入桥梁工程教学中，通过几个具体实例，介绍共性与个性原理在桥梁工程教学中的应用，培养学生从哲学角度来理解和思考问题。一、拱桥受力特点拱桥作为一种古老的桥梁型式，在古代、近代和现代桥梁工程中都广泛应用。拱桥类型很多，分类也很繁杂。单从拱轴线型分为悬链线拱桥、抛物线拱桥和圆弧线拱桥。受到教材篇幅的限制和悬链线拱桥使用较广的特点，现有《桥梁工程》教材中，主要是介绍悬链线拱桥的恒载、活载、附加内力和影响线的计算，而其他两种拱桥计算内容几乎没有介绍。近年来，随着桥梁技术的提高，特别是钢管混凝土拱桥的发展，因其自重荷载比较均匀，不少钢管混凝土拱桥采用抛物线型。影响线加载法是拱桥恒载和活载内力计算的一般方法，此外，影响线也是定性分析桥梁受力的常用手段。但现有《桥梁工程》教材中仅给出了悬链线拱桥的影响线，没有给出抛物线拱桥和圆弧线拱桥的影响线。从重庆交通大学多年在本科专业桥梁工程考试和研究生入学考试中发现，很少有人能够正确绘制出抛物线拱桥和圆弧线拱桥的影响线。事实上，只要应用自然辨证法中的共性与个性原理，这个问题很容易解决。，无论是悬链线拱桥、抛物线拱桥还是圆弧线拱桥，其特性都是拱桥，这就是三种拱轴线型拱桥的共性，既然如此，三种拱桥应该具有相同或相似的性质，因此，只要掌握悬链线拱桥截面影响线，则圆弧线拱桥和抛物线拱桥截面影响线形状应该大致相同。不同之处在于拱轴线型差异引起的数值上的不同，而这正是个性。辨证唯物主义认为，同一事物或过程的矛盾有其共性，而对于每个事物或过程的矛盾也各有其个性。这种共性和个性的关系就是一般与特殊或普遍与个别的关系，它们是辨证统一的关系。就悬链线拱桥而言，在保持跨径、矢高和拱圈厚度等参数不变的情况下，单一改变拱轴系数，截面影响线也会有所差异，这个差异就是每个事物矛盾的个性，但其差异性中蕴含着总体的同一性(拱桥截面影响线所具有的性质)。虽然共性与个性原理是针对拱桥受力特点而言，但其原理同样适用于梁式桥、悬索桥、刚架桥等桥型。二、双曲拱桥拱波开裂分析双曲拱桥是上世纪60—70年代建造最多的桥梁之一。所谓双曲拱，是指拱桥纵桥向和横桥向都是拱，图1所示为某多肋多波双曲拱桥。图1某多肋多陂双曲拱桥拱在外力作用下，在拱脚处不仅会产生竖向反力，而且还要产生水平推力，这是客观规律，也是共性。水平推力的大小与拱的跨度、矢跨比、拱轴线型等有关，这也是共性问题。力必须传递，才能维持结构或构件的平衡，对双曲拱桥而言，沿跨径方向拱脚位置产生竖向反力和水平推力传递给墩台，由墩台传递到基础并达到平衡；同样，位于横桥向的拱波，也会产生相应的竖向反力和水平推力，这些反力传递给拱肋。对双曲拱桥而言，正是这个水平推力，使拱肋承受一个向外的水平力。由于拱肋截面小，抗推刚度小，难以抵抗这个水平力，当设置的钢筋混凝土横系梁截面尺寸偏小或无预应力施加时，必然会在拱波顶产生弯矩，一旦弯矩超过截面抗力，势必在拱波处产生裂缝。通过上述原理的讲解，再配合工程案例教学，使学生对此有了较为深刻地理解。图2所示为作者加固设计的某双曲拱桥，该桥净跨径50ITI、净矢高8．333 m、拱轴系数m=2．24的等截面悬链线双肋单波双曲拱桥。主拱圈厚D=0．45 m，由5 cm厚C20钢筋混凝土薄壳及40 cm厚的拱石砌料组成。拱上建筑为空腹式拱式结构、腹孔孔径L0=4．4 m，f0=1．1 m，腹拱圈厚度D1=0．35 m，拱上填料厚度为0．4 m。两桥头引孔为L=6．0 m的半圆形拱，拱圈厚D=0．42 m。大桥全长80 m。现场调查发现，拱波纵向缝有数条，裂缝细而长，主要分布在拱脚附近，向跨中方向延伸，其中在拱波下缘中线有一条沿桥轴线方向的裂缝，宽度达1～2 mm，该裂缝已贯穿整个拱波，是主拱结构中最为严重的裂缝之一。大桥上所有横隔板都出现数条宽度不等的竖向裂缝，尤其是拱顶附近的几道横隔