TRIZ原理在橋梁加固技術上的應用

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、科學的專利進化體系，是技術進步的動力，目前亟待解決的問題是將該理論具體應用到各個學科。以橋梁領域為例，將TRIZ理論應用到橋梁的加固技術，介紹了從尋找問題區域、確定矛盾、解決矛盾、方案優化，到最終理想方案評價的全過程，結果證明TRIZ理論可以有效指導橋梁加固技術的進步，因此，可為工程師提供TRIZ理論專業化的應用思路。

關鍵詞：TRIZ理論 橋梁加固 方案優化 方案評價

中圖分類號：F27 文獻標識碼：A 文章編號：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理論作為專利進化的科學方法，是技術進步的動力。隨著TRIZ理論在我國逐漸推廣及深入，TRIZ原理可大幅度提升創新能力，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理論細化應用到具體的學科勢在必行。本文以橋梁領域為例，將TRIZ原理應用到橋梁加固技術上，從尋找問題區域、確定矛盾、解決矛盾、系統的功能分析、解決新矛盾、方案優化、最終理想方案評價，為TRIZ理論專業化應用提供思路。

1 項目概述

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

2 解決初始問題

2.1 初始問題模型

大量T型剛構橋投入使用后，常出現一些病害，較為典型的是T型剛構橋的T構主梁懸臂端撓度過大，橋墩處T構主梁頂部產生裂縫（見圖2）。因此問題區域為圖2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”。

找到了初始問題區域，為了準確找到接觸面，將雙幅T型剛構橋作為一個技術系統，其包含的子系統有T構主梁、橋墩、掛梁、承臺、樁基等，其對應的超系統為車輛、地基。分析系統，接觸面為T構主梁懸臂端與掛梁的作用面。

2.2 初始加固系統的設計

T構主梁承受的外力主要有：車輛荷載、掛梁的自重以及T構主梁的自重。系統的傳力過程為：上述外力作用于T構主梁上，T構主梁整體承受向下的作用力，T構主梁懸臂端下撓。如何減小T構主梁承受的向下的作用力成了主要矛盾，利用“預先反向作用”，即在T構主梁與掛梁的接觸面處預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、基礎，最終將上述作用力作用到地基，從而實現抑制T構懸臂端下撓的效果。

3 方案優化

3.1 初始加固系統問題模型

將初始加固系統分解為各個組件，對系統功能分析，包括有用功能和有害功能。將技術缺陷歸納總結為：（1）需要新增橋墩、承臺、樁基，且為多個，大幅增加成本；（2）索塔過多，增加成本；（3）托梁多大，自重大，對與之相關的斜拉索、索塔、橋墩、承臺、樁基造成巨大的負擔。

3.2 最終加固系統的設計

由于雙幅橋的自身寬度大的特點，要求托梁尺寸也大，無形之中產生一對技術矛盾：托梁既要與T構主梁有力作用，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，新增承臺被塔基橫梁取代。尺寸、數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構主梁。最終加固系統如圖3所示。

4 方案評價

方案理想化分析：I=∑B/（∑C+∑H），調整后的系統保證了原有系統的功能，即“有用功能∑B”不變。取消了新增橋墩、承臺、樁基，且索塔數量減半，尺寸減小，整個系統造價降低，即“成本∑C”減小。托梁尺寸驟減，質量隨之減小，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。新系統的理想度I得到大幅度提高。

5 結語

通過TRIZ原理在上述橋梁加固技術上的應用可以發現：TRIZ理論是一種打破慣性思維、激發創造力、科學的專利進化手段。以對雙幅T型剛構橋病害入手，對初始矛盾化解，形成初始加固方案；分析初始加固方案不足，利用分離原理對初始方案進行優化；通過最終理想解評價標準得到最終加固方案。形成了一套完備的、科學的雙幅T型剛構橋的加固方案。

參考文獻

[1] 彭慧娟，成思源，李蘇洋，等.TRIZ的理論體系研究綜述[J].機械設計與制造，2013（10）：270-272.

[2] 黃靖康，馬方濤，鄧援超.TRIZ原理對提高水泥裝車機輸送線輸送效率應用研究淺析[J].科技創業月刊，2016，29（23）：133-135.

[3] 江婭楠，賈仁甫.TRIZ理論及其解決問題的方法研究[J].中國高新技術企業，2017（1）：68-69.

[4] 劉宏勛，梁君寧.基于TRIZ對硅鋼帶卷繞機進行改進[J].科技創新與應用，2017（15）：113.endprint