物理課件——橋上的力與結(jié)構(gòu).ppt

,橋上力與結(jié)構(gòu),教科版高中物理選修2-2 第三章 機械和建筑結(jié)構(gòu)中力的平衡,第五節(jié),授課人：梁老師,當(dāng)我們需要跨越河流、山谷、障礙物或其他交通線的時候，我們第一時間就會想到,橋,當(dāng)我們需要跨越河流、山谷、障礙物或其他交通線的時候，我們第一時間就會想到,回顧一下上一節(jié)課的內(nèi)容，我們可以知道，當(dāng)人走在橋上的時候，人和橋本身的重量會產(chǎn)生一個下壓的力,而橋梁就要承受兩個支撐點給予的反作用力,于是橋梁上部受到壓縮，下部受到拉伸,橋梁不堪重負的時候就會產(chǎn)生范性形變，甚至被壓垮,那么我們?nèi)绾伪苊膺@種情況的發(fā)生呢？,最簡單的解決辦法，就是在橋梁之下建造一個橋墩,當(dāng)橋梁下面有了橋墩的時候，橋墩就可以阻止橋梁的彎曲并產(chǎn)生向上的支撐力,而且在橋的跨度比較大的時候，我們可以建造更多的橋墩來支撐橋梁,這種依靠增加橋墩來支撐橋梁的橋，我們稱之為墩橋,武漢長江大橋,南京長江大橋,有了墩橋，我們是不是可以解決所有問題？總結(jié)一下之前的知識，我們很容易推斷出：當(dāng)橋的跨度不斷增大的時候，為了阻止橋梁的彎曲，我們只有不斷的增設(shè)橋墩來給橋梁支撐力,而當(dāng)我們碰到水流湍急、河水太深、地面土質(zhì)太松等情況的時候，架設(shè)橋墩就會難度很大,河水太急,河水太深,土質(zhì)太松,那么有沒有一種方法，不需要橋墩也能夠阻止橋梁的變形呢？,不知道大家能不能夠自己想出辦法來，不過我們的祖先在1,800年前就已經(jīng)找到了辦法，那就是拱橋,趙州橋，1,400多年前建,拱橋為什么能夠在不需要橋墩的情況下阻止橋梁變形？讓我們先來回顧一下上節(jié)課的知識，看看拱形物體的受力情況分析,當(dāng)拱形的上部受向下的外力時，它能把壓力向下傳遞給相鄰的部分，在兩端產(chǎn)生外推力和下壓力,同樣的，拱形基座兩端通過拱形將向上、向內(nèi)的反作用力傳給受力點,而之前我們分析過，橋梁的變形是由于受到負載下壓力的情況下，橋梁上部受到壓縮，下部受到拉伸，這才產(chǎn)生了范性形變,而拱狀物體在受到負載下壓力的情況下，基座兩端能夠通過拱形將向上、向內(nèi)的反作用力傳給受力點,如果我們用拱形構(gòu)件代替橋墩，就一樣解決了橋梁形變的問題,我們還可以在拱與橋梁之間設(shè)立桿或磚，讓橋梁更多的部位能夠受到拱形的反作用力，于是，一座下拱橋就形成了,我們還可以在拱與橋梁之間設(shè)立桿或磚，讓橋梁更多的部位能夠受到拱形的反作用力，于是，一座下拱橋就形成了,有下拱橋就有上拱橋，可是既然有了下拱橋，我們?yōu)槭裁匆ㄔ焐瞎皹蚰?？下面我們來分析一下這個原因吧,我們上節(jié)課學(xué)過，拱形能把壓力向下傳遞給相鄰的部分，在兩端產(chǎn)生外推力和下壓力，而且弧度越大，它的外推力越大，下壓力越小，承重能力也就越強,如果弧度過小，則容易因為下壓力大而引起崩塌,因此，在建造拱橋的時候，我們必需保證拱形有足夠的弧度,于是問題出現(xiàn)了，當(dāng)橋的跨度增加時，拱形弧度不變，它的高度必然要跟著增加，很容易導(dǎo)致橋面過高的情況發(fā)生,為了解決這個問題，我們將拱形架設(shè)在橋上，用桿將橋梁和拱形連接，照樣可以把負載對橋梁的下壓力傳給拱形的基座兩端,這就是上拱橋，和下拱橋相比，它更能適應(yīng)橋的跨度較大而且高度小的情況,可是無論是上拱橋還是下拱橋，它們都無法避免一個問題，那就是橋的跨度越大，需要建造拱形的高度也就越大,當(dāng)橋的跨度超過500米以后，因為需要構(gòu)架