橋梁的設(shè)計與模型制作

橋梁的設(shè)計與模型制作

橋梁的設(shè)計和模型制作橋梁是連接兩個地方的重要結(jié)構(gòu)，常見的橋梁種類有梁式橋、拱式橋和懸索橋等。梁式橋是一種在豎向荷載作用下無水平反力的結(jié)構(gòu)。為了防止橋面過于彎曲，通常需要采用抗彎能力強(qiáng)的材料來建造，如鋼、木和鋼筋混凝土等。梁式橋還可分為鋼桁梁橋、T型梁橋、懸臂梁橋、連續(xù)梁橋和連續(xù)鋼構(gòu)橋等。拱式橋的主要承重結(jié)構(gòu)是拱圈或拱肋。拱橋的彎矩和變形要小得多，因此與同跨徑的梁相比，修建拱橋往往是經(jīng)濟(jì)合理的。拱橋種類繁多，常見的有圬工拱橋、箱型拱橋、雙曲拱橋、鋼架拱橋、桁架拱橋、肋拱橋、桁式組合拱橋和斜腿鋼架拱橋等。懸索橋主要承重結(jié)構(gòu)是懸掛在兩邊塔架上的強(qiáng)大纜索?，F(xiàn)代的懸索橋上，廣泛采用高強(qiáng)度的鋼絲成股編制的鋼纜，因此結(jié)構(gòu)自重較輕，就能以較小的建筑高度跨越其它任何橋型無與倫比的特大跨度。懸索橋的另一特點是成卷的鋼纜易于運(yùn)輸，結(jié)構(gòu)的組成構(gòu)件較輕，便于無支架懸吊拼裝。我國在西南山嶺地區(qū)和在遭受山洪泥石沖擊等威脅的山區(qū)河流上，以及對于大跨徑橋梁，當(dāng)修建其他橋梁有困難的情況下，往往采用吊橋。常見的懸索橋有單跨式懸索橋和斜拉橋等。在制作橋梁模型時，需要根據(jù)不同的橋梁種類選擇不同的材料和工具。梁式橋可以用木板、竹子或塑料材料制作，拱式橋可以用泥土、紙板或泡沫板制作，而懸索橋則需要使用鋼線、繩索或金屬材料制作。制作模型時，還需要根據(jù)實際情況進(jìn)行比例縮小，以保證模型的逼真度。斜拉橋是由斜索、塔柱和主梁組成的。斜索采用高強(qiáng)鋼材制成，將主梁多點吊起，并將主梁的恒載和車輛荷載傳至塔柱，再通過塔柱基礎(chǔ)傳至地基。這樣，跨度較大的主梁就像一根多點彈性支承的連續(xù)梁一樣工作，從而可使主梁尺寸大大減小，結(jié)構(gòu)自重顯著減輕，既節(jié)省了結(jié)構(gòu)材料，又大幅度地增大橋梁的跨越能力。與懸索橋相比，斜拉橋的結(jié)構(gòu)剛度大，即在荷載作用下的結(jié)構(gòu)變形小得多，且其抵抗風(fēng)振的能力也比懸索橋好，這也是在斜拉橋可能達(dá)到大跨度情況下使懸索橋遜色的重要因素。斜索在立面上也可布置成不同型式。常用的索形布置為豎琴形和扇形兩種。另一種是斜索集中錨固在塔頂?shù)妮椛湫尾贾?，但因其塔頂錨固結(jié)構(gòu)復(fù)雜而較少采用。在建橋的材料選擇中，需要考慮材料易得性、成本、防火及防腐蝕性和堅固度等方面。常用的材料有石頭、木材、混凝土和鋼鐵等。在橋梁模型制作方面，可以自己設(shè)計并制作橋梁模型，要求制作一個主橋面長50cm的橋梁模型，總質(zhì)量不能超過100g，評價標(biāo)準(zhǔn)為橋梁的堅固性和造型美觀。也可以組成小組進(jìn)行比賽，要求建造一個接近實際的橋梁，橋長4-8米，寬不限，能承受一個人的重量，并由指導(dǎo)教師進(jìn)行小組評比。在制作橋梁模型時，需要使用桐木條作為整體結(jié)構(gòu)的制作材料，規(guī)格在2毫米×2毫米至3