高中物理研究性學習-橋梁

橋梁的研究——關于斜拉橋的報告人類在原始時代，跨越水道和峽谷，是利用自然倒下的樹木，自然形成的石梁式石拱細劍突出的石塊等。這就形成人類最早的橋梁。橋梁，指的是為道路跨越天然或人工障礙物而修建的建筑物。橋梁一般講由五大部件和五小部件組成。五大部件是指橋梁承受汽車或其他車輛運輸荷載的橋跨上部結構與下部結構，是橋梁結構安全的保證。包括：橋跨結構（或稱橋孔結構、上部結構）、支座系統(tǒng)、橋墩、橋臺、墩臺基礎。五小部件是指直接與橋梁服務功能有關的部件，過去稱為橋面構造。包括：橋面鋪裝、防排水系統(tǒng)、欄桿、伸縮縫、燈光照明。一、部分橋梁的基本特點。1、梁式橋：包括簡支板梁橋、懸臂梁橋、連續(xù)梁橋。其中簡支板梁橋跨越能力最小，一般一跨在8-20m。2、纜索承重橋（斜拉橋和懸索橋）：道路或鐵路橋面靠鋼纜吊在半空，纜索懸掛在橋塔之間，是建造跨度非常大的橋梁最好的設計。3、組合體系橋：有梁拱組合體系，如系桿拱、桁架拱、多跨拱梁結構等；梁剛架組合體系，如T形剛構橋等。3、桁梁式橋：有堅固的橫梁，橫梁的每一端都有支撐。最早的橋梁就是根據這種構想建成的。4、懸臂橋：橋身分成長而堅固的數(shù)段，類似桁梁式橋，不過每段都在中間而非兩端支承。5、拱橋：借拱形的橋身向橋兩端的地面推壓而承受主跨度的應力。6、吊橋：是建造跨度非常大的橋梁最好的設計。道路或鐵路橋面靠鋼纜吊在半空，鋼纜牢牢地懸掛在橋塔之間。7、拉索橋：有系到橋柱的鋼纜。鋼纜支撐橋面的重量，并將重量轉移到橋柱上，使橋柱承受巨大的壓力。8、斜拉橋：斜拉橋。又稱斜張橋，是將主梁用許多拉索直接拉在橋塔上的一種橋梁，是由承壓的塔，受拉的索和承彎的梁體組合起來的一種結構體系。其可看作是拉索代替支墩的多跨彈性支承連續(xù)梁。其可使梁體內彎矩減小，降低建筑高度，減輕了結構重量，節(jié)省了材料。下面就具體介紹斜拉橋：1.構造及組成：組成：索塔、主梁、斜拉索。構造：平行連接型：是指鋼纜接近平行地連接于橋塔不同的點上。放射性連接型：是指所有鋼纜都是連接于或繞過塔頂。2.原理：橋承受的主要荷載并非它上面的汽車或者火車，而是其自重，主要是我們腳下的主梁?，F(xiàn)在假設索塔兩側只有兩根斜拉索，左右對稱各一條，這兩根斜拉索受到主梁的重力作用，對索塔產生兩個對稱的沿著斜拉索方向的拉力，根據受力分析，主梁左邊的力可以分解為水平向向左的一個力和豎直向下的一個力；同樣的右邊的力可以分解為水平向右的一個力和豎直向下的一個力；由于這兩個力是對稱的，所以水平向左和水平向右的兩個力互相抵消了，最終主梁的重力成為對索塔的豎直向下的兩個力，這樣，力又傳給索塔下面的橋墩了。3、特點：斜拉橋是一種自錨式體系,比梁式橋的跨越能力更大，是大跨度橋梁的最主要橋型。斜拉橋是由許多直接連接到塔上的鋼纜吊起橋面，斜拉橋由索塔、主梁、斜拉索組成。索塔型式有A型、倒Y型、H型、獨柱，材料是鋼和混凝土。斜拉索布置有單索面、平行雙索面、斜索面等。一般說，斜拉橋跨徑300～1000m是合適的，在這一跨徑范圍，斜拉橋與懸索橋相比，斜拉橋有較明顯優(yōu)勢。德國著名橋梁專家F.leonhardt認為，即使跨徑1400m的斜拉橋也比同等跨徑懸索橋的高強鋼絲節(jié)省二分之一，其造價低30%左右。4典型的斜拉橋圖片：重慶李家沱長江大橋重慶石門大橋鵝公巖大橋菜園壩長江大橋通過實地考