橋梁的設(shè)計與模型制作

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1、橋梁的設(shè)計與模型制作1.橋梁有哪些種類?基本有如下幾種：2.為什么有這樣的設(shè)計？人和車輛等通過橋梁時，橋面會彎曲，如果橋面彎曲的越厲害就越會發(fā)生危險。同樣的材料，同樣的厚度，橋的跨度越大，越易彎曲。為防止橋面過于彎曲，可采用不同的方法幫助橋面承擔(dān)重量。如：梁式橋梁式橋是一種在豎向荷載作用下無水平反力的結(jié)構(gòu)。由于外力（恒載和活載）的作用方向與承重結(jié)構(gòu)的軸線接近垂直，故與同樣跨徑的其它結(jié)構(gòu)體系相比，梁內(nèi)產(chǎn)生的彎矩最大，通常需用抗彎能力強的材料（鋼、木、鋼筋混凝土等）來建造。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。圖一鋼桁梁橋7圖二連續(xù)式梁橋拱式橋拱式橋的主要承

2、重結(jié)構(gòu)是拱圈或拱肋。這種結(jié)構(gòu)在豎向荷載作用下，橋墩或橋臺將承受水平推力。同時，這種水平推力將顯著抵消荷載所引起在拱圈(或拱肋)內(nèi)的彎矩作用。因此，與同跨徑的梁相比，拱的彎矩和變形要小得多。鑒于拱橋的承重結(jié)構(gòu)以受壓為主，通常就可用抗壓能力強的圬工材料(如磚、石、混凝土)和鋼筋混凝土等來建造。拱橋的跨越能力很大，外形也較美觀，在條件許可的情況下，修建拱橋往往是經(jīng)濟合理的。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。根據(jù)拱橋的不同承載方式，還可分為：上承式橋梁、下承式橋梁、中承式橋梁。圖六上承式拱橋橋梁圖七下承式拱橋橋梁圖八

3、中承式拱橋橋梁懸索橋7傳統(tǒng)的懸索橋(也稱吊橋)均用懸掛在兩邊塔架上的強大纜索作為主要承重結(jié)構(gòu)。在豎向荷載作用下，通過吊桿使纜索承受很大的拉力，通常就需要在兩岸橋臺的后方修筑非常巨大的錨碇結(jié)構(gòu)。懸索橋也是具有水平反力(拉力)的結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)代的懸索橋上，廣泛采用高強度的鋼絲成股編制的鋼纜，以充分發(fā)揮其優(yōu)異的抗拉性能，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。懸索橋

4、的樣式圖見下圖所示：圖九單跨式懸索橋斜拉橋斜拉橋由斜索、塔柱和主梁所組成。用高強鋼材制成的斜索將主粱多點吊起，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，跨度軟人的主梁就象一根多點彈性支承(吊起)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。此外，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。各種索形在構(gòu)造上和力學(xué)上各有特點，在外形美觀上也各具特色。常用的索形布置

5、為豎琴形(圖十)和扇形(圖十一)兩種。另一種是斜索集中錨固在塔頂?shù)妮椛湫尾贾?圖十二)，因其塔頂錨固結(jié)構(gòu)復(fù)雜而較少采用。圖十豎琴形斜拉橋圖十一扇形斜拉橋圖十二放射形斜拉橋3.建橋的材料及性能。7材料的選擇主要考慮如下方面：（1）.材料是否易得？（2）.成本有多少？（3）.防火及防腐蝕性如何？（4）.是否堅固？材料特性石頭木材混凝土鋼鐵材料是否易得易易較難較難成本低低較高高.防火及防腐蝕性較好低好好堅固度較高低高高橋梁模型制作：1.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。橋的總質(zhì)量不能超過100g。材料：卡片，紙，繩，鐵絲，膠水等。評價標(biāo)準(zhǔn)：(1）橋梁的堅固性（可

6、以用橋面上放重物的方式）。（2）.造型是否美觀。2.組成小組進(jìn)行比賽目的：建造一個接近實際的橋梁要求：由人數(shù)相同的小組在相同時間進(jìn)行比賽，橋長4-8米，寬不限，建成的橋至少能承受一個人的重量。并由指導(dǎo)教師進(jìn)行小組評比。橋梁模型制作指導(dǎo)大綱一、意義橋梁承重結(jié)構(gòu)模型是全國模型競賽中最具挑戰(zhàn)性的項目，從模型的設(shè)計、制作、實驗到競賽的整個過程始終體現(xiàn)了對青少年成長有著深遠(yuǎn)意義的科學(xué)教育觀，開展此項模型活動可以有機地和教育課程改革相結(jié)合，是拓展型課程和研究型課程的極好題材。二、制作材料的規(guī)定1、整體結(jié)構(gòu)的制作須使用桐木條,其規(guī)格在2毫米×2毫米至3毫米×3毫米之間(誤差為+0.1毫米),由運動員

7、自行選擇.2、結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)定(具體規(guī)定)3、結(jié)構(gòu)制作規(guī)定(1)木條的連接使用膠水粘接完成(2)結(jié)構(gòu)中的木條可以彎曲,但不可以使用化學(xué)方法加工,不允許使用油漆、玻璃纖維等加固包裹木條外表面（3）木條不允許平行疊層粘接，兩根平行木條之間的距離不得小于2毫米（4）整個結(jié)構(gòu)的制作應(yīng)在競賽前完成三、案例7777