探究桥梁选型对其承载能力的影响
探究不同跨度及桥型对
桥梁承载力的影响
姓 名 刘丰硕
指 导 教 师 冯林
学 校 云顶4008集团官网
日 期 2021年10月31日
一.实验目的
中国是桥的故乡,自古以来便因桥梁而闻名世界,例如湖北的赵州桥,作为世界上第一座敞肩式石拱桥,其跨度之大,构思之巧,使桥梁的力学与美学得到充分展现。在如此伟大的一座大桥中,它的选型与造型起了至关重要的因素。因此,我们研究了不同跨度及桥型对桥梁承载能力的影响
二.实验设计(流程)
(一).探究桥梁跨度对其承载能力影响
1.使用相同的桥型,裁取不同长度的木板模拟梁桥;
2.使用测力计向下拉动桥梁,模拟桥梁承重的过程;
3.木板断裂时记录测力计数值;
4.分析实验数据,得出结论。
(二).探究不同桥型对桥梁承载能力的影响
5.换用不同形状的木板制作不同种类的桥梁模型;
6.使用测力计向下拉动桥梁,模拟桥梁承重的过程;
7.桥梁断裂时记录测力计数值;
8.分析实验数据,得出结论。
三.实验过程
1.在探究性学习导论中,我认识到了小组合作的重要意义,招募到了小组成员进行探究性学习。
2.在桥梁选型的先备知识课程之中,我与组员们了解了桥梁选型的有关知识,为接下来的探究性学习打下了基础。
3.探究桥梁跨度对其承载能力影响
制作跨度分别为150mm,200mm,250mm的梁桥,使用测力计拉动桥梁直至桥梁断裂,记录桥梁断裂时测力计的示数
4.探究不同桥型对桥梁承载能力的影响
制作跨度为200mm的梁桥,拱桥,悬索桥的模型,使用测力计拉动桥梁直至桥梁断裂,记录桥梁断裂时测力计的示数
四.研究结果
经过数据分析,初步得到结论
跨度越大的桥梁,承载能力越弱;跨度越小的桥梁,承载能力越强
拱桥承载能力大于梁桥,大于悬索桥
五.分析与讨论
1.探究桥梁跨度对其承载能力影响
通过实验,我们分析了不同跨度的桥梁的承载能力。结果表明:跨度越大的桥梁,承载能力越弱,在受集中荷载作用时,弯矩更大,越容易达到极限弯曲强度从而断裂。
2.探究不同桥型对桥梁承载能力的影响
通过实验,我们研究了在跨度相同的情况下,不同桥型的桥梁的承载能力,得出了拱桥承载能力大于梁桥,大于悬索桥的结论。初步推断,原因为: (1)拱桥受压会产生向外推的力,桥面受力较小,桥墩能抵挡住这个力,拱桥就承载了很大的压力; (2)梁桥受压不会产生向外推的力,桥墩主要提供了向上的支持力,桥面受压较大,承载能力小于拱桥; (3)悬索桥既不产生向外的推力,桥墩也对桥面没有支持力,桥面承重时受到的压力最大,所以承载能力最弱;
3.在现实中需考虑的其他因素
美观性:符合附近地形的特点与人的审美;
耐用性:便于维修保养并不易损坏;
造价低廉:节约成本,减轻财政负担;
设计:园林中宜用拱桥,由于园林中的桥梁跨度不大,而且拱桥较为美观符合人的审美,而且不影响桥面下的船只航行,为游览园林增添了许多乐趣与便利。
六.参考文献
[1]张斌.桥梁选型与桥梁选型探究[J].城市建设理论研究;电子版,2011(15)
[2]宋满珍.浅谈园林中的桥[J].安徽建筑,2007(3):24-25
[3]赵学勤.古为今用:赵州桥启示录[A];第二十一届全国桥梁学术会议论文集(上册)[C].2014.
[4]万明坤.桥梁漫笔[专著] [M].中国铁道出版社,2015.
七.致谢
衷心感谢课题导师冯林老师的指导
感谢云顶4008集团官网在线学习平台提供的知识指导
感谢小组成员的帮助支持
实验还有很多方面没有深入系统的研究,有不当的地方欢迎指导老师与同学们批评指正!
- 附件【附件1刘丰硕ppt.ppt】