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(共23张PPT)
浙教版八年级上册
第2节 桥梁的结构与制作
第5章 建筑结构与工程
引入新课
视频：港珠澳大桥
连接香港、珠海、澳门的港珠澳大桥，是至今为止世界上最长的跨海大桥，极大地缩短了三地之间的距离。那么,桥梁有什么特征 为什么桥梁不仅能够支撑起自身的重量，而且还能够承载来来往往的车辆
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一、桥梁的结构
1.桥梁的组成
如图5.2-1所示，常见的桥梁一般由主梁、桥墩、桥台等组成。
主梁直接承受自身重力以及车辆等的重力
(1)主梁:
桥墩承受主梁向下的力并将力传到基座
(2)桥墩:
桥台指桥的两端起支撑作用的部分
(3)桥台:
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视频：桥梁分类
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2.桥梁的分类:
按照结构和受力特点，桥梁可分为梁式桥、拱桥、悬索桥、斜拉桥等。
(1)梁式桥
梁式桥是指采用梁或桁架梁作为主要承重结构的桥梁。
在结构简单的桥梁中，工程师直接把主梁的两端架在桥台上。
如图5.2-3所示，由许多杆件在其端点处相互连接起来，成为三角形的结构，这种构件称为“桁架”。桁架桥是指用桁架梁作主要承重结构的桥梁，它实际上是一种加固了的梁式桥。
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（2）拱桥
拱桥是用拱圈或拱肋作为桥身主要承重结构的桥
拱桥造型优美，是我国古代常见的桥梁类型，建于明朝的杭州运河上的拱宸桥也属于石拱桥。
赵州桥，是我国古代石拱桥的杰出代表，建于595～605年，为单孔敞肩石拱桥，跨度37.37m。
赵州桥在桥梁的两端各设置两个小拱(敞肩拱),减轻了桥自身所受的重力，提升了泄洪能力。
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（3）悬索桥
悬索桥通过索塔悬挂缆索，并将缆索锚固于两岸(或桥两端),从缆索上垂下吊杆，吊住桥面主梁。
2016年建成通车的、主跨为900m的四渡河大桥，是目前在深山峡谷里修建的全球最长的悬索桥。
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（4）斜拉桥
斜拉桥是将主梁用许多根拉索直接拉在桥塔上的一种桥梁
斜拉桥由承受拉力的桥塔、拉索和主梁体组成
2016年建成通车的、主跨为720m的北盘江大桥，跨越云、贵两省交界的大峡谷，为全球最高的斜拉桥
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你走过或看过哪些桥梁？请列举梁式桥、拱桥、悬索桥、斜拉桥各一座，写出桥梁的名称和结构特点。
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二、桥梁的受力
既然桥梁在荷载的作用下不会倒塌，那么就一定有一个向上的力来平衡。
荷载:
我们把桥梁本身的自重以及它承载的车辆、行人等的重量统称为荷载。
1.梁式桥的受力
在荷载的作用下，桥的主梁受到向下的作用力发生形变而向下弯曲，主梁就产生向上的弹力，支撑着梁上的物体，如图5.2-8所示。
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2.拱桥的受力
从而，两侧基座会给拱形结构施加相互作用力，即竖直向上的支持力和水平方向的力。
拱桥在竖直方向荷载作用下，对整座桥产生了一个指向桥台的挤压的力，把桥的拱部紧紧地挤压在一起。
桥的拱部把受到荷载的重力传递至拱形结构的两端，因此，基座不仅受到竖直向下的压力，也受到水平方向的力。
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视频：拱桥的受力特点
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1. 利用一块木板、绳子、书建造一座悬索桥。
2. 把两张椅子背对背地放置，在椅子的靠背上拉两根绳子，两端让同学用手拉住。
3. 接着在两根长绳之间系上三段绳子，然后在上面放上一块木板。
4. 请同学紧紧拉住绳子的两端，然后往木板上加书，看看究竟能够堆多少本书。
5. 想一想：为什么绳子的两端必须拉紧？
绳子的两端必须拉紧，是因为张力是悬索桥能够承受荷载的关键。张力不足会导致桥面下垂，无法承受重物，甚至可能导致结构失效。
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3.悬索桥的受力
悬索桥用悬挂在两边索塔上的缆索作为主要承重结构，并在两岸修筑巨大的锚碇结构来固定缆索的两端。桥面主梁通过吊杆吊在缆索上，在竖直方向荷载作用下，通过吊杆使缆索承受拉力，支撑着桥的主梁。
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4.斜拉桥的受力
与悬索桥相比，斜拉桥在荷载作用下的结构形变小，且其抵抗风的能力比悬索桥强。
斜拉桥将多根缆索的一端固定在索塔上，另一端拉着桥的主梁。
荷载通过缆索传至索塔，再通过索塔传至桥的基座。
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斜拉桥的索塔一般建造得很高，索塔建得高有什么好处？索塔是不是建得越高越好？
索塔建得高的好处：
1.优化拉索受力效果.2.扩大桥下净空.3.适应大跨度需求4.改善桥面宽度.
索塔并非越高越好:
1.材料与成本限制.2.稳定性风险.3.拉索效果递减.4.美学与环境协调,过高会破坏景观和谐.
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三、桥梁的设计与制作
1.桥梁的设计要求
需要对桥梁的跨度、所能承受的荷载有一定要求。
在进行结构设计时，必须明确设计目标、需要解决的问题和解决问题需要考虑的主要因素，同时应考虑结构的安全性、强度、稳定性、适用性、成本等。
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2.结构设计的过程
结构设计必须遵循设计的一般过程，一般需经历如图 5.2 - 13所示的若干环节。
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3.桥梁模型的制作与探究
目标
依据条件设计和制作高承重、有创意的桥梁模型，对桥梁模型进行测试，并开展相关实验探究。
器材
盖板
×12
直杆A
×120
斜杆B 四插接口
×40 ×32
斜边接口
×92
两插接口
×12
三插接口
×12
五插接口
×32
六插接口
×12
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过程
1. 确定标准。
依据选用的材料对桥梁的长度、宽度等基本参数设定标准，并填写补充到表5.2-1中。
2. 设计方案
依据配件或自选器材，设计桥梁的整体结构，绘制出设计图。
3. 制作桥梁。
（1）学习技术。
①基本结构。直杆A为各接口间的连接杆，如图5.2-15甲。将2根直杆拼接后可作为非等腰直角三角形的斜边，如5.2-15乙。将斜杆B作为等腰直角三角形的斜边，如5.2-15丙。盖板作为桥梁中间的路面连接，如5.2-15丁。
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②斜拉加强杆。正四边形是一个很不稳定的形状，在正四边形里加入斜拉加强杆后，结构就会变得异常牢固，如图5.2-16。
（2）按照设计图纸组装、制作桥梁模型，如图5.2-17所示。
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4. 测试评价。
依据标准对桥梁的长度、宽度、高度、自重、承重力等参数进行测量、评价，设计记录表格，将结果记录于表中。

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