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5.2 桥梁的结构与制作
浙教版八年级上册
第1课时
新知导入
连通香港、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？
新知讲解
桥梁的结构
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。
桥墩：承受主梁向下的力并将力传到基座。
桥台：位于桥的两端起支撑作用的部分。
按照结构和受力特点，可分为梁式桥、拱桥、悬索桥、斜拉桥等。
梁式桥：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。
桁架：由许多杆件在其端点处相互连接起来，成为三角形的结构。
桁架桥：用桁架梁作为主要承重结构的桥梁，是一种加固了的梁式桥。
拱桥：用拱圈或拱肋作为桥身主要承重结构的桥。
赵州桥：我国古代石拱桥杰出代表，建于595~605年，为单孔敞肩石拱桥，跨度37.37m。在桥梁两端各设置两个小拱（敞肩拱），既减轻了桥身自重，又提升了泄洪能力。
拱宸桥：始建于明朝，位于京杭大运河上，也属于拱桥。
悬索桥：通过索塔悬挂缆索，并将缆索锚固于两岸（桥两端），从缆索上垂下吊杆，吊住桥面主梁。
2016年建成通车，主跨达900m，是目前在深山峡谷里修建的全球最长的悬索桥。
斜拉桥：将主梁用许多根拉索直接拉在桥塔上。由承受拉力的桥塔、拉索和主梁组成。
北盘江大桥：2016年建成通车，主跨达720m，跨越云、贵两省交界的大峡谷，是全球最高的斜拉桥。
思考与讨论：
你走过或看到过哪些桥梁？请列举梁式桥、拱桥、悬索桥、斜拉桥等各一座，写出桥梁的名称和结构特点。
拱桥：它的桥身是弧形的，就像一条弯弯的月牙横跨在河上。
桥梁的受力
荷载：桥梁本身受到的重力以及它承载的车辆、行人等的重力。
平衡原理：桥梁在荷载作用下不倒塌，是因为存在一个向上的力来平衡荷载产生的作用。
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。
实践活动
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.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？
绳子两端请同学拉紧，是为了给绳子施加拉力，使绳子绷紧。只有绳子绷紧，才能更好地模拟悬索桥缆索承受拉力的状态，让绳子能够承受木板和书本的总重力，保证简易悬索桥结构的稳定。如果绳子松弛，无法有效承担荷载，木板和书本的总重力会使绳子下垂过度，导致机构坍塌，无法完成模拟悬索桥承载的实验。
拱桥的受力
①荷载作用效果：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。
②力的传递：桥的拱部把受到的荷载传递至拱形结构的两端。
③基座受力情况：基座不仅受到竖直向下的压力，还受到水平方向的力。
④基座对拱形结构的反作用力：两侧基座会给拱形结构施加竖直向上的支持力和水平方向的力。
悬索桥的受力
悬索桥用悬挂在两边索塔上的缆绳作为主要承重结构，并在两岸修筑巨大的锚啶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。
斜拉桥的受力
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。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。
思考与讨论
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力的分散：缆索角度变大，能更好地分散主梁受力。
②力臂变长：根据杠杆原理，力臂长，缆索拉力小，省拉力。
并非越高越好
①成本高：建设材料、施工难度和费用增加。
②不稳定：遇大风、地震等，结构易摇晃、损坏。
科学阅读：
建筑艺术
桥梁是人类文明的产物，作为科学、技术和艺术凝结成的建筑结构，它具有实用价值和审美价值。因此，一座桥梁不仅体现了技术方面的巧妙和精湛，也体现着桥梁与自然、桥梁结构与受力平衡的美。工程师以确定具有比例的简单几何形状（如圆形、方形、三角形等）作为基准，来控制建筑整体，特别是外形轮廓及各局部的设计构图，使其形成一定的有几何形状的结构，从而获得和谐美。
课堂总结
桥梁的结构（一）
桥梁的结构：
常见的桥梁一般由主梁、桥墩、桥台等组成。
按照结构和受力特点，可分为梁式桥、拱桥、悬索桥、斜拉桥等。
桥梁的受力：
https://www.21cnjy.com/help/help_extract.php

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