物理课件——桥上的力与结构.ppt

桥上力与结构 桥上力与结构 教科版高中物理选修2-2 第三章 机械和建筑结构中力的平衡 第五节 授课人：梁老师 桥上力与结构 当我们需要跨越河流、山谷、障碍物或其他交通线的时候 ，我们第一时间就会想到 桥上力与结构 桥 当我们需要跨越河流、山谷、障碍物或其他交通线的时候 ，我们第一时间就会想到 桥上力与结构 回顾一下上一节课的内容，我们可以知道，当人走在桥 上的时候，人和桥本身的重量会产生一个下压的力 桥梁本身重力 负载的重力 桥上力与结构 而桥梁就要承受两个支撑点给予的反作用力 桥梁本身重力 负载的重力 桥端的反作用力 桥上力与结构 于是桥梁上部受到压缩，下部受到拉伸 桥梁本身重力 负载的重力 桥端的反作用力 桥上力与结构 桥梁不堪重负的时候就会产生范性形变，甚 至被压垮 桥梁本身重力 负载的重力 桥端的反作用力 桥上力与结构 那么我们如何避免这种情况的发生呢？ 桥上力与结构 最简单的解决办法，就是在桥梁之下建造一 个桥墩 桥上力与结构 当桥梁下面有了桥墩的时候，桥墩就可以阻 止桥梁的弯曲并产生向上的支撑力 桥梁本身重力 负载的重力 桥端的反作用力 桥墩的支撑力 桥上力与结构 而且在桥的跨度比较大的时候，我们可以建造更多的桥墩来支撑桥梁 桥上力与结构 这种依靠增加桥墩来支撑桥梁的桥，我们称之为墩桥 武汉长江大桥南京长江大桥 桥上力与结构 有了墩桥，我们是不是可以解决所有问题？总结一 下之前的知识，我们很容易推断出：当桥的跨度不 断增大的时候，为了阻止桥梁的弯曲，我们只有不 断的增设桥墩来给桥梁支撑力 桥梁本身重力 负载的重力 桥端的反作用力 桥墩的支撑力 桥上力与结构 而当我们碰到水流湍急、河水太深 、地面土质太松等情况的时候，架 设桥墩就会难度很大 河水太急 河水太深 土质太松 桥上力与结构 那么有没有一种方法，不需要桥墩也能够阻止桥梁的变形呢？ 桥上力与结构 不知道大家能不能够自己想出办法来，不过我们的祖先在1,800年前就已 经找到了办法，那就是拱桥 赵州桥，1,400多年前建 桥上力与结构 拱桥为什么能够在不需要桥墩的情况下阻止桥梁变形？让我们先来回顾 一下上节课的知识，看看拱形物体的受力情况分析 桥上力与结构 当拱形的上部受向下的外力时，它能把压力向下传递给相邻的部分，在 两端产生外推力和下压力 桥上力与结构 同样的，拱形基座两端通过拱形将向上、向内的反作用力传给受力点 桥上力与结构 而之前我们分析过，桥梁的变形是由于受到负载下压力的情况下，桥梁 上部受到压缩，下部受到拉伸，这才产生了范性形变 桥上力与结构 而拱状物体在受到负载下压力的情况下，基座两端能够通过拱形将向上 、向内的反作用力传给受力点 桥上力与结构 如果我们用拱形构件代替桥墩，就一样解决了桥梁 形变的问题 负载的压力 桥梁受到的挤压 桥梁受到的拉伸 拱形的反作用力 桥上力与结构 我们还可以在拱与桥梁之间设立杆或砖，让桥梁更多的部位能够受到拱形的 反作用力，于是，一座下拱桥就形成了 桥上力与结构 我们还可以在拱与桥梁之间设立杆或砖，让桥梁更多的部位能够受到拱形的 反作用力，于是，一座下拱桥就形成了 桥上力与结构 有下拱桥就有上拱桥，可是既然有了下拱桥，我们为什么要建造上拱桥呢？下 面我们来分析一下这个原因吧 桥上力与结构 我们上节课学过，拱形能把压力向下传递给相邻的部分，在两端产生外推力和 下压力，而且弧度越大，它的外推力越大，下压力越小，承重能力也就越强 桥上力与结构 如果弧度过小，则容易因为下压力大而引起崩塌 因此，在建造拱桥的时候，我们必需保证拱形有足够的弧度 桥上力与结构 于是问题出现了，当桥的跨度增加时，拱形弧度不变，它的高度必然要跟着增 加，很容易导致桥面过高的情况发生 桥上力与结构 为了解决这个问题，我们将拱形架设在桥上，用杆将桥梁和拱形连接，照样可 以把负载对桥梁的下压力传给拱形的基座两端 桥上力与结构 这就是上拱桥，和下拱桥相比，它更能适应桥的跨度较大而且高度小的情况 桥上力与结构 可是无论是上拱桥还是下拱桥，它们都无法避免一个问题，那就是桥的跨度越 大，需要建造拱形的高度也就越大 桥的跨度 拱形的高度 桥上力与结构 当桥的跨度超