物理课件——桥上的力与结构.ppt

,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,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,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,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,而桥梁就要承受两个支撑点给予的反作用力,于是桥梁上部受到压缩，下部受到拉伸,桥梁不堪重负的时候就会产生范性形变，甚至被压垮,那么我们如何避免这种情况的发生呢？,最简单的解决办法，就是在桥梁之下建造一个桥墩,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,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,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,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,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,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？,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,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,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,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,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,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,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,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,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,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,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,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,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,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,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,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,当桥的跨度超过500米以后，因为需要构架