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(共27張PPT)
8.5 跨學科實踐：橋
在中國建筑中，橋梁是一個重要的組成部分。中國是橋的故鄉，自古就有“橋的國度”之稱，發展于隋，興盛于宋。幾千年來，勤勞智慧的中國人走過一座座山，跨過一條條河，修建了數以萬計奇巧壯麗的橋梁，這些橋梁橫跨在山水之間，遍布在神州大地，便利了交通，裝點了河山。中國古代橋梁的建筑藝術，有不少是世界橋梁史上的創舉，充分顯示了中國古代勞動人民的非凡智慧與才能。
著名古橋
福建泉州洛陽橋
洛陽橋原名萬安橋，位于福建省泉州東郊的洛陽江上，中國現存最早的跨海梁式大石橋。宋代泉州太守蔡襄主持建橋工程，從北宋皇佑四年(公元1053年)至嘉佑四年(公元1059年)，前后歷七年之久，耗銀一千四百萬兩，建成了這座跨江接海的大石橋。
趙州橋位于河北省趙縣，建于1400多年前的隋代，是世界上第一座用石頭建造的單孔拱橋，它的設計者李春是一位著名的工匠。趙州橋不但是中國古代建筑工程中的杰作，也是世界古代橋梁的奇跡。
北京盧溝橋位于北京西南郊的永定河上，聯拱石橋。橋始建于金大定二十九年(公元1189年)，成于明昌三年(公元1192年)
廣東潮州廣濟橋，又稱湘子橋，位于廣東省潮安縣潮州鎮東，橫跨韓江。始建于南宋乾道六年(1170年)，潮州知軍州事曾汪主持建西橋墩，于寶慶二年(1226)完成。紹興元年(1194)，知軍州事沈崇禹主持東橋墩，到開禧二年(1206)完成。全橋歷時57年建成，
重慶長江大橋
現代橋梁
廣西壯族自治區天峨龍灘特大橋
南京棲霞山長江大橋
哈爾濱松浦大橋
一、橋梁的結構
橋梁可以根據其形狀和結構分類。常見的橋梁包括梁橋、拱橋、懸索橋和斜拉橋。
新知探究
任務1 橋梁的結構
梁 橋 __________________________________ 以梁為主要承重結構的橋，是我國古代最早出現的橋型，梁橋是最常見的橋梁類型之一，適用于中小跨徑的橋梁工程
拱 橋 __________________________________ 以拱為主要承重結構的橋，拱橋跨越能力較大，適用于寬闊河流或深谷等跨度較大、地基較好、有景觀美感要求的橋梁工程
新知探究
任務1 橋梁的結構
懸 索 橋 __________________________________ 以纜索為主要承重構件的橋梁，懸索橋
特別適用于超大跨度橋梁建設，如跨越
寬闊的海峽或大河等
斜 拉 橋 __________________________________ 以斜拉索為主要承重構件的橋梁，斜拉
橋適用于大跨度且有通航或城市美學景
觀要求的橋梁建設
橋梁由橋面和承重結構組成。橋梁的承重結構具有不同的設計和樣式。但是橋梁的總體設計原則都是一樣的——防止橋面彎曲。
二、橋梁的力學分析
演示實驗：橋面承重時的形變和受力
用一塊表面畫有方格的海綿塊模擬橋面，用手按壓海綿塊來模擬負載（橋梁承載的車輛、行人等對橋面的壓力）。如圖所示，海綿塊在負載作用下發生了彎曲形變，上層方格被擠壓變窄，下層方格被拉伸變寬。
橋梁上表面受到壓力，下表面受到拉力。當負載增加時，橋梁彎曲形變程度會隨之增加，如果彎曲形變超出橋梁允許的形變范圍，橋梁就可能發生坍塌。
二、橋梁的力學分析
如果你是一名橋梁工程師，如何提高橋梁承重能力，避免橋梁因發生大的彎曲形變而導致坍塌呢？
根據二力平衡條件，無論什么樣的橋梁結構，都會產生一個向上的合力作為橋面的支撐力。
活動：體驗拱橋的支撐作用
如何在橋梁負載增加時保持橋梁結構穩定、不易彎曲，這也是設計橋梁應考慮的問題。哪種幾何元素構成的物體穩定性好呢
實驗探究：探究幾何體的穩定性
三角形具有很好的結構穩定性
（a）三角形結構的物體受力時形狀保持不變
（b）矩形結構的物體受力時水平部分彎曲
（c）矩形結構的物體受力時還可能變形為平行四邊形結構
三角形時現代橋梁的基本結構元素，它有相對較輕的自重且能承受更大的壓力和拉力。因此，在設計上常常利用三角形結構來加固橋梁。
設計并制作一座自己的橋
設計并制作一座可承載重物的紙橋，至少能跨越 25 cm 的 “峽谷”，寬度大于 10 cm，最小承重為 0.2 N。
測試要求
在橋中間放置重物，要求放上重物后至少保持 5 s，紙橋不塌落，記下紙橋承重；
每組可嘗試 3 次，取最高承重值。
材料與工具
選用參考
A4 紙、雙面膠、剪刀、刻度尺、鉛筆、砝碼和硬幣等。
茅以升（1896—1989）土木工程學家，橋梁專家，主持修建了我國自己設計并建造的第一座現代化大型橋梁——錢塘江大橋
杭州 錢塘江大橋
歸納小結
1.橋梁可以根據其形狀和結構分類，橋梁可基本分為梁橋、拱橋、懸索橋和斜拉橋四大類型。
2.無論采取何種結構和設計，其最終目的是防止橋面彎曲。
3.橋梁設計的首要問題是避免橋梁發生大的彎曲形變、提高橋梁承載能力。
4.橋梁的支撐結構是保障其穩定不易彎曲的關鍵。
5.三角形具有很好的結構穩定性。
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