人间彩虹——斜拉桥图解.pdf

教 法 学 法 中 j}b { 学参 考 由 图 3可知 ， 每一 对对称 的斜 拉 索对 索 塔 的拉力 F 、 F 作用 在 同一 点 ， 根 据 对 称 性 可 知 ， 拉 力 F 、 F 2 大小相 等． 它们 合起 来对 索塔 的作 用 效果 让 索塔好 像 受到一 个竖 直 向下 的 力 F 一样 ( 图 4 ) ． 这 样 ， 索塔 便 能稳 固地伫立 在桥 墩上 ， 不会 因斜 拉 索 的牵拉 而 发生 倾斜． 斜拉索对数再多 ， 原理也是一样的， 之所 以要用 很 多对 ， 那 是 为 了 分 散 主 梁 施 加 给 斜 拉 索 的 拉 力 而 已． 图 4 系在 索塔 上的钢 索 图 5 斜拉 桥 力 学模 型 为 了研究 索塔 上 的合 力与 分力 的关 系 ， 可假 设 图 5中 索塔 两侧 只有 B A、 BC左 右 对称 斜 拉 索． 这两 根 斜 拉 索因主梁重力的作用 ， 对索塔产生两个对称的沿着斜 拉索方向的拉力 F 和 F ( 图 6 ) ， 根据 F 的作用效 果 ， F 可分 解 为 水 平 向 向 左 的 分 力 F 和 竖 直 向下 的分 力 F ； 同 样 F 2 可 分 解 为 水 平 向右 的分 力 F ‘ F 图 6斜拉 桥合 力与 分力 和竖直 向下 的分力 F。

； 由对 称性 可知 ， F 和 F 大小 相 等 、 方 向相 反相互 抵 消 ； F 和 F 的合 力 F 竖 直 向 下 ， 大小 等于桥 梁 的重 力 ， 合力 F又 通 过 索塔 传 给 索 塔 下面 的桥 墩． 因此 ， 当桥 面上有 车辆 通 过 时 ， 桥 墩 承 受的力等于桥梁和车辆 的全部重力． 同理， 斜拉索对 主梁共 同的作用效 果是 竖直 向上 拉 主梁 ， 以平 衡 主梁 ⑤ E ． m a l l ： O h y c q e 2 1 @ 1 6 3 ． c o rn 第4 0 卷第l O ~ fJ J 2 0 1 1 年1 0 月 ( 和 车辆 ) 竖直 向下 的重力 ． 三 、 斜 拉桥 的形 变 斜拉索伸长 ， 发生拉仲形变． 由于斜拉索对称分布 ， 索塔两侧 的斜拉索对索塔 的合力 是竖 直 向下 的 ， 因此 ， 索塔 和塔 基 发 生 压 缩形 变 ， 在理想状态下不会发生弯曲形变和扭转形变． 主梁 的形 变相 对斜 拉索 和索 塔要 复 杂 一些 ， 被斜 拉索 拉着 的地 方 ( 承重点 ) 发生 压 缩形 变 ， 而 承重 点两 侧则 发生 弯 曲形变 ， 整个 主梁 沿水 平 方 向往 中央发 生 压缩 形变 ． 四、 斜 拉桥 的优 点 1 ． 跨 径较 大， 便 于通航 。

当单孔 梁式 桥 面 ( 图 7 ) 受 到 向下 的 压 力 时 ， 桥 墩 对梁 就产 生 向 上 的作用 力 ， 在这 些力 的作 用 下 ， 梁 的上 部被 挤 压 ， 受 到 压 力 作 用 ； 下 部被 拉 伸 ， 受 到拉 力作 用 ( 图 8 ) ， 单 孔 梁 式 桥 只 有 梁 的两端 两个 承 重 点． 为 了 防 图 7 单 孔 梁式桥 止 水平 梁弯 曲形 变 过 大 ， 可 在 桥 梁 的 下 面 加桥 墩 ． 多 孔梁式桥虽然较好地减轻桥 梁的弯 曲程度， 但跨 度 小 ， 不利 于通航 ． 而斜 拉桥 的主梁 由斜 拉 索拦 住 ， 承重 点较多， 因此 ， 斜拉桥 比梁式桥 的跨越能力大得多， 是 大跨 度桥 梁 的最主要 桥 型． 第 一座 现 代斜 拉 桥始 建 于 1 9 5 5 年 的瑞 典 ， 跨 径 为 1 8 2米 ． 当今 世 界 跨 径最 大 斜 拉桥 是苏通 大桥 ， 主跨径 为 1 0 8 8米 ． 上部 被 压 缩 下部 被 拉 伸 图 8 梁式桥 梁的形 变 受力情 况 2 ． 承重 点 多 ， 主 粱较薄 由于主梁 被许 多斜拉 索拉 着 ， 每 根斜 拉 索与 桥身 的 连接处 都是 一个 承重点 ， 斜 拉桥 主 梁有 着 许多 承重 点 ， 既增强 了斜 拉 桥 的 载 荷 能 力 ， 又 可 使 主梁 造 得 薄 一些 ， 从而 减轻 索塔 负荷 ， 降低 大桥造 价． 3 ． 对 称伸展 ， 施 工方便 施 工 时 ， 只需 先建 索塔 ， 然后从 索 塔 中央往两侧 Vo 1 ． 4 0 No ． 1 0 0c t ． 2 0 l 1 中 譬 i， 圣 教 参考 光 的颜 色 色 散 教 学设 计 刘 益 民 ( 江 苏省 扬 州市 宝应 县 中学 2 2 5 8 0 0 ) 一 、设 计思 路 本 节 内容是 在学 生学 习 了“ 光 的折射 ” 和 “ 光 的 干 涉 ” 的普 遍 规律 后 的一 个 综 合 应 用 ， 教 材 把 薄膜 干 涉 时发生 的色 散 和棱 镜 折 射 时发 生 的色 散 放 在 同一 节 内容 中 ， 是 因为两 者都 有 色散 现 象 ， 而形 成 原 理不 同 ， 所 以 ， 教 师 在 教 学 中要 引 导 学 生 重 视 现 象 的本 质 探 究 ． 同时 由于生 活 中 的 色 散 现 象 比 比皆 是 ， 教 师 可 以 训 练学 生利 用 已学 的知 识 和 科 学 研 究 方 法 去 探 索 新 的物理 规律 ， 培 养学 生 的创 新 精 神 和 实 践 能 力． 由于 折 射发 生 的色散 比较 容易 掌握 ， 因此 可将 教 材 中顺 序 在 教学 过程 中做 重大 调整 ， 即先 研 究 棱镜 的色 散再 研 究 薄膜 干涉 中的色 散 ． 本 节 课 以 问题 为 主 线 ， 通 过 动 操 例 点 坪 手 实验 、 观 察分 析 ， 辅 助 以多 媒 体 课 件 对 棱 镜 对 光 的 偏折作用、 光的色散现象及薄膜干涉形成原 因等内容 进 行教 学 ， 同时 介绍 一些 相关 的科 普 知 识开 阔学 生 的 视野， 尽量增加学生的观察以达到身临其境、 兴趣盎 然 的效 果． 二 、 教 学 目标 1 ． 知 识 与 技 能 ( 1 ) 知道 光 的颜 色 由频 率 决 定 ， 知 道 白光 是 由多 种 色光 组成 ． ( 2 ) 了解 折 射 、 薄 膜 干 涉 及 双 缝 干 涉 时 的色 散 现 象及 原 因 ， 了解 薄膜 干涉 的原理 及应 用． ( 3 ) 知道 不 同 色光 在 同 一介 质 中 的传 播 速 度 、 折 图 9 斜 拉桥 力学模 型 对称 施工 ( 图 9 ) ， 使 主梁 的悬 臂 不 断往 两 侧 对 称 伸 展 铺设 ， 直至合拢． 这样主梁 的重心始终落在索塔上 ， 确 保索 塔不 发生 弯 曲形 变 ， 进 而 确 保 大 桥 稳 定 安 全 ． 铺 -—· ’I 1 ． 图 1 O 苏通 大桥 吊装 最后 一对 钢 箱梁 梁架 与斜 拉索 同步 进行 ， 不需 要像 其 他 类 型 的桥 梁 那 样 ， 需在 水 中搭建 一个 巨 大 的作 业 支架 ， 因而 ， 不 会影 响水 面通 航 ， 可 见 ， 斜 拉 桥 的 施 工 也 是 平 衡 原 理 的 巧 妙运 用 ， 图 1 0为 苏通 大桥 正在 吊装 最后 一对 钢箱梁 ． 4 ． 两侧 对称 ， 易于平衡 斜拉桥 的每一 座索塔 ， 在两侧对 称地牵拉着 主 梁 ， 好 像一 个 人双 手 各 携 等 重 的物 体 ， 既 可 以本 身 达 到平衡 ， 又具 有对称 美 ， 所 以 ， 斜 拉 桥与 悬 索桥 更 节省 建 材 和建 造时 间 ， 在 观感 上 给人 一种美 感 ． 五 、 学 以致用 案例下 面关 于斜 拉桥 的一 些说 法 中 ， 正确 的是 ( ) A． 索塔 和斜 拉 索共 同作 用效 果 是 竖 直 向上 拉 主 梁 ， 以平衡 桥 面竖直 向上 的重 力 B ． 在空间平行 、 等距 的排列斜拉索， 每根斜拉索 承 受 的张力 一定 不相 等 C ． 大型卡 车从 斜 拉 桥 的一 端 驶 向 另一 端 的过 程 中 ， 桥 的重 心始 终落 在塔 基上 D． 大 型卡车 从斜 拉 桥 的一 端 驶 向另 一端 的过 程 中 ， 斜 拉索 对索 塔 的合力 大小 和方 向始 终不 变 答 案AC D E - ma il ： p h y c f e 2 1 @s in a ． c o m 。