跨学科实践 调研桥梁建筑中的力平衡 课件 2024-2025学年沪科版物理八年级全一册

跨学科实践 调研桥梁建筑中的力平衡 第七章 力与运动 1 1.了解我国著名桥梁的历史人文背景及结构特点。 2.了解不同地区桥梁建筑的结构特点，分析其受力及力平衡的情况。 学 习 目 标 2 问题缘起 自 主 探 究 钱塘江大桥 我国古代有不少载入史册的桥梁建筑，近现代的桥梁建筑也硕果累累，这些宏伟壮观的桥梁建筑中，力与平衡知识是如何应用的？ 任务一 我国著名桥梁的历史、人文背景及结构特点 活动方案 赵州桥：又称安济桥，位于河北省石家庄市赵县城南洨河之上，因赵县古称赵州而得名。它由匠师李春设计建造，始建于隋代，是世界上现存年代久远、跨度最大、保存最完整的单孔坦弧敞肩石拱桥。赵州 桥的敞肩拱结构减轻了桥身自重，节省了材料，同时增强了桥身的稳定性和泄洪能力，体现了古代工匠的高超技艺和智慧。其跨度之大，在当时的技术条件下堪称奇迹。 任务一 我国著名桥梁的历史、人文背景及结构特点 活动方案 洛阳桥:原名万安桥，位于福建省泉州市东郊的洛阳江上，是我国现存最早的跨海梁式大石桥。由宋代泉州知州蔡襄主持建桥工程，该桥是中国古代桥梁建筑的杰作之一，其筏型基础和牡蛎胶固法等技术创新，充分展示了我国古代工匠的智慧和技艺。 同时，洛阳桥也是中国海上丝绸之路的重要历史遗迹之一，对于研究我国古代海外交通、贸易和文化交流具有重要意义。 任务一 我国著名桥梁的历史、人文背景及结构特点 活动方案 广济桥:俗称湘子桥，位于广东省潮州市古城东门外，横跨韩江，联结东西两岸，是潮州八景之一，是潮汕地区著名文物旅游胜地，中国四大古桥之一，被桥梁专家茅以升誉为“世界上最早的启闭式桥梁”。其独特的梁舟结合结构，集梁桥、浮桥、拱桥于一体，体现了中国古代桥梁建筑的高超技艺和创新精神。 任务一 我国著名桥梁的历史、人文背景及结构特点 活动方案 卢沟桥:亦称芦沟桥，位于北京市丰台区永定河上，因横跨卢沟河(即永定河)而得名。它是北京市现存最古老的石造联拱桥，也是中国四大古桥之一。桥面石雕栏杆，镌有望柱281 根，顶端精雕子母石狮501只。桥翅各有石兽一对，西为石象，东为石狮。石桥有华表两对，矗立在桥的两端。该桥的建筑风格独特，融合了中西方文化元素，其拱券结构和雕刻艺术精湛，展现了中国古代桥梁建筑的高超技艺。卢沟桥不仅是北京的重要历史遗迹，也是中国抗日战争的重要象征。 任务二 关于卢沟桥的受力及力平衡情况的一些分析 （1）受力分析 垂直荷载：行人、车辆等在桥面上产生垂直向下的压力。桥身自重，包括石材、栏杆等结构的重量。 水平推力：拱券结构在承受垂直荷载时会产生水平向外的推力。这种水平推力主要由桥墩和拱脚处的基础来抵抗。 风荷载：风对桥身产生水平方向的作用力。 地震荷载：地震时产生的水平和垂直振动会对桥梁结构施加动态荷载。 任务二 关于卢沟桥的受力及力平衡情况的一些分析 （2）力平衡情况 桥墩与基础：桥墩采用厚实的石块砌成，深人地下，以提供足够的竖向支撑和抵抗水平推力。基础采用扩大的形式，增加与地基的接触面积，分散压力，确保稳定性。 拱券结构：拱券的弧形形状能够将垂直荷载转化为拱内的压力和推力，通过拱身的材料强度和结构整体性来平衡。相邻拱券之间相互支撑和约束，共同分担荷载。 栏杆和望柱：栏杆和望柱不仅起到装饰和防护作用，还能增加桥身的横向刚度，协助抵抗水平力。 交流评价 得出卢沟桥的受力及力平衡设计合理且有效的结论，是基于对各种受力情况和力平衡措施的综合分析，应强调需要定期监测、维护和修复以适应变化的环境和使用条件，要考虑到桥梁长期保存和安全的需求。 改进建议：对于一些受力和力平衡的分析，可以增加一些定量的数据或计算示例，使得结论更加精确和有说服力。可以补充一些关于类似古桥的比较研究，以更好地突出卢沟桥在受力和力平衡方面的特点和优势。 拓展研究 力学分析：桥梁的设计必须考虑力学原理，如重力、张力、压力和剪力等。通过对桥梁结构的力学分析，可以确定桥梁的承载能力、稳定性和安全性。 结构设计：桥梁的结构设计需要考虑物理学原理，以确保桥梁的稳定性和安全性。例如，拱桥的设计利用了拱形结构的力学特性，将桥面的重量传递到桥墩上;而悬索桥则利用了钢缆的张力来支撑桥面。 监测和维护：物理学原理也应用于桥梁的监测和维护。通过使用传感器和监测系统，可以实时监测桥梁的结构响应，如位移、应变和振动等，及时发现潜在的问题并采取维护措施，确保车辆的安全运行。 总之，物理学在桥梁建筑中不可或缺，它为桥梁的设计、建设和维护提供了科学依据和技术支持，确保了桥梁的安全性、稳定性和可靠性。 物理学在桥梁建筑中的重要作用 $$