橋樑是不是都是凸起,而沒有凹下去的?
如圖:橋修成這樣是不是有問題?感覺橋應該是凸起來的,而不是凹成這樣,但又確實是真有這樣的橋,請問是不是有問題?為什麼?
關於力學的分析@豬小寶 前輩已經分析得很透徹了,就不班門弄斧了XD
正面回答下題主問題:
這座橋是真實存在的,是位於湖南的邵陽洞口淘金大橋,是中國大陸第一座跨徑70米的上承式懸帶橋。設計者是中國的橋樑工程師吳琦瑛。
這是他寫的一篇題為《自錨上承式懸帶橋的設計與施工》的論文,文中論及了設計橋的理念和實施步驟等等,有興趣的可以去看看。
而這座橋修成這樣不僅沒有問題,而且還有很大的優點:
這種橋型,構思新穎,造型獨特,受力明確,結構合理。它由橋面系連續T梁、端錨梁、立柱排架和主索懸帶構成一個整體,各構件各自充分發揮其材料的特長,與同跨徑其他橋型相比,用料省,結構輕,經濟合理。
這種新型公路橋樑,由於加大了主索垂度,與牽索橋相比,它僅用較小的臨時錨碇就能建成,同時免去了高塔架設施工的困難;主索包裹在混凝土中,養護費用較少,無換索之後顧;橋面無任何遮擋視線的構件,更無索麵佔用橋面凈空,其視野開闊,有利於行車安全。
而世界上第一座上懸式懸帶橋是由美籍華人林同炎大師在1972年設計的位於哥斯大黎加的里奧-科羅拉多大橋。
里奧-科羅拉多大橋的施工順序圖,更詳細的請跳轉從一座奇特的橋說開去
再補充幾張相片
鳥瞰這是在橋兩端的懸帶和橋面結合處,也是兩個受力點之一。
這是一個峽谷,下面就是河水,如果橋墩一直到河底那長度可想而知。
橋志銘,上面寫著橋的名字:淘金大橋,建於一九八八年,已經二十多年過去了,這橋還安然無恙。上面第一個人名,吳琦瑛,就是這座橋的設計者和項目指揮。
吳琦瑛寫的關於設計橋的理念和實施步驟的論文:自錨上承式懸帶橋的設計與施工
相片及部分資料引用自:從一座奇特的橋說開去
橋樑不光能凸起來,還能凹下去,還能既凸且凹……
這其中蘊含著一個很有趣的結構現象,就是結構形式在上下鏡像之後,構件的軸力全部反向,原來受拉的改為受壓,原來受壓變作受拉。
就拿第一個「凸起來」的橋為例,簡單的利用圖解法分析一下受力情況。圖中我用紅色代表受拉,藍色代表受壓。
很明顯,上弦桿受壓,且越靠近支座,壓力越大。下弦桿受拉,同樣,越靠近支座,拉力越大。上弦桿、下弦桿之間的腹桿,豎向腹桿受拉,斜向腹桿受壓,且受力都不大。
很明顯,上弦桿受壓,且越靠近支座,壓力越大。下弦桿受拉,同樣,越靠近支座,拉力越大。上弦桿、下弦桿之間的腹桿,豎向腹桿受拉,斜向腹桿受壓,且受力都不大。
那凹下去的那種呢?又凹又凸的那種呢?不難發現,凹下去的這個跟凸起來的這個完全對稱,大小相同,拉壓相反。而兩者疊加而成的這個「又凹又凸」的則更奇妙,發現沒有?把左側這兩個疊加起來,再除以二,剛剛好就是右邊的這個內力圖。
不難發現,凹下去的這個跟凸起來的這個完全對稱,大小相同,拉壓相反。而兩者疊加而成的這個「又凹又凸」的則更奇妙,發現沒有?把左側這兩個疊加起來,再除以二,剛剛好就是右邊的這個內力圖。
19世紀的英國著名工程師布魯內爾,在英國廣受愛戴,其藝術形象作為英國的象徵而登上了倫敦奧運會的開幕式。布魯內爾1859年設計的皇家阿爾伯特橋,就是一個「又凹又凸」的例子,只不過,上下弦不再是直線,而是平滑的曲線。這種優雅的結構形式,又被稱作「魚腹式」。
19世紀的英國著名工程師布魯內爾,在英國廣受愛戴,其藝術形象作為英國的象徵而登上了倫敦奧運會的開幕式。布魯內爾1859年設計的皇家阿爾伯特橋,就是一個「又凹又凸」的例子,只不過,上下弦不再是直線,而是平滑的曲線。這種優雅的結構形式,又被稱作「魚腹式」。
事實上,早在很久之前,人類就已經發現了「結構上下鏡像之後軸力反向」這一現象。比如,初始條件相同的情況下,一條僅受壓的拱和一條僅受拉的索是完全鏡像的關係。拿一根鐵鏈,讓它自由下垂,形成的曲線叫做懸鏈線。把懸鏈線上下鏡像一下,得到的就是一條近似的最優拱軸線。
在設計中把這一原理應用的得心應手的近代設計師,首屈一指的當屬西班牙建築大師高迪。在聖家族大教堂拱頂的設計中,他就是用懸鏈拱模型來推演幾何構型的。上圖即為高迪的聖家族大教堂懸鏈拱模型,
上圖即為高迪的聖家族大教堂懸鏈拱模型,按照支座情況、近似模擬矢高條件做一個懸鏈模型,倒掛在天花板上。在地板上放一面鏡子,鏡子里看到的,就是大教堂的最佳拱軸線,也就是大教堂的結構合理造型。壯麗無比的聖家族大教堂,竟然是用這種巧妙的方式做的結構概念設計,讓人禁不住要說一聲 Eureka!感謝邀請。
從設計的角度來說,橋樑設計成什麼樣子都沒有問題,只要保證結構的穩定性和承載能力滿足要求即可。造型奇特、看上去不合理的橋並不鮮見,比如英國的蝴蝶拱橋,拱肋傾斜完全沒有橫向支撐;再比如同樣在英國的千禧橋,主梁為彎梁,橋下不設橋墩,依靠傾斜拱肋提供承載力,且該橋在船隻通過時可以依靠強大的動力系統旋轉升起,因此也被成為眨眼橋;法國的米約大橋,橋面位於地面以上270餘米左右的高度,橋塔高度更是達到370米以上,是如假包換的天路,在上面開車是需要點勇氣的;中國的潤揚大橋、盧浦大橋,都是在設計上很有挑戰性的橋樑。還有一個奇特的,德國的馬格德堡水橋,這座橋的結構相對較普通,但這座橋上通行的不是車輛,而是水和輪船,這座橋是專門為兩條交匯的河流修建的。
英國,貝德福德郡,Butterfly Bridge
英國,貝德福德郡,Butterfly Bridge( http://www.fotolibra.com/gallery/366602/bedford-bridge/ )
英國,蓋茨黑德,Millennium Bridge
英國,蓋茨黑德,Millennium Bridge
( http://www.r-light.com/photo/show-136-1.html#p 、 http://dict.youdao.com/wiki/%E8%8B%B1%E5%9B%BD%E7%9B%96%E6%96%AF%E9%BB%91%E5%BE%B7%E5%8D%83%E7%A6%A7%E6%A1%A5/ )
法國,米約,塔恩河谷,Milau Bridge
法國,米約,塔恩河谷,Milau Bridge( http://baike.baidu.com/view/958422.htm )
中國,江蘇,潤揚大橋
中國,江蘇,潤揚大橋( http://zh.wikipedia.org/wiki/%E6%B6%A6%E6%89%AC%E9%95%BF%E6%B1%9F%E5%A4%A7%E6%A1%A5、http://baike.baidu.com/view/129709.htm )
中國,上海,盧浦大橋
中國,上海,盧浦大橋( http://baike.baidu.com/view/61604.htm )
德國,馬格德堡, Magdeburg Water Bridge
德國,馬格德堡, Magdeburg Water Bridge(http://www.tumukeji.com/photoShow/63.html、http://baike.baidu.com/view/2470463.htm)
橋樑是最能將力與美結合的結構,不需要像建築一樣需要很多的修飾。所以橋樑在設計時多比較追求造型的奇特與美觀,使其成為一個地方的地標與觀光景點。因此,你所謂的凹下去的橋在造型設計上不是問題,相比較一般的拱橋而言也比較新穎。從受力的角度,水平的梁直接承受車輛與行人的重量,並通過豎桿傳遞至下面弧形的構件,這個是承受拉力的。這種受力體系也不是獨創,本質上來說是一種張弦梁結構,但是不常見,像這樣用在橋樑上也不多,因此被認為有問題也不奇怪。
這座橋要說有問題,可能會出在具體構件設計的合理性與施工上,但這就需要對圖紙和現場進行分析和勘測後才能進行判斷了。
隨便建個幾何模型
然後在橋面施加一個力
然後在橋面施加一個力可以發現主要的stress和strain都集中在這個拱上,以及拱和兩邊的接觸面上。
於是這個拱通過拉伸,很好的起到了支持的作用。
於是這個拱通過拉伸,很好的起到了支持的作用。就像拉一根繩子一樣。
這裡起到加固作用的是tensile strength。
這裡起到加固作用的是tensile strength。
下面我們把這個模型倒過來(是部是很眼熟?),然後施加一個同樣的力
結果可以發現,stress和strain還是都主要集中在這個拱上。
結果可以發現,stress和strain還是都主要集中在這個拱上。不過這時,通過向內擠壓,這個拱同樣很好的起到支持的作用。
不過這時,通過向內擠壓,這個拱同樣很好的起到支持的作用。就像捏雞蛋殼一樣。
這裡起到加固作用的是compressive strength。
這裡起到加固作用的是compressive strength。
所以,雖然都是拱,在上面和在下面加固支撐的機理還是不一樣的。
那麼不同材料compressive strength和tensile strength有什麼區別呢?
像混凝土磚頭陶瓷的話,compressive strength比tensile strength是強的多的。你坐在磚頭上是很難把磚頭坐碎。
像混凝土磚頭陶瓷的話,compressive strength比tensile strength是強的多的。你坐在磚頭上是很難把磚頭坐碎。像鋼絲這種drawing出來的纖維材料的話,如果不拉緊,本身就是軟乎的。
所以,往上建造的拱,一般主要會選用混凝土材料。
而往下建造的拱,可以選用鋼筋材料。
在河道上,要通船,所以一般只能選擇往上造。
那麼,聰明的你,告訴我,在峽谷上,是往上造一個混凝土大拱容易呢?還是往下吊幾根鋼索拱容易呢?
貼幾張圖回答一下大家隨便看看就好。
首先要說的是所謂的上凸下凹說的都是支承結構,橋面一般大致還是平的,有一點點點弧度叫預起拱,因為使用中反正會下撓一點(你拉根鐵鏈,自重作用下就是會下撓的),剛好抵消,這樣開起車來會比較平坦吧。。。。所以那些拿高中物理的失重超重說事的就歇著吧。
進入正題。。
橋樑中一般根據結構形式分很多種,其中有一種叫拱橋,開始貼圖。。
准朔鐵路黃河特大橋 ↓
巫山長江大橋 ↓
巫山長江大橋 ↓徐寨沙潁河大橋 ↓
(圖片我百度隨便搜的。。。)
(圖片我百度隨便搜的。。。)從上到下分別是上承式、中承式、下承式拱橋。是根據橋面和拱的位置關係分的,橋面在拱上面就叫上承式,在下就叫下承式,中間就叫中承式咯。
但是發現沒有,這些拱都是上凸的啊。反正在我的概念里上凸的才叫拱。
吶,還有一種橋,又開始貼圖。。
克里夫頓懸索橋 ↓
(我也是剛百度才知道這座橋的。)
(我也是剛百度才知道這座橋的。)對,叫懸索橋。上凸叫拱,下凹叫懸啊,反正語文老師是這麼教我的。
所以題主說的這座橋建造者稱它為懸帶橋,而不是拱橋。叫帶而不是索是因為設計師用混凝土裹了一下索,變成條帶了,其實並沒有多大差別。
受力合不合理呢??其他答主已經費了很多口舌了,我也省點口水。總結一下就是上凸拱受壓,下凹索受拉,發揮材料的特長,讓抗壓的材料受壓,讓抗拉的材料受拉就叫合理啊。這叫因材施教(屁,亂用成語)。
那怎麼算抗拉抗壓呢,咱們拍腦袋說通俗點好了。你能拉斷的一根混凝土小杆子,你要用十倍的力氣壓斷它(同行們咱先不說屈曲破壞好不。。)同樣的小杆子,如果換成鋼材做的,你需要使用二十倍界王拳才能壓斷(其實鋼材的受拉和受壓強度是一樣的)。索這種東西雖然也是鋼的,但是它受拉強度一般又是普通鋼材的5倍左右。綜上各種倍數關係,同樣大小的小杆子,要拉斷索比拉斷混凝土相差一千倍界王拳(你算清楚了沒)。所以索抗拉呀。
再貼兩張圖就完事吧。
下凹能承重,承重會下凹啊。(重點放在下凹的晾衣繩上啊)這圖有毒_(:з」∠)_
下凹能承重,承重會下凹啊。(重點放在下凹的晾衣繩上啊)這圖有毒_(:з」∠)_其實建築結構里有種東西叫張弦梁(上面這張圖叫張弦桁架,差不多啦┑( ̄Д  ̄)┍),名字的意思就是底下張拉了一根琴弦一樣。這就跟題主說的這座橋比較像了,索在下面,繃緊了把橋面頂起來。
其實建築結構里有種東西叫張弦梁(上面這張圖叫張弦桁架,差不多啦┑( ̄Д  ̄)┍),名字的意思就是底下張拉了一根琴弦一樣。這就跟題主說的這座橋比較像了,索在下面,繃緊了把橋面頂起來。就醬吧,說多了怕惹人煩。
LZ的問題是:1、這種橋在結構上是否合理?2、如果不合理為何還存在?
先講一下背景知識:
*荷載*
橋主要承受兩種荷載:恆載和活載。
恆載一般指結構的自重,活載一般指車輛的重量(對於大橋還有風,這裡不做討論)
*橋型*
這裡介紹兩種橋型:吊杆拱橋(參考前述盧浦大橋照片),懸索橋(參考前述潤揚大橋照片)。
這兩種橋型,在結構受力上實際是很相似的。
拱橋的主要受力構件是拱,荷載是按照「橋面-吊杆-主拱」這樣的傳遞路線最終傳遞給主拱承受的;同樣,懸索橋的主要受力構件是纜, 荷載是按照「橋面-吊杆-主纜」這樣的傳遞路線最終傳遞給主纜。
兩者的不同是:拱是承受壓力的,纜是承受拉力的。這個小小的不同之處對設計有著巨大的影響。
1、下面來回答LZ的第一個問題, 這種橋在結構上是否合理?
這種橋,本質上就是把懸索橋的相對柔軟的主纜換成了相對硬質的材料,至於這玩意在上在下純粹看哪裡有空間。
首先分析恆載:
恆載的特點就是恆定不變,那麼一個構件在承受固定不變的力的情況下,不管受拉還是受壓,其實只要截面夠大,材料強度足夠,都是可以的。
因此在恆載作用下,這種橋型是完全合理的;
再分析活載:
活載的特點是大小和分布會變化,傳遞到主要受力構件上就是大小和方向會變化。
在大小和方向不斷發生變化的情況下,受壓的構件依然是越粗硬越好,但是受拉的東西卻變成了越柔韌越好(請想像筷子和繩子哪個更能承受不斷變化方向的拉力)。
因此在活載作用下,這種橋型是不太合理的。
2、下面回答樓主的第二個問題, 如果不合理為何還存在?
正如我上面所說,這種橋在受力上分析是適合恆載而不適合活載的;從價格上分析的話,有可能比用高強鋼絲的懸索橋更為便宜(未做分析,僅僅是可能)。
那麼,如果我們假設一條河其實沒什麼車要過,那個地方的政府又比較窮,那它的存在也便有了合理性。
這也是為什麼上一問中我只說不太合理而非不合理。
當然這裡是忽略了很多因素純粹是從理論上分析的結果,如果考慮到實際情況便會有更多不同的結果:
1、如考慮材料的話,由於混凝土抗拉能力比抗壓差10倍,因此如果該橋是鋼筋混凝土橋,那這種用鋼混來承受拉力的結構是完完全全不合理的
2、如果當地領導喜歡這種橋型的話,那麼顧客是上帝,顧客的要求便是合理的要求
感謝邀請,上知乎後第一次被邀,好好答一下。
單純從題主的問題來看,我以為題主問的是橋面的豎曲線問題,進來一看發現不是。那我順便先對橋面的豎曲線問題作個簡單說明,權當開場白了。
橋樑一般是處於豎曲線的凸點區域的,這個和橋樑本身是用來跨越障礙物這個結構特點有關,既然是跨過去的,自然是上凸的居多,所以大部分的橋樑在群眾的眼裡都是微微拱起的。
那麼,如果橋樑跨越的東西不高,沒必要上凸的時候,會不會把橋樑做平甚至下凹呢?
答案也是否定的。一般來說,道路縱斷面設計的時候是不許在橋上設置凹點的,原因是排水問題,橋面積水對行車安全不利也對橋樑耐久性不利。
當然,隨著城市高架立交系統的普及,道路的豎曲線凹點也不可避免地會出現在橋樑上,這個時候就要注意排水系統的特殊處理了。
言歸正傳,題主的問題實際是在問圖示的橋樑是不是合理,有問題的話為什麼存在,沒問題的話也說個為什麼。
我對這個問題的答案是,這個橋樑在結構受力上是合理的沒有問題的,但是在構造和施工上都有很多不合理的地方存在。
首先肯定下這個結構的合理性,前面這麼多答案都很好地解釋了這個問題,這種懸帶橋是合理的甚至可以說是先進的。這種反弦梁體系,有著比普通桁架更加順暢的傳力路線,上部橋面系部分受壓,可以很好地為車輛荷載引起的局部彎矩提供壓應力,也可以提高橋面的防水能力,比較適合跨越高山深谷的橋樑建設;下部採用高強鋼絲作為拉索,採用混凝土作為防腐體系。這個結構也非常廉價,把混凝土的受壓和高強鋼絲的受拉特性都利用得很好,非常符合建橋的那個年代一些特殊的建設條件。
但是,如果一個結構真的那麼好的話,為什麼沒有推廣開,致使題主看到都覺得很少見呢。
原因個人認為有如下幾點:
1、適合建設這種橋的橋位本身就比較少,主要集中在西部山區,這個區域的公路建設應該來說近20年才急速發展,所以橋樑設計遇到這樣的橋位很少,這種橋型的實踐機會也少。
2、近20年國家有資金改善西部山區的公路條件時,一些較好的機械化施工條件已經成熟,預製拼裝工藝使用較為廣泛,這樣的橋型結構不利於機械化施工,因此,也很少會被用到。
3、這個結構本身有構造上的硬傷,就是懸帶的這個「帶子」不夠柔,本來這個帶子只要做成鋼索就行了,但是在那個年代,沒有成熟的防腐體系,因此採用了混凝土作為保護體系,再薄的混凝土結構都是有較大剛度的,它與立柱、與端橫樑的連接點勢必是個剛接點,這種剛接節點屬於體系多餘約束,對溫度力以及偏載都較為敏感,這個節點區域的混凝土容易開裂。這種開裂對於結構體系而言實際是有利的,它釋放了多餘約束後反而讓體系更接近與理想受力狀態,但是不利的是開裂導致了作為主要受力構件的主鋼索會出現鏽蝕甚至斷裂的現象;更要命的是這種鏽蝕和斷裂現象處於橋樑下方,檢查困難,不容易被養護單位發現,一旦疏於管理,容易出現嚴重的塌橋事故。並且,即使發現了這樣那樣的病害,它維修養護也非常困難,換索更不可能。
4、這個結構施工上也很困難。主要是因為自錨式體系在主梁未成形前需要有臨時錨固措施,這種措施本身就是種浪費,且在體系轉換容易發生不可預計的變形。而且,懸帶過於柔性,其剛度主要由自重提供,也就是說這個橋隨著施工的慢慢進行,其懸帶剛度才會逐漸增大,那麼初期的結構尺寸控制就非常困難,這個過程相當於現在懸索橋施工時空纜線型到成橋線型的過程。這種初期無法精確控制的尺寸有可能會對成橋後的橋麵線型造成無法挽回的影響,導致橋面高低不平。
5、另外主梁由於縱坡的存在,應該也會出現一些P△效應,可能會放大橋面的局部彎矩,當然這種壓力,到底是對混凝土的預壓效果大還是偏心的彎矩放大效果大,得算過才知道了。
湖南洞口淘金橋——洞口淘金橋位於湖南省洞口縣距縣城15km的淘金村。該橋跨越漬水上游古樓河的木魚塘峽谷,是一座自錨上承式懸帶橋。橋長74m,設計跨徑70m,矢跨比1/9,橋面寬4.5m 。該橋上部結構由端錨梁、連續T梁、蓋梁排架和主索懸帶組成。橋面系作為受壓構件用來平衡懸帶的拉力。在施工階段需要設置臨時的隧洞式岩石錨碇,用以錨固兩組由48根Φ5鋼絲組成的主索。在預製懸帶槽形底板安裝完成後,現澆主柱排架,然後安裝T梁和現澆橫隔板。在澆注懸帶槽內的混凝土後再放鬆外錨使整個結構形成自錨體系。於1989年1月建成通車。
主索懸帶是主受力構件,整橋的豎向荷載由預應力索承擔,也充分發揮了鋼材的抗拉能力;橋面梁板結構既用於通車,又作為受壓構件平衡拱的水平力(絕對的「一石二鳥」),也充分發揮了混凝土的抗壓能力;中間的主柱排架作為次結構,以減少跨度——整個結構自身錨固平衡,所有材料無一點浪費。它與正常的系桿拱橋相比:第一,省材料,正常拱產生的是水平推力,只能用受拉構件來平衡;而上承式懸帶橋是倒拱,產生的是水平壓力,橋面可以直接作為壓桿來平衡,節省了一組受力構件;第二,施工方便,上承式懸帶橋自下而上施工,懸帶可以直接作為主柱排架和橋面梁板的施工平台,不需要另外支設腳手架;第三,外形更美觀,整個橋就是一張露齒的笑臉(哈哈,瞎掰了)。
淘金橋的設計者是吳琦瑛,網上關於他的報道很少,我還是在洞口縣的官方網站把他挖出拉的。看了那篇對於他的長編報道,讓我思考了更多的問題:什麼才叫一個真正的結構工程師,考個註冊就夠了么?工程師的技術是幹嘛用的,為自己謀私利還是為人們謀福利?
「吳琦瑛,男,漢族,洞口縣高沙鎮人。 1940年8月山生,原初中文化,中共黨員。1956年4月參加工作,先後從事水利、公路、橋樑等專業技術工作,高級工程師。從1979年至1992年2月連任湖南公路學會3屆理事。吳奮發自學,刻苦實踐,求實創新,開拓進取。共設計、施工大、中整橋樑23座,總長2434延米。與由國家包干勘測、設計與施工所完成的同跨徑、長度相比,節約鋼材78%,節約木材79%,節約投資60%。1974年建成我國時為最大波跨7米的石砌雙曲拱橋—湛田橋;1978年建成凈垮87米的石砌單波雙曲拱橋—平溪江大橋;1980年建成凈跨70米的單室箱型拱—龍井橋,此橋與木瓜橋均被1982年亞洲太平洋地區農村道路交流會上列為推廣橋型。1986年運用轉體施工工藝建成凈跨90米單式程型拱—石背大橋。1989年建成全國第一座跨徑70米上承式懸帶橋—淘金大橋。1993年建成凈跨100米X型雙肋中承式拱橋—高沙大橋。吳還先後撰寫論文28篇,發表在《公路運輸技術》、《橋樑建設》、《中南公路工程》、《湖南公路》及&<&<湖南交通科技&>&>等刊物上。1987年,交通部授予「雙文明標兵」稱號。同年l0月,出席中共第十三次全國代表大會。1989年,湖南省人民改府授予「特等勞動模範」,同年9月,國務院援予「全國先進工作者」稱號。1991年9月,全國總工會授予「全國自學成才者」稱號。1993年元月起,享受國家政府特殊津貼。」上面是邵陽市網站上吳的簡介。他只有初中文憑,卻自學成才;他沒有任何輔助軟體,全部用的概念設計;他的整個設計理念就是如何用最少的錢建最使用的橋。對比我們現在,一個幾層的磚混都恨不得pkpm建模計算;哪個構件受力稍大點就加大截面增加配筋;只要有回扣拿,設計的施工工作量可以一加再加......96年通車的武漢長江二橋,建成時頂著幾個國內國際領先的光環,現在呢,武漢市政府剛剛拿八千多萬出來對二橋進行全面維修,我們的技術究竟是在進步還是退步?
手機上有個遊戲 《橋樑大師》裡面你會大開腦洞並學到很多結構知識的。前期余度很大,後面材料越來越少,結構不合理可就過不去了
並不是不能,只是不合理,大多橋樑為混凝土結構,受壓能力好,上凸成拱形狀使構建受壓。而且長期使用下,橋樑跨中會下撓,向上拱能抵消部分撓度使行車更順,當然,如果預應力拉的過多規範規定是可以做向下凹的。最最重要的一點是!橋樑是跨越河流或下面道路的。行車通航或者洪水都對橋樑中心高度有要求,凸形狀讓凈高更高一些
混凝土抗壓不抗拉。拱形壓力可以起作用,下凹都得靠鋼筋的拉力了
理論上一定可行,力學分析比較簡單(見高票答案)。
不過,非相關專業同學對「建模/模擬」的環節可能感到困難。在此推薦一款遊戲「bridge constructor」(蘋果/安卓/PC端都有),可以給大家一些直觀認識。
分別以「凸橋」與「凹橋」為例,給兩張遊戲截圖:
「凸橋」
「凹橋」
構件的顏色代表其所受應力的大小,可見這兩種情況,拱形外側的構件應力較高,「凸橋」情況下為壓力,「凹橋」情況下為拉力。大家要是有了橋樑新構型的構思,可以以該遊戲的大跨度關卡做不嚴肅的檢驗~
山裡面的弔橋好像都是凹下去的
不用說那麼複雜,這就是一個另類的懸索橋,普通的懸索橋通過橋面承受車載,然後將車載和橋樑上部結構恆載通過吊杆傳遞到主纜上,圖中的橋,只不過換種方式,將車載和恆載往下傳遞,傳力構件也變為墩柱,傳遞到下方的板上。兩者本質上的共同點就在於,主纜和圖中的板帶都是受拉構件,這就區別於拱橋了,拱橋的拱肋是受壓構件。所以你所提到的凸凹問題,其實拱橋和懸索橋是兩個截然不同的橋型,途中的橋樑受力沒有不合理性,關鍵就在於具體一些結構的處理可能不夠常規,給施工造成平白的麻煩,技術肯定也不夠成熟,所以比較少見~
沒問題,受力分析,工程學不是天馬星空,你想什麼樣就什麼樣
橋樑只要符合力學原理,凹下的應該都可以,不過需要架橋樑的地方,大多都是河流,橋樑下面都有船隻等其他交通工具經過,而凹下的設計勢必會妨礙橋樑下面的通行,所以我們常見的都是沒有侵佔橋樑下面空間的設計。
這種橋日本挺多的,就是有傳統上部拱圈受壓變成了下部懸帶受拉,其實我不是很喜歡這種類型的,我想做橋樑久的人都不太喜歡構件受拉(除非是吊索),還有受力部分在橋下,會影響橋下通航空間、設計水位或者車行凈高。
張弦梁形態作用結構體系。
你們都答歪了,橋凹或凸的原因跟力學上的優缺點其實關係不大。
從應用學角度來說,唯一的原因在於,凸起來,是為了橋下好過船。
好過船
好過船
重要的事情說三遍。。。
qwq被學長學姐們評論之後覺得有點丟人權當一個小學妹在賣萌吧 不刪了等大了看看當年自己多可愛
=====原答案
能簡單說的就是向心力的問題
如圖 同樣大小向心力 凹橋需要支持力大於凸起的
按照牛頓第三定律 凹橋受壓力大 更危險。
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→_→原諒一個高一小學妹的班門弄斧剛剛正好在看物理一時興起 不過因素肯定還有很多 隨便看看就好√
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