拱橋的原理(拱橋的原理是什么)

1. 拱橋的原理是什么

1. 拱橋的原理是什么

在人為橋梁之前,自然界由于地殼運(yùn)動(dòng)或其他自然現(xiàn)象的影響 ,形成了不少天然的橋梁形式。

如浙江天臺(tái)山橫跨瀑布上的石梁橋,江西貴溪因自然侵蝕而成的石拱橋(仙人橋)以及小河邊因自然倒下的樹干而形成的 “獨(dú)木橋”,或兩岸藤蘿糾結(jié)在一起而構(gòu)成的天生“懸索橋”等等。

人類從這些天然橋中得到啟示,便在生存過程中,不斷仿效自然。

開始時(shí)大概是利用一根木料在小河上,或氏族聚居群周圍的壕溝上搭起一些獨(dú)木橋(橋之所以始稱“梁”,也許便是因這種橫梁而過的原故),或在窄而淺的溪流中,用石塊墊起一個(gè)接一個(gè)略出水面的石蹬,構(gòu)成一種簡(jiǎn)陋的“跳墩子”石梁橋(后園林中多仿此原始橋式,稱“汀步橋”、“踏步橋”)。

這些“獨(dú)木橋”“跳墩子橋”便是人類建筑的最原始的橋梁,以后隨著社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展,不斷由低級(jí)演進(jìn)為高級(jí),才逐漸產(chǎn)生各種各樣的跨空橋梁。 我國(guó)的橋梁,大致經(jīng)歷了四個(gè)發(fā)展階段。

第一階段以西周、春秋為主,包括此前的歷史時(shí)代,這是古代橋梁的創(chuàng)始時(shí)期。

此時(shí)的橋梁除原始的獨(dú)木橋和汀步橋外,主要有梁橋和浮橋兩種形式。

當(dāng)時(shí)由于生產(chǎn)力水平落后,多數(shù)只能建在地勢(shì)平坦,河身不寬、水流平緩的地段,橋梁也只能是寫木梁式小橋,技術(shù)問題較易解決。

而在水面較寬、水流較急的河道上,則多采用浮橋。

第二階段以秦、漢為主,包括戰(zhàn)國(guó)和三國(guó),是古代橋梁的創(chuàng)建發(fā)展時(shí)期。

秦漢是我國(guó)建筑史上一個(gè)璀璨奪目的發(fā)展階段,這時(shí)不僅發(fā)明了人造建筑材料的磚,而且還創(chuàng)造了以磚石結(jié)構(gòu)體系為主題的拱券結(jié)構(gòu),從而為后來拱橋的出現(xiàn)創(chuàng)造了先決條件。

戰(zhàn)國(guó)時(shí)鐵器的出現(xiàn),也促進(jìn)了建筑方面對(duì)石料的多方面利用,從而使橋梁在原木構(gòu)梁橋的基礎(chǔ)上,增添了石柱、石梁、石橋面等新構(gòu)件。

不僅如此,它的重大意義,還在于由此而使石拱橋應(yīng)運(yùn)而生。石拱橋的創(chuàng)建,在中國(guó)古代建橋史上無論是實(shí)用方面,還是經(jīng)濟(jì)、美觀方面都起到了劃時(shí)代的作用。

石梁石拱橋的大發(fā)展,不僅減少了維修費(fèi)用、延長(zhǎng)了橋的使用時(shí)間,還提高了結(jié)構(gòu)理論和施工技術(shù) 的科學(xué)水平。

因此,秦漢建筑石料的使用和拱券技術(shù)的出現(xiàn),實(shí)際上是橋梁建筑史上的一次重大革命。

故從一些文獻(xiàn)和考古資料來看,約莫在東漢時(shí),梁橋、浮橋、索橋和拱橋這四大基本橋型已全部形成。

第三階段是以唐宋為主,兩晉、南北朝和隋、五代為輔的時(shí)期,這是古代橋梁發(fā)展的鼎盛時(shí)期。

隋唐國(guó)力較之秦漢更為強(qiáng)盛,唐宋兩代又取得了較長(zhǎng)時(shí)間的安定統(tǒng)一,工商業(yè)、運(yùn)輸交通業(yè)以及科學(xué)技術(shù)水平等十分發(fā)達(dá),是當(dāng)時(shí)世界上最先

2. 拱橋的簡(jiǎn)單原理通俗易懂

2. 拱橋的簡(jiǎn)單原理通俗易懂

拱橋的受力原理:通過一個(gè)水平推力把原本由荷載產(chǎn)生的彎矩應(yīng)力變成壓應(yīng)力或者大部分轉(zhuǎn)化為壓應(yīng)力,拱區(qū)別于梁的最大之處就是存在水平推力,如果這個(gè)水平推力和支座反力以及作用于其上的荷載的合力的作用點(diǎn)和方向剛好通過拱的軸線。

3. 拱橋的構(gòu)造原理是什么

根據(jù)力學(xué)原理.為了把集中在橋中部的力分散到它的旁邊.就像圓形的物體作用于它外表的力是指向圓心的.

4. 拱橋原理還有什么設(shè)計(jì)是一樣的

鐵索橋依靠拉力,使橋身不在重力作用下下落,保持一種拉力在豎直方向上的分力與重力抵消從而保持一種平衡狀態(tài)的方式。

拱橋使利用橋面兩側(cè)的向中間的擠壓力產(chǎn)生的在豎直方向上的摩擦力的分力,再配合橋面一些石材的形狀等,與重力相抵消,從而保持一種平衡狀態(tài)的方式。

5. 拱橋是利用什么原理造出來的

拱橋中的力學(xué)原理,我個(gè)人覺得就是通過一個(gè)水平推力把原本由荷載產(chǎn)生的彎矩應(yīng)力變成壓應(yīng)力或者大部分轉(zhuǎn)化為壓應(yīng)力.拱區(qū)別于梁的最大之處就是存在水平推力,如果這個(gè)水平推力和支座反力以及作用于其上的荷載的合力的作用點(diǎn)和方向剛好通過拱的軸線,這樣的拱就是合理拱,而這樣的拱是只受壓應(yīng)力的.如果兩者不是重合的,那就存在一定的彎矩應(yīng)力.但一般情況在拱的彎矩小于相同跨度的梁的.我們知道石材的抗壓性能是很好的,而抗拉性能是較抗壓性能差的,通過拱的原理,就可以把抗壓性能好的石材在抗壓方面的特點(diǎn)充分利用,并且能避免抗拉方面的不足.

可能說的有點(diǎn)亂,但大概就是這樣的.

6. 拱橋的工作原理

石拱橋是我國(guó)傳統(tǒng)橋梁的四大基本構(gòu)型之一,相關(guān)物理原理主要有兩點(diǎn):

1 拱形結(jié)構(gòu)可以將石拱橋受的豎直向下的壓力轉(zhuǎn)化為與拱橋石石塊間相互的垂直的壓力。建筑石拱橋的石塊截面接近梯形,上底大于下底,此時(shí)受到垂直向下的壓力會(huì)被分解為向兩個(gè)側(cè)面斜向壓力,因此壓力被轉(zhuǎn)化為石塊直接的壓力,并沿著拱形傳遞到兩側(cè)的橋基。因此石拱橋只要不受到側(cè)向的力,結(jié)構(gòu)非常穩(wěn)固可以歷千年不倒。

2 拱形結(jié)構(gòu)能夠有效的緩解熱脹冷縮效應(yīng),固體微小的熱漲冷縮效應(yīng)在拱形結(jié)構(gòu)可以在拱形弧度少量變形下被消解,而平橋就必須使用伸縮縫等方法緩解。

7. 拱橋 原理

拱橋(archbridge)指的是在豎直平面內(nèi)以拱作為結(jié)構(gòu)主要承重構(gòu)件的橋梁。拱橋在容器內(nèi)的粉料層中如果形成能承受上方粉料的壓力而不將此壓力傳遞給下方的面,此面即稱為拱橋。拱橋是向上凸起的曲面,其最大主應(yīng)力沿拱橋曲面作用,沿拱橋垂直方向的最小主應(yīng)力為零。在重力作用下進(jìn)行的粉料流出過程中可能反復(fù)出現(xiàn)拱橋的形成和崩解過程,此種拱橋稱為動(dòng)拱橋。最早出現(xiàn)的拱橋是石拱橋,借著類似梯形石頭的小單位,將橋本身的重量和加諸其上的載重,水平傳遞到兩端的橋墩。各個(gè)小單位互相推擠時(shí),同時(shí)也增加了橋體本身的強(qiáng)度。近現(xiàn)代的拱橋則更多的使用混凝土或鋼材建造。

中國(guó)的拱橋始建于東漢中后期,已有一千八百余年的歷史。它是由伸臂木石梁橋、撐架橋等逐步發(fā)展而成的。在形成和發(fā)展過程的外形都是曲的,所以古時(shí)常稱為曲橋。在古文獻(xiàn)中,還用“囷”、“窌”、“竇”、“甕”等字來表示拱。

拱橋。造型優(yōu)美,曲線圓潤(rùn),富有動(dòng)態(tài)感。單拱的如北京頤和園玉帶橋,拱券呈拋物線形,橋身用漢白玉,橋形如垂虹臥波。多孔拱橋適于跨度較大的寬廣水面,常見的多為三、五、七孔,著名的頤和園十七孔橋,長(zhǎng)約150米,寬約6.6米,連接南湖島,豐富了昆明湖的層次,成為萬壽山的對(duì)景。河北趙州橋的“敞肩拱”是中國(guó)首創(chuàng),在園林中仿此形式的很多,如蘇州東園中的一座。

拱橋特點(diǎn)

我國(guó)建造拱橋的歷史要比以造拱橋著稱的古羅馬晚好幾百年,但我國(guó)的拱橋卻獨(dú)具一格。形式之多,造型之美,世界少有。有駝峰突起的陡拱,有宛如皎月的坦拱,有玉帶浮水的平坦的纖道多孔拱橋,也有長(zhǎng)虹臥波、形成自然縱坡的長(zhǎng)拱橋。拱肩上有敞開的(如大拱上加小拱,現(xiàn)稱空腹拱)和不敞開的(現(xiàn)稱實(shí)腹拱)。拱形有半圓、多邊形、圓弧、橢圓、拋物線、蛋形、馬蹄形和尖拱形,可說應(yīng)有盡有。

孔數(shù)上有單孔與多孔,多孔以奇數(shù)為多,偶數(shù)較少,多孔拱橋,如果當(dāng)某孔主拱受荷時(shí),能通過橋墩的變形或拱上結(jié)構(gòu)的作用將荷載由近及遠(yuǎn)的傳遞到其它孔主拱上去,這樣的拱橋稱為連續(xù)拱橋,簡(jiǎn)稱連拱;江浙水鄉(xiāng)的三、五、七、九孔石拱橋,一般是中孔最大,兩邊孔徑依次按比例遞減,橋墩狹薄輕巧,具有劃一格局,令人欽佩。

由于橋孔搭配適宜,全橋協(xié)調(diào)勻稱,自然落坡既便于行人上下,又利于各類船只的航運(yùn)。杭州市城北的拱辰橋是三孔的一例,建于明崇禎四年(1631年)。有的橋孔多達(dá)數(shù)十孔,甚至超過百孔,如1979年發(fā)現(xiàn)的徐州景國(guó)橋,就有104孔,估計(jì)它是明清橋梁。多跨拱橋又有連續(xù)拱和固端拱,固端拱采用厚大橋墩,在華北、西南、華中、華東等地都可見到,連續(xù)拱只見于江南水鄉(xiāng)。按建拱的材料分有石拱、木拱、磚拱、竹拱和磚石混合拱。

以承受軸向壓力為主的拱圈或拱肋作為主要承重構(gòu)件的橋梁,拱結(jié)構(gòu)由拱圈(拱肋)及其支座組成。拱橋可用磚、石、混凝土等抗壓性能良好的材料建造;大跨度拱橋則用鋼筋混凝土或鋼材建造,以承受發(fā)生的力矩。

按拱圈的靜力體系分為無鉸拱、雙鉸拱、三鉸拱。前二者為超靜定結(jié)構(gòu),后者為靜定結(jié)構(gòu)。無鉸拱的拱圈兩端固結(jié)于橋臺(tái),結(jié)構(gòu)最為剛勁,變形小,比有鉸拱經(jīng)濟(jì),結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,施工方便,是普遍采用的形式,但修建無鉸拱橋要求有堅(jiān)實(shí)的地基基礎(chǔ)。雙鉸拱是在拱圈兩端設(shè)置可轉(zhuǎn)動(dòng)的鉸支承,結(jié)構(gòu)雖不如無鉸拱剛勁,但可減弱橋臺(tái)位移等因素的不利影響,在地基條件較差和不宜修建無鉸拱的地方,可采用雙鉸拱橋。三鉸拱則是在雙鉸拱的拱頂再增設(shè)一鉸,結(jié)構(gòu)的剛度更差些,拱頂鉸的構(gòu)造和維護(hù)也較復(fù)雜,一般不宜作主拱圈。

拱橋按結(jié)構(gòu)形式可分為板拱、肋拱、雙曲拱、箱形拱、桁架拱。拱橋?yàn)闃蛄夯倔w系之一,一直是大跨徑橋梁的主要形式。拱橋建筑歷史悠久,20世紀(jì)得到迅速發(fā)展,50年代以前達(dá)到全盛時(shí)期。古今中外名橋(如趙州橋、盧溝橋、悉尼港橋、克爾克橋等)遍布各地,在橋梁建筑中占有重要地位,適用于大、中、小跨徑的公路橋和鐵路橋,更因其造型優(yōu)美,常用于城市及風(fēng)景區(qū)的橋梁建筑。

8. 拱橋的原理還有哪些

橋分為兩種1、鐵索橋2、拱橋   原理   1、鐵索橋依靠拉力,使橋身不在重力作用下下落,保持一種拉力在豎直方向上的分力與重力抵消從而保持一種平衡狀態(tài)的方式。   2、拱橋使利用橋面兩側(cè)的向中間的擠壓力產(chǎn)生的在豎直方向上的摩擦力的分力,再配合橋面一些石材的形狀等,與重力相抵消,從而保持一種平衡狀態(tài)的方式。

9. 拱橋的原理是什么樣的

反拱橋梁在建成后,由于汽車,行人等荷載的作用,會(huì)產(chǎn)生一個(gè)向下的位移,這個(gè)位移也叫撓度;這會(huì)導(dǎo)致橋面實(shí)際高程與設(shè)計(jì)時(shí)的高程不符。為了消除或降低不相符的程度,需要設(shè)置一個(gè)預(yù)拱,即讓橋梁在建造的過程中向上做高一定的高度,讓建成的橋面高程比設(shè)計(jì)高程高一個(gè)數(shù)值,這樣行人和車輛上橋后,橋面高度就可以和設(shè)計(jì)高程基本一致。

多在橋梁工程中使用,與預(yù)拱相對(duì)。

對(duì)于采用預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的橋梁,它在預(yù)應(yīng)力的作用下,橋面會(huì)慢慢向上拱,經(jīng)過一段時(shí)間使用后,將發(fā)生橋面高于設(shè)計(jì)高程的情況。這時(shí)為了讓橋面高程滿足使用要求,需要讓橋梁在建造的過程中向下做低一定的高度,這個(gè)做法與預(yù)拱相反,就叫反拱,其幅度叫做反拱值。

推薦閱讀

熱文