材料的进步与桥梁
探究人：张泰、韩林、贾盛皓、孙杰
问题的起因：物理必修1 P100，课题探究。
研究的目的和意义：研究材料的进步与桥梁制造的关系。
研究课题：材料的进步与桥梁
研究结论：
1. 天然材料
❖ 材料种类：
木材、石材、竹材、藤萝等
❖ 桥梁形式：
梁式桥
悬索桥
拱桥
石材桥的特点
❖ 石材具有较高的抗压强度，也可以建成较大的跨度，目前世界上最大跨径的石拱桥是瑞典与挪威之间的绥依纳大桥，跨径155m。
❖ 石材拱桥的缺点是自重较大，质地坚硬，曲面加工比较困难。
❖ 现代人制作拱桥通常是用石块砌筑拱券，用钢筋混凝土建造桥面，以减轻桥梁的自重。
欧洲石拱桥与中国石拱桥的异同：
❖ 古罗马的石拱桥：半圆拱，跨度小，墩厚。不用灰浆砌筑。
❖ 我国的拱桥：用石灰、牛血、糯米汁等拌制成塑性灰浆，作为粘结材料；有的嵌有铁或铜钱。
2 金属桥梁
特点：
2. 金属材料具有很高的抗拉强度和韧性，可以建造更大跨度、承载力更高的桥梁。
3. 我国早在汉代(公元65年)，就曾在四川的泸州用铁链建造了吊桥(悬索桥)
4. 中世纪以后，开始尝试用铸铁材料建造桥梁，1755年，法国人想用铸铁建造梁式
桥，但没有成功，在此之后铸铁主要用于修建拱桥。
铸铁拱桥：
❖ 1779年在英国建造的IRON桥，跨度30.6m，共用铸铁384.6吨，最大构件重量达5．8t，1934年禁止车辆通行。
❖ 1805年，英国人建造了一座长55m的铸铁拱桥-YARM桥，但是由于桥礅的承载力不足，还没有投入使用，在1806年1月13日就跨掉了。
❖ 1878年6月，英国人曾用铸铁在北海的Tay湾上建造了全长3160m，单跨73.5m的跨海大桥，采用梁式桁架结构，结果建成不到两年，桥礅脆断。
分析其原因，主要是铸铁的桥面在冲击荷载作用下发生脆断所造成的。
钢 桥：
❖ 1791年，德国人将英国的IRON铸铁拱桥按比例缩小成1/4，制作长度为7.75m的钢制拱桥
❖ 1825年，法国首次采用钢线组成的钢缆建造了悬索桥，这是一座跨度85m，共有两跨、宽4.5m的钢缆悬索吊桥
❖ 1883年，美国人开发了“平行线钢缆技术”，并首次采用该技术建成了纽约布鲁克林大桥，跨度为486m。
❖ 所谓“平行线钢缆技术”，就是先将大约100多根直径为几毫米的钢线组合成“钢线束”，为了保证每根钢线受同样的作用力，钢线保持直线，钢线之间保持平行，然后再用若干根这样的平行钢线束构成直径大约1米的钢缆，用来作悬索桥的悬索。
3 .混凝土、钢筋混凝土和预应力钢筋混凝土
❖ 钢材的缺陷：容易锈蚀，成本高；
❖ 素混凝土：抗拉强度低，不适合建大跨度桥梁；
❖ 钢筋混凝土：更富于可塑性，价格低廉，容易产生裂缝；
❖ 预应力钢筋混凝土：抗拉、抗裂能力有所提高。与普通混凝土桥相比，可节约70％左右的钢材和30％～40％的混凝土。
用于建桥墩、基础、桥面板等。
探究感想：材料的进步与桥梁的建造有着密切的关系，可以说：材料进步的历史就是桥梁建造技术进步的历史。有了更为先进；多种多样的材料，才为现代化桥梁的建造提供了可能。桥梁建造的进步从根本上说就是材料的进步。
参考资料：、第10章 材料的进步与桥梁的发展。
