桥梁怎样站起来领域应用

几千吨的桥,凭什么敢挂在半空?

一块木头过河靠浮力,一条巨龙过海靠智慧——工程师跟重力谈判了几千年,谈出了四种漂亮的方案。

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从香港出发去珠海和澳门,你的车会驶上一条在海面上绵延五十五公里的巨龙——港珠澳大桥。桥面下是深达几十米的海水,头顶是不时掠过的台风,可它稳稳站住了。回头想想人类最早的桥,不过是倒在河沟上的一棵树。从独木桥到跨海大桥,工程师到底跟重力做了什么交易?

你知道吗

先认识一位老前辈:河北的赵州桥,隋朝工匠李春设计建造,到今天已经站了一千四百多年。它用石头拼出一道浅浅的弧,跨过三十七米宽的河面——这在当时是世界之最,如今看依然不过时。

桥的四种站法,你都能看懂

最朴素的梁桥,就是那根独木桥的后代:桥面横躺在桥墩上,硬扛上方的重量,把力往下传。它简单结实,可跨度一大,桥面自己就会太重。聪明的古人对石头喊话:石头最不怕被压,最怕被拉——那就别让它受拉!于是把石头砌成拱,桥上的重量沿着拱圈一路滑向两岸的桥基,整座桥的石头都被压得结结实实。赵州桥的弧,就是给重力修的一条滑梯。

钢铁登场后,桥又多了两种站法。斜拉桥像撑伞:高塔上斜斜拉下一排钢索,一根根直接拽住桥面,索塔替桥面扛下重量。悬索桥更绝,像晾衣绳:两根粗壮的主缆跨过塔顶垂向两岸锚进大地,桥面用吊索一根根挂在主缆下面。钢最擅长被拉,这两种桥把钢材的看家本领用到了极致——跨海大桥,正是这四种方案排兵布阵的组合。

  • 梁桥:桥面躺在桥墩上硬扛,短跨王者
  • 拱桥:重量沿拱圈滑向两岸,石头的主场
  • 斜拉桥:钢索从塔上斜拉桥面,像一把撑开的伞
  • 悬索桥:主缆垂跨两塔,吊索挂起桥面
  • 桥墩:把整座桥的重量最终交给大地

在海底修一条隧道当“桥墩”

港珠澳大桥最惊险的一段不在桥上,而在水下:为了给珠江口的航道和机场净空让路,工程师在海底沉放三十三节巨型沉管,接成六公里多的海底隧道。每节沉管有八万吨重,要在海底对接得分毫不差——相当于在海底穿针引线。今天的世界纪录仍在刷新:各种更大跨度的悬索桥、更深的海底沉管,工程师对付重力和海水的办法,越谈越漂亮。

动手试试

动手试一试:拿一张 A4 纸横架在两摞书之间,往纸中间放硬币,数数放几枚纸就塌了;再把纸折成波浪形(像瓦楞纸那样),重新架上放硬币——现在能放多少枚?纸还是那张纸,换个形状,抗弯的本领天差地别。工字梁、槽钢这些钢材截面,用的正是这个道理。

逢山开路,遇水架桥。——谚语