斜拉桥模型的设计与制作
王雪松、曹行松、李定杰
（西南交通大学希望学院，四川，南充）
摘要：斜拉桥是将桥面用许多拉索直接拉桥塔上的一种桥梁，是由承压的塔，受拉的索和承穹的桥体组合起来的一种结构体系。是现代大跨度桥梁的重要结构形式。斜拉桥模型制作是研究复杂构造细节重要手段之一，其目的是为培养自己的动手能力和结构分析提供数据和结论，也是检验数值理论和分析理论正确性的重要依据。文中详细介绍了斜拉桥模型结构的设计理论，制作过程及关键工艺。并针对设计和制作方面问题作了一定的探讨和研究。
关键字：斜拉桥；设计方案；模型制作
Designing and Building Cable-stayed Bridge Model
Wang Xuesong、Cao Xingsong、Li Dingjie
(Hope College of Southwest transportation university of Nanchong ,SiChuan)
Abstract：Cable—stayed bridge is constructed by many cables which pull bridge face directly to the bridge tower．This architecture，composed of a stressed tower，pulled cables and bent beams，is an important construction form of modem spanning bridges．The model tests of cable—stayed bridge are an important method in studying complicated spanning structures．aiming at providing data and conclusion for structure analysis．It is also a main criteria for checking correctness of numerical theory and analytic theory．This paper de·scribes the design theory，building process and key techniques in details．
Key words：cable-stayed bridge；design plan ；produce model
1 引言
斜拉桥的上部结构由梁、索、塔3个主要部分组成。它是一种桥面体系以加劲梁受压弯为主，支承体系以斜拉索受拉及桥塔受压为主的桥。斜拉桥的最大优点在于造型的多样化，平行双索面、斜索面或中央单索面配以各种不同造型的桥塔，形成刚性塔和轻型漂浮桥面风格，或者刚性桥面辅以挺拔塔柱的另一种姿态。斜拉桥作为一种拉索结构，比梁式桥具有更大的跨越能力，而且由于拉索的自锚特性，不需要如同悬索桥那样的巨大锚碗。在河口海的软土地基上需要建造大跨度桥梁时，具有更大的竞争力和可行性。加上斜拉桥良好的力学性能和经济指标，使斜拉桥近年来在世界各地开花结果。现代斜拉桥结构的变化发展，离不开理论分析、模型试验等技术手段。斜拉桥模型试验是研究复杂桥跨结构或复杂构造细节的重要手段之一。早在1829年，法国科学家柯西用模型试验研究了梁和板的振动问题，1846年英国罗伯特·斯坦福森等针对不列颠桥设计进行了1：6的桥梁结构模型试验。随着斜拉桥建设的发展，我国从2O世纪五六十年代起就展开了这方面的研究。特别是最近十几年，斜拉桥模型试验更是方兴未艾_8J。本文围绕斜拉桥的模型设计和制作等方面的问题作了一定的探讨和研究，详细介绍了斜拉桥模型结构设计方案、制作过程及关键工艺。
2 双塔斜拉桥模型设计
斜拉桥的主要组成部分为主梁、塔和拉索，它们相互关联，相互制约，因此不可能单独孤立的分别设计，应从总体考虑进行全桥模型的综合设计一般情况下，实际桥梁中以交通量确定桥面宽度模型制作中不作为考虑的重点，以一般量为依据确定桥面宽度。主跨的跨长由实际情况决定，但主跨与边跨的比例问题要加以考虑。主梁的高度不仅与主跨有关，还随着桥宽、主梁截面面积、主梁截面形式而变化，同时它在结构上还必须满足风动力稳定的要求；主梁的刚度对主跨的弯矩影响很大，要配合索、塔的刚度进行多层次比较选择。桥塔的结构形式、高度、断面面积会随着斜缆的布置形式而有很大的不同，尤其是要认真考虑其刚度的增加整个桥跨结构变形的影响。拉索在塔和主梁上的索距应配合塔和梁的高度、刚度、材料以及整
个斜拉桥的桥型综合考虑；每根斜缆的面积应随其倾斜角度以及所处位置有所不同；另外，斜拉索的弹性模量，除决定它本身的刚度外，还影响全桥的刚度计算时需要注意。索面以及整个结构的锚固方式梁、塔、墩相互连接形式，主梁是否悬浮，支点如何设置等等，这一方面要从静、动力分析考虑，另一方面也要保证桥梁结构整体的安全性和可靠度所以．在斜拉桥的模型总体设计中，影响因素多变量参数也复杂，交叉组合的方案更是千变万化但在总体构思时，首先要考虑4个问题：跨度划分主梁结构形式；梁、塔、墩连接形式；斜缆类型。2．1 塔高与主跨比
桥塔的高度是斜拉桥整体高度的控制因素，桥塔太低会影响斜缆索的使用效率。因桥塔越高，斜缆的倾角越大，斜缆垂直分力对主梁的支撑效果也越大；但桥塔太高材料数量要增加，结合模型制作要考虑经济因素，所以桥塔的合理高度应由经济较确定。三跨斜拉桥中，桥塔自桥面算起至塔顶的高度h 与主跨Z 的比值一般为1／3—1／7。因此，本模型塔高与主跨之比取1／4。
2．2 梁高与主跨比
绝大部分斜拉桥的主梁高度是不变的，只有极少数几座斜拉桥的主梁在邻近桥塔处是变高度的其中钢桥有德国的塞弗林桥、勒弗库森桥和奥地利的林茨桥；混凝土桥有利比亚的瓦迪库夫桥、瑞士的布里特甘特尔桥以及意大利的罗马马利亚纳桥主梁高度h。与主跨Z：的比值，对早期稀索斜拉桥一般为1／50—1／70，而近期密索斜拉桥一般为1／70—1／150，个别有小于1／200。根据现有的材料情况，我们选定的比值为0．018 6，符合经验标准。
3 主要部构件的结构设计及制作工艺
艺主要部构件的结构设计及制作工艺，桥塔采用20mm x 20mm木材胶结的方式连接，由于没有合适尺寸的木棍，我们采用细木条胶结成柱，主塔本身由两根木条及中间填充的泡木而成，主塔的结构形式为由两根塔柱组成的倒Y式框架，构造虽较柱式塔复杂，但抵抗横向水平荷载能力较强。桥墩嵌入底座胶结固定的，主梁（桥面）的结构体系为支承体系即塔墩固结，塔梁分离，主梁（桥面）在塔墩上设置竖向支承，成为具有多弹性支承的三跨连续梁。竖塔打有直径4mm的孔，拉线采用辐射形式，全部拉线由一根整线来回牵拉构成。线头交接于竖塔之内。桥面（主梁）由95mm宽的纸板构成，为加强桥面强度我们在下面胶结有3根木条，以作实际中钢筋混凝土之用。桥面中设有隔离带，把桥面分为双向双车道。桥面用黑色的彩纸装饰，车道行线由宽度适当的双面胶粘贴于纸面而成。
4制作过程中遇到的问题及解决方法
做什么模型？怎么做？用什么材料？最后经过一系列的讨论之后，最终我们决定做斜拉桥。虽然我们查阅了很多资料，考虑得较为周全，但在实际操作过程中还是遇到了许多的问题。
4.1制作桥墩和塔柱遇到的问题及解决方法
开始我们找到了一些泡木，于是准备用泡木做，可是在对其进行加工倒设计尺寸后，发现其强度远达不到设计要求。只能换材料，可是用什么材料？就成了摆在我们面前的第一个问题，经过考虑我们决定用木材，可却找不到合适尺寸的木棍。这就成了摆在我们面前的第二个问题，最后我们决定用细木条胶结成合适尺寸的木棍。剩下的就是怎么将其固定在底座上？我们是将其嵌入底座后再胶结固定的。而塔柱较高不能用这样的方法，经过讨论我们在两边胶结两根木条再向其中填充泡木，最后缠上胶带这样就把塔柱做好了。
4.2处理桥面遇到的问题及解决方法
桥面制作过程中，前部分比较顺利，但工程量比较浩大。后部分由于前期考虑分工时欠妥，出现了究竟是先拉线还是先装饰桥面的问题。导致模型的完工推迟，后经激烈地讨论，决定先装饰桥面后拉线。然而遇到最大的问题是桥面风干后向上弯曲。后我们采用在桥面的反面刷上少许的水再将其平压，恢复到以前的状态。
5 结论
虽然制作的模型与预想有点一定的差距，但通过这次模型制作锻炼了我们的动手能力和团队合作精神，使我们对专业知识以及团队精神有了更深刻的认识，培养了我们的职业精神。为我们将来走上职业岗位打好了坚实的基础。
参考文献
[1] 周孟波，刘自明，王邦楣．斜拉桥手册[M]．北京：
人民交通出版社，2004．
[2] 叶志明，土木工程概论高等教育出版社第（3）版
斜拉桥模型制作设计图 一、模型概况 斜拉桥主桥结构形式为双塔双索面漂浮体系结构，主梁采用肋板式结构，拉索采用平行钢丝体系。 斜拉桥模型包括桥塔、主梁、斜拉索、桥墩以及基础。 模型全长18.2米，高3.46米，桥面宽0.55米，索96根。 斜拉桥模型三维图见图1、2。 图1 斜拉桥模型全桥三维图
图2 斜拉桥模型桥塔三维图 二、材料 全桥模型材料主要采用有机玻璃制作，主梁、主塔采用有机玻璃制作，斜拉索采用Ф4钢筋，桥墩以及基础为钢筋混凝土结构。 有机玻璃主要材料性能初步假设为：弹性模量E=3.6×103 N/mm2。斜拉索采用Ф4钢筋(Q235)，强度标准值f yk=235N/mm2，弹性模量E=2.1×105N/mm2。 三、模型结构图 1、斜拉桥模型立面布置 斜拉桥模型包括桥塔、主梁、斜拉索以及桥墩。该桥为对称结构，以主梁跨中点为中心左右对称。 6号桥塔 斜拉索 混凝土桥墩 边墩 主梁 边墩 3 7号桥塔 图3 斜拉桥模型布置图（单位：㎜） 注：以后图表中尺寸均采用毫米为单位。 2、主梁
主梁全长18.2米，横截面见图4。 图4 主梁横截面图 主梁截面图(单位：mm) 3、塔 塔高3.16米，详细尺寸见图5～7。塔与梁不直接连接，依靠拉索连接。梁底距离塔横梁20毫米。 塔墩高0.65米，地面以上0.4米，地面以下开挖0.25米。 为了塔与墩连接牢固，墩上预留洞口，塔柱延伸至墩底部，然后浇注环氧砂浆填补洞口。塔与墩连接处还要加钢板锚固。塔与墩连接的详细构造见图15～17。
索塔立面图 索塔侧面剖面图 图5 塔立面、剖面图图6 塔侧面剖面图
斜拉桥结构体系 一、结构体系的分类 1、按照塔、梁、墩相互结合方式，可划分为漂浮体系、半漂浮体系、塔梁固结体系和刚构体系。 2、按照主梁的连续方式，有连续体系和T构体系等。 3、按照斜拉桥的锚固方式，有自锚体系、部分地锚体系和地锚体系。 4、按照塔的高度不同，有常规斜拉桥和矮塔斜拉桥体系。 二、结构体系介绍 1、漂浮体系：漂浮体系的特点是塔墩固结、塔梁分离。主梁除两端有支承外，其余全部用拉索悬吊，属于一种在纵向可稍作浮动的多跨柔性支承类型梁。一般在塔柱和主梁之间设置一种用来限制侧向变位的板式活聚四氟乙烯盘式橡胶支座，简称侧向限位支座。 漂浮体系的优点：主跨满载时，塔柱处的主梁截面无负弯矩峰值；由于主梁可以随塔柱的缩短而下降，所以温度、收缩和徐变内力均较小。密索体系中主梁各截面的变形和内力的变化较平缓，受力较均匀；地震时允许全梁纵向摆荡，成为长周期运动，从而吸震消能。目前，大跨斜拉桥多采用此种体系。 漂浮体系的缺点：当采用悬臂施工时，塔柱处主梁需临时固结，以抵抗施工过程中的不平衡弯矩纵向剪力。由于施工不可能做到完全对称，成桥后解除临时固结时，主梁会发生纵向摆动。 2、半漂浮体系：半漂浮体系的特点是塔墩固结，主梁在塔墩上设置竖向支承，成为具有多点弹性支承的三跨连续梁。可以是一个固定支座，三个活动支座；也可以是四个活动支座，一般均设活动支座，以避免由于不对称约束而导致不均衡温度变化。水平位移将由斜拉索制约。 3、塔梁固结体系：塔梁固结体系的特点是将塔梁固结并支承在墩上，斜拉索变为弹性支承。主梁的内力与挠度直接同主梁与索塔的弯曲刚度比值有关。这种体系的主梁一般只在一个塔柱处设置固定支座，而其余均为纵向乐意活动的支座。 塔梁固结体系的优点是显著减少主梁中央段承受的轴向拉力，索塔和主梁的温度内力极小。缺点是中孔满载时，主梁在墩顶处转角位移导致塔柱倾斜，使塔顶产生较大的水平位移，从而显著地增大主梁跨中挠度和边跨负弯矩。 4、刚构体系：刚构体系的特点是塔梁墩相互固结，形成跨度内具有多点弹性支承的刚构。 种体系的优点是既免除了大型支座又能满足悬臂施工的稳定要求；结构的整体刚度比较好，主梁挠度又小。缺点是主梁固结处负弯矩大，使固结处附近截面需要加大；。再则，为消除温度应力，应用于双塔斜拉桥中时要求墩身具有一定的柔性，常用语高墩的场合，以避免出现过大的附加内力。
纸桥的制作方法 杜瑞泽法学111 112224 摘要：桥是道路交通的重要组成部分，桥的建造的质量对道路交通有着重要的影响。我们小组同学利用模型的方法对桥的制作进行了探索和研究，以找到一种最坚固、最美观同时又能节约原料的桥的制作方法。我们用纸和胶水作为材料，进行了纸桥的制作，并进行了承重实验，并对实验结果进行了分析，最终得出了我们的结论。 关键词：纸桥、结构、承重能力、美观、模型 引言：改革开放以来，随着我国经济的快速发展，对道路交通的要求也不断提高。而桥梁建设是道路交通中必不可少的部分。在这一时期，我国的道路交通事业包括桥梁建设也在飞速发展，并对经济的发展起到的促进的反作用，同时，我国河流纵横，山脉丘陵地带分布广泛，城市人口和建筑稠密，良田需要保护，这种种因素都会促成我国对桥梁建设的巨大需求。为了适应时代需要，我们进行了以研究和创新桥的制作方法为目的的实验，用纸张做成桥的模型，以分析其强度和承重能力，最终找到最优的纸桥的制作方法。 1实验方法 1.1准备工作 我们根据资料和自己的观察研究和以及想象，设计了几张不同的纸桥的图纸。我们准备的材料有A4纸若干张、胶水；准备的工具有剪刀（对纸张、支架、桥面进行裁剪）、小刀（对剪刀不能完美裁剪的地方进行休整，使截面更加平整，保证支架与桥面之间、支架与底座之间、支架与支架之间的粘连的稳固）、尺子（对纸桥的各个部件进行精确测量）、天平（测量纸桥的重量、测量纸桥可以承受的物体的重量，从而测定纸桥的承重能力）。 1.2纸桥制作 纸桥的制作并不是一件简单的事情，很多细节要注意并小心操作，一旦不注意就会导致部分甚至全部的工作需要重做。我们根据桥的图纸，首先推算出这个纸桥需要21根纸管。我们将纸卷成纸管，并在纸管的卷成的部分涂上胶水，将纸管固定。但是，在这个最简单的环节也出现了问题。由于纸管是由我们三个小组成员分别完成的，所以大家卷成的纸管的粗细并不完全一致，有些甚至还存在着较大的差异。而如果用这些粗细不同的纸管来做桥的话就会产生严重的不良后果。纸管是我们做纸桥最基本、最重要的元件。桥面、支撑面（桥墩）、支撑管等均有纸管或主要由纸管制成。如果支撑管粗细不均的话，会使桥面和支撑面厚度不一致，同时也会影响桥面和支撑面的稳固性，导致纸桥的质量收到严重影响，不利于最后的实验结论的正确得出。考虑到这些因素，我们挑选出一部分粗细程度基本一致的纸管，并以此为样本，作出了其余的符合要求的纸管。 做完所有的纸管后，我们家下来进行的是桥面的制作工作。桥面由两层组成，其中第一层由七根纸管组成，第八根由八根纸管组成。每层的制作方法是，首先将纸管紧紧地并列排放，中间尽量不留空隙。然后将一张纸的中间宽度与纸管并列排放后的宽度一致的部位涂上胶水，再将纸管粘在上面。最后，把纸管的两侧的纸也涂上胶水，并将它们向纸管的一侧折叠，最后达到把这一排纸管固定地包在这张纸中的效果。两层都制作完成后，将七根纸管组成的那层桥面放在上面，
纸桥的设计与制作 （天津市科技活动方案样张之一） 一、题目纸桥的设计与制作 二、适用对象D段（七、八年级） 三、适用主体学校 四、活动目标 1．态度目标： ⑴采取分组的活动形式，培养学生的合作精神和有序的工作能力；通过成品展示、竞赛等活动，培养学生的既合作又竞争意识； ⑵在制作过程中，培养学生不畏艰难，不循旧规，敢于创新的精神。 2．科学方法、能力目标： ⑴学习科技制作、理解桥的主要结构的作用，通过纸桥的设计与制作使学生在探索中理解，材料的强度与它的几何形状有关。 ⑵在纸的多种承重实验研究、纸桥设计等过程中鼓励学生独立思考、发展学生的创造性思维能力。 ⑶培养学生与他人合作共同研究的能力。 3．知识目标： ⑴通过对桥的造型设计，培养学生的审美意识和环境美意识，提高创作模型的技能、技巧及可观赏性。 ⑵学习简单的技术设计。 五、活动方式： 活动以班为单位，分为若干活动小组（四名学生为一组），开展分组竞赛，作品在课上评定。 六、所需活动时间4——5学时 七、背景材料 1．知识背景： ⑴压力与压强 知道压力的概念，压力是指垂直压在物体表面上的力。 理解压强的的概念，压强是物体单位面积受到的压力。 固体的压强跟受力面积有关，截面积对压力有直接影响，截面积越大，压力越小
⑵拱形桥：拱起了腰的纸条可以驮起一盒火柴，这说明，向上拱起的物体最能承受外来的压力，它的强度要比没有拱起时大。火柴盒压在纸拱桥上，给予纸拱的是一种静态外力，它和作用在装甲车上的子弹冲击力不同。纸拱桥这种抵抗静态外力的本领，就叫静强度。 我们的祖先很早就发现了拱形物体的这种性质，并且把它运用到建筑上去。各地发掘出的东汉古墓，多数有“拱”式结构，可见一千几百年前我国的筑拱技术已经相当普及了。 现存的最古老的石拱桥是我国的赵州桥。赵州桥是隋朝石匠李春设计监造的，自公元616年建成，到现在已经有1300多年的历史了。这座石桥横跨在河北赵县城南洨河上，有着一个弧形的桥洞，犹如跨在河上的长虹。在漫长的岁月里，赵州桥经受了地震的摇撼，洪水的冲击，车马的压轧，仍然屹立在洨河上。（图一）赵州桥不但有个弧形的大拱，而且在桥肩还有4个小拱。当山洪暴发时，小拱可以把洪水泄走。赵州桥坚固的秘密正在拱上。 我国科技人员和工人继承并发展了拱桥建筑的传统，运用现代强度理论以及工程学，创造了双曲拱桥。双曲拱桥的外形同一般的空腹式拱桥好像没有什么区别。但是你如果走到桥下一看，就会发现它的肚皮是凹的，好像由几条自行车的挡泥板拼起来的，真是拱中有拱。这种桥的优点是造价低，载重负荷大，施工方便，节省材料。宏伟的南京长江大桥的公路引桥便是这种双曲拱桥。 双曲拱比单曲拱能承受更大的载荷，主要是因为双曲拱不仅在一个方向上呈拱形，而且在与其垂直的另一方向也呈拱形。自行车的挡泥板就是这种双曲拱形的。当它受力时，力使沿着两个拱的方向更均匀地传递；某一局部受力过大时，双曲拱能迅速自行调整平衡，使整个双拱曲不会因局部受力过大而损坏。 拱形结构除了能用于建造桥梁外，另一个重大的用处就是建造水坝。特别是双曲拱形坝，由于拱形顶所受的水压力能通过拱体均匀地传递给河岸，依靠坚固的两岸来维持的稳定，它与完全靠自身重量来维持平衡的重力坝相比，不仅可以减少体积，节约材料，而且还有一定的弹性，对地基的局部变形具有一定的适应能力，有较好的抗震性能。 我们的脚上就长着“双曲拱桥”，它就是人的足弓正常的脚都可以区分出三个足弓：两个纵向的纵弓和一个横断面上的横弓。 ⑶桥的历史与发展现状： 我国古代桥梁多用木、石、藤、竹及至皮革之类的天然材料，锻铁出现以后有了简单的铁链桥。它们的强度都很低。木、藤、竹，皮革类易腐烂，能够保留至今的古代桥梁多为石桥。中国古代著名石桥有：1河北赵州安济桥、2北京泸沟桥、3泉州安平桥。 1900-1949年,这一时期中国的桥梁建设几乎处于停滞状态，特别是由中国自行建设的桥梁工程更是寥寥无几。其中代表桥梁是1943年由我国老一辈桥梁工程专家茅以升老先生主持设计并建设的杭州钱塘江大桥。（图二） 钱塘江大桥位于杭州闸口六和塔附近，是由我国工程师自行设计并监造的第一座双层式公、铁两用桥。全桥长1453米，正桥长1072米，两岸引桥长381米。于1931年11月11日举行开工典礼，1935年通
斜拉桥设计 摘要： 模型是建立在对斜拉桥造价预算基础上的一类数学建模问题。模型的建立的初衷是对斜拉桥的设计提出合理美观的设计方案，且同时要尽量节省资金。 在对模型的建立与求解的过程之前先是对斜拉桥总体外观进行了设计，确定了水上的桥面长度与引桥的长度，以及引桥的支撑方式。模型的建立与求解是建立在模型假设的条件基础上，模型假设的提出为解决实际问题提供了方便。例如，索塔顶部的拉索部分并不是从同一节点引出，但假设同一节点之后更加方便简洁的有助于我们对斜拉桥的拉索的造价进行估算。在模型中由于索塔个数不同对索塔造价和拉索造价的影响确定了多种方案，从各方案的造价进行比较，确定最佳方案。 关键词：外观假设节点最佳方案
一、问题重述 如果计划在抚河某处修建一座斜拉桥，斜拉桥示意图和建桥处河道的截面图已分别划出。 给出几项简化假设： （1）在桥面处，索塔造价是同样长度的水上桥面的2倍； （2）100米长斜拉索与10米长水上前面造价相当； （3）索塔造价与离桥面的距离平方成正比；斜拉索造价与其长度成正比； （4）如果有陆地上的引桥的桥面，造价是水上桥面的一半； 1，请给出斜拉桥设计图，使其合理美观； 2，估算斜拉桥的造价，尽量节省资金。 图1 斜拉桥
河流截面图（单位m） 二、模型假设 1.假设斜拉桥的桥面是水平 2.假设斜拉桥的拉索的最大张角是45° 3.假设斜拉桥水面上每米的造价是5万元 4.假设模型中计算的拉索的个数索塔个数为整数 5.假设抚州地区的基岩深度为七米桩基深度为30米 6.在抚河剖面上补考虑地形起伏影响基岩距地表都为7米 7.斜拉索在索塔上的节点都为塔顶位置 8.假设主跨与次跨的长度相同 三、符号说明 1．i索塔个数 2.X ?索塔单边拉索的最大水平距离 3.α每个索塔的单边拉索个数 4. l第α个索拉索长度 α 5.t(1) 拉索的总长度 6.s表示各部分的造价 7.p表示各部分的价格 8．H索塔的长度的总和 9.W斜拉索桥的总造价 四、模型的建立与求解
《搭纸桥》设计 东风小学王琳 教学目标 1、知道桥面截面形状不同，桥面中间承受力大小也就不同。 2、通过学会搭纸桥试验，培养科学精神，主要是让学生初步体会怎样去探究一 个课题。 3、培养学生动手能力。 教材内容 本课是九年义务教育小学自然教材第四册第14课内容。 重点、难点分析 本课重点是通过实验指导学生认识纸桥的形状不同，承受力的大小也不同。难点是提高学生的动手能力和归纳概括能力。 教学对象的分析 本课针对的是低年级学生，他们好动，好游戏，注意力不持久，喜欢课文内容形式多样化。本课多使用多媒体教学，用具体直观的自然物体和自然现象作为教材。让学生们看得见，摸得着，学得懂。 教学策略及教法设计 本课的思路是：首先用多媒体动画指导学生认识平面桥的承受力是比较小的；然后再引导学生通过改变桥面的形状，认识到纸桥的承受力大小与它们的形状有关系；最后用多媒体制作的练习题启发学生联系实际，把本课所学的科学道理用来解释周围常见物体的形状。 教学媒体的选择及应用 整个教学过程主要运用多媒体教学的手段。第一部分运用动画的形式演绎《小马过河》的故事，激发学生的学习兴趣。接下来用多媒体制作桥的画面并出示学生制作的模型，让学生直观分析桥面与桥墩的关系。第二部分师生共同演绎搭纸桥的步骤，让学生充分提高手眼的协调能力。第三部分用Auphorware制作智力竞赛题，验证学生对本课所学知识的掌握。 通过色彩鲜艳，制作精细的动画，逼真生动的视频效果引发学生的学习兴趣，激发学生回答问题的热情，从而达到运用多媒体教学的目的。 教学过程的设计与分析 师（投影《语文》第3册第13课《小马过河》的画面）：小朋友已经知道《小马过河》的故事，如果河水真的很深，小马又得过河，你能为小马想想办法吗？（学生不约而同地举手发言。） 生1：搭桥走过去。 生2：乘船过去。 生3：乘飞机过去。 生4：那里有很多石头，小马可以从石头上走过去。 师：小朋友们都很聪明，为小马想了很多的办法，老师想还是搭桥比较实际。（投
目录 概要 1 桥梁基本数据 2 荷载 2 设定建模环境 3 定义材料和截面特性值 4 成桥阶段分析 6 建立模型 7 建立加劲梁模型 8 建立主塔 9 建立拉索 11 建立主塔支座 12 输入边界条件 13 索初拉力计算 14 定义荷载工况 18 输入荷载 19 运行结构分析 24 建立荷载组合 24 计算未知荷载系数 25 查看成桥阶段分析结果 29查看变形形状 29 正装施工阶段分析 30
正装施工阶段分析 34 正装施工阶段分析 34 正装分析模型 36 定义施工阶段 38 定义结构组 41 定义边界组 48 定义荷载组 53 定义施工阶段 59 施工阶段分析控制数据 64 运行结构分析 65 查看施工阶段分析结果 66 查看变形形状 66 查看弯矩 67 查看轴力 68 查看计算未闭合配合力时使用的节点位移和内力值 69成桥阶段分析和正装分析结果比较 70
概要 斜拉桥是塔、拉索和加劲梁三种基本结构组成的缆索承重结构体系，桥形美观，且根据所选的索塔形式以及拉索的布置能够形成多种多样的结构形式，容易与周边环 境融合，是符合环境设计理念的桥梁形式之一。 为了决定安装拉索时的控制张拉力，首先要决定在成桥阶段恒载作用下的初始平衡状态，然后再按施工顺序进行施工阶段分析。 一般进行斜拉桥分析时首先通过倒拆分析计算初张拉力，然后进行正装施工阶段分析。在本例题将介绍建立斜拉桥模型的方法、计算拉索初拉力的方法、施工阶段分 析方法、采用未闭合配合力功能只利用成桥阶段分析张力进行正装分析的方法。本例 题中的桥梁模型为三跨连续斜拉桥（如图1），主跨110m、边跨跨经为40m。 图 1. 斜拉桥分析模型
科技创新活动 题目：纸质桥梁模型制作 年级专业： 2011级水利水电工程 班级：一班 学生： * * *（组长） * * * * * * * * * * * * * * * 指导教师： * * * 日期： 2013年7月11日 城乡建设与工程管理学院
11级水利水电工程专业1班科技创新活动任务书 ——之纸质桥梁模型制作 1、桥梁模型要求： （1）桥梁模型总长度1000mm，制作误差不得超过10mm总宽度250mm，制作误差不得超过5mm，可采用多种桥梁型式。 （2）桥面须是水平的。 （3）桥的制造必须保证假设小车的正常通过。假设小车的尺寸是长30cm宽21cm高19cm的平板小车。 2、材料要求：A0绘图纸及白乳胶 3、加载方法：在桥梁跨中逐渐加载直至模型失效。失效标准为： （1）模型无法按照现场条件正确安装就位； （2）因模型的部件障碍或变形过大或模型发生破坏等原因，使得小车不能顺利到达彼岸。 （3）桥梁在加载的过程中最大挠度超过2.5cm。 （4）超出正常允许情形的其它失效情况。 4、分组要求：全班57人分成10组，其中7组6人，3组5人。 5、模型加载时间：星期四下午2点开始。 6、评分标准：本活动以锻炼学生的创新思维及团结协作为目的，评分根据学生的作品及在活动中的参与表现综合评分。
科技创新活动报告 ——纸质桥梁模型设计一、模型结构分析 (一)、材料力学性能分析 纸作为模型材料，其力学性能特点是受拉性能良好，抗撕裂能力差，抗弯压能力近似为零。将纸折成圆筒并用乳胶粘结后，可承受一定的压力，但受长细比的限制，多为压杆失稳状态的受力破坏。可承受少许弯矩。 乳胶的粘接性能：纸带对接时强度降低，纸带侧接时，强度较高，认为与母材强度相同。 (二)、构件力学性能 经过分析，纸卷成圆筒后，承拉能力远大于承压能力。在此构件力学性能分析的基础上，我们一致认为：方案应多选择为拉杆，压杆短而受力小，尽量不使其受弯矩。 二、设计方案分析 在模型结构分析的基础上，我们对以下几种设计方案进行了分析。 1.简支梁。简支梁受部分均布荷载。由于构件受弯是非常不利的，因此如果选用简支梁的形式，梁纵截面应选用鱼腹梁的形式。但制作难度大。如果梁为几片相同形状的纸粘接加厚而成，则侧面易失稳。因此不便采用。 2.拱形结构。拱桥最适于承受均布荷载，但在制作上较费材料。由于拱桥需要由很密的拱作片拼成，中间加肋，因此桥的自重较大，不便
纸桥的设计与制作 纸桥的设计与制作（生活动手做） 在这个实验活动中，我们要 1、采取分组的活动形式，培养学生的合作精神和有序的工作能力；通过成品展示、竞赛等活动，培养学生的既合作又竞争意识； 2、在制作过程中，培养自己不畏艰难，不循旧规，敢于创新的精神。 3、学习科技制作、理解桥的主要结构的作用，通过纸桥的设计与制作在探索中理解，材料的强度与它的几何形状有关。 4、在纸的多种承重实验研究、纸桥设计等过程中要学会独立思考 5、培养学生与他人合作共同研究的能力。 6、通过对桥的造型设计，提高创作模型的技能、技巧及可观赏性。 7、学习简单的技术设计。 ◇活动内容 纸桥的设计与制作 ◇背景材料 1、知识背景： ⑴压力与压强 知道压力的概念，压力是指垂直压在物体表面上的力。 理解压强的的概念，压强是物体单位面积受到的压力。 固体的压强跟受力面积有关，截面积对压力有直接影响，截面积越大，压力越小 ⑵拱形桥：拱起了腰的纸条可以驮起一盒火柴，这说明，向上拱起的物体最能承受外来的压力，它的强度要比没有拱起时大。火柴盒压在纸拱桥上，给予纸拱的是一种静态外力，它和作用在装甲车上的子弹冲击力不同。纸拱桥这种抵抗静态外力的本领，就叫静强度。 我们的祖先很早就发现了拱形物体的这种性质，并且把它运用到建筑上去。各地发掘出的东汉古墓，多数有“拱”式结构，可见一千几百年前我国的筑拱技术已经相当普及了。现存的最古老的石拱桥是我国的赵州桥。赵州桥是隋朝石匠李春设计监造的，自公元616年建成，到现在已经有1300多年的历史了。这座石桥横跨在河北赵县城南洨河上，有着一个弧形的桥洞，犹如跨在河上的长虹。在漫长的岁月里，赵州桥经受了地震的摇撼，洪水的冲击，车马的压轧，仍然屹立在洨河上。（图一）赵州桥不但有个弧形的大拱，而且在桥肩还有4个小拱。当山洪暴发时，小拱可以把洪水泄走。赵州桥坚固的秘密正在拱上。我国科技人员和工人继承并发展了拱桥建筑的传统，运用现代强度理论以及工程学，创造了双曲拱桥。双曲拱桥的外形同一般的空腹式拱桥好像没有什么区别。但是你如果走到桥下一看，就会发现它的肚皮是凹的，好像由几条自行车的挡泥板拼起来的，真是拱中有拱。这种桥的优点是造价低，载重负荷大，施工方便，节省材料。宏伟的南京长江大桥的公路引桥便是这种双曲拱桥。（图二） 双曲拱比单曲拱能承受更大的载荷，主要是因为双曲拱不仅在一个方向上呈拱形，而且在与其垂直的另一方向也呈拱形。
桥梁的设计与模型制作 1. 桥梁有哪些种类? 基本有如下几种： 2.为什么有这样的设计？ 人和车辆等通过桥梁时，桥面会弯曲，如果桥面弯曲的越厉害就越会发生危险。 同样的材料，同样的厚度，桥的跨度越大，越易弯曲。为防止桥面过于弯曲，可采用不同的方法帮助桥面承担重量。 如：梁式桥 梁式桥是一种在竖向荷载作用下无水平反力的结构。由于外力（恒载和活载）的作用方向与承重结构的轴线接近垂直，故与同样跨径的其它结构体系相比，梁内产生的弯矩最大，通常需用抗弯能力强的材料（钢、木、钢筋混凝土等）来建造。 梁式桥还可分为：钢桁梁桥、T型梁桥、悬臂梁桥、连续梁桥和连续钢构桥等。 图一钢桁梁桥 图二连续式梁桥 拱式桥 拱式桥的主要承重结构是拱圈或拱肋。这种结构在竖向荷载作用下，桥墩或桥台将承受水平推力。同时，这种水平推力将显著抵消荷载所引起在拱圈(或拱肋)内的弯矩作用。因此，与同跨径的梁相比，拱的弯矩和变形要小得多。鉴于拱桥的承重结构以受压为主，通常就可用抗压能力强的圬工材料(如砖、石、混凝土)和钢筋混凝土等来建造。 拱桥的跨越能力很大，外形也较美观，在条件许可的情况下，修建拱桥往往是经济合理的。 拱桥种类繁多，常见的有：圬工拱桥、箱型拱桥、双曲拱桥、钢架拱桥、桁架拱桥、肋拱桥、桁式组合拱桥和斜腿钢架拱桥等。根据拱桥的不同承载方式，还可分为：上承式桥梁、下承
式桥梁、中承式桥梁。 图六上承式拱桥桥梁 图七下承式拱桥桥梁 图八中承式拱桥桥梁 悬索桥 传统的悬索桥(也称吊桥)均用悬挂在两边塔架上的强大缆索作为主要承重结构。在竖向荷载作用下，通过吊杆使缆索承受很大的拉力，通常就需要在两岸桥台的后方修筑非常巨大的锚碇结构。悬索桥也是具有水平反力(拉力)的结构。现代的悬索桥上，广泛采用高强度的钢丝成股编制的钢缆，以充分发挥其优异的抗拉性能，因此结构自重较轻，就能以较小的建筑高度跨越其它任何桥型无与伦比的特大跨度。悬索桥的另一特点是：成卷的钢缆易于运输，结构的组成构件较轻，便于无支架悬吊拼装。我国在西南山岭地区和在遭受山洪泥石冲击等威胁的山区河流上，以及对于大跨径桥梁，当修建其他桥梁有困难的情况下，往往采用吊桥。 悬索桥的样式图见下图所示：
XX 学院 2012／2013学年第1学期 《力学综合训练》课程大作业报告 桥梁模型的设计与制作 院（系） XX 学院 专业班级 XX 班 学生姓名 Andy 组 别 第14组 指导老师 XXX 成 绩：(教师填写)______________ 2013年 01月 10日
课程大作业任务书 兹发给班学生课程大作业任务书，内容如下： 1. 设计题目：桥梁模型的设计与制作 2.应完成的项目： （1）模型设计摘要 （2）设计思路和特色的说明 （3）设计图纸（结构全图，重点部分可提供详图） （4）模型的照片 （5）本人在参赛组里的分工及本次活动的心得体会 （6）报告书写作 3. 参考资料以及说明： （1）力学综合训练要求 （2）《工程力学》，何庭惠、黄小清主编，华南理工大学出版社 （3）网上搜索“关于桥梁结构模型设计” 4. 本任务书于2012 年12 月24 日发出，应于2013 年1 月10 日前完成，然后进行考评。 指导教师签发2012 年12 月24 日
考核评语： 考核总评成绩： 指导教师签字： 年月
目录 摘要 0 一、设计思路和特色的说明 (1) 1.1设计思路 (1) 1.2特点 (2) 1.3纸桥制作原理 (2) 二、设计图纸 (3) 2.1设计图 (3) 2.2模型照片 (4) 摘要 为深入学习实践科学发展观，进一步解放思想，改革创新，推动创新型班级文化的建设进程,以综合实践活动为载体,宣传科技文化知识，丰富班级文化生活，提高我班学生文化素质，培养创新意识，激发创新思维。学校力学研究室拟定于
第十八和第十九周开展本学期素质教育活动，内容形式为“纸桥”模型制作比赛。桥梁模型要求为单跨，跨度不小于400mm，横截面宽度100至150mm之间，材料仅限于使用打印纸、透明胶纸和文具胶水，总质量不大于400克。 关键词：文化素质、设计竞赛、纸桥 一、设计思路和特色的说明 1.1设计思路： 利用平面桁架原理。桁架是平面结构中受力最合理的形式之一。 桁架由上弦、下弦、腹杆组成；腹杆的形式又分为斜腹杆、直腹杆；由于杆件本
斜拉桥方案图纸汇总 的一种桥梁，是由承压的塔、受拉的索和承弯的梁体组合起来的一种结构体系。其可看作是拉索代替支墩的多跨弹性支承连续梁。其可使梁体内弯矩减小，降低建筑高度，减轻了结构重量，节省了材料。斜拉桥由索塔、主梁、斜拉索组成。 斜拉桥施工图纸 斜拉桥施工图纸 大桥主通航孔420斜拉桥施工图纸 大桥斜拉桥上部结构图纸 斜拉桥实例 斜拉桥的计算 斜拉桥施工组织设计 桥南汊斜拉桥施工控制设计图纸 大桥主桥斜拉桥主梁牵索挂篮施工工艺 斜拉桥主塔施工技术方案 斜拉桥由索塔、主梁、斜拉索组成。索塔型式有A型、倒Y型、H型、独柱，材料有钢和混凝土的。斜拉索布置有单索面、平行双索面、斜索面等。如武汉长江二桥、白沙洲长江大桥均为钢筋混凝土双塔双索面斜拉桥。现代斜拉桥可以追溯到1956年瑞典建成的斯特伦松德桥，主跨182．6米。 斜拉桥（92第1版）大桥局
斜拉桥设计--刘士林，王似舜主编 斜拉桥施工组织设计 斜拉桥建造技术 斜拉桥125m部分斜拉桥方案设计图纸 某斜拉桥工程毕业设计 预应力混凝土斜拉桥工程毕业设计 双塔双索面斜拉桥施工图集 MIDAS-斜拉桥成桥阶段和正装分析 独塔斜拉桥设计 铁路斜拉桥施工挂篮设计计算书 斜拉桥(cable stayed bridge)作为一种拉索体系，比梁式桥的跨越能力更大，是大跨度桥梁的最主要桥型。斜拉桥是由许多直接连接到塔上的钢缆吊起桥面，斜拉桥由索塔、主梁、斜拉索组成。索塔型式有A型、倒Y型、H型、独柱，材料有钢和混凝土的。斜拉索布置有单索面、平行双索面、斜索面等。第一座现代斜拉桥始建于1955年的瑞典，跨径为182米。目前世界上建成的最大跨径的斜拉桥为中华人民共和国的苏通大桥，主跨径为1088米,于2008年4月2日试通车。 小跨斜拉桥图纸 南京钢箱梁斜拉桥全套图纸
桥梁设计中的力学知识与模型制作 1. 桥梁有哪些种类? 基本有如下几种： 2.为什么有这样的设计？ 人和车辆等通过桥梁时，桥面会弯曲，如果桥面弯曲的越厉害就越会发生危险。同样的材料，同样的厚度，桥的跨度越大，越易弯曲。为防止桥面过于弯曲，可采用不同的方法帮助桥面承担重量。 如：梁式桥 梁式桥是一种在竖向荷载作用下无水平反力的结构。由于外力（恒载和活载）的作用方向与承重结构的轴线接近垂直，故与同样跨径的其它结构体系相比，梁内产生的弯矩最大，通常需用抗弯能力强的材料（钢、木、钢筋混凝土等）来建造。 梁式桥还可分为：钢桁梁桥、T型梁桥、悬臂梁桥、连续梁桥和连续钢构桥等。 图一钢桁梁桥
图二连续式梁桥 拱式桥 拱式桥的主要承重结构是拱圈或拱肋。这种结构在竖向荷载作用下，桥墩或桥台将承受水平推力。同时，这种水平推力将显著抵消荷载所引起在拱圈(或拱肋)内的弯矩作用。因此，与同跨径的梁相比，拱的弯矩和变形要小得多。鉴于拱桥的承重结构以受压为主，通常就可用抗压能力强的圬工材料(如砖、石、混凝土)和钢筋混凝土等来建造。 拱桥的跨越能力很大，外形也较美观，在条件许可的情况下，修建拱桥往往是经济合理的。 拱桥种类繁多，常见的有：圬工拱桥、箱型拱桥、双曲拱桥、钢架拱桥、桁架拱桥、肋拱桥、桁式组合拱桥和斜腿钢架拱桥等。根据拱桥的不同承载方式，还可分为：上承式桥梁、下承式桥梁、中承式桥梁。 图六上承式拱桥桥梁 图七下承式拱桥桥梁
图八中承式拱桥桥梁 悬索桥 传统的悬索桥(也称吊桥)均用悬挂在两边塔架上的强大缆索作为主要承重结构。在竖向荷载作用下，通过吊杆使缆索承受很大的拉力，通常就需要在两岸桥台的后方修筑非常巨大的锚碇结构。悬索桥也是具有水平反力(拉力)的结构。现代的悬索桥上，广泛采用高强度的钢丝成股编制的钢缆，以充分发挥其优异的抗拉性能，因此结构自重较轻，就能以较小的建筑高度跨越其它任何桥型无与伦比的特大跨度。悬索桥的另一特点是：成卷的钢缆易于运输，结构的组成构件较轻，便于无支架悬吊拼装。我国在西南山岭地区和在遭受山洪泥石冲击等威胁的山区河流上，以及对于大跨径桥梁，当修建其他桥梁有困难的情况下，往往采用吊桥。悬索桥的样式图见下图所示： 图九单跨式悬索桥 斜拉桥 斜拉桥由斜索、塔柱和主梁所组成。用高强钢材制成的斜索将主粱多点吊起，并将主梁的恒载和车辆荷载传至塔柱，再通过塔柱基础传至地基。这样，跨度软人的主梁就象一根多点弹性支承(吊起)的连续梁一样工作，从而可使主梁尺寸大大减小，结构自重显著减轻，既节省了结构材料，又大幅度地增大桥梁的跨越能力。此外，与悬索桥相比，斜拉桥的结构刚度大，即在荷载作用下的结构变形小得多，且其抵抗风振的能力也比悬索桥好，这也是在斜拉桥可能达到大跨度情况下使悬索桥逊色的重要因素。 斜索在立面上也可布置成不同型式。各种索形在构造上和力学上各有特点，在外形美观上也各具特色。常用的索形布置为竖琴形(图十)和扇形(图十一)两种。另一种是斜索集中锚固在塔顶的辐射形布置(图十二)，因其塔顶锚固结构复杂而较 少采用 。图十竖琴形斜拉桥
XX学院 2012／2013学年第1学期 《力学综合训练》课程大作业报告桥梁模型的设计与制作 院（系）XX学院 专业班级 XX班 学生姓名Andy 组别第14组 指导老师XXX 成绩：(教师填写)______________ 2013年 01月 10日
课程大作业任务书 兹发给班学生课程大作业任务书，内容如下： 1. 设计题目：桥梁模型的设计与制作 2.应完成的项目： （1）模型设计摘要 （2）设计思路和特色的说明 （3）设计图纸（结构全图，重点部分可提供详图） （4）模型的照片 （5）本人在参赛组里的分工及本次活动的心得体会 （6）报告书写作 3. 参考资料以及说明： （1）力学综合训练要求 （2）《工程力学》，何庭惠、黄小清主编，华南理工大学出版社 （3）网上搜索“关于桥梁结构模型设计” 4. 本任务书于2012 年12 月24 日发出，应于2013 年1 月10 日前完成，然后进行考评。 指导教师签发2012 年12 月24 日
考核评语： 考核总评成绩： 指导教师签字： 年月
目录 摘要 (1) 一、设计思路和特色的说明 (2) 1.1设计思路 (2) 1.2特点 (2) 1.3纸桥制作原理 (2) 二、设计图纸 (3) 2.1设计图 (3) 2.2模型照片 (4) 三、参赛组里的分工及本次活动的心得体会 (5) 3.1在参赛组里的分工.............................................................................. 错误！未定义书签。 3.2心得体会.............................................................................................. 错误！未定义书签。
斜拉桥结构体系及特点 斜拉桥亦称矮塔斜拉桥, 其构造特点是在连续梁中支点处设置矮索塔，其塔高只有斜拉桥索塔高度的一半左右, 斜拉索通过矮索塔上设置的鞍座对主梁产生竖向支反力和水平压力。部分斜拉桥主梁自身刚度较大, 能够承担大部分荷载效应，斜拉索对主梁只起到一定程度的帮扶作用。斜拉桥是介于斜拉桥和连续梁桥之间的一种新桥型, 兼具斜拉桥和连续梁桥的双重结构特征。 斜拉桥是由上部结构索、塔、梁三种基本构件和下部结构墩台、基础组成的结构体系，影响部分斜拉桥结构各部分荷载效应最根本的因素是梁、塔、墩之间的结合方式，不同的结合方式产生不同的结构体系。根据部分斜拉桥结构自身的特点和梁、塔、索、墩的结合方式, 可将部分斜拉桥结构体系划分为三种型式: （1)塔梁固结体系；(2）支承体系; (3) 刚构体系, 见图1 所示。(4）半漂浮体系，见图２所示。 (1)塔梁固结体系及特点 塔梁固结、塔墩分离、梁底设支座支承在桥墩上,斜拉索为弹性支承,这是一种完全的主梁具有弹性支承的连续梁结构。这种体系必须有一个固定支座, 一般是一个塔柱处梁底支座固定，而其他支座可纵向活动。这种体系的主要优点是取消了承受很大弯矩的梁下塔柱部分,代之以一般桥墩，中央段的轴向拉力较小, 梁身受力也很均匀, 整体温度变化对这种体系影响较小, 几乎可以略去。这种体系结构整体刚度小, 当中跨满载时,由于主梁在墩顶处的转角位移导致塔柱倾斜，使塔顶产生较大的水平位移, 因而显著增大了主梁的跨中挠度。上部结构重力和活载反力需经支座传递到桥墩, 因此需设置大吨位支座。 我国的漳州战备桥、小西湖黄河大桥、离石高架桥; 日本的蟹泽桥、士狩大桥、木曾川桥、揖斐川桥、新唐柜大桥均采用这种体系。已建部分斜拉桥采用这种结构体系较多, 与连梁体系相同, 符合部分斜拉桥的概念含义。塔梁固结体系的特点：塔、墩内力最小，温变内力也小，主梁边跨负弯矩较大。 (2）支承体系及特点 塔墩固结、塔梁分离, 主梁在塔墩上设置竖向支承, 支座均为活动支座，这种体系接近主梁具有弹性支承的连续梁结构。支承体系与梁塔固结体系主梁受力性能基本相同, 塔墩底部承受较大的弯矩。 我国芜湖长江大桥采用的是支承体系, 该体系在部分斜拉桥结构中较少采用。支承体系的特点:支承体系悬臂施工中不需要额外设置临时支点,施工较方便。
创新实践课程实验报告 项目名称：纸桥设计 姓名牟强学号20111298 专业班级地质1102班姓名聂洪波学号20111299 专业班级地质1102班姓名蒲超学号20111300 专业班级地质1102班 指导教师：廖青 报告提交时间：2014 年 4 月30 日
本课程着力弘扬科学精神，培养学生团结协作精神与创新意识，激发学生参与创新实践热情。学生通过科学分析纸张的受力几何形态与构架，创造性的把纸张以一定的结构形式组合搭建成桥梁模型，使脆弱的纸张发挥出强大的力量，从而体验科学、创新与实践的魅力，促进学生对创新技法的运用和掌握，提高学生工程科学知识，增强学生实践动手能力。桥的设计要科学才能保证其安全性。但纸桥则与生活中的桥有所不同，纸柱、纸张与水泥柱、水泥板有着较大的差别，两者性质差别较大。纸桥的设计可以类比生活中实桥的设计方法，但不能完全等同。由于性质的差异，例如纸张的抗拉、抗压强度等，纸桥需要经过重新合理设计。 二、设计理念 无论是纸桥还是生活中的桥，都必须具备很好的稳定性和承重能力，两者缺一不可。 1、稳定性 考虑到如果仅用两根纸柱作为桥墩支撑桥梁时容易发生前后摇摆，我组利用三角形最稳定的原理，连接三根相隔一定距离的纸柱为一个整体支 撑桥梁，使三个桥墩在一个平面上，这样大大提高了纸桥的稳定性。2、承重能力 由于通过卷纸而得的纸柱作为桥梁时抗压性能较差，易出现从中间折断的现象。我组在进行了理论分析后找到了解决方案。通过降低桥墩高 度，增加桥墩直径来提高桥的承重能力。 桥身的桁架结构采用三角形，利用三角形具有稳定性的原理，来让桥的整体承重能力得到提升。 3、环保节约 大力提倡节约纸张的环保意识，节省桥梁用工材料。 三、科学依据 利用桥上的圆柱这承重力较好的图形，来分散或间接抵消外来压力，一定程度上提高纸桥自身稳定性。一般而言，重心的位置越低，平衡后的 稳定度越高。在众多结构图形中，三角形是最稳定的，充分利用可大幅增 加纸桥的整体强度和承重能力。
第七单元桥 第一课时搭纸桥 执教：上海市奉贤区育贤小学张杰 一、教学任务分析 本节课是小学自然上海科教版二年级第二学期第七单元《桥》的第一课时。本单元围绕本册教材“感知事物的性质、结构与功能”的探究活动要求，以桥为线索，通过组织学生开展搭纸桥、纸桥承重、画桥等一系列活动，让学生在“看看、做做、想想、玩玩、讲讲”中了解桥的跨越功能与承重功能，体会桥的承重本领与桥的样式、桥的跨度有关。本单元的教学内容隶属于《上海市小学自然课程标准》（试行稿）一级主题“物质世界”中“运动和力”下的基本内容。 在科学探究方面，二年级学生已经开始涉及控制变量进行比较的方法，比如在《风帆车》一课中对风帆角度与车子行驶远近的探究，但是还不是很熟练，属于刚刚接触，本课中的探究也是巩固掌握此过程方法。 本节课首先从生活中桥的图片入手，通过交流、讨论，了解桥的基本功能：跨越功能和承重功能。然后，通过交流、设计，制作不同式样的纸桥，最后，通过预想、测试，发现桥的式样与桥的承重本领有关。 本节课采用学生观察典型的桥的图片为切入口引出桥的结构以及桥的基本功能，在教学过程中教师应关注为学生创造多动脑和多动手的机会，培养学生的逻辑思维能力，激发学生的探究兴趣，体验科学探究的过程和感受科学与人类活动的密切关系。 二、教学目标 1.通过观察桥，在观察讨论过程中，了解桥既有跨越的功能又有承重的功能。 2.通过做纸桥，在讨论、观察、制作过程中，知道桥有不同式样。 3.通过比较纸桥承重本领，在预想、测试、讨论过程中，发现桥的式样不同，纸桥的承重本领也 不同。 三、教学重点和难点
重点：对式样不同的纸桥进行承重测试。 难点：制作纸桥。 四、教学资源 1．学生器材：图画纸、剪刀、胶带、尺。 2. 教师器材：桥墩、铁砧 3 ．自制PPT 课件、学生任务单。 五、教学设计思路 本节课的内容包括三个方面：一是了解桥的基本功能，二是做纸桥，三是探究纸桥式样与承重能力的关系。 本节课的基本思路是：首先，通过观察桥的图片，交流讨论桥的结构，从而了解桥的基本功能：跨越功能和承重功能。并以此入手，引导学生发挥想象力，设计不同式样的桥，在此基础上完成搭建式样不同的纸桥，然后在完成自制的纸桥之后，让学生说说各自制作的纸桥有什么特点，并思考你做的纸桥是否具备桥的基本功能——跨越功能和承重功能，接下来利用自制的纸桥探究不同式样的纸桥与承重本领之间的关系，其中引导学生经历预想、方案设计、测试、记录、总结，最后发现不同式样的纸桥承重本领不同。 本节课要突出的重点是：式样不同的纸桥其承重本领也不同。方法是让不同式样的纸桥在相同跨度下进行承重实验，依次在桥面上的相同位置放上铁砧，通过比较承受铁砧的数量来探究不同式样的纸桥与承重本领之间的关系。 本节课的难点是：制作纸桥。对于二年级的学生来说，因为平时动手的机会比较少，所以动手制作的能力比较薄弱，再加上这个制作是在学生自己设计的基础上进行制作的，制作的难度进 一步增大，要在有限的时间内完成制作，学生需要非常清楚明白自己所要制作的是什么式样的纸 桥，然后按部就班，完成制作。我的方法是：首先，通过交流讨论，分组让学生清楚了解纸桥式样的不同，其次在讨论的基础上交流如何用所给材料进行制作，最后通过小组分工合作进行纸桥
纸桥模型设计与制作 一、【教学设计思路】 本单元教学的主要内容是“纸桥模型设计与制作”，通过组织学生上网查资料、调查、观察，让学生了解桥结构、设计、建造的基本知识，激发学生的设计和动手制作桥模型并进行研究的兴趣，在老师的指导下，通过范例展示和演示，引发学生对相同材质不同构造的桥模型产生不同受压能力的现象产生兴趣，并将学得的基本原理应用于模型设计之中，亲身尝试和体验创造的乐趣。并通过竞赛活动的形式，看到别人的长处，积极参加集体讨论，取长补短，让学生在初步学会设计和制作技能的同时，养成合作意识和团队精神。 本课的重点是纸桥模型的的设计和制作，通过学生的调查、观察、研究、思考，从结构、材料、工艺三个方面进行模型的设计和制作。难点是模型设计、拼装，让学生在探究活动中分析思考，逐步学会使用多角度的思维方法设计作品，发展学生的创造性思维。 二、【教学目标】 1、知识与技能： ①知道不同造型的桥梁及特点。 ②初步了解平面示意图画法。 ③学会正确画出作品的示意图和结构图，理解设计的一般过程。 ④初步学会从作品的功能、结构、材料、工艺四个方面进行作品设计。 ⑤初步学会按图制作作品，初步养成技术素养。
2、过程与方法： ①通过观察不同造型的桥，初步学会用草图表达自己的构思设计。 ②通过与同学的交流、评价，能够对自己的设计进行反思，进行修改，完善和优化自己的设计。 ③学会按给定的材料，按设计草图制作好模型并参加比赛。 3、情感态度与价值观： ①通过学习，提高学生审美情趣，体验劳动创造美的思想情感，树立正确的劳动价值观。 ②通过作品的设计、探究，发展学生的创造性思维。 ③通过独立或与他人合作完成作品设计、制作，培养合作意识和团队精神。 三、【教学重点与难点】 1、重点：平面图设计技能。 2、难点：纸桥模型结构设计和制作工艺流程设计。 四、【教学器材】 1、教具：多媒体课件、承压试验模型 2、学具：铅笔、尺、量角器、剪刀等。 五、本单元为2课时 六、【教学流程图】 模型存在的问题 改进的方法 展示竞赛
斜拉桥的总体布置与结构体系 总体布置主要有跨径布置、拉索及主梁的布置、索塔高度与布置。 一、跨径布置主要有下面三种类型 （1）双塔三跨式。为目前应用最广泛的跨径布置方式。下面是立面图与其荷载作用不同位置时发生的索塔与主梁的形变。 （2）独塔双跨式。这也是应用较为广泛的一种跨径布置，但由于它的主孔跨径一般比双塔三跨式的小，故特别适用于跨越中小河流、谷地及作为跨线桥，或用于跨越较大河流的主航道部分，也可用主跨跨越河流，索塔及边跨布置在河流一岸的方式。
独塔双跨式斜拉桥立面图 （3）多塔多跨式。多塔多跨式斜拉桥适用于需要多个大通航孔的大江大河、宽阔湖泊或海峡上，但这种结构一般采用较少，主要原因是中间塔顶没有端锚索来有效地限制它的变位，使结构柔性及变形增大，整体刚度差。 多塔多跨式斜拉桥示意图 二、拉索的布置，拉索的布置分为空间上的布置与索面内的布置。 （1）拉索索面在空间可布置成单索面和双索面，而双索面又可分为竖直双索面和倾斜双索面。
单索面斜拉桥（临海大桥） 竖直双索面斜拉桥
倾斜双索面斜拉桥 （2）拉索在索面内的布置形式主要有以下三种：辐射形、竖琴形及扇形。 辐射形：拉索与水平面的平均交角较大，拉索的垂直分力较大，故拉索的用量最省。由于在拉索的水平分力在塔顶基本平衡，故索塔的弯矩较小，索塔高度也较小，但由于拉索都固定在塔顶，所以塔顶的结构复杂，集中应力现象突出，给施工和养护带来困难。 竖琴形：所有拉索的倾角完全相同，且拉索与索塔的锚固点分散布置，使拉索与索塔、拉索与主梁的连接构造简单，易于处理。竖琴形布置拉索加强了索塔的顺桥向刚度，对减少索塔的弯矩和提高索塔的稳定性都有利。但是其拉索的倾角与水平方向的交角较小故所需的拉索数量大，布置密集，一般都用于中小跨径的斜拉桥中。