【文章內(nèi)容簡介】 準(zhǔn)化，生產(chǎn)工業(yè)化。 在橋梁養(yǎng)護維修方面，要求對既有橋梁建立完善的技術(shù)檔案管理制度。在橋梁維修檢查中，引用新型精密的測量儀表，如用聲測法對結(jié)構(gòu)材料的缺陷以及彈性模量進行測定；用手?jǐn)y式金相攝影儀檢查鋼材的晶體結(jié)構(gòu)俾能及早進行加固防患于末然，以便延長橋梁的使用壽命。 三、參考資料 橋梁結(jié)構(gòu)知識 橋梁的組成部分與各部分的作用 一 根樹干架在兩岸就形成了一座最簡單的單孔獨木橋。其所承受的重力（豎直的）或外力（豎直的或水平的），叫做荷載。樹干作為梁，起承受重力的作用，在橋梁上的學(xué)名就叫做承重結(jié)構(gòu)。 如果木頭的長度小于兩岸的距離，則可在兩岸之間設(shè)立一至數(shù)個木的或磚、石砌筑的支承物，然后在支承物與支承物之間及支承物與河岸之間架設(shè)由若干根木梁組成的承重結(jié)構(gòu)，于是便形成了多孔橋。 為了防止河岸在承重結(jié)構(gòu)的壓力作用下崩塌，則可緊貼河岸用石塊或木排樁做成擋墻，將承重結(jié)構(gòu)支承在擋墻上。又為了便于通行，可在并排的木梁上鋪上小圓木或木板，做成橋面。 此時 橋面與承重結(jié)構(gòu)統(tǒng)稱橋的上部結(jié)構(gòu)。兩岸之間的支承物稱作橋墩；岸邊的支承物兼擋墻稱作僑臺。橋墩與橋臺統(tǒng)稱為橋的下部結(jié)構(gòu)。上部結(jié)構(gòu)是跨越部分，又稱跨越結(jié)構(gòu)或橋跨結(jié)構(gòu)；下部結(jié)構(gòu)是支承部分，又稱支承結(jié)構(gòu)。 上部結(jié)構(gòu) 近代橋梁由于所承受的載重和跨度都比較大，結(jié)構(gòu)就比上面說的要復(fù)雜一點。拿上部結(jié)構(gòu)來說，如果承重結(jié)構(gòu)是梁，就叫做主梁，可以用鋼（鋼板栗、鋼箱梁、銅街梁）、鋼筋混凝土（跨度不大時）或預(yù)應(yīng)力混凝土做成。承重結(jié)構(gòu)如果是拱，就叫做主拱（多于一片拱時拱肋）；如果是懸索，就叫做主索或大纜。 上承式（橋面在承重結(jié)構(gòu)的上 方）鐵路鋼桁梁的組成部分，其鋼軌鋪在枕木上，枕木鋪在縱梁上，縱梁支承在橫梁上，橫梁支承在主梁（行架式承重結(jié)構(gòu)）上。 此時鋼軌與枕木部分叫做橋面，縱梁與橫梁部分叫做橋道結(jié)構(gòu)。 橋面設(shè)在承重結(jié)構(gòu)上方的叫做上承式橋；橋面設(shè)在承重結(jié)構(gòu)下方的叫做下承式橋（在兩片（或數(shù)片）主梁之間用縱向的及橫向的桿件，將兩片很薄的主梁聯(lián)成一個協(xié)性較大的空間結(jié)構(gòu)，以抵抗橫向的及縱向的力（風(fēng)力、車輛搖擺力、線路在曲線上時的離心力等）。這些聯(lián)結(jié)桿件形成一個聯(lián)結(jié)系統(tǒng)，叫做聯(lián)結(jié)系。于是上部結(jié)構(gòu)便擴充為四個部分，即： 1．橋面； 2．橋道結(jié)構(gòu)； 3．承 重結(jié)構(gòu)及 4．聯(lián)結(jié)系。 下部結(jié)構(gòu) 荷載是通過上部結(jié)構(gòu)的承重結(jié)構(gòu)傳遞至下部結(jié)構(gòu)的墩臺頂面的。為了使上部結(jié)構(gòu)與下部結(jié)構(gòu)的受力明確（在支點處力的作用位置明確），以便進行精確的力學(xué)計算，同時為了上部結(jié)構(gòu)與下部結(jié)構(gòu)之間的連接可靠，必須在上、下部結(jié)構(gòu)之間有一個保證力的作用位置明確并且連接牢固的支點構(gòu)造，這個支點構(gòu)造就叫做支座。 對于梁式橋來說，由于荷載和溫度的作用，梁都會發(fā)生變形。這種變形在支座處有兩種：一種是梁彎曲時的轉(zhuǎn)動變形；另一種是梁伸縮時的移動變形。 既允許梁作伸縮變形又允許梁作轉(zhuǎn)動變形的支座叫活動支座；只允 許梁作轉(zhuǎn)動變形而不能作伸縮變形的支座叫固定支座。每根梁只能有一個固定支座，其余的均為活動支座。 橋墩與橋臺一般用磚、石砌筑或混凝土灌筑而成，在旱地上有時可用鋼做成。承受墩臺底部壓力的土壤或巖石叫做地基。如果地基具有設(shè)計需要的足夠的承載力，那么就可將墩臺身的底面根據(jù)地基承載力的大小和墩臺穩(wěn)定的需要適當(dāng)擴大，直接支承在距地面深度不大的地基上。 這個擴大了的部分就叫做擴大基礎(chǔ)或淺基礎(chǔ)。如果地基淺層的承載力不足以承受墩臺身傳下的壓力，則要將基礎(chǔ)下降到一定的深度，直到滿足承載力的需要為止。下降的方法一類叫沉井，一類叫 沉樁。沉井與沉樁統(tǒng)稱深基礎(chǔ)。 深基礎(chǔ)與淺基礎(chǔ)在受力方面的不同之處在于：淺基礎(chǔ)只靠基礎(chǔ)底部面積傳遞壓力；深基礎(chǔ)則除了依靠沉井或樁尖的底部面積將壓力傳遞給地基以外，還依靠井壁和極壁與土層間的摩阻力，將一部分荷載傳至地基。所以深基礎(chǔ)的承載能力要比淺基礎(chǔ)為大。 這樣一來，橋梁的下部結(jié)構(gòu)通常就由三個部分組成： 1．支座； 2. 墩臺； 3．基礎(chǔ)。 橋梁工程指橋梁勘測、設(shè)計、施工、養(yǎng)護和檢定等的工作過程，以及研究這一過程的科學(xué)和工程技術(shù)，它是土木工程的一個分支。 橋梁工程學(xué)的發(fā)展主要取決于交通運輸對它的需要。古代橋梁以通行人 、畜為主，載重不大，橋面縱坡可以較陡，甚至可以鋪設(shè)臺階。在有重載馬車之后，載重量逐步加大，橋面縱坡也必須使之平緩。這時的橋梁材料仍以木、石為主，鑄鐵和鍛鐵很少使用。 自從有了鐵路以后，橋梁所承受的載重逐倍增加，線路的坡度和曲線標(biāo)準(zhǔn)要求又高，且需要建成鐵路網(wǎng)以增大經(jīng)濟效益，因此，為要跨越更大更深的江河、峽谷，迫使橋梁向大跨度發(fā)展。石材、木材、鑄鐵、鍛鐵等橋梁材料，顯然不合要求，而鋼材的大量生產(chǎn)正好滿足這一要求。 在技術(shù)方面，只是憑經(jīng)驗修橋，曾使 19 世紀(jì) 80～ 90 年代的許多鐵路橋發(fā)生重大事故；從這時起，正在發(fā)展 中的結(jié)構(gòu)力學(xué)理論得到了重視，而在它的靜力分析理論完全確立并廣泛普及之后，橋梁因強度不足而造成的事故顯然大為減少。 二十世紀(jì)以來，公路交通有很大發(fā)展。在內(nèi)陸，需要在更多的河流、峽谷之上建橋。在城市中，以及在各種交通線路相交處，需要建造立交橋。在沿海，既需在大船通航的河口、海灣、海峽修建特大跨度橋梁，又需在某些海島與大陸之間修建長橋。 橋梁需要大量修建，而人力、物力、財力有限；于是，不斷提高技術(shù)水平，引用新材料、新工藝、新橋式，對結(jié)構(gòu)行為進行更精確的數(shù)值分析，采用更精確的結(jié)構(gòu)試驗進行驗證，以使橋梁建設(shè)的經(jīng)濟效益 不斷提高，已成為時代的要求。 活動五 臺燈的設(shè)計與制作 一、本活動說明 臺燈是我們每個家庭都離不開的生活必須用品，更是我們每個同學(xué)學(xué)習(xí)的好幫手。一盞自己設(shè)計并制作，巧妙而獨特的臺燈，可以陪伴我們更好的度過一個又一個學(xué)習(xí)的夜晚。臺燈的設(shè)計可以多種多樣，讓學(xué)生根據(jù) 所學(xué)的關(guān)于 設(shè)計 一般原則的 知識，來 設(shè)計并制作完成一個臺燈作品，可以 進一步理解設(shè)計的基本原則是設(shè)計過程和設(shè)計評價的重要指導(dǎo)和依據(jù)。 由于設(shè)計方案的多樣化，所以本次活動我們可以提供給學(xué)生一部分關(guān)鍵材料，再讓學(xué)生自己收集其他材料的形式來完成。既有統(tǒng)一的 比較性，又有自己的創(chuàng)新，這樣的方式比較合理。 本次活動時間約需 90 分鐘，建議講完知識點后的鞏固 練習(xí)來使用。 二、教學(xué)建議 ，可以讓同學(xué)們先收集和分析材料，然后根據(jù)材料進行設(shè)計，最后進行創(chuàng)新優(yōu)化的方法。這樣可以有效的避免在設(shè)計完成后，沒有辦法制作模型的情況。 : （ 1） 觀察下面 兩盞臺燈，分別寫出它們 的特點 及其所體現(xiàn)的設(shè)計 原則 。 提示 ：圖 5－ 2 的特點是與鬧鐘結(jié)合，一舉兩得 ；一帆風(fēng)順，既美觀、又有寓意。這個臺燈所體現(xiàn)的 設(shè)計 原則 主要 有 ： 美觀原則、創(chuàng)新原則、實用原則。 圖 5－ 3 的特點是 有很 強的中國特色，有一種古典美。這個臺燈所體現(xiàn)的 設(shè)計 原則 主要 是：美觀原則、創(chuàng)新原則、實用原則。 （ 2） 請你設(shè)計一盞臺燈， 要求材料成本低廉、設(shè)計巧妙、使用安全。 A． 提示 ： 制作時多用絕緣材料；避免外觀的破損和斷裂造成的漏電；使用標(biāo)準(zhǔn)絕緣膠布固定電線接頭；測試前，用電筆測試各部件是否漏電；測試時，最好要求戴橡膠手套，不光腳，手腳干燥；可能的話，要有大人或者同學(xué)陪伴完成試驗。 B． 提示 ： 可以參考 必修 1 教材的 96 頁 — 98 頁中的相關(guān)內(nèi)容。 ：略 （ 3）根據(jù)設(shè)計方案和所提供的材料，分小組制作一盞臺燈。 提示 ： 如果制作時間過長或者課時不足時，可以安排一部分工作回家完成。 （ 4）你小組所設(shè)計、制作的臺燈體現(xiàn)了設(shè)計的哪些原則？ 提示 ： 根據(jù)各小組的作品填寫。 問題討論 （ 1）在臺燈的設(shè)計中，最 重要 的原則是哪些 ？說明原因。 提示 ： 在臺燈的設(shè)計中，首先關(guān)注制作和使用的安全、照明功能的滿足和結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性，所以最重要的設(shè)計原則一定是實用原則。 一般來說，中學(xué)生的設(shè)計以方案呈現(xiàn)為主，所以為了培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和技術(shù)素養(yǎng)，第二位重要的就是創(chuàng)新原則了。 （ 2） 在設(shè)計臺燈 的過程中，是否有一些原則是相互制約的？ 你是 如何 進行抉擇 的？ 提示 ： 設(shè)計的 7 個原則全部完美的達成是不太可能的。經(jīng)濟原則和美觀原則大多數(shù)情況下都是相互制約，同時創(chuàng)新原則和技術(shù)規(guī)范原則也有相當(dāng)大的相互制約。 類似的相互制約在設(shè)計時是比較常見的。一般來說，中學(xué)生的設(shè)計作品，首先滿足包括安全在內(nèi)的實用原則，其他原則可以根據(jù)設(shè)計事物的不同要求，自行調(diào)整。 （ 3） 下面是兩件同學(xué)的作品，它們分別體現(xiàn)了設(shè)計的哪些原則？ 提示 ： 圖 5－ 4 所體現(xiàn)的 設(shè)計 原則 主要 有： 經(jīng)濟 原則、實用原則 、美觀原則、可持續(xù)發(fā)展原則 。圖 5－ 5 所 體現(xiàn)的 設(shè)計 原則 主要 有：美觀原則、創(chuàng)新原則、實用原則。 活動六 自行車的評價 杭州師范大學(xué)附屬中學(xué) 何威年 提供 一、本活動說明 本次活動時間約需 20 分鐘左右。教師可以根據(jù)實際情況，靈活處理該活動，可以安排學(xué)生每學(xué)完一個知識點，完成一個活動提示，逐步進行；也可以整節(jié)內(nèi)容完成后，一起完成。通過本活動，一方面可以讓學(xué)生對技術(shù)評價的過程和方法加深了解，學(xué)會對其他產(chǎn)品進行合理的技術(shù)評價后作出選擇；另一方面還可以讓學(xué)生了解技術(shù)產(chǎn)品的發(fā)展歷程。 二、教學(xué)建議 1. 活動提示 （ 1） 參考 答案： 功能 用輪子代替雙腳前進，方便、 速度快。 開始有了運動轉(zhuǎn)換裝置，把轉(zhuǎn)動變?yōu)橐苿忧斑M。 開使用齒輪組和鏈條，比較省力。 結(jié)構(gòu) 使用木頭材料， 只有兩個輪子而沒有傳動裝置。 裝實心橡膠輪胎、前輪大、后輪小、坐墊較高、裝有腳踏板和曲柄連桿裝置，騎者可以雙腳離開地面的自行車。 自行車前后輪改為大小相同，后輪導(dǎo)向和驅(qū)動，并增加了鏈條、滾動軸承、飛輪、腳剎、彈簧等部件。 安全性 不安全，無法控制方向，無法剎車，前進不穩(wěn)定。 重心高，穩(wěn)定性差。上下車不方便、不安全。 比較好。 人機關(guān)系 非常差，僅僅比步行略微高效。， 較差，符合高效的目標(biāo)。安全性 、舒適性比較差。 很好，符合高效、舒適、安全的目標(biāo)。 環(huán)境適應(yīng) 依靠雙腳，可以適應(yīng)大多數(shù)人可以行走的環(huán)境。 環(huán)境適應(yīng)很差，需要有平整、坡度不大的道路。 環(huán)境適應(yīng)一般，需要道路或者平地。 （ 2） a. 參考 答案： 女式自行車缺少橫檔，破壞了車體的三角架結(jié)構(gòu)，對強度有一定程度的影響。主要是為了方便女士的上、下車，和突發(fā)情況下的雙腳制動。女式自行車是根據(jù)女士身形不高、和服飾特點設(shè)計的。女式自行車與普通自行車所適用的環(huán)境一樣，需要平地或者道路。 山地車是專門為越野 (丘陵 ,小徑 ,原野及砂土碎石道等 )行走而設(shè)計的自 行車，其主要特征是：寬胎、直把、 粗壯的車架 和前后的減震，騎行較舒適。寬而多齒的輪胎 能抓穩(wěn)泥、沙、石等各種路面 ； 粗壯的車架經(jīng)得起顛簸、跳躍、碰撞； 減震器可以有效吸收沖擊； 寬平直的車把有利于平穩(wěn)掌握方向、控制平衡；大速比變速范圍可以保持足夠的驅(qū)動力應(yīng)付陡峭、崎嶇的路況 。山地車具有很強的環(huán)境適應(yīng)性，可以在很多情況下使用。 公路自行車是一種適合在平整、坡度不太大的公路上騎行的自行車。它有著苗條、輕巧的車架（當(dāng)然強度也很可靠），羊角般的彎車把，纖細(xì)、淺紋（甚至光滑）的輪胎?？偟囊螅罕M量減少自身重量、減少路面摩擦、 減少前進風(fēng)阻，提高速度。公路自行車主要使人的得到的樂趣在于：“速度的快感”。其環(huán)境適應(yīng)性非常差，需要很好的道路條件。 答案：舉例，用 設(shè)計 的一般原則來評價公路自行車。 050100可持續(xù)發(fā)展實用創(chuàng)新技術(shù)規(guī)范經(jīng)濟道德美觀公路自行車的評價 （ 3） 參考 答案：這款折疊自行車是一種非常方便攜帶作休閑娛樂的自行車，小巧玲瓏可愛，自由自在。與常見的折疊車相比，它有很強的創(chuàng)新性。它輪子極小， 采用高性能車胎，時速可達24km；車架可折疊成 一個中型旅行袋那么小 ；車身很輕， 只有 ； 這款折疊自行 真正體現(xiàn)了折疊、便攜的特點 ， 可以很容易地存放在家里或放在汽車后尾箱里帶走。作為一般市內(nèi)“散步”、交通工具或輕松郊游，其實用性非常好。但是由于其著重于輕便和可折疊，強度一般不太高，速度不太快，不適宜崎嶇路況或強度運動，而且價格比較高。 2. （ 1） 參考答案：在現(xiàn)代交通工具中，自行車一直是和人們的日常生活關(guān)系最密切的產(chǎn)品之一。自行車 200 年的發(fā)展，其形制演