【文章內(nèi)容簡介】 察設計方面，隨著交通事業(yè)的迅速發(fā)展，大跨度或復雜的橋型將不斷涌現(xiàn)。高速公路的發(fā)展，對橋梁設計亦將提出新的要求。在橋式方案設計中，將有可能利用結構優(yōu)化設計理論，借助電子計算機選出最佳方案。 粵槭綰 在結構設計計算中，采用空間理論來分析橋梁整體受力已成為可能；以概率統(tǒng)計理論為基礎的極限狀態(tài)設計理論，將進一步反映在橋涵設計規(guī)范中，使橋梁設計的安全度得到科學合理的保證。橋梁美學作為時代、民族的文化在某些方面的反映，將愈來愈受到人們的重視：橋梁的面貌將蔚為大觀。 粵槭綰 在橋 梁施工方面，對施工組織將充分利用電子計算機進行經(jīng)濟有效的管理。在施工技術中，將不斷引用新技術和高效率、高功能的機具設備，借以提高質量、縮短工期、降低造價。如采用激光測量控制結構的精確定位；引用自升式水上平臺克服深水基礎的困難；利用遙控設備在沉井、沉箱中挖基，以減少勞動強度并避免人身危險；利用高質量的焊接技術，借能推廣工地焊接等，此外，裝配式橋梁也將有所發(fā)展，以使結構和構件標準化，生產(chǎn)工業(yè)化?；涢示U 在橋梁養(yǎng)護維修方面，要求對既有橋梁建立完善的技術檔案管理制度。在橋梁維修檢查中，引用新型精密的測量儀表，如用聲 測法對結構材料的缺陷以及彈性模量進行測定；用手攜式金相攝影儀檢查鋼材的晶體結構俾能及早進行加固防患于末然，以便延長橋梁的使用壽命。 粵槭綰 粵槭綰 三、參考資料 粵槭綰 橋梁結構知識 粵槭綰 橋梁的組成部分與各部分的作用 粵槭綰 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，在橋梁上的學名就叫做承重結構。 粵槭綰 如果木頭的長度小于兩岸的距離，則可在兩岸之間設立一至數(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由若干根木梁組成的承重結構，于是便形成了多孔橋。 粵槭綰 為了防止河岸在承重結構的壓力作用下崩塌，則可緊貼河岸用石塊或木排樁做成擋墻，將承重結構支承在擋墻上。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。 粵槭綰 此時橋面與承重結構統(tǒng)稱橋的上部結構。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)稱為橋的下部結構。上部結構是跨越部分，又稱跨越結構或橋跨結構；下部結構是支承部分，又稱支承結構。 粵槭綰 上部結構 粵槭綰 近代橋梁由于所承受的載重和跨度都比較大，結構 就比上面說的要復雜一點。拿上部結構來說，如果承重結構是梁，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）或預應力混凝土做成。承重結構如果是拱，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。 粵槭綰 上承式（橋面在承重結構的上方）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（行架式承重結構）上。 粵槭綰 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構。 粵槭綰 橋面設在承重結構上方的叫做上承式橋；橋面設在承重結構下方的叫做 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)性較大的空間結構，以抵抗橫向的及縱向的力（風力、車輛搖擺力、線路在曲線上時的離心力等）。這些聯(lián)結桿件形成一個聯(lián)結系統(tǒng)，叫做聯(lián)結系。于是上部結構便擴充為四個部分，即： 1．橋面； 2．橋道結構； 3．承重結構及 4．聯(lián)結系。 粵槭綰 下部結構 粵槭綰 荷載是通過上部結構的承重結構傳遞至下部結構的墩臺頂面的。為了使上部結構與下部結構的受力明確（在支點處力的作用位置明確），以便進行精確的力學計算，同時為了上部結構與下部結構之間的連接可靠，必 須在上、下部結構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造，這個支點構造就叫做支座。 粵槭綰 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動變形；另一種是梁伸縮時的移動變形。 粵槭綰 既允許梁作伸縮變形又允許梁作轉動變形的支座叫活動支座；只允許梁作轉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。 粵槭綰 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)定的需要適當擴大，直接支承在距地面深度不大的地基上。 粵槭綰 這個擴大了的部分就叫做擴大基礎或淺基礎。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。 粵槭綰 深基礎與淺基礎在受力方面的不同之處在于：淺基礎只靠基礎底部面積傳遞壓力；深基礎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。所以深基礎的承載能力要比淺基礎為大。 粵槭綰 這樣一來，橋梁的下部結構通常就由三個部分組成： 1．支座； 2. 墩臺； 3．基礎。 粵槭綰 橋梁工程指橋梁勘測、設計、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和工程技術，它是土木工程的一個分支。 粵槭綰 橋梁工程學的發(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。 粵槭綰 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準要求又高，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。 粵槭綰 在技術方面，只是憑經(jīng)驗修橋，曾使 19 世紀 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)展中的結構力學理論得到了重視，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。 粵槭綰 二十世紀以來，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。 粵槭綰 橋梁需要大量修建，而人力、物力、財力有限；于是，不斷提高技術水平，引用新材料、新工藝、新橋式，對結構行為進行更精確的數(shù)值分析，采用更精確的結構試驗進行驗證，以使橋梁建設的經(jīng)濟效益不斷提高，已成為時代的要求。 粵槭綰 粵槭綰 粵槭綰 粵槭綰 活動五 臺燈的設計與制作 粵槭綰 一、本活動說明 粵槭綰 臺燈是我們每個家庭都離不開的生活必須 用品，更是我們每個同學學習的好幫手。一盞自己設計并制作，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習的夜晚。臺燈的設計可以多種多樣，讓學生根據(jù) 所學的關于 設計 一般原則的 知識，來 設計并制作完成一個臺燈作品，可以 進一步理解設計的基本原則是設計過程和設計評價的重要指導和依據(jù)?；涢示U 由于設計方案的多樣化，所以本次活動我們可以提供給學生一部分關鍵材料，再讓學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 練習來使用。 粵槭綰 粵槭綰 二、教學建議 粵槭綰 ，可以讓同學們先收集和分析材料，然后根據(jù)材料進行設計，最后進行創(chuàng)新優(yōu)化的方法。這樣可以有效的避免在設計完成后，沒有辦法制作模型的情況。 粵槭綰 :粵槭綰 （ 1） 觀察下面 兩盞臺燈，分別寫出它們 的特點 及其所體現(xiàn)的設計 原則 。 粵槭綰 提示 ：圖 5－ 2 的特點是與鬧鐘結合，一舉兩得 ；一帆風順，既美觀、又有寓意。這個臺燈所體現(xiàn)的 設計 原則 主要 有 ： 美觀原則、創(chuàng)新原則、實用原則。 粵槭綰 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 設計 原則 主要 是：美觀原則 、創(chuàng)新原則、實用原則。 粵槭綰 （ 2） 請你設計一盞臺燈， 要求材料成本低廉、設計巧妙、使用安全。 粵槭綰 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；使用標準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，要有大人或者同學陪伴完成試驗。 粵槭綰 B． 提示 ： 可以參考 必修 1 教材的 96 頁 — 98 頁中的相關內(nèi)容。 粵槭綰 ：略 粵槭綰 （ 3）根據(jù)設計方案和所提供的材料，分小組制作一盞臺燈。 粵槭綰 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。 粵槭綰 （ 4）你小組所設計、制作的臺燈體現(xiàn)了設計的哪些原則？ 粵槭綰 提示 ： 根據(jù)各小組的作品填寫。 粵槭綰 問題討論 粵槭綰 （ 1）在臺燈的設計中，最 重要 的原則是哪些 ？說明原因。 粵槭綰 提示 ： 在臺燈的設計中，首先關注制作和使用的安全、照明功能的滿足和結構的穩(wěn)固性，所以最重要的設計原則一定是實用原則。 一般來說，中學生的設計以方案呈現(xiàn)為主，所以為了培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識和技術素養(yǎng)，第二位重要的就是創(chuàng)新原則了。 粵槭綰 （ 2） 在設計臺燈 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？ 粵槭綰 提示 ： 設計的 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)新原則和技術規(guī)范原則也有相當大的相互制約。 類似的相互制約在設計時是比較常見的。一般來說，中學生的設計作品，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)設計事物的不同要求，自行調(diào)整。 粵槭綰 （ 3） 下面是兩件同學的作品，它們分別體現(xiàn)了設計的哪些原則？ 粵槭綰 提示 ： 圖 5－ 4 所體現(xiàn)的 設計 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 設計 原則 主要 有：美觀原則、創(chuàng)新原則、實用 原則。 粵槭綰 粵槭綰 粵槭綰 粵槭綰 粵槭綰 粵槭綰 粵槭綰 粵槭綰 粵槭綰 粵槭綰 粵槭綰 粵槭綰 粵槭綰 粵槭綰 粵槭綰 粵槭綰 粵槭綰 粵槭綰 粵槭綰 粵槭綰 粵槭綰 粵槭綰 粵槭綰 粵槭綰 粵槭綰 粵槭綰 粵槭綰 粵槭綰 粵槭綰 粵槭綰 粵槭綰 活動六 自行車的評價 粵槭綰 杭州師范大學附屬中學 何威年 提供 粵槭綰 一、本活動說明 粵槭綰 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，可以安排學生每學完一個知識點，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，一方面可以讓學生對技術評價的過程和方法加深了解，學會對其他產(chǎn)品進行合理的技術評價后作出選擇；另一方面還可以讓學生了解技術產(chǎn)品的發(fā)展歷程。 粵槭綰 粵槭綰 二、教學建議 粵槭綰 1. 活動提示 粵槭綰 （ 1） 粵槭綰 參考 答案： 粵槭綰 功能 粵槭綰 用輪子代替雙腳前進，方便、速度快。 粵槭綰 開始有了運動轉換裝置，把轉動變?yōu)橐苿忧斑M。 粵槭綰 開使用齒輪組和鏈條，比較省力。 粵槭綰 結構 粵槭綰 使用木頭材料， 只有兩個輪子而沒有傳動裝置。 粵槭綰 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。 粵槭綰 自行車前后輪改為大小相同，后輪導向和驅動，并增加了鏈條、滾動軸承、飛輪、腳剎、彈簧等部件。 粵槭綰 安全性 粵槭綰 不安全，無法控制方向，無法剎車，前進不穩(wěn)定。粵槭綰 重心高，穩(wěn)定性差。上下車不方便、不安全。 粵槭綰 比較好。 粵槭綰 人機關系 粵槭綰 非常差，僅僅比步行略微高效。， 粵槭綰 較差，符合高效的目標。安全性、舒適性比較差?；涢示U 很好，符合高效、舒適、安全的目標。 粵槭綰 環(huán)境適應 粵槭綰 依靠雙腳，可以適應大多數(shù)人可以行走的環(huán)境。 粵槭綰 環(huán)境適應很差，需要有平整、坡度不 大的道路。 粵槭綰 環(huán)境適應一般，需要道路或者平地。 粵槭綰 粵槭綰 （ 2） 粵槭綰 a. 參考 答案： 女式自行車缺少橫檔，破壞了車體的三角架結構，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。 粵槭綰 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動力應付陡峭、崎嶇的路況 。山地車具有很強的環(huán)境適應性，可以在很多情況下使用。 粵槭綰 公路自行車是一種適合在平整、坡度不太大的