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桥梁的设计与模型制作

桥梁的设计和模型制作桥梁是连接两个地方的重要结构，常见的桥梁种类有梁式桥、拱式桥和悬索桥等。梁式桥是一种在竖向荷载作用下无水平反力的结构。为了防止桥面过于弯曲，通常需要采用抗弯能力强的材料来建造，如钢、木和钢筋混凝土等。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。拱式桥的主要承重结构是拱圈或拱肋。拱桥的弯矩和变形要小得多，因此与同跨径的梁相比，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。悬索桥主要承重结构是悬挂在两边塔架上的强大缆索。现代的悬索桥上，广泛采用高强度的钢丝成股编制的钢缆，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。常见的悬索桥有单跨式悬索桥和斜拉桥等。在制作桥梁模型时，需要根据不同的桥梁种类选择不同的材料和工具。梁式桥可以用木板、竹子或塑料材料制作，拱式桥可以用泥土、纸板或泡沫板制作，而悬索桥则需要使用钢线、绳索或金属材料制作。制作模型时，还需要根据实际情况进行比例缩小，以保证模型的逼真度。斜拉桥是由斜索、塔柱和主梁组成的。斜索采用高强钢材制成，将主梁多点吊起，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，跨度较大的主梁就像一根多点弹性支承的连续梁一样工作，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。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。常用的索形布置为竖琴形和扇形两种。另一种是斜索集中锚固在塔顶的辐射形布置，但因其塔顶锚固结构复杂而较少采用。在建桥的材料选择中，需要考虑材料易得性、成本、防火及防腐蚀性和坚固度等方面。常用的材料有石头、木材、混凝土和钢铁等。在桥梁模型制作方面，可以自己设计并制作桥梁模型，要求制作一个主桥面长50cm的桥梁模型，总质量不能超过100g，评价标准为桥梁的坚固性和造型美观。也可以组成小组进行比赛，要求建造一个接近实际的桥梁，桥长4-8米，宽不限，能承受一个人的重量，并由指导教师进行小组评比。在制作桥梁模型时，需要使用桐木条作为整体结构的制作材料，规格在2毫米×2毫米至3

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