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桥梁如何运作

由:罗伯特•兰姆迈克尔•莫帕特里克·j·基格|

拱桥

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位于法国南部的加尔桥(Pont du Gard)渡槽横跨加尔河,其历史与基督教一样悠久。杜卡斯/环球图像集团/盖蒂图片社

经过2000多年的建筑使用,拱桥在桥梁设计中仍然具有突出的地位,这是有充分理由的:它的半圆形结构在整个形式中优雅地分配了压力,并将重量转移到桥梁的两个桥台上,这是桥梁直接承受压力的组成部分。

内张力拱桥,另一方面几乎可以忽略不计。拱的自然曲线及其向外分散力的能力极大地减少了拱底部张力的影响。

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但就像梁和桁架一样,即使是巨大的拱门也不能永远摆脱物理的束缚。弯曲程度越大(拱形的半圆越大),桥的下方受到的拉力影响就越大。建造一个足够大的拱门,张力最终会超过支撑结构的自然强度。

虽然拱桥的结构有相当多的外观变化,但基本结构没有改变。比如,罗马巴洛克和文艺复兴时期的拱门,所有这些建筑风格不同,但结构相同。

正是拱门本身赋予了这座同名桥的力量。事实上,石头做的拱门甚至不需要灰泥。古罗马人建造的拱桥和引水渠至今仍矗立着。然而,棘手的部分是建造拱门,因为结构的两个汇合部分在中间相遇之前没有结构完整性。因此,通常需要额外的脚手架或支持系统。

钢铁和预应力混凝土等现代材料使我们能够建造比古罗马人大得多的拱门。现代拱门的跨度通常在200到800英尺(61到244米)之间,但西弗吉尼亚州的新河峡谷大桥的跨度令人印象深刻,达到1700英尺(518米)[来源:新星]。

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