拱桥是如何建造的?详解修建全程,背后设计让人拍案叫绝!

科普记 2023-07-07 17:00:27

赵州桥是我国现存最早,且保存良好的著名拱桥。于公元605年完工,距今已有1406年的历史了。

拱桥究竟是怎样修建的?为什么能做到千年不倒呢?

以悉尼港湾大桥为例,它曾号称是世界上第一单孔拱桥。全长502.9米、宽48.8米、共有8个车道、2条铁轨、1条自行车道以及1条人行道。

不仅如此,在悉尼港湾大桥上,还设有桥塔瞭望台,人们能够将整个悉尼港尽收眼底。

值得一提的是,自1998年开始,悉尼港湾大桥上开放了公众攀爬区。

为了招揽大陆旅客,他们还在港湾大桥最高处设立了卡拉OK;甚至还能打麻将。

然而,就是这样一座集齐了娱乐和实用性的桥梁,在建造时却也充满了挑战。

1924年,悉尼港湾大桥开始破土建造。整体建造思路,就是将两侧的半拱门连接并铆在一起。

首先,将半拱门的根基底部做支撑点,并使用钢缆延长半拱门末端。因为如果不添加的话,它就会因重心不稳而坍塌。

接下来添加半拱门内侧结构,使供体逐渐朝中间靠拢。这里每一节单独的拱桥结构,都会被船只运送过来,并由一旁的起重机吊起,拼接到准确位置上。

上面会有工人用螺栓将他们连接起来,随后还会用到铆钉对其一个个进行固定。

两侧的半拱门是同时施工的。等拼接到中间位置时,上方的钢缆会将重量逐渐释放,使半拱门结构慢慢下沉,直至相互靠拢在一起。

而最上方的那个缺口,会用钢材和铆钉进行弥补固定。此时整个拱桥已经初见雏形了,接下来就到吊索和桥面了。

这时,工人会在拱桥最上方用铆钉将吊索和桥梁结构固定起来。同时下方还会用到起重机,将横梁运送到指定位置,并用巨型螺栓将其连接起来。就这样依次连接,一座拱桥就建造完成了。

这座拱桥共用到了5.28万吨钢材,600万颗铆钉以及9.5万立方米水泥。这些数字在当时看来,已经足以证明这座拱桥的雄伟浩大了。

可看完了拱桥的建造,我却产生了一个疑惑。为什么不能设计成圆形而是拱形呢?

拱形其实是一个充满了“变数”的形状。它可以是圆形、球形、也可以是抛物线、椭圆形等等。当拱形受压时,它会把这个压力传给相邻的部分来分担,所以拱形所能承受的力量会更重。

现在我们来假设把悉尼港湾大桥换成圆形,那么角度增大很快就会造成坍塌,这就是为什么要修建成拱形的原因了。

回到开头的那座赵州桥,当时并没有那么多科技的加持,赵州桥采用了纵向并列砌置法。将28道独立的供卷并列组合在一起,就形成了我们如今看到的著名拱桥。

1 阅读:37

科普记

简介: 科普工作者,为您分享趣味科普人文。