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橋梁工程施工中力學(xué)原理的運用論文
摘要：隨著(zhù)國民經(jīng)濟的發(fā)展和新技術(shù)、新材料的應用，促使人們對橋梁力學(xué)的研究逐步深入。高中生作為祖國的未來(lái)和希望，加大力學(xué)原理在橋梁施工中的應用研究，對提升自己所學(xué)知識的應用能力、增長(cháng)自身知識面都產(chǎn)生重要的影響。研究以各類(lèi)橋梁工程中所用力學(xué)原理為研究視角，深入分析混凝土施工、模板與支架安裝中所用的力學(xué)知識，以期為類(lèi)似研究提供一定借鑒和指導。
關(guān)鍵詞：力學(xué)原理；橋梁工程；施工
橋梁建設所用的力學(xué)知識非常廣泛，其主要涉及力學(xué)中的理論力學(xué)、材料力學(xué)、結構動(dòng)力學(xué)等知識，只有準確掌握這些知識，方可有效解決橋梁建設中遇到的力學(xué)問(wèn)題。為提升橋梁工程施工的質(zhì)量和水平，促使橋梁設計向著(zhù)更好的方向發(fā)展，力學(xué)原理的應用受到相關(guān)工作人員的重視和關(guān)注。此時(shí)，我們高中生加強力學(xué)知識的學(xué)習，將所學(xué)知識與實(shí)踐相互融合，能有效提升自身力學(xué)知識的應用能力。
一、各種橋梁工程中力學(xué)原理的應用
1.拱橋中涉及力學(xué)原理
拱橋是我國傳統三大基本橋梁形式之一，它已成為世界最廣泛的橋梁。我國拱橋始建于東漢中后期，距今已有一千八百余年的發(fā)展史。由于拱橋的主要承重構件外形均是曲的，拱橋的設計為半圓形結構，兩端設置相應的橋墩，設計過(guò)程中把橋面重量轉移至橋墩上，見(jiàn)圖1。如果有物體經(jīng)過(guò)橋頂時(shí)，物理做的運動(dòng)為四周運動(dòng)，所需的向心力由物體的重力及橋對物體支持力的合力提供。當物體處在失重狀態(tài)，物體運動(dòng)速度明顯加大，失重的情況更加明顯，物體對橋的壓力越來(lái)越小。正常狀況下，拱橋一直處在受壓狀態(tài)，物體的壓力沿著(zhù)拱形互勉向外傳遞至橋墩上。此時(shí)，拱橋拉力可以忽略不計，拱橋自然弧線(xiàn)及力向外擴散能力能有效降低拱橋下側受到拉力的影響。必須注意，拱橋的半圓越大，下側遭受拉力的影響更大。
2.懸索橋涉及力學(xué)原理
懸索橋是指利用索塔懸掛并通過(guò)錨固結與兩岸纜索為結構的稱(chēng)重構件，這種橋梁中最大的力為懸索中的張力及塔架壓力。因塔架基本上不受到側向力的影響，其結構可做得非常纖細，加之，懸索對塔架還有發(fā)揮一定的穩定作用。懸索橋主要包括懸索、吊桿、鎖踏塔、橋面系等部分組成，主要承重構件為懸索，通常采用抗拉強度較高的鋼材制作而成。由于懸索橋可充分運用材料的強度，并具有自重量輕、用料少等特點(diǎn)，因此，懸索橋在各類(lèi)橋梁中的跨越能力最大。懸索橋的力學(xué)原理為：鉚釘利用橋塔將主纜拉起來(lái)，橋梁借助吊桿懸掛至主纜上。根據不同的需求設計相應的橋梁，橋梁設計時(shí)，除要使用物理知識解決橋梁承受力以外，還要考慮自然因素產(chǎn)生的影響，這些研究都為我們日后學(xué)習橋梁設計相關(guān)知識打下堅實(shí)的基礎。通常情況下，索橋主要承重構件處在錨固的鎖定上，少數設計者為滿(mǎn)足特殊的需要，會(huì )把主纜直接錨固在加勁梁上，去除龐大的錨碇，形成自錨式懸索橋。因懸索橋水平力大小與主纜的矢跨比存在密切聯(lián)系，可通過(guò)調整矢跨比調節主梁內的水平力。通常來(lái)說(shuō)，跨度較大，可適當加大矢跨比，從而減小主梁的壓力，反之，合理減小其矢跨比，促使混凝土主梁的壓力適當提升。
二、橋梁施工中運用的力學(xué)原理
1.混凝土施工
從受力角度分析，探討預應力與混凝土施工相互結合，本應使用強度相等的預應力鋼材。為實(shí)施恰當的編束，先要把預應力筋梳理順直，方可預防預應力筋在張拉或穿孔操作中出現互相纏繞引發(fā)不均勻受力。入股鋼絲受力不均勻，非常容易被拉斷，從而產(chǎn)生不必要的損失。從力學(xué)角度分析，努力使合力作用線(xiàn)處在核心截面構件之內，避免邊緣拉力與偏心受壓力過(guò)大的情況。張拉操作時(shí)，實(shí)施有條理的對稱(chēng)張拉，進(jìn)一步減少偏心受壓。在力學(xué)原理的結合下，分階段對稱(chēng)張拉能獲得良好的張拉效果，降低出現問(wèn)題的可能性。預應力設計、建設是工程預應力施工必須考慮的因素，需要對其受力原理展開(kāi)分析，運用力學(xué)原理恰當控制設計內容，從而達到預期的設計效果。
2.模板與支架安裝
從設計學(xué)角度分析，橋梁的安全性、可靠性是整個(gè)施工重點(diǎn)關(guān)注的內容，模板安裝設計應在進(jìn)行受力分析基礎上，保障支架構造的安全性。由于現場(chǎng)施工中，荷載處于不斷變化的狀態(tài)，因此，對橋梁支架和模板進(jìn)行安裝時(shí)，要給予有力的組合，考慮多種因素的影響，認真計算并落實(shí)支架驗收、模板驗收等內容。由力學(xué)原理可知，如果受力不均勻，極易導致支架基礎不牢固，從而發(fā)生變形。對其受力進(jìn)行分析可知，若受力過(guò)大，模板與支架可能發(fā)生位移、下沉等情況，需要及時(shí)采取有效的措施進(jìn)行處理。同時(shí)，模板與支架拆除也應嚴格按照技術(shù)的要求，根據設計順序完成查處操作，防止不利受力引起嚴重的破壞�？傊�，橋梁是我們日常生活重要的一部分，它能夠幫助人們穿越河流、鐵軌、峽谷等障礙。本次研究以力學(xué)原理為視角，探究其在拱形、懸索橋及其施工環(huán)節中的應用，以期為橋梁工程施工提供一定的指導。
參考文獻：
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